JP4966096B2 - 光切断3次元計測装置 - Google Patents
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Description
まず、実施形態1の光切断3次元計測装置1の構成について図1〜4を用いて説明する。図1(a)は、本実施形態の光切断3次元計測装置1の構成図である。この光切断3次元計測装置1は、測定すべき対象物2にスリット光100を投影する投影装置10と、対象物2のうち少なくとも光切断線(対象物2に投影されたスリット光)101を含む領域を投影装置10の投影方向とは異なる方向から撮影する撮像装置11と、対象物2を一の方向(図1(a)の矢印m1の方向)に移動させる搬送装置(相対位置変動手段)12と、対象物2にある複数の着目位置A〜C(図2参照)のそれぞれを撮像画像110上で追跡し、各着目位置A〜Cでの撮像明度の最大値を求めることによって着目位置A〜C間の相対的な高さを求める画像処理装置13とを備えている。
撮像画面110上で横一列に並ぶ各着目位置A〜Cでの撮像明度変化を取得する場合、撮像画像110全体を読み出す必要はなく、撮像画像110上で距離d画素ずつ移動する3つの着目位置A〜Cを追跡して各着目位置A〜Cの撮像明度だけを読み出せばよい。
実施形態1の光切断3次元計測装置1では、画像処理装置13は、着目位置A〜Cごとに単純に撮像明度が最大となる撮像時刻をもとに投受光器14との相対位置を求めているが、本実施形態の光切断3次元計測装置1では、着目位置A〜Cごとに光切断線101を横切る前後の複数の位置での撮像明度を求め、その複数の位置での撮像明度を用いて統計的に撮像明度が最大となるときの投受光器14と対象物2との相対位置を求めている。つまり、画像処理装置13は、最大値算出機能を用いて、光切断線101の投影強度分布のように単調増加し、その後、単調減少する関数に、少なくとも3つ以上の撮像明度をあてはめて近似することによって、撮像明度の最大値及び最大値となる相対位置を求める。これにより、高さ計測の分解能を向上することができる。なお、実施形態1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態1においては対象物2が等速直線運動をするものであるが、搬送装置12が例えばベルトコンベアのような送り速度が一定とならない装置であった場合、撮像時刻間隔δにおける対象物2の移動量Dに誤差が生じるため、計測精度が悪化するという問題が生じる。また、ベルトコンベアでは対象物2の蛇行が生じることがあるため、同一線n上の着目位置A〜Cを撮像画像110上で追跡するのに不具合が生じる。
実施形態1では撮像装置11のレンズ歪みは無視できるものとしているが、広角レンズを有するカメラなどを用いる場合、レンズの歪みを無視することができない。
10 投影装置
100 スリット光
101 光切断線
11 撮像装置
110 撮像画像
12,12a 搬送装置
13 画像処理装置
2,2a 対象物
Claims (5)
- 測定すべき対象物にスリット光を投影する投影手段と、
前記投影手段と一体に設けられ当該投影手段と一の方向において予め設定された間隔を保持しながら前記対象物のうち少なくとも当該対象物に投影されたスリット光を含む領域を前記投影手段の投影方向とは異なる方向から撮影する撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段と前記対象物との相対位置を前記一の方向において変化させる相対位置変動手段と、
前記対象物にある複数の着目位置のそれぞれを、前記相対位置が異なるときに前記撮像手段によって撮影された複数の撮像画像上で追跡し、前記複数の着目位置のそれぞれに対して、当該着目位置が前記スリット光による照度変化が生じている範囲内に含まれている間に当該着目位置の撮像明度及び相対位置を少なくとも3回計測する明度計測手段と、
前記着目位置ごとに前記少なくとも3つの撮像明度及び相対位置を用いて当該撮像明度の最大値及び当該最大値となる前記相対位置を求める最大値算出手段と、
前記全ての着目位置の前記撮像明度が最大となる相対位置に対し三角測量法を用いて前記着目位置間の相対的な高さを求める高さ算出手段と
を備えることを特徴とする光切断3次元計測装置。 - 前記撮像手段は、前記対象物に投影されたスリット光と並行に画素が配列される撮像素子を当該移動方向に少なくとも3本配置して有することを特徴とする請求項1記載の光切断3次元計測装置。
- 前記撮像手段は、画素が格子状に配列された撮像素子を有し、前記対象物に投影されたスリット光と並行に配列されている画素の撮像明度を読み出すことを可能とする請求項1記載の光切断3次元計測装置。
- 前記最大値算出手段は、前記スリット光の投影強度分布のように単調増加し、その後、単調減少する関数に、前記少なくとも3つ以上の撮像明度をあてはめて近似することによって、前記撮像明度の最大値及び当該最大値となる前記相対位置を求めることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光切断3次元計測装置。
- 前記相対位置変動手段によって前記相対位置が前記一の方向に変化したときに、前記投影手段及び前記撮像手段に対する前記対象物の相対的な移動量を実測する移動量実測手段を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光切断3次元計測装置。
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