JP2004117186A - 3次元形状測定装置 - Google Patents
3次元形状測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004117186A JP2004117186A JP2002281310A JP2002281310A JP2004117186A JP 2004117186 A JP2004117186 A JP 2004117186A JP 2002281310 A JP2002281310 A JP 2002281310A JP 2002281310 A JP2002281310 A JP 2002281310A JP 2004117186 A JP2004117186 A JP 2004117186A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dimensional shape
- measured
- cameras
- shape measuring
- measuring apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
【課題】長尺物や円筒形の被測定物の測定も可能にした3次元形状測定装置を提供する。
【解決手段】CCDラインセンサカメラ11,12は、それぞれラインセンサ11S、12Sを含んでいる。ベルトコンベア13上の被測定物100を撮像し、2つのカメラ11,12間の視差Pを演算して、被測定物100のY軸方向の断面の3次元形状を取得する。ベルトコンベア13により被測定物100を動かしつつこれを繰り返すことにより、被測定物100の3次元形状を取得する。
【選択図】 図1
【解決手段】CCDラインセンサカメラ11,12は、それぞれラインセンサ11S、12Sを含んでいる。ベルトコンベア13上の被測定物100を撮像し、2つのカメラ11,12間の視差Pを演算して、被測定物100のY軸方向の断面の3次元形状を取得する。ベルトコンベア13により被測定物100を動かしつつこれを繰り返すことにより、被測定物100の3次元形状を取得する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の3次元形状を測定する3次元形状測定装置に関し、より詳しくは、複数の撮影装置の撮影画像をマッチングさせこのマッチング結果に基づき被測定物の3次元形状を測定する3次元測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
被測定物をCCDカメラ等の撮像手段により撮像し、得られた画像を画像処理することにより、その被測定物の3次元形状を非接触で測定する3次元形状測定装置が知られている。この種の3次元形状測定装置では、光切断法を用いたものと、ステレオ画像法を用いたものとが広く知られている。
【0003】
光切断法は、被測定物にスリット光を投影すると共にこの被測定物を撮影し、このスリット光の被測定物上での形状を画像処理により分析することにより、被測定物の3次元形状の情報を取得するものである。一方、ステレオ画像法は、2以上の撮影装置を異なる位置に配置して被測定物を異なる角度から撮影すると共に、この2以上の撮影装置から得られたステレオ画像の対応点をマッチング処理により特定し、このマッチングされたステレオ画像を分析することにより被測定物の3次元形状を計測するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光切断法、ステレオ画像法いずれを利用する場合でも、いわゆる長尺物や円筒形の被測定物は、スリット光が全体に投影できない、あるいは被測定物全体が1つの撮像画面内に収まりきらないなどのため、計測は難しいものであった。
本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、いわゆる長尺物や円筒形の被測定物の測定も可能にした3次元形状測定装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明に係る3次元形状測定装置は、所定の間隔だけ離間させて配置され被測定物を撮像する複数の撮影手段と、前記複数の撮像手段が離間される方向を示す線と前記撮像手段の光軸とにより形成される面と交差する方向に前記被測定物を相対的に移動させる移動手段と、前記複数の撮影手段の撮影画像をマッチングするマッチング手段と、前記マッチングの結果に基づき前記被測定物の形状を測定する測定手段とを備えたことを特徴とする。
【0006】
この発明によると、被測定物が所定の進行方向に移動され、移動されるごとに複数の撮影手段により被測定物が撮像される。この撮影手段により得られた画像をマッチング手段でマッチングした結果に基づき、被測定物の全体の形状が演算される。本発明において、前記撮影手段は前記進行方向とは垂直な方向を長手方向として配置されたラインセンサを含むものであるのが好適である。また、本発明において、前記被測定物にパターン光束を投影するパターン投影系を追加することもできる。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の実施の形態に係る3次元形状測定装置1の全体構成を示すものである。図1に示すように、本実施の形態に係る3次元形状測定装置1は、被測定物100を撮像するための2個のCCDラインセンサカメラ11,12(以下、単にカメラ11,12という)を備えている。
