JPH0344504A - 表面三次元形状測定方法及びその装置 - Google Patents
表面三次元形状測定方法及びその装置Info
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- JPH0344504A JPH0344504A JP17796589A JP17796589A JPH0344504A JP H0344504 A JPH0344504 A JP H0344504A JP 17796589 A JP17796589 A JP 17796589A JP 17796589 A JP17796589 A JP 17796589A JP H0344504 A JPH0344504 A JP H0344504A
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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。
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】
本発明は表面三次元形状測定方法及びその装置に関する
ものである。 ［従来の技術］ 従来の板ガラス、曲面ガラス等の三次元形状測定は、接
触式プローブを対象物体表面に沿って点計測を繰り返し
、その形状を求める方式が一般的である。しかし、この
方法は、測定時間が長く、また接触による対象物体の形
状変化を免れないという欠点を有していた。 ［発明の解決しようとする課題］ このような欠点を解消するため、非接触の表面三次元形
状測定法がいくつか提案されている。 その一つとして、格子パターンを対象物体に投影し、物
体上の格子パターンから物体の形状を求める方法が提案
されているが、これは対象物体表面が粗面であることを
必要としたため、ガラスの様な光反射性を有する物体に
は適用できなかった。又、光反射性を有する面の表面形
状測定方法及び装置としては、特開昭５６−１５８９０
４号により板状部材の面角度測定方法が提案されている
。この方法、装置では板状部材にレーザー光線を直接投
射し、その反射角度を発光装置付近に設けられたマトリ
ックス状に配列された受光装置により検知し、面傾斜角
度を求めている。つまり、この方法、装置ではレーザー
光の指向性が高いため、測定対象物の形状が発光、受光
装置の位置によって限定される。 そのため、複雑な形状をした測定対象物を測定するには
、数多くの受光装置が必要となるという問題を有してい
た。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は前述の課題を解決すべくなされたものであり、
光を反射する面を有する被測定物表面に、実質的に点状
であって複数のあるいは移動可能な散乱光源から発せら
れた光を照射し、その反射光線を光入射方向を特定し得
る受光装置で受光し、上記光源及び受光装置の位置、上
記光入射方向並びに被測定物と受光装置の概略距離から
被測定物表面の傾きを知ることによって被測定物の表面
三次元形状を測定することを特徴とする表面三次元形状
測定方法及びその装置を提供するものである。 ［作用］ 本発明においては、光の反射方向を測定することにより
、光反射を有する被測定物の表面三次元形状を測定する
際、光源として位置が既知の実質的に点状の散乱光源を
用いているため、受光装置を多数必要とすることがなく
、能率良く、被測定物の表面三次元形状が測定し得るも
のである。 ［実施例］ 以下に本発明の１つの実施例について説明する。第１図
は本発明の基本的構成の概略的斜視図であり、１は被測
定物のガラス、２は点状の散乱光源で例えばスクリーン
３上にレーザスキャナー４などによって正確に位置認識
されながらレーザー光を照射したもの等が用いられる。 ５はビデオ等のカメラで、点状の光源２からの光線がガ
ラスｌの表面で反射された像を撮像する。実施例におけ
る点状散乱光源２を発生させるスクリーン３の大きさは
、被測定物であるガラス１の大きさや形状、そしてガラ
ス１とスクリーン３との距離Ｌ＋、カメラ５の位置によ
って適宜選択される。具体的には、被測定物のガラス１
が例えば自動車に組み付けるサイドウィンドウ程度のも
のであれば、スクリーン３の真中にカメラ５を配置し、
カメラ５をガラス】の真上２ｍ程度の所にそれぞれを配
設するヒスクリーン３の大きさは３ｍＸ３ｍ程度となる
。本発明の装置においては被測定物のガラス１とカメラ
