KR0136049B1 - Size measuring apparatus using light of back project - Google Patents
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- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
- G01B11/2518—Projection by scanning of the object
Abstract
본 발명은 두대의 카메라와 배사조명을 이용한 치수 측정 장치에 관한 것으로서, 종래에는 한대의 카메라와 단순한 배사조명만을 이용하여 측정함으로서 배사조명장치에 의한 조명 이외에도 주위 잡광이나 피측정물에서 반사된 광이 카메라에 유입되어 측정오차를 일으키기 쉽고, 측정하는데 있어 주위환경의 영향을 많이 받으며, 또한 하나의 카메라만을 이용하기 때문에 하나의 단차가 아닌 복수의 단차를 가지는 물체의 측정이 불가능해지면서 3차원 배치를 가지는 물체의 측정이 불가능해지는 문제점이 있었다.The present invention relates to a dimensional measurement apparatus using two cameras and the emission light, conventionally measured by using only one camera and a simple emission light, in addition to the illumination by the emission lighting device, the light reflected from ambient light or the subject under test It is easy to cause a measurement error by entering the camera, it is influenced by the surrounding environment in measuring, and because only one camera is used, it becomes impossible to measure an object having a plurality of steps instead of one step. There was a problem that the object can not be measured.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 측정환경에 영향을 받지 않고 물체를 관통하는 구멍의 치수나 두 물체간의 3차원적인 배치를 측정할 수 있도록 서로 마주보는 두대의 카메라와 경통, 수평 및 수직편광필터 그리고 광파이버 및 광원과 반투과 거울을 조합함으로서, 상기 수평 및 수직편광필터를 이용해 서로 마주보는 광원에 의한 광만이 카메라에 입사시킴으로서 완전한 배사조명이 가능하도록 하여 측정오차 및 주위의 잡광이나 반사광의 영향을 없애도록 한 배사조명을 이용한 치수 측정 장치이다.Therefore, in order to solve the above problems, two cameras and barrels facing each other so as to measure the dimension of a hole penetrating an object or a three-dimensional arrangement between two objects without being affected by the measurement environment are horizontally and horizontally. And a combination of a vertical polarization filter, an optical fiber, a light source, and a transflective mirror, so that only the light from the light sources facing each other is incident on the camera using the horizontal and vertical polarization filters, thereby enabling perfect emission illumination to provide measurement errors and It is a dimensional measurement device using the emission illumination to eliminate the influence of reflected light.
Description
제1도는 종래 배사조명을 이용한 치수 측정 장치의 구조를 보인 블럭 구성도.Figure 1 is a block diagram showing the structure of a conventional dimensional measurement device using the illuminating illumination.
제2도는 종래 배사조명을 이용한 치수 측정 장치에서 주변광에 의한 영향을 보인 블럭 구성도.Figure 2 is a block diagram showing the influence of the ambient light in the conventional dimensional measurement device using the illumination.
제3도는 종래 배사조명을 이용한 치수 측정 장치의 측정한계를 보인 블럭 구성도.Figure 3 is a block diagram showing the measurement limits of the conventional dimensional measurement device using the illuminating illumination.
제4도는 본 발명 배사조명을 이용한 치수 측정 장치의 구조를 보인 블럭 구성도.Figure 4 is a block diagram showing the structure of the dimensional measurement device using the illumination of the present invention.
제5도는 본 발명 배사조명을 이용한 치수 측정 장치의 동작상태를 보인 블럭 구성도.Figure 5 is a block diagram showing the operating state of the dimensional measurement apparatus using the illumination of the present invention.
제6도의 (a)는 본 발명 배사조명을 이용한 치수 측정 장치의 수평광 필터의 동작을 보인 상태도.Figure 6 (a) is a state diagram showing the operation of the horizontal light filter of the dimensional measurement device using the emission illumination of the present invention.
(b)는 본 발명 배사조명을 이용한 치수 측정 장치의 수직광 필터의 동작을 보인 상태도.(b) is a state diagram showing the operation of the vertical light filter of the dimensional measurement device using the emission illumination of the present invention.
제7도는 본 발명 배사조명을 이용한 치수 측정 장치의 피측정물의 영상을 보인 상태도.7 is a state diagram showing an image of the measurement object of the dimensional measurement device using the illumination of the present invention.