【0008】
カメラ11、12は、同一のものであり、それぞれ、レンズ系11L、12Lを備えている。レンズ系11L、12Lはいずれも焦点距離fを有し、図1に示すY軸方向に基線長Bだけ離隔されて配置される。焦点距離fは、被測定物100からレンズ11L,12Lまでの距離に比べ十分に小さいものとする。また、カメラ11,12は、それぞれ、ラインセンサ11S、12Sを含んでいる。ラインセンサ11S,12Sは、それぞれレンズ11L,12Lから焦点距離fだけ離隔して配置されるとともに、図1に示すY軸方向が長手方向となるように配置される。また、両カメラ11,12は、2つの両ラインセンサ11S,12Sが、同じ高さD(Z軸方向)でかつ一直線上に並ぶように位置調整されている。
【0009】
また3次元形状測定装置1は、被測定物100を図1に示すX軸方向に搬送するためのベルトコンベア13を備えている。すなわち、このベルトコンベア13は、ラインセンサ11S,12Sの長手方向(Y軸)及びカメラ11,12の光軸(Z軸方向)と垂直な方向(X軸方向)に被測定物100を搬送するように構成されている。ベルトコンベア13は、モータ14により駆動され、モータ14はドライバ14により駆動制御される。
【0010】
また、3次元形状測定装置1は、カメラ11,12により取得された画像データを処理すると共に、カメラ11,12及びモータ14を制御するための制御部20を備えている。制御部20は、カメラ11,12より出力された画像データを所定のデータ形式に変換するインターフェース(I/F)21、22と、画像メモリ23、24を備えている。画像メモリ23、24は、それぞれ、カメラ11、12で取得された画像データを記憶するためのものである。
【0011】
また制御部20は、CPU25と、メモリ29とを備えている。CPU25は、画像メモリ23、24に記憶された画像データに基づき、メモリ29に格納された3次元形状演算用プログラムを使用して被測定物100の3次元形状を演算する。
またCPU25は、カメラ11、12及びモータ14を制御するための各種制御信号を出力する。すなわち、CPU25は、カメラ11,12に対し撮像信号としてのトリガを発生させるトリガ発生回路26,27に制御信号を出力する。また、モータ14に駆動信号を出力するドライバ14Dに対し制御信号を出力する。
メモリ29は、前述のように3次元形状演算用プログラムを格納すると共に,演算に必要な各種データ、及びその演算結果等を記憶するためのものである。
【0012】
また、本実施の形態の3次元形状測定装置1は、被測定物100の3次元形状の演算結果等を表示するための表示部31を備えている。CPU25と表示部31との間には表示制御部28が接続されている。表示制御部28は、CPU25から出力されるデータに基づき、表示部31での表示状態を制御する。
【0013】
次に、CPU25における3次元形状演算の手法について、図2を用いて説明する。被測定物100上の点aから出た光は、レンズ系11L,12Lを通って、ラインセンサ11S、12S上に、それぞれ点aの像a11,a12を形成する。
a11の位置とa12の位置とは、後述するマッチングにより特定される。点a11とa12との間の視差Pa(線分O11−a11を点O12まで平行移動させた場合における、点a11とa12の間の距離)が得られると、レンズ系11L,12Lから点aまでの垂直方向の距離DAが、次の式により演算される。
【0014】
【数1】
DA=B×f/Pa
【0015】
同様に、点Bの距離DBについても、点b11とb12との間の視差Pb(線分O11−b11を点O12まで平行移動させた場合における、点b11とb12の間の距離)を用いて、同様にして演算がなされる。その他の被測定物100上の点についても同様である。
水平方向の距離については、例えばラインセンサ11S,12Sの画像データから演算される。例えば、点a,b間の距離は、ラインセンサ11S上の点a11,b11間の距離及び求められた距離DAに基づいて演算することができる。このようにして、被測定物100のY軸方向の断面図の形状が得られる。
【0016】
モータ14を所定の微小距離ずつ回転させて被測定物100をX軸方向に移動させ、上述の演算を繰り返すことにより、被測定物100の全体の3次元形状情報が取得される。
【0017】
次に、ラインセンサ11S,12Sから得られた画像データのマッチングの方法を、図3に基づいて説明する。
図3(a)は、ラインセンサ11S、12Sから得られる画像データを、センサ上の画素位置と画素濃度との関係(以下、画素濃度列という)により記したものである。図3(a)中、左側のグラフがラインセンサ11Sの画素濃度列FL[I]を、右側のグラフがラインセンサ12Sの画素濃度列FR[I]を示している。
この画素濃度列FL[I]、FR[I]の相関を見ることにより、ラインセンサ11Sとラインセンサ12Sとの間の視差Pを決定する。すなわち、相関を表わす関数E[k]を、次の式により定義し、このE[k]を最小にするようなkを求める。
【0018】
【数2】
【0019】
このkの値が視差Pの値とされる。kはピクセル単位の飛び飛びの値であるので、その飛び飛びのkのうちE[k]を最小にするものを視差Pの値として採用することができる。但し、図3(b)に示すように、E[k]のグラフを補間し、E[k]を最小とする値をサブピクセルで正確に算出することもできる。
【0020】
次に、この3次元形状測定装置の動作を、図4に示すフローチャートにより説明する。
