JPS63215906A - Method and apparatus for measuring 3-d object utilizing normal plane image information - Google Patents

Method and apparatus for measuring 3-d object utilizing normal plane image information

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JPS63215906A
JPS63215906A JP4971987A JP4971987A JPS63215906A JP S63215906 A JPS63215906 A JP S63215906A JP 4971987 A JP4971987 A JP 4971987A JP 4971987 A JP4971987 A JP 4971987A JP S63215906 A JPS63215906 A JP S63215906A
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measured
axis
optical
camera
measurement
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Naoyuki Fujimori
藤森 直往
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable description of a measuring data by drawing-oriented expression easily understandable to a technician, by determining the shape or the like of an object to be measured utilizing personal computer-processed image information of a TV video and attitude control information of a work. CONSTITUTION:This apparatus is made up of a reference base 2 for securely supporting an object 1 to be measured, control measuring systems 12-16 for measuring fine displacement of reference base 2, a contact type sensor 3 and a TV camera 4 aligned in the optical axis and separated at a specified distance in the direction of (y) axis from the reference base 2. Moreover, two optical pattern projectors 5 are provided on both sides of the camera 4 in such a manner as to have the optical axis or the like aligned in same plane and an optical system or the like to form images of patterns A1 and A2 coming from the projectors 5 on the object 1 on the reference base 2 as focused synthetic pattern A. Then, attitude and displacement information of the object 1 as obtained during the formation of the respective images are inputted into an information processor 6 to generate a pixel unit drawing of the object 1 while pixel unit dimensions are measured. This enables automatic measurement of main shape or the like of the object being measured accurately during a waiting time of steps of machining starting with raw material.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、3次元物体の形状および寸法測定方法、特に
、画像情報を利用して3次元物体の形状および寸法を光
学的に測定する方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for measuring the shape and dimensions of a three-dimensional object, particularly a method for optically measuring the shape and dimensions of a three-dimensional object using image information. It is related to.

(従来の技術) 従来、3次元物体の測定方法としては、画像情報を利用
する方法の他に、光切断法による線測定法、三角測量法
による点測定法、モアレ法等がある。画像情報を利用し
た光学的な測定方法としては、例えば、応用物理学会光
学懇話会の微小光学研グループ機関誌rMIcROOP
TIcs NE同J 19862/14  Vol、 
4  Nal、第14〜19頁の「3眼立体視による距
離形状計測」に記載の方法が知られている。
(Prior Art) Conventionally, as a method for measuring a three-dimensional object, in addition to a method using image information, there are a line measurement method using a light cutting method, a point measurement method using a triangulation method, a moiré method, and the like. As an optical measurement method using image information, for example, rMIcROOP, the journal of the Micro-Optical Research Group of the Optics Conference of the Japan Society of Applied Physics,
TIcs NE Do J 19862/14 Vol.
4 Nal, pages 14 to 19, "Distance and Shape Measurement Using Trinocular Stereoscopic Viewing" is known.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来既知の画像情報を利用する3次元測
定方法は、いづれも照明下にある3次元物体を斜め方向
からカメラによって損保し、得られた画像情報を画像処
理するものである。したがって、NC加工機によって加
工された金属製ワークのように金属光沢面あるいは半光
沢面を持つ物体の画像情報を上述の従来方法によって得
ようとすると物体の後側に生じる陰影は勿論のこと、前
側に生じる陽形、複雑な形状を有することによって物体
自身上に生じる鏡面映像、物体上のスリットその他によ
って小間隙で離間された部分間に生じる幽霊像等によっ
て影響された擬催物体像が物体の画像情報として得られ
るため、正確な形状が測定されないばかりか寸法測定精
度も悪いという問題があり、生産工場における機器制御
中心であったFMSやFAから、生産管理情報をも加え
た次世代型生産システムへの移行が盛んに試みられるよ
うになってきている今日の製造分野に到底対応し得るも
のではない。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in all conventional three-dimensional measurement methods that use image information, a three-dimensional object under illumination is observed from an oblique direction by a camera, and the obtained image information is It processes images. Therefore, when trying to obtain image information of an object with a metallic glossy or semi-glossy surface, such as a metal workpiece processed by an NC processing machine, using the above-mentioned conventional method, not only shadows appear on the rear side of the object, but also shadows appear on the rear side of the object. An object is a positive shape that appears on the front side, a mirror image that appears on the object itself due to its complex shape, a pseudo-projection image that is affected by a ghost image that appears between parts separated by small gaps due to slits on the object, etc. Because it is obtained as image information, there is a problem that not only accurate shapes cannot be measured but also the dimension measurement accuracy is poor. It is simply not possible to cope with today's manufacturing field, where many attempts are being made to shift to a production system.

これがため、本発明は測定データを技術者にわかりやす
い図面的表現で記述する方法を採用することを目的とし
て、その基礎となる被測定物体の形状、寸法をその被測
定物体を見るTVカメラの光軸上のその物体面位置にお
ける測定法面のTV映像のパソコン処理画像情報とワー
クの姿勢制御情報を利用して求める新しい方法を提供し
ようとするもので、特に良好な撮影対象像を得るための
照明システムと光学式非接触長さ測定システムを提供し
ようとするものである。
For this reason, the present invention aims to adopt a method of describing measurement data in a diagrammatic representation that is easy for engineers to understand. The purpose of this project is to provide a new method for obtaining a good photographic target image by using computer-processed image information of the TV image of the measurement slope at the object surface position on the axis and workpiece posture control information. The present invention seeks to provide an illumination system and an optical non-contact length measurement system.

本発明者は、上述の目的を達成するため従来の3次元座
標測定機のこの利用形式における問題点、複眼あるいは
3眼的にTVカメラを配置したいわゆるコンピュータビ
ジョン方式による形状確認技術における測定寸法誤差発
生の原因を調査検討し、非接触測定システムと単軸接触
センサーとによるハイブリッド形測定方式によって透明
ではない材質からなる単純な形状の3次元物体(最大寸
法10100X100X100の寸法測定アルゴリズム
の研究を行った結果、多品種少量生産における製品の不
良率を下げることによる総合的な意味での品質向上を目
的として利用し得る製品情報を効率良く処理するコンピ
ュータ統合生産システム(C1Mシステム)に機能させ
得る寸法の高精度測定を可能にするとともに測定データ
を有効に利用し得る新規な表示方法を見出したものであ
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have identified problems in this usage of conventional three-dimensional coordinate measuring machines, and measurement dimensional errors in shape confirmation technology using the so-called computer vision method in which compound-eye or tri-eye TV cameras are arranged. We investigated the cause of the occurrence and researched an algorithm for measuring the dimensions of a simple-shaped three-dimensional object (maximum dimensions 10100 x 100 x 100) made of non-transparent material using a hybrid measurement method using a non-contact measurement system and a single-axis contact sensor. As a result, we have developed dimensions that can be used in a computer integrated manufacturing system (C1M system) that efficiently processes product information that can be used for the purpose of improving quality in a comprehensive sense by reducing the defective rate of products in high-mix, low-volume production. We have discovered a new display method that enables high-precision measurements and makes effective use of measurement data.