제8도는 본 발명 배사조명을 이용한 치수 측정 장치의 다른 실시예를 보인 블럭 구성도.8 is a block diagram showing another embodiment of the dimensional measurement apparatus using the illumination of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 제1카메라 12 : 제2카메라11: first camera 12: second camera
13 : 제1경통 14 : 제2경통13: first barrel 14: second barrel
15 : 제1수직광 필터 16 : 제1반투과 거울15: first vertical light filter 16: first semi-transmissive mirror
17 : 제1할로겐 광원 18 : 제1광파이버17: first halogen light source 18: first optical fiber
19 : 제1수평광 필터 20 : 제2수평광 필터19: first horizontal light filter 20: second horizontal light filter
21 : 제2반투과 거울 22 : 제2광파이버21: second semi-transmissive mirror 22: second optical fiber
23 : 제2할로겐 광원 24 : 제2수직광 필터23: second halogen light source 24: second vertical light filter
25 : 피측정물25: measured object
본 발명은 측정환경에 영향을 받지 않고 물체를 관통하는 구멍의 치수나 두 물체간의 3차원적인 배치를 측정하기 위한 것으로서, 특히 서로 마주보는 두개의 카메라와 경통, 편광필터 그리고 반투과 거울(Half Mirror)을 조합하면서, 상기 편광필터를 이용해 서로 마주보는 광원에 의한 광만이 카메라에 입사시킴으로서 완전한 배사조명이 가능하도록 배사조명을 이용한 치수 측정 장치에 관한 것이다.The present invention is to measure the dimensions of the hole through the object or the three-dimensional arrangement between the two objects without being affected by the measurement environment, in particular two cameras facing each other, the barrel, the polarizing filter and the semi-transmissive mirror (Half Mirror) The present invention relates to a dimensional measurement apparatus using the emission illumination so that only the light from the light sources facing each other using the polarization filter is incident on the camera, thereby enabling complete emission illumination.
종래 배사조명을 이용하여 관통하는 구멍의 치수나 물체의 간격을 측정하는 측정장치에 있어서 구성 및 동작에 대하여 도면 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 1, a configuration and an operation of a measuring apparatus for measuring a dimension of a hole or a gap of an object through a conventional illuminating light will be described below.
카메라(3)에 광을 직접 입사시키기 위해 상기 카메라(3)의 맞은편에 위치한 배사조명장치(1)와, 상기 배사조명장치(1)와 카메라(3) 사이에 위치한 피측정물(2)의 영상을 얻어 영상처리부(4)에 전달하는 카메라(3)와, 상기 카메라(3)에서 얻은 피측정물(2)의 영상을 입력받아 피측정물의 치수를 측정하기 위한 영상처리부(4)와, 상기 영상처리부(4)에 의해 영상처리된 피측정물(2)의 치수를 입력받아 계산하는 컴퓨터(5)로 구성된 것이다.An illuminating light device 1 located opposite the camera 3 and a measurement object 2 positioned between the illuminating light device 1 and the camera 3 so as to directly enter light into the camera 3; An image processing unit 4 for obtaining an image of the object to be measured and receiving the image of the object to be measured 2 obtained from the camera 3 and transmitting the image to the image processing unit 4; The computer 5 is configured to receive and calculate the dimensions of the object 2 to be processed by the image processor 4.
이와 같이 구성된 종래 배사조명을 이용하여 관통하는 구멍의 치수나 물체의 간격을 측정하는 측정장치에 있어서 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation in the measuring device for measuring the size of the hole or the distance of the object through the conventional discharge lighting configured as described above is as follows.
먼저, 각 시스템에 전원을 인가한 후 컴퓨터(5)를 통해 전체 시스템을 초기화시키고 측정하고자 하는 피측정물(2)을 배사조명장치(1)와 카메라(3) 사이에 설치한다.First, after powering up each system, the computer 5 initializes the entire system and installs the measurement object 2 to be measured between the illumination lighting device 1 and the camera 3.
이 때 배사조명장치(1)에 의해 조사된 광이 화살표방향(A)으로 피측정물(2)을 통과하여 카메라(3)에 입사되면, 상기 카메라(3)는 입사된 광에 의해 피측정물(2)의 영상을 영상처리부(4)에 보내면서 동시에 이치화처리의 방법으로 상기 카메라(3)의 영상 밝기 등급을 두가지로 하여 영상처리를 용이하도록 하면서 피측정물(2)의 영상처리를 실시한다. 그리고 상기 영상처리부(4)에 의해 영상처리된 피측정물(2)의 영상은 컴퓨터(5)에 의해 치수가 계산되면서 피측정물(2)의 구멍치수나 간격을 측정하는 것이다.At this time, when the light irradiated by the illuminant illumination device 1 passes through the object 2 in the arrow direction A and enters the camera 3, the camera 3 is measured by the incident light. While the image of the water 2 is sent to the image processing unit 4, the image processing of the measurement target object 2 is performed while facilitating the image processing by using two image brightness classes of the camera 3 by the binarization method. Conduct. In addition, the image of the measurement target object 2 processed by the image processing unit 4 measures the hole dimension or the interval of the measurement target object 2 while the dimensions are calculated by the computer 5.