まず、2つのカメラ11,12により被測定物100の像を撮像し、ラインセンサ11S、12Sから1ライン分の画像データを取得する(S1)。次に、この2つの画像データのマッチングを行い、このマッチング結果に基づいて画素毎に視差Pを計算し、被測定物100上の画像データに対応する各点の3次元情報を取得し(S2)、これをメモリ29に記憶させる(S3)。その後、モータ14を駆動させて、被測定物100をラインセンサ11S,12Sの1ライン分だけX方向に移動させて(S4)、以後、被測定物100のすべての部分についての撮影が終了するまでS1〜S4の手順を繰り返す。被測定物100のすべての部分についての撮影が終了したら(S5)、メモリ29に記憶された3次元情報に基づき、被測定物100の3次元形状情報を表示部31に表示する(S6)。
【0021】
図4のフローチャートによる手順では、ラインセンサ11S,12Sにより1ラインずつ画像を取得し、その1ラインの画像データに対応する被測定物100の3次元形状(断面形状)を取得してから、モータ14を駆動し、次の1ラインの撮影に移行するようにしている。しかし、図5のフローチャートに示すように、まず被測定物100の撮影(S1´)、モータ14の駆動(S2´)を繰り返し、被測定物100のすべての部分について撮影を完了し(画像データは画像メモリ23、24に一時保存しておく)、その3次元形状の演算、記憶(S4´、S5´)はその後まとめて行うようにしてもよい。
なお、上記実施の形態では、2つのカメラ11、12の光軸は平行に設置されているが、平行でなく斜めになるように設置してもよい。
【0022】
[第2の実施の形態]
上記実施の形態は、被測定物100の表面の状態の変化が大きい場合には好適であるが、被測定物100が直方体のような表面の変化が少ない物体である場合には、視差Pの演算が困難になる。そこで、本実施の形態では、第1の実施の形態の構成に、被測定物100にパターン光束を投影するパターン投影系40を付加する。パターン投影系40は、光源41と、パターン板42と、投影レンズ43とを備えている。パターン板42には、被測定物100の表面に投影されるべき模様が形成されている。この模様は種類は不問であり、例えば模様がリニアに変化していくものでもよいし、正弦波状に変化するものであってもよい。ただし、図3に示すようなマッチングをする上でマッチング誤差の生じないような模様とするため、前記[数2]で示されるE[k]を最小にするようなkがただ1箇所だけ特定され得るような模様とするのがよい。
【0023】
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態を図7に基づいて説明する。
上記実施の形態では、被測定物100を移動させるための装置としてベルトコンベア13を用い、被測定物100の一側面の3次元形状を測定していた。これに対し、本実施の形態では、図7に示すように、円筒のような被測定物100の表面形状を、360度全周に亘って測定するため、モータ14により被測定物100を360度回転可能に保持するための保持機構14Hを備えている。これにより、被測定物100を回転させつつ撮像し、被測定物100の360度全周方向に亘る表面形状データを取得することができる。
【0024】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、カメラ11,12のイメージセンサとしてラインセンサでなく2次元CCDを使用してもよい。また、上記実施の形態では、被測定物100をベルトコンベア13により移動させていたが、代わりにカメラ11,12の方を移動させるようにしてもよい。また、上記実施の形態では、カメラ11,12の光軸と、カメラ11及び12の基線長の方向(カメラ11,12が離間される方向)とにより形成される面と垂直な方向に被測定物100が移動するようにされているが、垂直でなく斜め方向に移動するようにしてもよい。これは、カメラ11,12から見ると、カメラ11,12の光軸が斜めに設定されていることを意味する。この場合でも、光軸の傾き角θを考慮することにより、マッチングさらには被測定物100の形状測定を行うことができる。
【0025】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る3次元形状測定装置によれば、いわゆる長尺物や円筒形の被測定物の測定も簡単に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る3次元形状測定装置1の全体構成を示す。
【図2】図1に示す3次元形状測定装置1の測定原理を説明する。
【図3】図1に示す3次元形状測定装置1における両カメラ11,12間の視差Pの特定方法を示す。
【図4】図1に示す3次元形状測定装置1の動作の一例を示すフローチャートである。
【図5】図1に示す3次元形状測定装置1の動作の別の例を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第2の実施の形態に係る3次元形状測定装置を示す。
【図7】本発明の第3の実施の形態に係る3次元形状測定装置を示す。
【符号の説明】
1…3次元形状測定装置、 100…被測定物、 11、12…CCDラインセンサカメラ、 11S、12S…ラインセンサ、 11L,12L…レンズ系、13…ベルトコンベア、 14…モータ、 14D…ドライバ、 20…制御部、 21、22…インターフェース(I/F)、 23、24…画像メモリ、25…CPU、 26、27…トリガ発生回路、 28…表示制御部、 29…メモリ、 31…表示部、40…パターン投影系40、 41…光源41、 42…パターン板42、 43…投影レンズ、 14H…保持機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の3次元形状を測定する3次元形状測定装置に関し、より詳しくは、複数の撮影装置の撮影画像をマッチングさせこのマッチング結果に基づき被測定物の3次元形状を測定する3次元測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
被測定物をCCDカメラ等の撮像手段により撮像し、得られた画像を画像処理することにより、その被測定物の3次元形状を非接触で測定する3次元形状測定装置が知られている。この種の3次元形状測定装置では、光切断法を用いたものと、ステレオ画像法を用いたものとが広く知られている。
【0003】
光切断法は、被測定物にスリット光を投影すると共にこの被測定物を撮影し、このスリット光の被測定物上での形状を画像処理により分析することにより、被測定物の3次元形状の情報を取得するものである。一方、ステレオ画像法は、2以上の撮影装置を異なる位置に配置して被測定物を異なる角度から撮影すると共に、この2以上の撮影装置から得られたステレオ画像の対応点をマッチング処理により特定し、このマッチングされたステレオ画像を分析することにより被測定物の3次元形状を計測するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光切断法、ステレオ画像法いずれを利用する場合でも、いわゆる長尺物や円筒形の被測定物は、スリット光が全体に投影できない、あるいは被測定物全体が1つの撮像画面内に収まりきらないなどのため、計測は難しいものであった。
本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、いわゆる長尺物や円筒形の被測定物の測定も可能にした3次元形状測定装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明に係る3次元形状測定装置は、所定の間隔だけ離間させて配置され被測定物を撮像する複数の撮影手段と、前記複数の撮像手段が離間される方向を示す線と前記撮像手段の光軸とにより形成される面と交差する方向に前記被測定物を相対的に移動させる移動手段と、前記複数の撮影手段の撮影画像をマッチングするマッチング手段と、前記マッチングの結果に基づき前記被測定物の形状を測定する測定手段とを備えたことを特徴とする。
【0006】
この発明によると、被測定物が所定の進行方向に移動され、移動されるごとに複数の撮影手段により被測定物が撮像される。この撮影手段により得られた画像をマッチング手段でマッチングした結果に基づき、被測定物の全体の形状が演算される。本発明において、前記撮影手段は前記進行方向とは垂直な方向を長手方向として配置されたラインセンサを含むものであるのが好適である。また、本発明において、前記被測定物にパターン光束を投影するパターン投影系を追加することもできる。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の実施の形態に係る3次元形状測定装置1の全体構成を示すものである。図1に示すように、本実施の形態に係る3次元形状測定装置1は、被測定物100を撮像するための2個のCCDラインセンサカメラ11,12(以下、単にカメラ11,12という)を備えている。
【0008】
カメラ11、12は、同一のものであり、それぞれ、レンズ系11L、12Lを備えている。レンズ系11L、12Lはいずれも焦点距離fを有し、図1に示すY軸方向に基線長Bだけ離隔されて配置される。焦点距離fは、被測定物100からレンズ11L,12Lまでの距離に比べ十分に小さいものとする。また、カメラ11,12は、それぞれ、ラインセンサ11S、12Sを含んでいる。ラインセンサ11S,12Sは、それぞれレンズ11L,12Lから焦点距離fだけ離隔して配置されるとともに、図1に示すY軸方向が長手方向となるように配置される。また、両カメラ11,12は、2つの両ラインセンサ11S,12Sが、同じ高さD(Z軸方向)でかつ一直線上に並ぶように位置調整されている。
【0009】
また3次元形状測定装置1は、被測定物100を図1に示すX軸方向に搬送するためのベルトコンベア13を備えている。すなわち、このベルトコンベア13は、ラインセンサ11S,12Sの長手方向(Y軸)及びカメラ11,12の光軸(Z軸方向)と垂直な方向(X軸方向)に被測定物100を搬送するように構成されている。ベルトコンベア13は、モータ14により駆動され、モータ14はドライバ14により駆動制御される。
【0010】
また、3次元形状測定装置1は、カメラ11,12により取得された画像データを処理すると共に、カメラ11,12及びモータ14を制御するための制御部20を備えている。制御部20は、カメラ11,12より出力された画像データを所定のデータ形式に変換するインターフェース(I/F)21、22と、画像メモリ23、24を備えている。画像メモリ23、24は、それぞれ、カメラ11、12で取得された画像データを記憶するためのものである。
【0011】
また制御部20は、CPU25と、メモリ29とを備えている。CPU25は、画像メモリ23、24に記憶された画像データに基づき、メモリ29に格納された3次元形状演算用プログラムを使用して被測定物100の3次元形状を演算する。
またCPU25は、カメラ11、12及びモータ14を制御するための各種制御信号を出力する。すなわち、CPU25は、カメラ11,12に対し撮像信号としてのトリガを発生させるトリガ発生回路26,27に制御信号を出力する。また、モータ14に駆動信号を出力するドライバ14Dに対し制御信号を出力する。
メモリ29は、前述のように3次元形状演算用プログラムを格納すると共に,演算に必要な各種データ、及びその演算結果等を記憶するためのものである。
【0012】
また、本実施の形態の3次元形状測定装置1は、被測定物100の3次元形状の演算結果等を表示するための表示部31を備えている。CPU25と表示部31との間には表示制御部28が接続されている。表示制御部28は、CPU25から出力されるデータに基づき、表示部31での表示状態を制御する。
【0013】
次に、CPU25における3次元形状演算の手法について、図2を用いて説明する。被測定物100上の点aから出た光は、レンズ系11L,12Lを通って、ラインセンサ11S、12S上に、それぞれ点aの像a11,a12を形成する。
a11の位置とa12の位置とは、後述するマッチングにより特定される。点a11とa12との間の視差Pa(線分O11−a11を点O12まで平行移動させた場合における、点a11とa12の間の距離)が得られると、レンズ系11L,12Lから点aまでの垂直方向の距離DAが、次の式により演算される。
【0014】
【数1】
DA=B×f/Pa
【0015】
同様に、点Bの距離DBについても、点b11とb12との間の視差Pb(線分O11−b11を点O12まで平行移動させた場合における、点b11とb12の間の距離)を用いて、同様にして演算がなされる。その他の被測定物100上の点についても同様である。
水平方向の距離については、例えばラインセンサ11S,12Sの画像データから演算される。例えば、点a,b間の距離は、ラインセンサ11S上の点a11,b11間の距離及び求められた距離DAに基づいて演算することができる。このようにして、被測定物100のY軸方向の断面図の形状が得られる。
【0016】
モータ14を所定の微小距離ずつ回転させて被測定物100をX軸方向に移動させ、上述の演算を繰り返すことにより、被測定物100の全体の3次元形状情報が取得される。
【0017】
次に、ラインセンサ11S,12Sから得られた画像データのマッチングの方法を、図3に基づいて説明する。
図3(a)は、ラインセンサ11S、12Sから得られる画像データを、センサ上の画素位置と画素濃度との関係(以下、画素濃度列という)により記したものである。図3(a)中、左側のグラフがラインセンサ11Sの画素濃度列FL[I]を、右側のグラフがラインセンサ12Sの画素濃度列FR[I]を示している。
この画素濃度列FL[I]、FR[I]の相関を見ることにより、ラインセンサ11Sとラインセンサ12Sとの間の視差Pを決定する。すなわち、相関を表わす関数E[k]を、次の式により定義し、このE[k]を最小にするようなkを求める。
【0018】
【数2】
【0019】
このkの値が視差Pの値とされる。kはピクセル単位の飛び飛びの値であるので、その飛び飛びのkのうちE[k]を最小にするものを視差Pの値として採用することができる。但し、図3(b)に示すように、E[k]のグラフを補間し、E[k]を最小とする値をサブピクセルで正確に算出することもできる。
【0020】
次に、この3次元形状測定装置の動作を、図4に示すフローチャートにより説明する。
まず、2つのカメラ11,12により被測定物100の像を撮像し、ラインセンサ11S、12Sから1ライン分の画像データを取得する(S1)。次に、この2つの画像データのマッチングを行い、このマッチング結果に基づいて画素毎に視差Pを計算し、被測定物100上の画像データに対応する各点の3次元情報を取得し(S2)、これをメモリ29に記憶させる(S3)。その後、モータ14を駆動させて、被測定物100をラインセンサ11S,12Sの1ライン分だけX方向に移動させて(S4)、以後、被測定物100のすべての部分についての撮影が終了するまでS1〜S4の手順を繰り返す。被測定物100のすべての部分についての撮影が終了したら(S5)、メモリ29に記憶された3次元情報に基づき、被測定物100の3次元形状情報を表示部31に表示する(S6)。
【0021】
図4のフローチャートによる手順では、ラインセンサ11S,12Sにより1ラインずつ画像を取得し、その1ラインの画像データに対応する被測定物100の3次元形状(断面形状)を取得してから、モータ14を駆動し、次の1ラインの撮影に移行するようにしている。しかし、図5のフローチャートに示すように、まず被測定物100の撮影(S1´)、モータ14の駆動(S2´)を繰り返し、被測定物100のすべての部分について撮影を完了し(画像データは画像メモリ23、24に一時保存しておく)、その3次元形状の演算、記憶(S4´、S5´)はその後まとめて行うようにしてもよい。
なお、上記実施の形態では、2つのカメラ11、12の光軸は平行に設置されているが、平行でなく斜めになるように設置してもよい。
【0022】
[第2の実施の形態]