近時、FMS、FAなどに代表される近代的生魔力式は
CAD/CAM等の実用化および発展と合いまって顕著
なものがあるが、そこで加工された部品に対して従来実
際に行われている現実の検査工程は検査専用治具を使用
している場合もあるが、その多くはノギス、ハイドゲー
ジなどの簡単な検査具を用い、人力に顛る場合が多く、
これがため、検査工程が自動化生産ライン上のネックと
なっている。ワークの形状、寸法の不良の発生箇所は生
産現場であり、年間を通して数十度の温度変化のある環
境においてもこれによる測定誤差を自動的に補正する機
能をもち、特に、多品種少量生産におけるCIMシステ
ムの中で省人、省力的に有効に機能するマイクロコンピ
ュータコントロール方式の実用的寸法測定システムの開
発が切望されている。
In recent years, modern biomagic methods such as FMS and FA have become prominent as a result of the practical use and development of CAD/CAM. In some cases, the actual inspection process uses special inspection jigs, but in many cases, simple inspection tools such as calipers and hide gauges are used, and the process is often done manually.
For this reason, the inspection process has become a bottleneck on automated production lines. Defects in the shape and dimensions of workpieces occur at the production site, and even in an environment where the temperature changes by several tens of degrees throughout the year, the function automatically corrects measurement errors caused by this, and is particularly effective in high-mix, low-volume production. There is a strong need for the development of a practical microcomputer-controlled dimension measuring system that functions effectively in a CIM system in a man- and labor-saving manner.

本発明者は、このような測定シテスムの開発に際し、ま
ず、必要とされる個々のワークの最少にして十分な箇所
の、そしてその何れもが信頼しうる、即ち、再現性の良
い有効桁数の測定データーを短時間に採取並びに表現す
るための測定システムの「かたち」を想定し、現用の測
定機器あるいは測定技術における問題点をこの様な使用
環境における実用性あるいは近い将来における実用の可
能性を十分に検討した結果、次のような基本的要件に基
づいた測定方法および装置を提供しようとするものであ
る。
In developing such a measurement system, the present inventors first determined the number of effective digits at the minimum and sufficient number of required individual workpieces, each of which is reliable, that is, with good reproducibility. We envision the form of a measurement system that can collect and express measurement data in a short period of time, and examine the problems with current measurement equipment and measurement techniques in order to evaluate their practicality in such usage environments and the possibility of practical use in the near future. As a result of careful consideration, we aim to provide a measuring method and device based on the following basic requirements.

(1)測定方法は、非接触−接触ハイブリッド方式とし
、 (2)非接触測定には光線を可視、赤外を問わず利用し
うるもので、 (3)非接触測定方式は原理的には距離測定法の応用形
式となるが、測定中は、被測定物体と光学パターン投影
器の距離に関係なく、最初に行った校正寸法を基準とし
て検出変化成分から物体寸法が得られる方式とし、また
、簡単な構造の補助機構の併用により、物体上の穴の直
径とその中心位置の測定を可能とし、 (4)素材から加工される各ステップの待ち時間の間に
、ワークの寸法測定に先立ち、TV映像をもとに図面を
作成し、測定必要箇所の低減と実寸法の図中併記人法を
採用する。
(1) The measurement method is a non-contact hybrid method. (2) Non-contact measurement can use both visible and infrared light. (3) In principle, the non-contact measurement method This is an applied form of the distance measurement method, and during measurement, the object dimension is obtained from the detected change component based on the initially calibrated dimension, regardless of the distance between the measured object and the optical pattern projector. (4) During the waiting time of each step of machining the material, prior to measuring the dimensions of the work, , we will create drawings based on TV footage, reduce the number of locations that require measurement, and use a method to include the actual dimensions in the drawings.

(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、第1図に示すように、非測定物体lを
互に直交する水平のX軸およびy軸方向ならびに垂直の
2軸方向に微動変位し得るとともにX軸y軸およびz軸
の周りに角度αおよびTで微動変位し得る基準台2上に
固定し、前記被測定物体1の少なくとも一方向における
代表的実寸法を接触センサー3により測定し、前記被測
定物体から前記基準台のy軸方向に所定距離して離間し
た位置に前記y軸方向に光軸Yを一致して設置されたT
V左カメラの両側にTVカメラの光軸と同一平面内に光
軸が位置されて設けられた2個の光学パターン投影器5
によって被測定物体面上に2個の光学パターンAtおよ
びA2を投影し、前記基準台の前記X軸、y軸y軸およ
びz軸方向ならびにX軸y軸およびz軸周りの変位の少
なくとも一つによって被測定物体の位置および姿勢を調
整することによって被測定物体の測定点領域に前記2個
の光学パターンを1個の合焦点合成パターンAとして結
像させて被測定物体の測定点領域面1aをTV左カメラ
の光軸Yに対して垂直とした後、TV左カメラによって
被測定物を撮像し、これにより得られる被測定物の法面
画像情報を情報処理装置6に入力し、この被測定物lの
法面画像情報にしたがって前記基準台2を変位させて被
測定物体1の種々の表面上にそれぞれ前記合焦点合成パ
ターンAを結像させ、これらの結像時のそれぞれにおけ
る被測定物の姿勢および変位情報を前記情報処理装置6
に入力して被測定物体の画素単位図面を作成すると同時
に画素単位寸法を測定することによって法面画像情報を
用いて3次元物体の形状および寸法を測定する。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, as shown in FIG. The object to be measured 1 is fixed on a reference stand 2 that can be moved slightly at angles α and T around the and a T installed at a position spaced apart from the object to be measured by a predetermined distance in the y-axis direction of the reference stand with the optical axis Y aligned with the y-axis direction.
Two optical pattern projectors 5 are provided on both sides of the V left camera with their optical axes located in the same plane as the optical axis of the TV camera.
projecting two optical patterns At and A2 onto the surface of the object to be measured, and measuring at least one of the displacements of the reference table in the X-axis, y-axis, y-axis, and z-axis directions and around the X-axis, y-axis, and z-axis; By adjusting the position and orientation of the object to be measured, the two optical patterns are imaged as one focused composite pattern A on the measurement point area of the object to be measured, and the measurement point area surface 1a of the object to be measured is is set perpendicular to the optical axis Y of the TV left camera, the object to be measured is imaged by the left TV camera, and the slope image information of the object obtained thereby is input to the information processing device 6, and the object to be measured is inputted to the information processing device 6. The reference table 2 is displaced according to the slope image information of the object to be measured 1 to image the focused composite pattern A on various surfaces of the object to be measured 1, and the object to be measured at each of these imaging times is The posture and displacement information of the object is transmitted to the information processing device 6.
The slope image information is input to create a pixel-by-pixel drawing of the object to be measured, and at the same time, the pixel-by-pixel dimensions are measured, thereby measuring the shape and dimensions of the three-dimensional object using the slope image information.

