JPH10267624A - 三次元形状測定装置 - Google Patents
三次元形状測定装置Info
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- JPH10267624A JPH10267624A JP7481197A JP7481197A JPH10267624A JP H10267624 A JPH10267624 A JP H10267624A JP 7481197 A JP7481197 A JP 7481197A JP 7481197 A JP7481197 A JP 7481197A JP H10267624 A JPH10267624 A JP H10267624A
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、物体の三次元形状を測定する三次元
形状測定装置に関し、高精度三次元形状測定を高速に行
なうことができ、かつ安価な装置を構成する。 【解決手段】被測定体１０上を光スポットＰで走査し、
被測定体１０上の光スポットを２台のＰＳＤカメラ２０
１，２０２で捉える。
形状測定装置に関し、高精度三次元形状測定を高速に行
なうことができ、かつ安価な装置を構成する。 【解決手段】被測定体１０上を光スポットＰで走査し、
被測定体１０上の光スポットを２台のＰＳＤカメラ２０
１，２０２で捉える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の三次元形状
を測定する三次元形状測定装置に関する。
を測定する三次元形状測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高速道路の料金所の形態としてノ
ンストップの料金所が考えられており、そこでは、正し
い料金を微収するために１００ｋｍ／ｈの高速で走行す
る車体の形状を高速に測定することが要請されているな
ど、物体の三次元形状の高速測定が要請されてきてい
る。
ンストップの料金所が考えられており、そこでは、正し
い料金を微収するために１００ｋｍ／ｈの高速で走行す
る車体の形状を高速に測定することが要請されているな
ど、物体の三次元形状の高速測定が要請されてきてい
る。
【０００３】従来、物体の三次元形状測定装置として特
公平６−６５９６４号公報に開示された技術が知られて
いる。この公報には、ライン状の光を物体に照射し、そ
の照射したライン光をＣＣＤカメラで観察するという方
式で物体の立体形状を測定する技術が開示されている。
公平６−６５９６４号公報に開示された技術が知られて
いる。この公報には、ライン状の光を物体に照射し、そ
の照射したライン光をＣＣＤカメラで観察するという方
式で物体の立体形状を測定する技術が開示されている。
【０００４】この方式は、物体に照射する光の照射経路
とＣＣＤカメラがその物体上の光の照射ラインを睨む方
向（光の反射経路）との成す角度を求めるという三角測
量の原理に基づいている。
とＣＣＤカメラがその物体上の光の照射ラインを睨む方
向（光の反射経路）との成す角度を求めるという三角測
量の原理に基づいている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
方式の場合、物体の三次元形状を測定する上での問題点
として、測定精度上の問題点と、測定速度上の問題点が
存在する。測定精度上の問題点としては、上記の原理は
光の照射経路と反射経路との成す角度を求める方式であ
るため、光の照射経路が厳密に定められている必要があ
るという点である。すなわち、物体を照射するライン状
の光が厳密に直線状の光である必要があり、直線からず
れるとそのずれた分光の照射経路に誤差を生じ、三角測
量に誤差を生じ、測定精度が低下することになる。
方式の場合、物体の三次元形状を測定する上での問題点
として、測定精度上の問題点と、測定速度上の問題点が
存在する。測定精度上の問題点としては、上記の原理は
光の照射経路と反射経路との成す角度を求める方式であ
るため、光の照射経路が厳密に定められている必要があ
るという点である。すなわち、物体を照射するライン状
の光が厳密に直線状の光である必要があり、直線からず
れるとそのずれた分光の照射経路に誤差を生じ、三角測
量に誤差を生じ、測定精度が低下することになる。
【０００６】このため、コストアップを覚悟でこのライ
ン状の光を物体に照射する照射光学系には極めて収差の
少ない高精度の光学部材を採用するか、あるいは測定精
度を犠牲にしてコストダウンを図る必要がある。また、
測定速度の点に関しては、１ラインについて同時に測定
できるため一見高速測定が可能のように見えるが、ＣＣ
Ｄカメラの場合、１枚の画像を取り込むのに３０分の１
秒ほどかかるため、１ラインにつきそれ以上の高速測定
は不可能である。また、その１ラインと交わる方向への
走査方法として、そのライン状のビームを走査すること
も考えられるが、そのようなライン状の光を走査すると
その走査の各点でそのライン状の光が厳密に直線を保っ
ている必要があり、このような高精度の光学系を構成す
るのは極めて困難である。一方、物体を移動台にのせて
移動することにより、そのライン状の光と交わる方向へ
の走査を実現することも考えられるが、その場合、測定
時間が極めて長時間となり、高速測定の要請に反するこ
とになる。
ン状の光を物体に照射する照射光学系には極めて収差の
少ない高精度の光学部材を採用するか、あるいは測定精
度を犠牲にしてコストダウンを図る必要がある。また、
測定速度の点に関しては、１ラインについて同時に測定
できるため一見高速測定が可能のように見えるが、ＣＣ
Ｄカメラの場合、１枚の画像を取り込むのに３０分の１
秒ほどかかるため、１ラインにつきそれ以上の高速測定
は不可能である。また、その１ラインと交わる方向への