그러나 종래 측정장치는 한대의 카메라(3)와 단순한 배사조명만을 이용하여 측정할 경우 도면 제2도에 도시된 바와 같이 배사조명장치(1)에 의한 조명 이외에도 주위 잡광(B)이나 피측정물에서 반사된 광(C)이 카메라(3)에 유입되어 측정오차를 일으키기 쉽고, 측정하는데 있어 주위환경의 영향을 많이 받으며, 또한 하나의 카메라(3)만을 이용하기 때문에 도면 제3도에 도시된 바와 같이 하나의 단차가 아닌 복수의 단차를 가지는 물체의 측정이 불가능해지면서 3차원 배치를 가지는 물체의 측정이 불가능해지는 문제점이 있었다.However, the conventional measuring device, when measured using only one camera (3) and the simple illuminant lighting, in addition to the illumination by the illuminant lighting device (1) as shown in FIG. As the reflected light C is easily introduced into the camera 3 to cause a measurement error, it is influenced by the surrounding environment in measuring, and also because only one camera 3 is used, as shown in FIG. As described above, it becomes impossible to measure an object having a plurality of steps instead of one step, and thus, it is impossible to measure an object having a three-dimensional arrangement.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 측정환경에 영향을 받지 않고 물체를 관통하는 구멍의 치수나 두 물체간의 3차원적인 배치를 측정할 수 있도록 서로 마주보는 두대의 카메라와 경통, 수평 및 수직편광필터 그리고 광파이버(Fiber) 및 광원과 반투과 거울을 조합함으로서, 상기 수평 및 수직편광필터를 이용해 서로 마주보는 광원에 의한 광만이 카메라에 입사시킴으로서 완전한 배사조명이 가능하도록 하여 측정오차 및 주위의 잡광이나 반사광의 영향을 없애고자 하는 것이다.Therefore, in order to solve the above problems, two cameras and barrels facing each other so as to measure the dimension of a hole penetrating an object or a three-dimensional arrangement between two objects without being affected by the measurement environment are horizontally and horizontally. And a combination of a vertical polarization filter, an optical fiber and a light source and a transflective mirror, by using only the horizontal and vertical polarization filters to allow light from the light sources facing each other to enter the camera so as to allow perfect emission illumination, thereby causing measurement errors This is to eliminate the effects of stray light and reflected light.
상기 목적달성을 위한 본 발명 배사조명(Backlight)을 이용한 치수 측정 장치에 대하여 구성을 첨부된 도면 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 4 of the accompanying drawings, the configuration of the dimensional measurement device using the present invention (Backlight) for achieving the above object is as follows.