また、本発明によれば、上述の方法を実施するための装
置が、第1〜3図に示すように被測定物体1を固定して
支持する基準台2と、この基準台2を互に直交する水平
のX軸およびy軸方向ならびに垂直の2軸方向に微動変
位させ得るとともにX軸およびZ軸の周りに微動変位さ
せ得る微動変位装置7〜11と、基準台2の各微動変位
量をそれぞれ測定する装置12〜16と、前記基準台2
上の被測定物体1の上方に設置されて垂直方向にのみ上
下動し得る代表的実寸法測定用接触センサー3と、前記
基準台2からy軸方向に所定距離で離間した位置にy軸
方向に光軸を一敗して設置されたTVカメラ4と、この
TVカメラ4の両側にTVカメラの光軸と同一平面内に
光軸が位置されてそれぞれ設けられた2個の光学パター
ン投影器5と、これらの光学パターン投影器5から出る
2個のパターンA+、Azを前記基準台2上の被測定物
体1上に1個の合焦点合成パターンAとして結像させる
光学系17.18と、前記微動変位装置、前記微動変位
量測定装置およびTVカメラに接続された電子的情報処
理装置6とを具えることを特徴とする。
Further, according to the present invention, an apparatus for carrying out the above-mentioned method includes a reference stand 2 that fixes and supports an object to be measured 1, and this reference stand 2, as shown in FIGS. 1 to 3. Fine displacement devices 7 to 11 capable of finely displacing in the orthogonal horizontal X-axis and Y-axis directions and two vertical axes directions and around the X-axis and Z-axis, and each fine displacement amount of the reference table 2. and the reference stand 2
A contact sensor 3 for measuring actual dimensions is installed above the object to be measured 1 and can move up and down only in the vertical direction; A TV camera 4 is installed with its optical axis aligned with the TV camera 4, and two optical pattern projectors are installed on both sides of the TV camera 4, with their optical axes located in the same plane as the TV camera's optical axis. 5, and an optical system 17.18 that images the two patterns A+ and Az output from the optical pattern projector 5 onto the object to be measured 1 on the reference stand 2 as one focused composite pattern A. , the micro-movement displacement device, the micro-movement displacement amount measuring device, and an electronic information processing device 6 connected to a TV camera.

本発明による測定に際しては、測定装置の情報処理装置
を除く部分、すなわち、基準台2、TVカメラ4、光学
パターン投影器5、光学系17゜18およびこれらに関
連する部分を、例えば黒幕等により包囲して、外部から
散乱光が基準台2上の被測定物体1の表面に当たること
がないようにし、基準台2上の被測定物品1の上方およ
びTVカメラ4とは反対側に蛍光照明パネル(FCP)
I9およびエレクトロルミネッセンス板(EL)20を
それぞれ設置して被測定物品1の陰影等の類似物体像に
よる測定誤差の発生を防止するのが良い。  。
In the measurement according to the present invention, the parts of the measuring device other than the information processing device, that is, the reference stand 2, the TV camera 4, the optical pattern projector 5, the optical system 17 and 18, and the parts related thereto, are A fluorescent lighting panel is placed above the object to be measured 1 on the reference stand 2 and on the opposite side of the TV camera 4 to prevent scattered light from the outside from hitting the surface of the object to be measured 1 on the reference stand 2. (FCP)
It is preferable to install an I9 and an electroluminescent plate (EL) 20, respectively, to prevent measurement errors caused by images of similar objects such as shadows of the object to be measured 1. .

また、微動変位量測定装置12〜16として後述するよ
うに、逆相結合した2連ロータリーポテンシヨメータを
用い、このロータリーボテンシ町メータの回転入力軸に
歯付ベルト用歯車を取付け、この歯車と微動変位装置の
回転出力軸上の歯車とに歯付ベルトをかけ渡し、これに
より回転入力が得られるよう構成するのがよい。
In addition, as will be described later as the fine displacement amount measuring devices 12 to 16, two rotary potentiometers connected in reverse phase are used, and a toothed belt gear is attached to the rotation input shaft of this rotary potentiometer. It is preferable to provide a configuration in which a toothed belt is passed between the rotational output shaft of the fine displacement device and the gear on the rotational output shaft of the fine displacement device, thereby obtaining rotational input.

さらに、TVカメラ4を光軸Y方向およびこれと直交す
るX軸方向に移動可能とし、他方、光学パターン投影器
5,5はTVカメラ4の光軸Yを中心として回転し得る
支持枠上にTVカメラ4の両側位置でそれぞれ固定して
設けるのが良い。
Furthermore, the TV camera 4 is movable in the optical axis Y direction and the X-axis direction orthogonal thereto, and the optical pattern projectors 5, 5 are mounted on a support frame that can rotate around the optical axis Y of the TV camera 4. It is preferable to provide them fixedly at positions on both sides of the TV camera 4.

光学パターンA、、A!とじてT字を横向きにして対向
させたパターンを用い、平面上での合焦点合成パターン
Aが十字形パターンとなるようにするのが良い。
Optical pattern A,,A! It is preferable to use a pattern in which the T-shapes are closed and faced sideways so that the focused point synthesis pattern A on the plane becomes a cross-shaped pattern.

接触センサー3は、測定開始時に、例えば、上方から下
降させて基準台上の被測定物体の上端に接触させること
により被測定物体の代表的実寸法を測定するために用い
る他に、測定終了後に、基準台が測定開始時の正置にリ
セットされた後に、再び下降させて、被測定物体の上端
に再び接触させてその代表的実寸法を再測定し、これに
より測定誤差の発注を防止するとともに次の被測定物体
が基準台上にロボット等によって自動的に確実にセット
され得るようにするのが好ましい。
The contact sensor 3 is used, for example, at the start of measurement to measure the representative actual dimensions of the object to be measured by lowering it from above and bringing it into contact with the upper end of the object to be measured on the reference stand. After the reference stand is reset to the normal position at the start of the measurement, it is lowered again and brought into contact with the upper end of the object to be measured again to re-measure its representative actual dimensions, thereby preventing measurement errors. At the same time, it is preferable that the next object to be measured be automatically and reliably set on the reference stand by a robot or the like.

(作 用) 本発明によれば、被測定物体1上の測定低領域、すなわ
ち、合焦点合成パターンの中央部の領域、例えば、第1
5図にA′で示す部分を含む光軸の法面上のその領域に
2個の固有の光学パターンAs 、Atを投影し、それ
らの正規合成パターンAを作成することにより、あらか
じめ行われている被測定物体の姿勢に関する各軸の校正
値から、その物体が設置されている基準台2の基準面上
の軸中心点を原点とする測定点領域の中心の空間座標が
求められ、正直状態からその状態に至るその物体の姿勢
に関するデーターから物体寸法に関する情報かえられる
。この方法は、その測定点と光学パターン投影器5上の
特定点との間の距離の関係から、正規合成パターンAと
元の光学パターンA、、A、に関係する種々のフオーム
が得られるが、これらを見るTVカメラのフレーム上に
は典型的に異なる3種類のパターンかえられ、各フレー
ム上の走査線上の信号の組み合わせ信号からワーク上に
正規合成パターンを作成するために、基準台2をy軸方
向に又は、光学パターン投影器をY軸方向に移動させる
信号かえられ、これにより自動的に合成パターンをつく
ることができる。
(Function) According to the present invention, the low measurement area on the object to be measured 1, that is, the area at the center of the focused composite pattern, for example, the first
This is done in advance by projecting two unique optical patterns As and At onto the area on the slope of the optical axis, including the part indicated by A' in Figure 5, and creating a regular composite pattern A of them. From the calibration values of each axis regarding the orientation of the object to be measured, the spatial coordinates of the center of the measurement point area whose origin is the axis center point on the reference surface of the reference stand 2 where the object is installed are determined, and the honest state is determined. Information about the object's dimensions can be changed from data about the attitude of the object from then to that state. In this method, various forms related to the normal composite pattern A and the original optical pattern A, A, can be obtained from the distance relationship between the measurement point and a specific point on the optical pattern projector 5. , typically three different types of patterns are changed on the frame of the TV camera that views these, and in order to create a regular composite pattern on the workpiece from the combination of signals on the scanning lines on each frame, the reference stand 2 is used. A signal for moving the optical pattern projector in the Y-axis direction or in the Y-axis direction is changed, thereby automatically creating a composite pattern.