走査方法として、そのライン状のビームを走査すること
も考えられるが、そのようなライン状の光を走査すると
その走査の各点でそのライン状の光が厳密に直線を保っ
ている必要があり、このような高精度の光学系を構成す
るのは極めて困難である。一方、物体を移動台にのせて
移動することにより、そのライン状の光と交わる方向へ
の走査を実現することも考えられるが、その場合、測定
時間が極めて長時間となり、高速測定の要請に反するこ
とになる。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、高精度かつ高
速な測定が可能な三次元形状測定装置を提供することを
目的とする。
速な測定が可能な三次元形状測定装置を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の三次元形状測定装置は、被測定体の三次元形状を測
定する三次元形状測定装置において、１つの時点では被
測定体に１つの光スポットを照射し、時間経過に伴って
順次に、その被測定体上の異なる点に光スポットを移動
される光走査手段と、被測定体の光スポットが照射され
た部分を互いに異なる方向から視野におさめる、像面に
二次元のＰＳＤが配置されたＰＳＤカメラ複数台と、こ
れら複数台のＰＳＤカメラで得られた信号に基づいて、
被測定体上の光スポットの三次元位置を求める演算部と
を備えたことを特徴とする。
明の三次元形状測定装置は、被測定体の三次元形状を測
定する三次元形状測定装置において、１つの時点では被
測定体に１つの光スポットを照射し、時間経過に伴って
順次に、その被測定体上の異なる点に光スポットを移動
される光走査手段と、被測定体の光スポットが照射され
た部分を互いに異なる方向から視野におさめる、像面に
二次元のＰＳＤが配置されたＰＳＤカメラ複数台と、こ
れら複数台のＰＳＤカメラで得られた信号に基づいて、
被測定体上の光スポットの三次元位置を求める演算部と
を備えたことを特徴とする。
【０００９】本発明の三次元形状測定装置は、先ずＰＳ
Ｄカメラを使用していることから高速測定に向いてい
る。また、本発明ではＰＳＤカメラを複数台（ここでは
例えば２台とする）使用していることから、本発明で
は、被測定体上に照射された光スポットをそれら２台そ
れぞれのＰＳＤカメラが睨む方向（２方向への光の反射
経路）どうしの成す角度を求めることになり、光スポッ
トを被測定体に照射する照射経路の変動は一切測定誤差
とはならず、またＰＳＤではそのＰＳＤ上の光スポット
の重心位置が求められるため光スポットの寸法や形状も
誤差にはほとんど影響せず、安価な光走査装置で済む。
Ｄカメラを使用していることから高速測定に向いてい
る。また、本発明ではＰＳＤカメラを複数台（ここでは
例えば２台とする）使用していることから、本発明で
は、被測定体上に照射された光スポットをそれら２台そ
れぞれのＰＳＤカメラが睨む方向（２方向への光の反射
経路）どうしの成す角度を求めることになり、光スポッ
トを被測定体に照射する照射経路の変動は一切測定誤差
とはならず、またＰＳＤではそのＰＳＤ上の光スポット
の重心位置が求められるため光スポットの寸法や形状も
誤差にはほとんど影響せず、安価な光走査装置で済む。
【００１０】したがって本発明によれば高精度かつ高速
な三次元形状測定を行なう装置を安価に構成することが
できる。
な三次元形状測定を行なう装置を安価に構成することが
できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の三次元形状測定装置の一実
施形態の構成図である。この図１に示す三次元形状測定
装置は、被測定体１０に光スポットを照射してその光ス
ポットを二次元的に走査する光走査装置１００と、２台
のＰＳＤカメラ２０１，２０２と、本発明にいう演算部
に相当するパーソナルコンピュータ３００が備えられて
いる。
説明する。図１は、本発明の三次元形状測定装置の一実
施形態の構成図である。この図１に示す三次元形状測定
装置は、被測定体１０に光スポットを照射してその光ス
ポットを二次元的に走査する光走査装置１００と、２台
のＰＳＤカメラ２０１，２０２と、本発明にいう演算部
に相当するパーソナルコンピュータ３００が備えられて
いる。
【００１２】光走査装置１００は、半導体レーザあるい
はＬＥＤ等の光源１０１と、その光源から出射した光を
図１の紙面に垂直な方向に偏向させるガルバノメータミ
ラー１０２と、そのガルバノメータミラー１０２で反射
した光を、図１の紙面内で偏向させる回転多面鏡１０３
とで構成されている。ここで前述したように、光スポッ
トの照射位置や光スポットの形状等はほとんど誤差要因
とはならず、各光学部品は精度の低い安価なものであっ
てもよい。
はＬＥＤ等の光源１０１と、その光源から出射した光を
図１の紙面に垂直な方向に偏向させるガルバノメータミ
ラー１０２と、そのガルバノメータミラー１０２で反射
した光を、図１の紙面内で偏向させる回転多面鏡１０３
とで構成されている。ここで前述したように、光スポッ
トの照射位置や光スポットの形状等はほとんど誤差要因
とはならず、各光学部品は精度の低い安価なものであっ
てもよい。
【００１３】２台のＰＳＤカメラ２０１，２０２は、被
測定体１０の方向を向いており、被測定体１０上の光ス
ポットが、それら２台のＰＳＤカメラ２０１，２０２そ
れぞれの結像面に配置された各ＰＳＤ上に結像される。
ＰＳＤセンサ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ
Ｄｅｖｉｃｅ）自体は広く知られているため、詳細説
明は省略するが、このＰＳＤは、そのセンサ面上に照射
された光スポットの光量重心位置をあらわすアナログ信
号を出力するセンサである。
測定体１０の方向を向いており、被測定体１０上の光ス
ポットが、それら２台のＰＳＤカメラ２０１，２０２そ