측정하고자 하는 물체의 영상처리를 위해 제1 및 제2경통(13), (14)에 연결되어 서로 대향되게 위치된 제1 및 제2카메라(11), (12)와, 상기 제1카메라(11)와 연결된 제1경통(13) 사이에 수직성분만의 광이 통과되게 형성된 제1수직광 필터(15)와, 상기 제1경통(13) 내부에 설치되어 입사광 중 수직광은 투과시키고 수평광은 반사시키면서 조명도 가능하도록 형성된 제1반투과 거울(16)과, 전원인가시 입사광을 제1광파이버(18)를 통해 상기 제1경통(13)에 공급하기 위한 제1할로겐 광원(17)과, 상기 제1경통(13)과 제1할로겐 광원(17)을 서로 연결시키기 위해 형성된 제1광파이버(18)와, 상기 광파이버(18)내에 설치되어 수평성분만 통과시키는 제1수평광 필터(19)와, 상기 제2카메라(12)와 연결된 제2경통(14) 사이에 수평성분만을 통과시키도록 형성된 제2수평광 필터(20)와, 상기 제2경통(14) 내부에 설치되어 입사광의 수평광은 투과시키고 수직광은 반사시키면서 조명도 가능하도록 형성된 제2반투과 거울(21)과, 전원인가시 입사광을 제2광파이버(22)를 통해 상기 제2경통(14)에 공급하기 위한 제2할로겐 광원(23)과, 상기 제2경통(14)과 제2할로겐 광원(23)을 서로 연결시키기 위해 형성된 제2광파이버(22)와, 상기 제2광파이버(22)내에 설치되어 제2할로겐 광원(23)에서 보내는 입사광의 수직성분만을 통과시키는 제2수직광 필터(24)로 구성된 것이다.First and second cameras 11 and 12 connected to the first and second barrels 13 and 14 so as to face each other for image processing of an object to be measured, and the first camera ( 11 and a first vertical light filter 15 formed to pass light of only a vertical component between the first barrel 13 connected to the first barrel 13, and installed inside the first barrel 13 to transmit vertical light of incident light. The first semi-transmissive mirror 16 is formed so as to reflect the flat light, and the illumination, and the first halogen light source 17 for supplying the incident light when the power is applied to the first barrel 13 through the first optical fiber 18 And a first optical fiber 18 formed to connect the first barrel 13 and the first halogen light source 17 to each other, and a first horizontal light filter installed in the optical fiber 18 to pass only a horizontal component. 19) and a second horizontal light filter 20 formed so as to pass only a horizontal component between the second barrel 14 connected to the second camera 12; The second semi-transmissive mirror 21 is installed inside the two barrels 14 so as to transmit horizontal light of the incident light and reflect the vertical light, and to illuminate the incident light through the second optical fiber 22 when the power is applied. A second halogen light source 23 for supplying to the second barrel 14, a second optical fiber 22 formed to connect the second barrel 14 and the second halogen light source 23 to each other, and the second It is comprised by the 2nd vertical light filter 24 provided in the 2nd optical fiber 22 and passing only the vertical component of the incident light sent from the 2nd halogen light source 23. As shown in FIG.
상기 미설명 부호 25는 피측정물이다.Reference numeral 25 denotes an object to be measured.
이와 같이 구성된 본 발명 배사조명을 이용한 치수 측정 장치에 대하여 도면 제5도 내지 도면 제7도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The apparatus for measuring dimensions using the present invention configured as described above will be described below with reference to FIGS. 5 to 7.
제1할로겐 광원(17)에 전원을 인가하면서 모든 방향 성분의 광(P.Q)이 제1광파이버(18)를 통해 제1경통(13)에 통과되면 도면 제6도의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 제1광파이버(18)내에 위치한 제1수평광 필터(19)를 통해 필터링되면서 도면 제5도에 도시된 바와 같이 조명도 가능하도록 형성된 제1반투과 거울(16)에 의해 수직광은 화살표방향(A1)으로 투과시키고 수평광(Q)은 화살표방향(B1)으로 반사시켜 진행방향이 90°로 꺽이면서 제2카메라(12)의 제2경통(14)에 설치된 제2수평광 필터(20)를 통과하여 상기 제2카메라(12)에 수평광(Q)만 입사되고, 피측정물(25)에 의해 반사되는 수직광(P)은 입사되지 못한다.When the light PQ of all directional components passes through the first barrel 13 through the first optical fiber 18 while applying power to the first halogen light source 17, as shown in FIG. The vertical light is filtered by the first horizontal light filter 19 located in the first optical fiber 18, and the vertical light is directed by the first semi-transmissive mirror 16 which is formed to enable illumination as shown in FIG. The second horizontal light filter 20 installed in the second barrel 14 of the second camera 12 while passing through A1 and reflecting the horizontal light Q in the direction of the arrow B1 and bending at 90 °. Only the horizontal light Q is incident on the second camera 12 by passing through), and the vertical light P reflected by the object 25 is not incident.