このように、本発明による測定法では、ワークの奥行き
情報を光軸に直交する面内で画像処理情報として検出で
きる。合成パターンの占める領域がTVカメラの光軸線
の法面上にある場合に最もクリヤーな信号かえられるか
ら、被測定物品の形状にもよるが接触センサーと組み合
わせて種々の形状の被測定物品にそれぞれ最適の測定を
行うことができる。
In this way, with the measurement method according to the present invention, depth information of the workpiece can be detected as image processing information in a plane perpendicular to the optical axis. The clearest signal is returned when the area occupied by the composite pattern is on the slope of the optical axis of the TV camera, so depending on the shape of the object to be measured, it can be used in combination with a contact sensor to suit different shapes of objects to be measured. Optimal measurements can be made.

本発明によれば、2個のパターンAt 、Atを被測定
物体面上に投影して1個の合焦点合成パターンAとして
結像させることにより測定面をTVカメラの光軸に対し
て垂直の法面とすることによって物品の各測定法面の正
しい形状および寸法を知ることができ、すなわち、合焦
点合成パターンAの合ビンおよびピンぼけ状態によって
、測定面が平面、球面、円筒面あるいは円錐面であるか
を知ることができる。
According to the present invention, the two patterns At and At are projected onto the object surface to be measured and imaged as one focused composite pattern A, so that the measurement surface is aligned perpendicular to the optical axis of the TV camera. By setting it as a slope surface, it is possible to know the correct shape and dimensions of each measurement slope of the article. In other words, depending on the combination and defocus state of the focused point synthesis pattern A, the measurement surface can be a flat, spherical, cylindrical, or conical surface. You can know whether

第12図(a)は、測定面がTVカメラの光軸に対して
垂直に焦点位置に微動変位装置によって調整された場合
に2個のパターンA1およびA2によって測定面上に結
像される合焦点合成パターンAを示し、この場合に垂直
スキャニングによって情報処理装置6に入力されるパル
ス波形を第12図(b)に示す。
FIG. 12(a) shows the image formed on the measuring surface by two patterns A1 and A2 when the measuring surface is adjusted by the fine displacement device to the focal position perpendicular to the optical axis of the TV camera. FIG. 12(b) shows the focus synthesis pattern A, and the pulse waveform input to the information processing device 6 by vertical scanning in this case.

第13図(a)は、測定面がTVカメラの光軸に対して
垂直であるが、焦点位置より遠い位置にある場合に、測
定面上に生ずる2個のパターンAt。
FIG. 13(a) shows two patterns At that occur on the measurement surface when the measurement surface is perpendicular to the optical axis of the TV camera but located at a position farther than the focal point.

A2を示し、この場合、垂直スキャニングによって情報
処理装置6に入力されるパルス波形を第13図(b)に
示す。
A2, and in this case, the pulse waveform input to the information processing device 6 by vertical scanning is shown in FIG. 13(b).

第14図(a)、 (b)は、測定面がTVカメラの光
軸に対して垂直であるが焦点位置より近い場合のパター
ンAs 、AZおよび入カバルスを示す。
FIGS. 14(a) and 14(b) show patterns As, AZ, and incoming cavities when the measurement plane is perpendicular to the optical axis of the TV camera but closer than the focal position.

第15図(a)は、球面上に生じた杏焦点合成パターン
の測定点領域A′を示し、第15図(1))は円筒面に
生じた合焦点合成パターンの測定点領域A″を示し、像
のぼやけた部分を破線で示している。
FIG. 15(a) shows the measurement point area A' of the apricot focus composite pattern generated on the spherical surface, and FIG. 15(1)) shows the measurement point area A'' of the focused focus composite pattern generated on the cylindrical surface. The blurred parts of the image are indicated by dashed lines.

測定面が平面であってTVカメラの光軸に対して垂直で
なく、左右に傾斜している場合にも、第15図(ロ)に
示すような垂直円筒面での合焦点合成パターンA−と同
様なパターンが生じるが、この場合、基準台を2軸の周
りに旋回させることに合成パターンが変化し、最終的に
は第12図に示す法面上の合成パターンAが生じること
によって判別することができる。
Even when the measurement surface is flat and is not perpendicular to the optical axis of the TV camera but is inclined left and right, the focused point synthesis pattern A- on the vertical cylindrical surface as shown in FIG. A similar pattern is generated, but in this case, the composite pattern changes as the reference base is rotated around two axes, and the final composite pattern A on the slope shown in Figure 12 is generated, which allows for discrimination. can do.

被測定物体であるワーク毎の測定許容時間はワーク形状
の複雑さにも関係するが、あえてそれを仮定するために
その使用ポストにおける使用方法を想定した。ワークが
NC工作機械に付属するパレット上に整列、保管されて
いる時間(5〜15分/個と仮定)に実測図面、すなわ
ちワークの取り付は面となる底面図を除く(最大)5面
および補助投影図を作成し、寸法記入の必要箇所にOを
除くアルファベット(25文字)数字(10文字)数字
(10文字)の3桁の羅列記号による3桁表示記号を記
入し、その各々の箇所に該当する寸法関係を、実寸法と
、CAD図面または設計図面に記入された公差をもつ寸
法を最大寸法、最小寸法表示として、共に整列表示する
記述方式で表現することができ、これにより、その数値
表現部だけを所定の手順で比較する事により、加工寸法
の合否が迅速に判断できる。
The allowable measurement time for each workpiece, which is the object to be measured, is also related to the complexity of the workpiece shape, but in order to assume this, we assumed the usage method at the post. During the time that the workpieces are arranged and stored on the pallet attached to the NC machine tool (assuming 5 to 15 minutes per piece), the actual measurement drawings, that is, the mounting of the workpiece will be on 5 sides (maximum) excluding the bottom view, which is the surface. and auxiliary projection drawings, and write a 3-digit display symbol using a 3-digit enumeration symbol of alphabets (25 characters excluding O), numbers (10 characters), and numbers (10 characters) in the required places for dimension entry, and each The dimensional relationship corresponding to a location can be expressed using a description method in which the actual dimensions and dimensions with tolerances written in the CAD drawing or design drawing are aligned and displayed together as maximum and minimum dimensions. By comparing only the numerical expression portions according to a predetermined procedure, it is possible to quickly determine whether the processing dimensions are acceptable or not.

(実施例) 次に本発明の実施例を図面につき説明する。(Example) Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明のシステム構成の概要と情報の流れを示
しており、第1図において、TV映像とはTVディスプ
レイに映写されているアナログ像であり、図面的表現と
は通常の図面は三角法による投影図に寸法(公差を含む
)が記入されているものであるが、その寸法記入箇所に
3桁の表示記号すなわち、0(オー)を除くアルファベ
ット(大文字)25種類、数字10種類、数字10種類
の羅列記号で、2500箇所、をカバーすることができ
る3桁表示記号を記入し、図中に、3桁表示記号、実寸
法、最大寸法、最小寸法の順に並べた一連の記述式寸法
表現を併記する図面形式での表現を意味している。また
実測図面とは処理図面(ビクセル単位図面)とワークの
姿勢制御情報から求められた算定寸法(ビクセル単位)
とにビクセル単位寸法→鵬変換処理してえられる図面と
を意味し、算定寸法とは原則として、水平におかれた基
準台に被測定物体が取り付は終わった時点から順次に測
定法面がきめられ、その時その時に変化するワークの姿
勢制御情報から形状寸法に関係する寸法等を鵬単位また
はビクセル単位で求めて得られる寸法であり、ビクセル
単位寸法とはエツジングパターン上の定義された各線分
がパソコンディスプレイ上で持つ寸法単位により表現さ
れる寸法であり、処理図面とは図面的表現記述法のもと
となるビクセル単位図面を示す。
FIG. 1 shows an overview of the system configuration and information flow of the present invention. In FIG. 1, TV video is an analog image projected on a TV display, and diagrammatic representation is Dimensions (including tolerances) are written on the trigonometric projection drawing, and the dimensions are marked with 3-digit display symbols, i.e. 25 types of alphabets (capital letters) excluding 0 (O) and 10 types of numbers. , 3-digit display symbols that can cover 2,500 locations with enumeration symbols of 10 types of numbers, and a series of descriptions arranged in the order of 3-digit display symbols, actual dimensions, maximum dimensions, and minimum dimensions in the diagram. It means an expression in a drawing format that also includes a formula dimension expression. Also, the actual measurement drawing is the processing drawing (drawing in pixel units) and the calculated dimensions (in pixel units) obtained from the workpiece posture control information.
This refers to the drawing obtained by converting the pixel unit dimension to the height, and as a general rule, the calculated dimension is the measurement slope surface that is measured sequentially from the time when the object to be measured is mounted on the horizontal reference stand. is determined, and the dimensions related to the shape and dimensions are determined in units of digits or pixels from the posture control information of the workpiece that changes at that time. Each line segment is a dimension expressed by the dimensional unit that it has on the computer display, and the processing drawing refers to a pixel unit drawing that is the basis of the drawing expression description method.

第2〜4図は測定システム機構部を示す。図示の例では
、定盤21上に水平昇隣支持枠22が2軸方向微動変位
装置9のロータリーエンゴーダ−付DCサーボモータに
より減速装置を介して駆動される2本の垂直支持ねじ棒
23によって昇降可能に支持されている。支持枠22上
にはX軸方向微動変位装置7のフィードスクリュー24
とX軸方向微動変位装置8のフィードスクリュー25と
が互に直交して配置され、それぞれDCサーボモータに
よって減速装置を介して駆動されるよう構成され、これ
らのフィードスクリュー24.25によって基準台2の
下部機構26がそのX軸およびy軸方向に微動変位し得
るよう構成されている。
Figures 2-4 show the measurement system mechanism. In the illustrated example, a horizontally elevating support frame 22 is mounted on a surface plate 21, and two vertically supporting threaded rods 23 are driven by a DC servo motor with a rotary engorder of a biaxial fine displacement device 9 via a speed reduction device. It is supported so that it can be raised and lowered. On the support frame 22 is a feed screw 24 of the X-axis direction fine displacement device 7.
and the feed screw 25 of the X-axis direction fine displacement device 8 are arranged orthogonally to each other and are configured to be driven by DC servo motors via reduction gears, and these feed screws 24 and 25 move the reference base 2 The lower mechanism 26 is configured to be able to move slightly in the X-axis and Y-axis directions.

基準台2の上部機構27は下部機構26上のX軸方向の
水平枢支軸28によって水平に対して傾動可能に支持さ
れ、X軸周りの微動変位装置9のDCサーボモータによ
り減速装置を介して傾動されるよう構成されている。さ
らに、基準台2の上部機構27は2軸周り微動変位装置
11のDCサーボモータによりウオームギヤによる減速
装置を介してz軸の周りに旋回されるよう構成されてい
る。
The upper mechanism 27 of the reference stand 2 is supported so as to be tiltable horizontally by a horizontal pivot shaft 28 in the X-axis direction on the lower mechanism 26, and is moved around the X-axis by a DC servo motor of a fine displacement device 9 via a speed reduction device. It is configured so that it can be tilted. Further, the upper mechanism 27 of the reference stand 2 is configured to be rotated around the z-axis by a DC servo motor of the two-axis fine displacement device 11 via a worm gear speed reduction device.

これらの微動変位装置による変位量をそれぞれ検出する
ため、各微動変位装置に関連して微動変位量測定装置、
すなわち、変位計がそれぞれ設けられている。これらの
微動変位量測定装置は、例えば、第3図に2軸周り微動
変位装置11に関連して設けられている微動変位量測定
装置16によって示すように、微動変位装置11の回転
出力軸に固着された歯付ベルト用歯車29により歯付ベ
ルト30および歯車31を介して回転される逆位相結合
された2連ロータリーポテンシヨメータ32によって構
成されている。
In order to detect the displacement amount by each of these fine displacement devices, a fine displacement amount measuring device,
That is, a displacement meter is provided for each. These fine displacement measuring devices are, for example, connected to the rotational output shaft of the fine displacement device 11, as shown by the fine displacement amount measuring device 16 provided in connection with the fine displacement device 11 around two axes in FIG. It is composed of two rotary potentiometers 32 coupled in opposite phases and rotated by a fixed toothed belt gear 29 via a toothed belt 30 and a gear 31.

この2連ロータリーポテンシヨメータは第5図に示すよ
うに各(巻線)抵抗器33.34の中点を基準点として
ブリッジ結合に類似の方法で両抵抗器の端末端子が逆相
結合され、雨中間端子間から差動的出力を得るよう構成
されている。このような逆相結合構造とすることによっ
て1連のロータリーポテンショメータを用いる場合に比
べて、測定範囲の拡大、バイアス電圧の除去、直線性、
感度および分解能を向上させることができる。
In this dual rotary potentiometer, as shown in Figure 5, the terminal terminals of both resistors are coupled in reverse phase using a method similar to bridge coupling, using the midpoint of each (wire-wound) resistor 33 and 34 as a reference point. , and is configured to obtain a differential output between the intermediate terminals. By adopting such an anti-phase coupling structure, compared to the case of using a single rotary potentiometer, it is possible to expand the measurement range, eliminate bias voltage, improve linearity,
Sensitivity and resolution can be improved.

第6図(a)は逆位相結合された2連ロータリーポテン
シヨメータのランダム入力変位させた場合の入出力関係
を示し、第6図(b)は逆位相結合2連ロータリーポテ
ンシヨメータの第1階差比の分布と平均値を示す。
Fig. 6(a) shows the input/output relationship when the input of two rotary potentiometers coupled in anti-phase is randomly displaced, and Fig. 6(b) shows the input/output relationship of the two rotary potentiometers coupled in anti-phase. The distribution and average value of the first-order difference ratio are shown.

第3図に示すように水平昇降支持枠22上には、その上
部支持枠35上に設けられた接触センサー変位装置36
のフィードスクリュー37によって゛ 緩衝機能を有す
るソフトタッチの接触センサ3が正置された基準台2上
の被測定物体1の上端に上方から接触してその高さを変
位計38によって測定し得るよう設けられている。また
、支持枠22上には被測定物体1の後方位置にエレクト
ロルミネッセンス板(EL)39が垂直に支持して設け
られ、上部支持枠35から蛍光照明パネル(FLP)4
0が被測定物体1の前方上方に水平に懸垂して設けられ
ている。
As shown in FIG. 3, on the horizontal lifting support frame 22, a contact sensor displacement device 36 is provided on the upper support frame 35.
The feed screw 37 allows the soft-touch contact sensor 3 with a buffering function to come into contact with the upper end of the object to be measured 1 on the reference stand 2 placed on it from above and measure its height with the displacement meter 38. It is set up like this. An electroluminescent plate (EL) 39 is vertically supported on the support frame 22 at a position behind the object 1 to be measured, and a fluorescent lighting panel (FLP) 4 is provided from the upper support frame 35.
0 is provided horizontally suspended above and in front of the object to be measured 1.