れぞれの結像面に配置された各ＰＳＤ上に結像される。
ＰＳＤセンサ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ
Ｄｅｖｉｃｅ）自体は広く知られているため、詳細説
明は省略するが、このＰＳＤは、そのセンサ面上に照射
された光スポットの光量重心位置をあらわすアナログ信
号を出力するセンサである。
【００１４】２台のＰＳＤカメラ２０１，２０２でで得
られた、それぞれのＰＳＤカメラ２０１，２０２に備え
られた各ＰＳＤ面上の光スポットの重心位置をあらわす
信号は、コンピュータ３００に伝えられ、ＡＤ変換によ
りディジタル信号に変換されてコンピュータ３００に取
り込まれる。現時点における被測定体１０上の光スポッ
トが、図１に示す点Ｐにあったとすると、コンピュータ
３００内では、２台のＰＳＤカメラ２０１，２０２で得
られた信号に基づいて、２台のそれぞれＰＳＤカメラ２
０１，２０２でその点Ｐを睨む視線どうしの角度θを求
める演算、あるいはこれと等価な演算が実行され、これ
により、点Ｐの三次元空間上の位置が求められる。光走
査装置１００で走査された、被測定体上の各点の光スポ
ットについて同様な演算が実行され、これにより、被測
定体１０の三次元形状が求められる。
られた、それぞれのＰＳＤカメラ２０１，２０２に備え
られた各ＰＳＤ面上の光スポットの重心位置をあらわす
信号は、コンピュータ３００に伝えられ、ＡＤ変換によ
りディジタル信号に変換されてコンピュータ３００に取
り込まれる。現時点における被測定体１０上の光スポッ
トが、図１に示す点Ｐにあったとすると、コンピュータ
３００内では、２台のＰＳＤカメラ２０１，２０２で得
られた信号に基づいて、２台のそれぞれＰＳＤカメラ２
０１，２０２でその点Ｐを睨む視線どうしの角度θを求
める演算、あるいはこれと等価な演算が実行され、これ
により、点Ｐの三次元空間上の位置が求められる。光走
査装置１００で走査された、被測定体上の各点の光スポ
ットについて同様な演算が実行され、これにより、被測
定体１０の三次元形状が求められる。
【００１５】図２は、本発明の三次元形状測定装置の他
の実施形態の概略構成図である。ここでは、仮想立方体
４００の中心位置に被測定体１０が配置され、その仮想
立方体４００の８つの頂点それぞれに、被測定体１０が
配置された中心位置を向いたＰＳＤカメラ２００を配置
し、その仮想立方体４００の各面の中心位置から被測定
体１０に向けて光ビーム１００ａを照射し、それらの光
ビーム１００ａをそれぞれ走査する。ただし、光ビーム
１００ａの走査にあたっては、各光ビーム１００ａが同
時に被測定体１０に照射されないよう切り換えが行なわ
れる。
の実施形態の概略構成図である。ここでは、仮想立方体
４００の中心位置に被測定体１０が配置され、その仮想
立方体４００の８つの頂点それぞれに、被測定体１０が
配置された中心位置を向いたＰＳＤカメラ２００を配置
し、その仮想立方体４００の各面の中心位置から被測定
体１０に向けて光ビーム１００ａを照射し、それらの光
ビーム１００ａをそれぞれ走査する。ただし、光ビーム
１００ａの走査にあたっては、各光ビーム１００ａが同
時に被測定体１０に照射されないよう切り換えが行なわ
れる。
【００１６】図１に示す三次元形状測定装置の場合、被
測定体１０の、図１の上側を向いた面の三次元形状しか
測定することができず、その被測定体全面の三次元形状
を測定するにはその被測定体１０を回転させる必要があ
るが、被測定体１０を回転させるとその回転が測定精度
の低下をもたらす原因となる場合がある。これに対し、
図２に示す三次元形状測定装置を構成すると、複雑な形
状の被測定体の場合であっても、ほとんど死角なしに、
その被測定体の三次元形状の極めて高精度の測定が可能
となる。
測定体１０の、図１の上側を向いた面の三次元形状しか
測定することができず、その被測定体全面の三次元形状
を測定するにはその被測定体１０を回転させる必要があ
るが、被測定体１０を回転させるとその回転が測定精度
の低下をもたらす原因となる場合がある。これに対し、
図２に示す三次元形状測定装置を構成すると、複雑な形
状の被測定体の場合であっても、ほとんど死角なしに、
その被測定体の三次元形状の極めて高精度の測定が可能
となる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高精度な三次元形状測定を高速に行なうことができ、か
つ安価な装置を構成することができる。
高精度な三次元形状測定を高速に行なうことができ、か
つ安価な装置を構成することができる。
【図１】本発明の三次元形状測定装置の一実施形態の構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の三次元形状測定装置の他の実施形態の
概略構成図である。
概略構成図である。
１０ 被測定体 １００ 光走査装置 １００ａ 光ビーム １０１ 光源 １０２ ガルバノメータミラー １０３ 回転多面鏡 ２００，２０１，２０２ ＰＳＤカメラ ３００ コンピュータ ４００ 仮想立方体
Claims (1)
- 【請求項１】 被測定体の三次元形状を測定する三次元
形状測定装置において、 １つの時点では被測定体に１つの光スポットを照射し、
時間経過に伴って順次に、該被測定体上の異なる点に光
スポットを移動される光走査手段と、 被測定体の光スポットが照射された部分を互いに異なる
方向から視野におさめる、像面に二次元ＰＳＤが配置さ
れたＰＳＤカメラ複数台と、 これら複数台のＰＳＤカメラで得られた信号に基づい
て、被測定体上の光スポットの三次元位置を求める演算
部とを備えたことを特徴とする三次元形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7481197A JPH10267624A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 三次元形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7481197A JPH10267624A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 三次元形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10267624A true JPH10267624A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13558076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7481197A Pending JPH10267624A (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 三次元形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10267624A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010087493A (ko) * | 2000-03-07 | 2001-09-21 | 황상기 | 암반절취면의 형상을 측량하는 장치(영상측량기) 및 방법 |
| EP1336302A2 (en) * | 2000-08-24 | 2003-08-20 | OG Technologies, Inc. | Engine bearing inspection system |
| US6980301B2 (en) | 2002-07-25 | 2005-12-27 | Cubic Co., Ltd | Method and apparatus for three-dimensional surface morphometry |
| KR100695018B1 (ko) | 2005-10-05 | 2007-03-14 | (주)희송지오텍 | 수렴다중촬영 시스템 |
| JP2007198841A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Soatec Inc | 光学式測定方法及び光学式測定装置 |
| CN108340071A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 株式会社迪思科 | 光斑形状检测装置 |
| CN108562229A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-09-21 | 厦门麦克玛视电子信息技术有限公司 | 一种模具成形检测装置 |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP7481197A patent/JPH10267624A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010087493A (ko) * | 2000-03-07 | 2001-09-21 | 황상기 | 암반절취면의 형상을 측량하는 장치(영상측량기) 및 방법 |
| EP1336302A2 (en) * | 2000-08-24 | 2003-08-20 | OG Technologies, Inc. | Engine bearing inspection system |
| EP1336302A4 (en) * | 2000-08-24 | 2006-01-11 | Og Technologies Inc | MOTOR BEARING INSPECTION SYSTEM |
| US6980301B2 (en) | 2002-07-25 | 2005-12-27 | Cubic Co., Ltd | Method and apparatus for three-dimensional surface morphometry |
| KR100695018B1 (ko) | 2005-10-05 | 2007-03-14 | (주)희송지오텍 | 수렴다중촬영 시스템 |
| JP2007198841A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Soatec Inc | 光学式測定方法及び光学式測定装置 |
| CN108340071A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 株式会社迪思科 | 光斑形状检测装置 |
| CN108340071B (zh) * | 2017-01-24 | 2021-06-08 | 株式会社迪思科 | 光斑形状检测装置 |
| CN108562229A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-09-21 | 厦门麦克玛视电子信息技术有限公司 | 一种模具成形检测装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20040213 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050630 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050705 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20050905 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051004 |