上記実施の形態は、被測定物100の表面の状態の変化が大きい場合には好適であるが、被測定物100が直方体のような表面の変化が少ない物体である場合には、視差Pの演算が困難になる。そこで、本実施の形態では、第1の実施の形態の構成に、被測定物100にパターン光束を投影するパターン投影系40を付加する。パターン投影系40は、光源41と、パターン板42と、投影レンズ43とを備えている。パターン板42には、被測定物100の表面に投影されるべき模様が形成されている。この模様は種類は不問であり、例えば模様がリニアに変化していくものでもよいし、正弦波状に変化するものであってもよい。ただし、図3に示すようなマッチングをする上でマッチング誤差の生じないような模様とするため、前記[数2]で示されるE[k]を最小にするようなkがただ1箇所だけ特定され得るような模様とするのがよい。
【0023】
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態を図7に基づいて説明する。
上記実施の形態では、被測定物100を移動させるための装置としてベルトコンベア13を用い、被測定物100の一側面の3次元形状を測定していた。これに対し、本実施の形態では、図7に示すように、円筒のような被測定物100の表面形状を、360度全周に亘って測定するため、モータ14により被測定物100を360度回転可能に保持するための保持機構14Hを備えている。これにより、被測定物100を回転させつつ撮像し、被測定物100の360度全周方向に亘る表面形状データを取得することができる。
【0024】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、カメラ11,12のイメージセンサとしてラインセンサでなく2次元CCDを使用してもよい。また、上記実施の形態では、被測定物100をベルトコンベア13により移動させていたが、代わりにカメラ11,12の方を移動させるようにしてもよい。また、上記実施の形態では、カメラ11,12の光軸と、カメラ11及び12の基線長の方向(カメラ11,12が離間される方向)とにより形成される面と垂直な方向に被測定物100が移動するようにされているが、垂直でなく斜め方向に移動するようにしてもよい。これは、カメラ11,12から見ると、カメラ11,12の光軸が斜めに設定されていることを意味する。この場合でも、光軸の傾き角θを考慮することにより、マッチングさらには被測定物100の形状測定を行うことができる。
【0025】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る3次元形状測定装置によれば、いわゆる長尺物や円筒形の被測定物の測定も簡単に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る3次元形状測定装置1の全体構成を示す。
【図2】図1に示す3次元形状測定装置1の測定原理を説明する。
【図3】図1に示す3次元形状測定装置1における両カメラ11,12間の視差Pの特定方法を示す。
【図4】図1に示す3次元形状測定装置1の動作の一例を示すフローチャートである。
【図5】図1に示す3次元形状測定装置1の動作の別の例を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第2の実施の形態に係る3次元形状測定装置を示す。
【図7】本発明の第3の実施の形態に係る3次元形状測定装置を示す。
【符号の説明】
1…3次元形状測定装置、 100…被測定物、 11、12…CCDラインセンサカメラ、 11S、12S…ラインセンサ、 11L,12L…レンズ系、13…ベルトコンベア、 14…モータ、 14D…ドライバ、 20…制御部、 21、22…インターフェース(I/F)、 23、24…画像メモリ、25…CPU、 26、27…トリガ発生回路、 28…表示制御部、 29…メモリ、 31…表示部、40…パターン投影系40、 41…光源41、 42…パターン板42、 43…投影レンズ、 14H…保持機構
Claims (3)
- 所定の間隔だけ離間させて配置され被測定物を撮像する複数の撮影手段と、
前記複数の撮像手段が離間される方向を示す線と前記撮像手段の光軸とにより形成される面と交差する方向に前記被測定物を相対的に移動させる移動手段と、
前記複数の撮影手段の撮影画像をマッチングするマッチング手段と、
前記マッチングの結果に基づき前記被測定物の形状を測定する測定手段とを備えたことを特徴とする3次元形状測定装置。 - 前記撮影手段は前記進行方向とは垂直な方向を長手方向として配置されたラインセンサを含むものである請求項1に記載の3次元形状測定装置。
- 前記被測定物にパターン光束を投影するパターン投影系を備えた請求項1に記載の3次元形状測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002281310A JP2004117186A (ja) | 2002-09-26 | 2002-09-26 | 3次元形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002281310A JP2004117186A (ja) | 2002-09-26 | 2002-09-26 | 3次元形状測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004117186A true JP2004117186A (ja) | 2004-04-15 |
Family
ID=32275790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002281310A Pending JP2004117186A (ja) | 2002-09-26 | 2002-09-26 | 3次元形状測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004117186A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1777487A2 (en) | 2005-10-20 | 2007-04-25 | Omron Corporation | Three-dimensional shape measuring apparatus, program, computer-readable recording medium, and three-dimensional shape measuring method |
WO2009016924A1 (ja) | 2007-07-27 | 2009-02-05 | Omron Corporation | 三次元形状計測装置、三次元形状計測方法、三次元形状計測プログラム、および記録媒体 |
WO2009090871A1 (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-23 | Saki Corporation | 被検査体の検査装置 |
WO2010113450A1 (ja) | 2009-04-03 | 2010-10-07 | オムロン株式会社 | 三次元形状計測装置、三次元形状計測方法、および三次元形状計測プログラム |
WO2014000738A3 (de) * | 2012-06-29 | 2014-03-27 | Inb Vision Ag | Verfahren zur bilderfassung einer vorzugsweise strukturierten oberfläche eines objekts und vorrichtung zur bilderfassung |
WO2014073590A1 (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-15 | シャープ株式会社 | 3次元計測装置および3次元計測方法 |
CN104677748A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-06-03 | 清华大学 | 一种用于测量薄膜性能的鼓膜装置 |
-
2002
- 2002-09-26 JP JP2002281310A patent/JP2004117186A/ja active Pending
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1777487A3 (en) * | 2005-10-20 | 2008-04-23 | Omron Corporation | Three-dimensional shape measuring apparatus, program, computer-readable recording medium, and three-dimensional shape measuring method |
US7684052B2 (en) | 2005-10-20 | 2010-03-23 | Omron Corporation | Three-dimensional shape measuring apparatus, program, computer-readable recording medium, and three-dimensional shape measuring method |
EP1777487A2 (en) | 2005-10-20 | 2007-04-25 | Omron Corporation | Three-dimensional shape measuring apparatus, program, computer-readable recording medium, and three-dimensional shape measuring method |
US8199335B2 (en) | 2007-07-27 | 2012-06-12 | Omron Corporation | Three-dimensional shape measuring apparatus, three-dimensional shape measuring method, three-dimensional shape measuring program, and recording medium |
WO2009016924A1 (ja) | 2007-07-27 | 2009-02-05 | Omron Corporation | 三次元形状計測装置、三次元形状計測方法、三次元形状計測プログラム、および記録媒体 |
WO2009090871A1 (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-23 | Saki Corporation | 被検査体の検査装置 |
JP2009168581A (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-30 | Saki Corp:Kk | 被検査体の検査装置 |
US20100289891A1 (en) * | 2008-01-15 | 2010-11-18 | Yoshihiro Akiyama | Apparatus for inspecting object under inspection |
WO2010113450A1 (ja) | 2009-04-03 | 2010-10-07 | オムロン株式会社 | 三次元形状計測装置、三次元形状計測方法、および三次元形状計測プログラム |
US8705049B2 (en) | 2009-04-03 | 2014-04-22 | Omron Corporation | Three-dimensional shape measuring apparatus, three-dimensional shape measuring method, and three-dimensional shape measuring program |
WO2014000738A3 (de) * | 2012-06-29 | 2014-03-27 | Inb Vision Ag | Verfahren zur bilderfassung einer vorzugsweise strukturierten oberfläche eines objekts und vorrichtung zur bilderfassung |
CN104583713A (zh) * | 2012-06-29 | 2015-04-29 | Inb视觉股份公司 | 使优选是结构化的物体表面成像的方法及用于成像的装置 |
US10869020B2 (en) | 2012-06-29 | 2020-12-15 | Inb Vision Ag | Method for capturing images of a preferably structured surface of an object and device for image capture |
WO2014073590A1 (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-15 | シャープ株式会社 | 3次元計測装置および3次元計測方法 |
CN104677748A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-06-03 | 清华大学 | 一种用于测量薄膜性能的鼓膜装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8243286B2 (en) | Device and method for the contactless detection of a three-dimensional contour | |
JP2874710B2 (ja) | 三次元位置計測装置 | |
US20190102911A1 (en) | Extrinsic calibration of camera systems | |
JP2012173114A (ja) | 全周画像計測装置 | |
JPH11118425A (ja) | キャリブレーション方法及び装置、並びにキャリブレーション用データ生成方法 | |
JP4052382B2 (ja) | 非接触画像計測装置 | |
CN110612428B (zh) | 使用特征量的三维测量方法及其装置 | |
JP2008241643A (ja) | 3次元形状測定装置 | |
JPH1038533A (ja) | タイヤの形状測定装置とその方法 | |
US20240087167A1 (en) | Compensation of three-dimensional measuring instrument having an autofocus camera | |
JP2017098859A (ja) | 画像のキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法 | |
JP3842988B2 (ja) | 両眼立体視によって物体の3次元情報を計測する画像処理装置およびその方法又は計測のプログラムを記録した記録媒体 | |
WO2008075632A1 (ja) | 複眼測距装置の検査方法および検査装置並びにそれに用いるチャート | |
JP2004117186A (ja) | 3次元形状測定装置 | |
JP5457865B2 (ja) | 非接触三次元計測装置及び非接触三次元計測方法 | |
US20120056999A1 (en) | Image measuring device and image measuring method | |
JP2006170688A (ja) | ステレオ画像作成方法及び3次元データ作成装置 | |
JP2016218254A (ja) | ステレオ画像撮影装置、ステレオ画像撮影方法 | |
JP3758830B2 (ja) | 画像選択装置およびこの画像選択装置を備えたカメラ | |
JP2007240197A (ja) | 三次元形状計測システム | |
US11481917B2 (en) | Compensation of three-dimensional measuring instrument having an autofocus camera | |
JP2970835B2 (ja) | 三次元座標計測装置 | |
JPH07260451A (ja) | 3次元形状測定システム | |
JPH0875454A (ja) | 測距装置 | |
JP3793343B2 (ja) | 写真測量用カメラ |