TVカメラ4は基準台2のX軸線からy軸方向に離間し
た位置で、その光軸YをX軸線の方向に一敗させて、定
盤21上のレール41上に光軸Y方向に摺動自在の摺動
台42上にX軸方向に摺動自在に設置され、測定時には
、TVカメラ4の前端4aが基準台2のX軸線からy軸
方向に、例えば1350mmの所定距離で離間するよう
設定されて2個のパターン投影器5からそれぞれの光学
系17.18の反射鏡43.44および45.46によ
って反射されたパターンが被測定物体上に結像し得るよ
うに構成されている。TVカメラ40両側にTVカメラ
4の光軸Yと同一平面内で設けられる2個のパターン投
影器5は環状支持枠47によって支持され、再投影器5
を含む平面が光軸Yの周りに例えば、180”にわたり
回転して図示の水平位置から垂直位置にまで連続的に回
動され得るよう構成されている。48は光源、49は光
ファイバーによる光伝達ケーブル、50はパターン投影
器5の鏡筒内に設けられたT字形パターンを有するパタ
ーン板を示す。
The TV camera 4 is placed at a position spaced apart from the X-axis of the reference stand 2 in the y-axis direction, and is slid onto the rail 41 on the surface plate 21 in the optical axis Y direction, with its optical axis Y pointing in the direction of the X-axis. It is installed on a movable sliding table 42 so as to be slidable in the X-axis direction, and during measurement, the front end 4a of the TV camera 4 is separated from the X-axis of the reference table 2 in the Y-axis direction by a predetermined distance of, for example, 1350 mm. The pattern is set so that the patterns reflected from the two pattern projectors 5 by the reflecting mirrors 43.44 and 45.46 of the respective optical systems 17.18 can be imaged onto the object to be measured. . Two pattern projectors 5 provided on both sides of the TV camera 40 in the same plane as the optical axis Y of the TV camera 4 are supported by an annular support frame 47, and a reprojector 5
48 is a light source, and 49 is a light transmission through an optical fiber. A cable 50 indicates a pattern plate having a T-shaped pattern provided in the lens barrel of the pattern projector 5.

次に、上述した装置により本発明方法により種々の形状
のワークを測定する例につき説明する。
Next, examples will be described in which works of various shapes are measured by the method of the present invention using the above-mentioned apparatus.

水平に調整された基準台2の基準面上に止めピンと取り
付けねじとにより設置されたなめらかな表面からなる測
定対象物体のTVカメラ像をもとに図面を作成する作業
は、即ち、ワークの図面作成に必要な全ての情報を得る
ために、画像処理後のそれぞれのパターン像をTVカメ
ラの光軸に対する法面上で順々にピクセル単位で測定し
正置状態から各々の姿勢変換に関係した情報を整理し、
再び正置状態あるいは既知の姿勢に保持し、ワークの代
表的寸法を信顧性の高い接触センサーを用いて最小箇所
を閣単位で測定し、その箇所のビクセル数値との間で換
算すれば、図面作成に必要な全ての実寸法、データーを
得ることになり、これにより本発明による測定が全て終
了する。
The work of creating a drawing based on the TV camera image of the object to be measured, which has a smooth surface set on the reference surface of the horizontally adjusted reference stand 2 using a fixing pin and a mounting screw, is to create a drawing of the workpiece. In order to obtain all the information necessary for the creation, each pattern image after image processing was measured pixel by pixel on a slope relative to the optical axis of the TV camera, and the information related to each attitude change from the normal position was measured. organize information,
If you hold the workpiece in the normal position or a known posture again, measure the representative dimensions of the workpiece in units of cabinets using a highly reliable contact sensor, and convert it with the pixel value at that point. All actual dimensions and data necessary for drawing drawings are obtained, and all measurements according to the present invention are thus completed.

第7図(a)および第8図(a)、 (b)は測定すべ
きワークの図面を示し、第7図(a)により示されるワ
ークは軸対称製品であるので、その高さのほぼ中央部の
背面側に白熱灯子スリガラス(2枚)を配置して背面光
として使用して、第7図(b)に示すTV映像が得られ
た。また、第8図(a)、 (b)の正面図および側面
図で示されるワークは平面構成製品であるので面内輝度
の一様性を考慮して、法面に平行にワークの背面に配置
したエレクトロ・ルミネッセンス板ELと順光用蛍光照
明パネルFLPによる照明で特徴あるTV映像を得るこ
とができた。これらを第9〜11図の(a)に示す。第
9図(a)はELのみ点灯した場合のシルエットのTV
映像、第1O図(a)はこれにFLPを加えた場合のT
V映像である。それぞれ、電圧制御等により輝度制御が
できる平面光源2灯による複合照明効果により、第8図
(a)に示すC,Dの面が顕著に異なる輝度で表現でき
た。第11図(a)はPLFのみによる場合のTV映像
である。これらの3図は、各測定法面を計測基準距離に
合わせる程度の距離変化ではこの現象は変わらないから
、計測基準距離におけるTV映像のしいき値を適切に選
択すれば、パソコン処理画像の加算が可能であることを
意味する。以上の実験上、次に上述したパソコン処理画
像から実測図面を作成するためのエツジング処理画像を
第7図(C)、第9〜11図の(b)に示す。これらの
図はピクセル単位の図であるから、例えば、第7図(a
)および第8図(a)、 (b)に示す図面の被測定物
体の最大寸法100mn+および82.4 inを接触
センサーによって測定し、ピクセル単位寸法→mm換算
を実施すれば、実測図面に併記する各部の実寸法が得ら
れると共に各ワークの寸法測定作業が終了することにな
る。以上の例のほか、他の軸に関係する姿勢制御を伴う
場合においてもそれぞれの軸のそれぞれの姿勢に至る増
分変位情報をもとに、必要な算定寸法を求めることがで
きる。
Figure 7(a) and Figures 8(a) and (b) show drawings of the workpiece to be measured.The workpiece shown in Figure 7(a) is an axially symmetrical product, so its height is approximately The TV image shown in FIG. 7(b) was obtained by placing incandescent ground glass lamps (two pieces) on the back side of the central part and using them as a backlight. In addition, since the work shown in the front and side views of Figures 8(a) and 8(b) is a flat product, in consideration of uniformity of in-plane brightness, the back of the work should be placed parallel to the slope. We were able to obtain a distinctive TV image using the electroluminescent panels EL and front-light fluorescent lighting panel FLP. These are shown in FIGS. 9-11 (a). Figure 9(a) shows the silhouette of the TV when only the EL is lit.
The image, Figure 1O (a) is T when FLP is added to this.
It is a V image. Due to the composite illumination effect of two plane light sources whose brightness can be controlled by voltage control or the like, surfaces C and D shown in FIG. 8(a) could be expressed with significantly different brightness. FIG. 11(a) shows a TV image when only PLF is used. These three figures show that this phenomenon does not change even if the distance changes by adjusting each measurement slope to the measurement reference distance, so if the threshold value of the TV image at the measurement reference distance is appropriately selected, the addition of computer-processed images can be reduced. This means that it is possible. Based on the above experiment, the etching processed images for creating a measured drawing from the above-mentioned computer processed images are shown in FIG. 7(C) and FIGS. 9 to 11(b). These figures are pixel-by-pixel figures, so for example, Figure 7 (a
), and the maximum dimensions of 100 mm+ and 82.4 inches of the object to be measured in the drawings shown in Figures 8(a) and (b) are measured using a contact sensor, and if the pixel unit dimension → mm conversion is performed, it can be added to the actual measurement drawing. When the actual dimensions of each part are obtained, the dimension measurement work for each workpiece is completed. In addition to the above example, even when attitude control related to other axes is involved, the necessary calculated dimensions can be obtained based on the incremental displacement information leading to each attitude of each axis.

次に第16図により四面体被測定物体のワイヤーフレー
ムの作成およびこのワイヤーフレーム図の処理につき説
明する。
Next, the creation of a wire frame of a tetrahedral object to be measured and the processing of this wire frame diagram will be explained with reference to FIG.

第16図(a)に示す四面体ワイヤーフレームを作成す
るに際しては、まず、TVカメラのコントロール装置に
より相対的に明るいE面のみを対象としてその明るさに
適合するしきい値(仮に1とする)でスライシングする
。この時、第16図(ハ)に示すようにTVディスプレ
イ上の三角形Eの外側は黒色、内側は白色となりその縁
線も鮮明になる。
When creating the tetrahedral wire frame shown in Figure 16(a), first, the control device of the TV camera is used to target only the relatively bright surface E, and a threshold (temporarily set to 1) ) for slicing. At this time, as shown in FIG. 16(c), the outside of the triangle E on the TV display is black and the inside is white, and its edge line becomes clear.

この状態でエツジング処理し、辺縁の検出を行い、2次
元のワイヤーパターンが得られ、これをメモリーに記録
する。
In this state, etching processing is performed and edges are detected to obtain a two-dimensional wire pattern, which is recorded in memory.

次に、F面に対してその状態で、あるいは照明の状態を
変えE面に対して相対的にF面を明るくしてからしきい
値2でスライシングし、同様の処理をして第16図(C
)に示すワイヤーパターンが得られる。第16図(ロ)
および(C)の両図では辺acの方向、長さは同じであ
るからこの辺を重ねて結合すれば第16図(a)の外形
のワイヤーフレームができる。第16図(d)に示すよ
うにbとdの間に陰線(点線)を入れ、各頂点の座標を
読み、メモリーに記録する。
Next, either with the F plane in that state or by changing the illumination condition and making the F plane brighter relative to the E plane, slicing is performed using threshold value 2, and the same processing is performed as shown in Figure 16. (C
) is obtained. Figure 16 (b)
In both figures, the direction and length of sides ac are the same, so if these sides are overlapped and connected, a wire frame having the outline shown in FIG. 16(a) can be created. As shown in FIG. 16(d), a hidden line (dotted line) is drawn between b and d, and the coordinates of each vertex are read and recorded in memory.

上述したようにして得られたワイヤーフレーム図を処理
するには、四面体の各種の実長をピクセル単位で求める
ため微動変位装置7〜11を運転するが、その稼働にし
たがって、基準面に接している底面の指定点のまわり及
び各種まわりの回転、平行移動、比例的縮小および拡大
等の操作が自由にできる。この運転操作に関する変位信
号は各センサからパソコンに入力される。
To process the wire frame diagram obtained as described above, the fine displacement devices 7 to 11 are operated to obtain the various actual lengths of the tetrahedron in pixel units. You can freely perform operations such as rotation, translation, proportional reduction, and enlargement around specified points on the bottom surface and around various other areas. Displacement signals related to this driving operation are input from each sensor to the personal computer.

次に、基準台で2軸およびX軸まわりに回転し、非接触
測定法により三角形abcのほぼ重心位置をTV光軸が
通り、それが垂直であることを確かめる。この時、三辺
ab、bc、caはピクセル単位の換算寸法として求め
られ、面Eの基準面に対する傾斜角も求められる。また
、基準面を垂直にすることにより、辺cd、abも求め
られ、三角形Eの三辺の長さから辺bcからaの高さが
、そしてこの高さと傾斜角により基準面からaの高さが
計算で求められる。最後に、基準面を水平にもどし、接
触センサー3で頂点aの高さの実寸法(I単位)が測定
される。
Next, it is rotated around the two axes and the X axis using a reference stand, and it is confirmed by a non-contact measurement method that the TV optical axis passes approximately at the center of gravity of the triangle abc and that it is perpendicular. At this time, the three sides ab, bc, and ca are determined as converted dimensions in pixel units, and the angle of inclination of the surface E with respect to the reference plane is also determined. Also, by making the reference plane perpendicular, sides cd and ab can be found, and from the lengths of the three sides of triangle E, the height of a from side bc is determined, and from this height and angle of inclination, the height of a from the reference plane. can be determined by calculation. Finally, the reference plane is returned to the horizontal position, and the contact sensor 3 measures the actual height (in units of I) of the apex a.

この実寸法をもとに、頂点aの高さの計算値(ピクセル
単位)をもとに換算すれば、四面体の各辺の長さが得ら
れ、図面作成が可能になる。あるいは、パソコンに登録
、表示されているイメージスキャナーからの入力図面に
寸法が書き込める状態になる。
By converting the calculated height of vertex a (in pixels) based on this actual size, the length of each side of the tetrahedron can be obtained, making it possible to create a drawing. Alternatively, dimensions can be written on the input drawing from the image scanner that is registered and displayed on the computer.

(発明の効果) 本発明によれば、素材からはじまる機械加工の各ステッ
プの待ち時間の間に、被測定物品の主要な形状および寸
法を正確に自動的に測定することができ、得られた実寸
法は、該当する寸法記入位置に記入された英数記号に対
応して図面の周囲のスペースに記入されるので、この時
点でCADまたはイメージスキャナーによるワークの設
計図(完成図)を参照することができる。参照図面の寸
法記入が限界寸法表示であれば、測定値を含む一連の3
個の数値を一定のルールに従って比較することにより、
加工方法の適否、組み合わされる相手のワークの加工寸
法の変更などの処理により、不良部品の救済が可能とな
り、これにより不良率が低下され加工原価が低減され、
総合的な意味で品質の向上に寄与することができるとい
う効果が得られる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, the main shape and dimensions of the object to be measured can be accurately and automatically measured during the waiting time of each machining step starting from the raw material, and the obtained The actual dimensions will be written in the space around the drawing in accordance with the alphanumeric symbols written in the corresponding dimension entry position, so at this point refer to the design drawing (completed drawing) of the workpiece created by CAD or image scanner. be able to. If the dimensioning in the reference drawing is a critical dimension representation, a series of 3 including the measured values.
By comparing numbers according to certain rules,
It is possible to repair defective parts by checking the suitability of the processing method and changing the processing dimensions of the mating workpiece, which reduces the defective rate and processing costs.
This has the effect of contributing to quality improvement in a comprehensive sense.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明システム構成の概要および情報の流れを
示すブロック線図、 第2図は本発明による装置の機構部の全体を示す平面図
、 第3図は第2図に示す機構部の側面図、第4図はTVカ
メラおよび光学パターン投影層部分の一部を断面として
示す拡大詳細図、第5図は逆位相結合された2連ロータ
リーポテンシヨメータの概略図、 第6図は第5図に示す逆位相結合された2連ロータリー
ポテンシヨメータの性能を示すグラフ、第7図〜第11
図は本発明による法面画像情報の処理方法の説明用図、 第12図〜第15図は光学パターンの合焦点合成に関す
る説明図、 第16図は四面体の被測定物体の処理方法の説明図であ
る。 l・・・被測定物体     2・・・基準台3・・・
接触センサー    4・・・TVカメラ5・・・光学
パターン投影器 6・・・情報処理装置7〜11・・・
微動変位装置 12〜16・・・微動変位量測定装置 特許出願人 応  森  直  往 第4図 第7図 (a) (b)      (c> 第8図 (a)       (b) 第9図 (a;       (b) 第10図 (a)       (b) 第11図 (a)       (1); (a> (b) 第13図 (a) (b) 第14図 (b) Ca) (b) (a) (C)
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a block diagram showing an overview of the system configuration of the present invention and the flow of information; Fig. 2 is a plan view showing the entire mechanical section of the device according to the present invention; Fig. 2 is a side view of the mechanical part shown in Fig. 4, an enlarged detailed view showing a portion of the TV camera and optical pattern projection layer as a cross section, and Fig. 5 is a schematic diagram of two rotary potentiometers coupled in antiphase. Figure 6 is a graph showing the performance of the anti-phase coupled dual rotary potentiometer shown in Figure 5, Figures 7 to 11
The figure is an explanatory diagram of the method of processing slope image information according to the present invention. Figures 12 to 15 are explanatory diagrams of the synthesis of focused points of optical patterns. Figure 16 is an explanatory diagram of the method of processing a tetrahedral object to be measured. It is a diagram. l...Object to be measured 2...Reference stand 3...
Contact sensor 4...TV camera 5...Optical pattern projector 6...Information processing device 7-11...
Fine displacement devices 12 to 16...Fine displacement measurement device Patent applicant Nao Mori Figure 4 Figure 7 (a) (b) (c> Figure 8 (a) (b) Figure 9 (a) (b) Figure 10 (a) (b) Figure 11 (a) (1); (a> (b) Figure 13 (a) (b) Figure 14 (b) Ca) (b) ( a) (C)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、互に直交する水平のx軸およびy軸方向ならびに垂
直のz軸方向に微動変位し得るとともにx軸およびz軸
の周りに角度αおよびγで微動変位し得る基準台上に被
測定物体を固定し、前記被測定物体の少なくとも一方向
における代表的実寸法を接触センサーにより測定し、前
記被測定物体から前記基準台のy軸方向に所定距離で離
間した位置に前記y軸方向に光軸を一致して設置された
TVカメラの両側にTVカメラの光軸と同一平面内に光
軸が位置されて設けられた2個の光学パターン投影器に
よって被測定物体上にそれぞれ1個の光学パターンを投
影し、前記基準台の前記x軸y軸およびz軸方向ならび
にx軸およびz軸周りの変位の少なくとも一つによって
被測定物体の位置および姿勢を調整することによって被
測定物体の測定面上に前記2個の光学パターンを1個の
合焦点合成パターンとして結像させて被測定物体の測定
面をTVカメラの光軸に対して垂直とした後、この測定
法面をTVカメラによって撮像し、これにより得られた
被測定物の法面画像情報を情報処理シテスムに入力し、
この被測定物の法面画像情報にしたがって前記基準台を
変位させて被測定物体の種々の表面上にそれぞれ前記合
焦点合成パターンを結像させ、これらの結像時のそれぞ
れにおける被測定物の姿勢および変位情報を前記情報処
理装置に入力して被測定物体の画素単位図面を作成する
と同時に画素単位寸法を測定することを特徴とする法面
画像情報を利用した3次元物体の測定方法。 2、被測定物体を固定して支持する基準台と、この基準
台を互に直交する水平のx軸およびy軸方向ならびに垂
直のz軸方向に微動変位させ得るとともにx軸およびz
軸の周りにそれぞれ微動変位させ得る微動変位装置と、
前記基準台の各微動変位量を測定する装置と、前記基準
台上に固定された被測定物体の上方に設置されて垂直方
向にのみ上下動し得る代表的実寸法測定用接触センサー
と、前記基準台からy軸方向に所定距離で離間した位置
にy軸方向に光軸を一致して設置されたTVカメラと、
このTVカメラの両側にTVカメラの光軸と同一平面内
に光軸が位置されてそれぞれ設けられた2個の光学パタ
ーン投影器と、これらの光学パターン投影器から出る2
個のパターンを前記基準台上の被測定物体上に1個の合
焦点合成パターンとして結像させる光学系と、前記微動
変位装置、前記微動変位量測定装置およびTVカメラに
接続された電子的情報処理装置とを具えることを特徴と
する法面画像情報を利用した3次元物体の測定装置。
[Claims] 1. A reference that can be slightly displaced in the mutually orthogonal horizontal x-axis and y-axis directions and in the vertical z-axis direction, as well as at angles α and γ around the x-axis and z-axis. An object to be measured is fixed on a table, a representative actual dimension of the object to be measured in at least one direction is measured by a contact sensor, and the object is placed at a position a predetermined distance away from the object to be measured in the y-axis direction of the reference table. The object to be measured is projected by two optical pattern projectors installed on both sides of the TV camera, the optical axes of which are positioned in the same plane as the optical axis of the TV camera. by projecting one optical pattern on each, and adjusting the position and orientation of the object to be measured by at least one of displacements of the reference stand in the x-, y-, and z-axes directions and around the x- and z-axes. After forming an image of the two optical patterns as one focused composite pattern on the measurement surface of the object to be measured and making the measurement surface of the object to be measured perpendicular to the optical axis of the TV camera, this measurement method The surface is imaged by a TV camera, and the obtained slope image information of the object to be measured is input into an information processing system.
The reference table is displaced in accordance with the slope image information of the object to be measured, and the focused composite pattern is imaged on various surfaces of the object to be measured, and the object to be measured at each time of image formation is A method for measuring a three-dimensional object using slope image information, characterized in that posture and displacement information are input to the information processing device to create a pixel-by-pixel drawing of the object to be measured, and at the same time measure pixel-by-pixel dimensions. 2. A reference stand that fixedly supports the object to be measured, and a reference stand that can be slightly displaced in the horizontal x-axis and y-axis directions and the vertical z-axis direction that are orthogonal to each other;
a fine displacement device capable of finely displacing each one around the axis;
a device for measuring each minute displacement of the reference stand; a representative contact sensor for actual dimension measurement that is installed above the object to be measured fixed on the reference stand and can move up and down only in the vertical direction; a TV camera installed with its optical axis aligned in the y-axis direction at a position spaced apart from the reference stand at a predetermined distance in the y-axis direction;
Two optical pattern projectors are provided on both sides of the TV camera, the optical axes of which are located in the same plane as the optical axis of the TV camera, and two optical pattern projectors that exit from these optical pattern projectors.
an optical system that images two patterns on the object to be measured on the reference stand as one focused composite pattern; and electronic information connected to the fine movement displacement device, the fine movement displacement measurement device, and the TV camera. 1. A three-dimensional object measuring device using slope image information, comprising: a processing device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009121900A (en) * 2007-11-14 2009-06-04 Seiko Instruments Inc Size measuring device and workpiece manufacturing method

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JP2009121900A (en) * 2007-11-14 2009-06-04 Seiko Instruments Inc Size measuring device and workpiece manufacturing method

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