JPH03205503A - シート光の像位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被測定物の三次元座標を非接触で測定する光
学式三次元座標測定装置等に用いられるシート光の像位
置検出方法に関する。

〔従来の技術〕

上記のような光学式三次元座標測定装置や，複数の対象
物間の相対的位置等を測定する装置では、シート光を被
測定物に照射し，シート光に対してある角度を有しなが
ら被測定物の画像を撮影し，被測定物の三次元座標を測
定する試みがなされている。これは，シート光によって
被測定物の切断面を作り，ある角度（既知）を有しなが
ら側方から撮影することで三次元情報を得るものでチシ
２光切断法と呼ばれている。

ここで，光学式三次元座標測定装置の概要を図によって
説明する． 第３図は光学式三次元座標測定装置の構成を示す斜視図
，第４図はその側面図，第５図はその原理図である。

第３図にかいて，１は被測定物．．２はシート光発生源
、３は前記測定物１に照射されるシート光、４は該シー
ト光３とある角度を有しながら側方から前記被測定物１
を撮影する為の撮像装置、５は該撮像装置４によって得
られる画像から前記被測定物１の三次元座標を算出する
為の演算処理装置，６は前記撮像装置４によって得られ
る画像を該演算処理装置５で扱える様に数値データに変
換する為の画像入力装置である。

これら三次元座標測定装置に釦ける各部の位置関係は側
面から見ると第４図に示すようになる。

前記シート光３と前記撮像装置４の光軸が角度θで交わ
っている。第４図では，前記シート光３と前記撮像装置
４の光軸の交点に前記被測定物１が存在する場合を示し
ている。

三次元座標の測定原理を第５図を参照して説明する。第
５図において第４図と同一番号を付しているものは同じ
機能を有するものであり，その説明は割愛する。７は撮
像装置４の結像レンズであＦ）．　８Ｖｉ撮像素子であ
る。シート光発生源２から出たシート光３が被測定物１
に照射される。い１被測定物１が位置Ｘ。（シート光３
と撮像装置４の光軸が角度θで交わる点）にある場合，
被測定物１に照射（投影）されたシート光３の像は撮像
素子８の中央Ｘ。にある。被測定物１が位置Ｘ，にある
場合には，シート光３の像は撮像素子８においては位置
Ｘ，にあり，同様に被測定物１が位置Ｘ２にある場合に
は，シート光３の像は撮像素子８に釦いては位置Ｘ２に
ある。従って，シート光３と撮像装置４の光軸のなす角
θと、それらの距離（第５図中の距離ｌ）があらかじめ
既知であれば，撮像素子８中の相対位置（演算処理装置
５によって求めることができる）から被測定物１の位置
（撮像装置４に対する相対位置）を知ることができ、撮
像装置４の絶対座標が既知であれば被測定物１の絶対座
標を得ることができる。１た，シ一ト光３と撮像装置４
をその位置関係を一定に保ちながら、図には示さなかっ
た駆動装置によって走査すれば、被測定物１全体の三次
元絶対座標を得ることができる。シート光３を被測定物
１に照射するここは、シート光３で表わされる平面で被
測定物１を切断することと同じであり、その切断面を撮
像装置４で検出する為．この方法は光切断法と呼ばれる
。

ここで、実際の座標測定におーては，前記撮像装置４に
よって得られる画像から、前記被測定物１上に前記シー
ト光３が照射されている位置（すなわち，前記撮像素子
８に訃ける画像データ上での位置）を検出する必要があ
る，前記撮像装置４によって得られる画像データの１例
を第６図に示す。９＃′ｉ前記被測定物１に照射された
前記シート光３の照射位置に対応する像である。この様
な場合，図中に示す破線方向に走査して前記シート光３
の像を探すのが一般的であり，その破線上での像の明暗
の輝度分布は第７図（ａ）に示すようになる〇ことで、
前記シート光３の像の位置Ｐの算出方法として次の第７
図（ｂｌ又は第７図（ｃ）で示すような２つの方法があ
る。

（１）ピーク法〔第７図（ｂ）　〕：輝度分布にかいて
輝度のピーク（最大値） を有する点をＰとす る。

：輝度分布において， ある閾値Ｂｔを超える 範囲に注目し，該閾 値Ｂｔを通過する２点 （１）中点法〔第７図（Ｃ）〕 （輝度分布の立ち上 がりと立ち下がり） の中点をＰとする。