한편 제2할로겐 광원(23)에 전원이 인가되어 모든 방향 성분의 광(P.Q)이 제2광파이버(22)를 통해 제2경통(14)에 통과되면 도면 제6도의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 제2광파이버(22)내에 위치한 제2수직광 필터(24)를 통해 필터링되면서 도면 제5도에 도시된 바와 같이 조명도 가능하도록 형성된 제2반투과 거울(21)에 의해 수평광(Q)은 화살표방향(A2)으로 투과시키고 수직광(P)은 화살표방향(B2)으로 반사시켜 진행방향이 90°로 꺽이면서 제1카메라(11)의 제1경통(13)에 설치된 제1수직광 필터(15)를 통과하여 상기 제1카메라(11)에 수직광(P)만 입사되고 피측정물(25)에 의해 반사되는 수평광(Q)은 입사되지 못한다.On the other hand, when power is applied to the second halogen light source 23 and light PQ of all directions passes through the second barrel 14 through the second optical fiber 22, as shown in FIG. 6B. As shown in FIG. 5, the light is filtered through a second vertical light filter 24 positioned in the second optical fiber 22. ) Is transmitted in the direction of the arrow A2, and vertical light P is reflected in the direction of the arrow B2 so that the traveling direction is bent at 90 ° and the first vertical is installed on the first barrel 13 of the first camera 11. Only the vertical light P is incident to the first camera 11 through the optical filter 15, and the horizontal light Q reflected by the object 25 is not incident.
그러므로 상기 제1 및 제2카메라(11), (12)에 의해 측정된 피측정물(25)의 영상은 도면 제7도에 도시된 바와 같이 표면은 전혀 보이지 않고 측정하려고 하는 구멍 부위만 명확히 보이게 되며, 물체의 3차원적인 상대배치를 측정할 수 있는 것이다.Therefore, the image of the measured object 25 measured by the first and second cameras 11 and 12 shows a clear view of only the hole to be measured, as shown in FIG. 7. The three-dimensional relative arrangement of the object can be measured.
그리고 도면 제8도는 본 발명 배사조명을 이용한 치수 측정 장치의 다른 실시예를 보인 것으로서 두대의 제1 및 제2카메라(11), (12)를 이용하지 않고 1대의 제1카메라(11)를 이용하여 수직광(P) 또는 수평광(Q)을 입사시켜 피측정물(25)을 측정하는 것으로서 본 발명 제4도 내지 제7도에서와 구성 및 동작에 있어서 동일부분에 대하여는 동일부호로 표시하여 중복되는 설명을 생략하였다.8 shows another embodiment of the dimensional measuring device using the illumination of the present invention, and uses one first camera 11 without using two first and second cameras 11 and 12. To measure the object to be measured 25 by injecting the vertical light P or the horizontal light Q, and the same parts as shown in FIGS. 4 to 7 of the present invention are denoted by the same reference numerals. Duplicate explanations have been omitted.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 측정환경에 영향을 받지 않고 물체를 관통하는 구멍의 치수나 두 물체간의 3차원적인 배치를 측정할 수 있도록 서로 마주보는 두대의 카메라와 경통, 수평 및 수직편광필터 그리고 광파이버 및 광원과 반투과 거울을 조합함으로서, 상기 수평 및 수직편광필터를 이용해 서로 마주보는 광원에 의한 광만을 카메라에 입사시킴으로서 완전한 배사조명이 가능하도록 하여 측정오차 및 주위의 잡광이나 반사광의 영향을 없애는 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention provides two cameras, barrels, horizontal and vertical polarization filters facing each other, so that the dimensions of a hole penetrating an object or a three-dimensional arrangement between two objects can be measured without being affected by the measurement environment. By combining an optical fiber, a light source, and a transflective mirror, the light emitted by the light sources facing each other using the horizontal and vertical polarizing filters is incident on the camera to enable perfect emission illumination, eliminating the effects of measurement errors and ambient or reflected light. It works.
Claims (2)
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| KR1019940039792A KR0136049B1 (en) | 1994-12-30 | 1994-12-30 | Size measuring apparatus using light of back project |
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Publications (2)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20160017586A (en) | 2014-08-06 | 2016-02-16 | 김호환 | Coordinate measuring machine having illumination wavelength conversion function and illumination wavelength conversion method of coordinate measuring machine |
| KR20160067816A (en) | 2016-05-02 | 2016-06-14 | 김호환 | Coordinate measuring machine having illumination wavelength conversion function and illumination wavelength conversion method of coordinate measuring machine |
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1994
- 1994-12-30 KR KR1019940039792A patent/KR0136049B1/en not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| KR20160017586A (en) | 2014-08-06 | 2016-02-16 | 김호환 | Coordinate measuring machine having illumination wavelength conversion function and illumination wavelength conversion method of coordinate measuring machine |
| KR20160067816A (en) | 2016-05-02 | 2016-06-14 | 김호환 | Coordinate measuring machine having illumination wavelength conversion function and illumination wavelength conversion method of coordinate measuring machine |
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| KR960024633A (en) | 1996-07-20 |
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |