JP4045341B2 - 3次元計測システム - Google Patents
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Description
第1〜第3の検出信号に基づいて、検出対象におけるシングルスポット光の照射位置に関する情報を求める演算処理手段とを具備する。
図1は、本発明の一実施形態に係る3次元計測システムの構成を示すブロック図である。この3次元計測システムは、シングルスポット光走査投影部1と、3次元計測部2と、演算処理部3と、制御部4と、表示部5とを含んでいる。
図2は、図1に示すシングルスポット光走査投影部1の構成を示す模式図である。シングルスポット光走査投影部1は、レーザ発振装置11と、ガルバノメータ12及び13と、発散レンズ14とを含んでいる。
まず、ステップS1において、図1に示すように、制御部4の制御の下で、シングルスポット光走査投影部1が、シングルスポット光を発生して物体100に照射する。ここで、シングルスポット光の照射位置の座標を(X0,Y0,Z0)とする。
Z=d・f/(XL−XR) …(1)
この原理を用いることによって求められた奥行きZと、3次元計測部2との位置関係とから、シングルスポット光101のZ座標Z0が求められる。
X0=d・XL/(XL−XR)=XL×Z/f …(2)
Y0=d・YC/(XL−XR)=YC×Z/f …(3)
これにより、シングルスポット光の座標(X0,Y0,Z0)が求められる。
1次元PSDとしては、例えば、浜松ホトニクス社の製品(例えば、型番S8554)を用いることができる。
2 3次元計測部
3 演算処理部
4 制御部
5 表示部
6 パーソナルコンピュータ(PC)
11 レーザ発振装置
12、13 ガルバノメータ
14 発散レンズ
21L、21C、21R 検出部
22、22L、21C、21R ラインCCDセンサ
23、23L、23C、23R 平凸型シリンドリカルレンズ
24、24L、24C、24R 集光領域
25 集光レンズ
100 物体
101 シングルスポット光
110 検出対象
Claims (9)
- 検出対象にシングルスポット光を照射し、検出対象によって反射される反射光を受光することにより、検出対象の位置又は形状を3次元的に計測するシステムであって、
集光領域に集束される光を受光し、第1の軸上における輝度分布を表す第1の検出信号を出力する第1のラインセンサと、
検出対象によって反射された反射光を集光する第1の集光レンズ、及び、中心軸が前記第1のラインセンサの集光領域と平行となるように配置され、前記第1の集光レンズから出射される光を前記第1のラインセンサの集光領域に集束する第1のシリンドリカルレンズを含む第1の光学系と、
前記第1のラインセンサと異なる位置に配置され、集光領域に集束される光を受光し、前記第1の軸上における輝度分布を表す第2の検出信号を出力する第2のラインセンサと、
検出対象によって反射された反射光を集光する第2の集光レンズ、及び、中心軸が前記第2のラインセンサの集光領域と平行となるように配置され、前記第2の集光レンズから出射される光を前記第2のラインセンサの集光領域に集束する第2のシリンドリカルレンズを含む第2の光学系と、
集光領域に集束される光を受光し、前記第1の軸とは異なる第2の軸上における輝度分布を表す第3の検出信号を出力する第3のラインセンサと、
検出対象によって反射された反射光を集光する第3の集光レンズ、及び、中心軸が前記第3のラインセンサの集光領域と平行となるように配置され、前記第3の集光レンズから出射される光を前記第3のラインセンサの集光領域に集束する第3のシリンドリカルレンズを含む第3の光学系と、
前記第1〜第3の検出信号に基づいて、検出対象におけるシングルスポット光の照射位置に関する情報を求める演算処理手段と、
を具備する3次元計測システム。 - 緑色のレーザ光を発生することにより、検出対象にシングルスポット光を照射するシングルスポット光発生手段をさらに具備する請求項1記載の3次元計測システム。
- 前記シングルスポット光発生手段が発生するシングルスポット光によって検出対象を連続的に走査する走査手段と、
前記走査手段による検出対象の走査を制御する制御手段と、
をさらに具備する、
請求項2記載の3次元計測システム。 - 検出対象にシングルスポット光を照射するシングルスポット光発生手段と、
前記シングルスポット光発生手段が発生するシングルスポット光によって検出対象を連続的に走査する走査手段と、
前記走査手段による検出対象の走査を制御する制御手段と、
をさらに具備する請求項1記載の3次元計測システム。 - 前記シングルスポット光発生手段が、波長が532nm〜543nmのレーザ光を発生する、請求項2〜4のいずれか1項記載の3次元計測システム。
- 前記第1〜第3のラインセンサの各々が、ラインCCD(charge coupled device)センサ、又は、1次元PSD(position sensitive detector、若しくは、position sensitive device)を含む、請求項1〜5のいずれか1項記載の3次元計測システム。
- 前記演算処理手段が、前記第1及び第2の検出信号に基づいて、三角測量の原理を用いて、前記第1及び第2の軸とは異なる第3の軸上におけるシングルスポット光の照射位置に関する情報を求める、請求項1〜6のいずれか1項記載の3次元計測システム。
- 前記演算処理手段が、前記第3の軸上におけるシングルスポット光の照射位置に関する情報と、前記第1又は第2の検出信号とに基づいて、前記第1の軸上におけるシングルスポット光の照射位置に関する情報を求めると共に、前記第3の軸上における前記シングルスポット光の照射位置に関する情報と前記第3の検出信号とに基づいて、前記第2の軸上における前記シングルスポット光の照射位置に関する情報を求める、請求項7記載の3次元計測システム。
- 前記第1〜第3のラインセンサの各々が、検出対象の複数の位置に順次照射されるシングルスポット光の反射光を順次検出し、
前記演算処理手段が、前記第1〜第3のラインセンサから順次出力される第1〜第3の検出信号に基づいて、前記第1〜第3の軸上におけるシングルスポット光の複数の照射位置に関する情報を求め、該情報に基づいて、検出対象の形状を表す画像データを生成する、請求項1〜8のいずれか1項記載の3次元計測システム。
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