しかしながら，このような従来の方法には次のような欠
点がある。

（１）前記シート光３の像が非常に明るく，輝度分布が
飽和していると，ピーク法では点Ｐが算出できない〔第
８図（ａ）〕。

（２）前記シート光３の像の輝度分布が左右非対象だと
中点法では算出される点Ｐ′は実際の像のピーク位置Ｐ
と誤差を生じる〔第８図（ｂ）〕。

（３）上記輝度分布の飽和及び左右非対象が同時（０ に生じている場合〔第８図彬〕では，ピーク法，中点法
共に精度良い検出ができない。

このように，シート光３の像の位置Ｐを精度良く検出で
きず，゛つ１りは正確な三次元座標が得られないケース
は，シート光照射対象面の材質，角度及び光源の種類に
よってたびたび存在する。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上説明したように光切断法は，非常に簡単な光学系で
被測定物１の三次元座標を非接触で高精度に測定できる
方法であるが，次のような問題点を有してｂる．すなわ
ち、前記シート光３の像の輝度分布が飽和したシ左右非
対称の場合には，従来のシート光３の像位置検出法では
，精度良い像位置の検出ができず，正確な座標測定を行
なうことができない。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので，撮像装置によ
って得られた画像データに釦いて．シート光の像の輝度
分布が飽和したυ左右非対称になる場合でも、精度良く
被測定画像データ内でのシート光の像位置を検出するこ
とが可能になるシート光の像位置検出方法を提供するこ
とを目的とするＯ 〔課題を解決するための手段〕 すなわち、本発明に係るシート光の像位置検出方法は，
撮像装置によって得られる測定対象画像データ内での位
置ノ臂ラメータに明暗（輝度）のパラメータを重み付け
することで，シート光の像位置を検出するようにしたも
のである。

〔作用〕

したがって，撮像装置によって得られるシート光の像の
輝度分布が飽和したり左右非対称であっても，精度良く
その撮像画像データ内でのシート光の像位置を検出する
ことができる。

〔実施例〕

以下図面によう本発明によるシート光の像位置検出方法
の一実施例を説明する。

第１図は前記第５図にかける撮像装置４によって得られ
る被測定物１の画像データ内にかいて，シート光３の像
と垂直方向の走査線上の輝度分布を示している。このシ
ート光３の照射輝度分布に訃いて，横軸は上記被測定画
像データ内で走査位置Ｘであう，縦軸はシ一ト光３の照
射輝度Ｑｘ）である。本発明１！施例では、この被測定
物１の画像データ上にかける輝度分布にかいて，ある閾
値Ｂ，を超えているものにのみ着目する。

ここで，前記撮像装置４によシ撮像された被測定物１の
画像データ上でのシート光３の像の位置Ｐを次式にて求
める。

この式（１）で得られる被測定画像データ上のシート光
３の像位置「点Ｐ」は、シート光３の照射輝度に基づく
明暗で重み付けされた位置の平均値を表わしてかり，極
めて精度の高いシート光３の像の位置となる。

第２図は実際の被測定画像データのシート光照射輝度分
布に対するシート光の像位置検出状態を示すもので，第
２図中実線で示すようなシート光３の像の光強度分布に
対して，本発明実施例による検出方法による像位置検出
結果を白丸で示し，１た、従来の検出方法（中点法）に
よる像位置検出結果を黒丸で示す。（無論このように光
強度が飽和している状態ではピーク法は使用できない。

）それぞれ、光強度ｔｈの閾値をｔｈ１〜ｔｈ，と変化
させた時に得られるシート光３の像位置をデロクトして
いる。

したがって，上記のようにしたシート光の像位置検出方
法によれば，従来の像位置検出方法よシも精度よくシー
ト光３の像の位置を検出することができる。この場合，
光強度ｔｈの閾直に像位置検出結果が大きく左右される
ことも女＜，該ｔｈＯ閾値は，例えば像の輝度最大値の
１／２　，　１／３　．　２／３等と任意に変えること
ができる。これにより、被測定物１の正確な三次元座標
を得ることが可能になる。

〔発明の効果〕

以上要するに本発明によれば、シート光を測定対象物に
照射し、そのシート光に対し既知の撮像光軸角度を有す
る撮像装置により該測定対象物を撮影し，との撮像装置
によって得られた画像データ内でシート光の像の位置を
検出するもので、前記画像データ内でのシート光のシー
ト方向に直交する方向の位置パラメータにシート光照射
輝度に応じた明暗ノゼ２メータを重み付けし、該画像デ
ータ内でのシート光の像の位置を求めるので、撮像され
た画像データにおけるシート光の像の輝度分布が飽和し
たり左右非対称であっても、精度良く測定対象物に対す
るシート光の像の位置を検出することができ，産業上極
めて有益な光学式座標測定装置等を実現できる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るシート光の像位置検出
方法における像位置検出のための被測定画像データに対
する走査輝度分布を示す図，第２図は上記像位置検出方
法に基づくシート光照射輝度分布に対するシート光の像
位置検出状態を示す図，第３図は光切断法による光学式
座標測定装置の構成を示す斜視図，第４図は上記光学式
座標測定装置の構或を示す側面図，第５図は上記光学式
座標測定装置による座標測定原理を示す模式図、第６図
は被測定画像データ内でのシート光の像を示す図、第７
図（一〜（ｅ）はそれぞれ従来のシート光の像位置検出
手段を示す図、第８図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来の
シート光の像位置検出時において問題となるシート光照
射輝度分布を示す図である．１・・・被測定物，２・・
・シート光発生源．３・・・シート光， ４・・・撮像装置、 ５・・・演算処理装置， ６・・・画 像入力装置， ７・・・結像レンズ， ８・・・撮像素子、 ９ ・・・シート光の像。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シート状の光を測定対象物に照射し、そのシート光に対
   し既知の撮像光軸角度を有する撮像装置により該測定対
   象物を撮像し、この撮像装置によって得られた画像デー
   タ内でシート光の像の位置を検出するシート光の像位置
   検出方法において、前記画像データ内でのシート光のシ
   ート方向に直交する方向の位置パラメータにシート光照
   射輝度に応じた明暗パラメータを重み付けし該画像デー
   タ内でのシート光の照射位置を検出することを特徴とす
   るシート光の像位置検出方法。