５との距離を大きくとることが精度向上の為望ましい。 この実施例においては光源として、スクリーン上にレー
ザー光を照射したものを用いているが、本発明において
は、光源の位置が既知であること、散乱光源であること
、及び被測定物と光源との距離を考慮して実質的に点光
源と見なせれば良いので、この方法に限る必要はない。 例えばＬＥＤ等を多数用いること、移動可能なＬＥＤ等
を用いること、さらにはガラスと光源との距離を十分に
とることにより、蛍光灯等を本発明における実質的な点
光源として用いることも可能である。 また、受光装置については、実施例においてはカメラを
用いているがビデオカメラ、ステイルカメラ等、反射光
の入射方向を特定し得るものであれば何でも良く、その
他にフォトセンサーをマトリックス状に配置したもの等
も好ましく使用できる。 以下に本発明の特徴を、光源としてスクリーン上にレー
ザー光を照射したもの、また受光装置としてビデオカメ
ラを用いた場合を例にとって詳細に説明する。 第２図は本発明の原理を示す概略図である。 スクリーン３上の散乱光源２ａ及び２ｂはそれぞれ被測
定物のガラス１上の反射像１ａ、ｌｂとしてカメラ５の
撮像面の７ａ、７ｂに撮像し、カメラ５の視線方向５ａ
、５ｂの方向に認識される。カメラ５より、視線方向５
ａの方向に見える反射像１ａの位置におけるガラス面角
度ａはカメラ５の視点６の位置、散乱光源２ａの位置、
スクリーン３と反射像１８間の概略距離Ｌ□及びカメラ
５から反射像１ａを見る時の視線方向５ａとによって求
められる。同様にして反射像１ｂの位置におけるガラス
面角度すもカメラ５の視点６の位置、散乱光源２ｂの位
置、スクリーン３と反射像ｌｂ間の距離Ｌ３及びカメラ
５から反射像１ｂを見る時の視線方向５ｂとによって求
められる。ここで距離Ｌ１は距離Ｌ２と反射像１ａにお
ける面角度ａ１反射像１ａ、ｌｂ間の距離Ｌ４から近似
計算により得て、用いることができるので測定する必要
がない。本発明の方式においては、測定対象物の位置例
えば距離Ｌ２についての要求測定精度は従来方法におい
て、粗面に格子パターンを投影して被測定物の表面三次
元形状を測定する時に測定対象物までの距離測定精度が
測定機そのものの精度を決定するのに比べて、大変ゆる
く、通常１ｍｍ程度である。また、反射像の見える視線
方向を正確に同定するためにあらかじめ熱線反射ガラス
等の反射体を用いて、光学系に起因する画像歪を考慮す
るのが好ましい。このときは、位置の分かった熱線反射
ガラス等の反射板を形状測定されるガラスに近接して、
あるいはガラスの代わりに設置し、スクリーン上で座標
が既知の輝点がこのガラス面で反射してビデオカメラ等
の光学系の撮像面のどの位置に結像するのかを測定する
ことにより、反射光のカメラへの入射方向と撮像位置と
の関係を知ることができる。この方法によれば、受光装
置の光学系に起因する歪を考慮した形で、ガラスからの
光の反射方向を得ることができるので、−層の精度の向
上が可能である。 本発明にかかる実施例の装置の概要を第３図の概念図と
して示す。被測定物であるガラスは試料台８上に設置し
、レーザスキャナー４によってスクリーン３上に散乱光
源を発生させる。この時、被測定物であるガラス１上に
生ずる散乱光源の反射像の位置をあらかじめ位置のわか
っているカメラ５によって測定する。各々の散乱光源の
位置とスクリーン３と被測定物であるガラス１上の１点
までの概略距離Ｌ１とをあらかじめ知っていることによ
り、散乱光源の反射像が生じたガラス面上における法線
な求めることができ、それらを連続化することにより被
測定物全面における三次元形状を非接触に測定すること
が可能となる。 本発明の装置を用いてブラウン管用大型パネルについて
その三次元形状を測定した。スクリーンの大きさを２０
００ｍｍＸ １５００＋＋ｏｎ、被測定物とスクリーン
の距離を１５００ｍｍとしてブラウン管用大型パネルの
一部分を測定し、その結果を従来の接触式三次元形状測
定機で測定した結果と比較すると、両者の差として１７
０μｍが得られた。これにより本装置による光反射性を
有する面の表面三次元形状測定法の有効性が確認された
。 以上１本実施例において被測定物としてはガラスを例と
しているが、表面が光反射性を有する物体であれば、こ
れに限らないことは当然である。 ［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、板状及び曲面の光反射性
を有する試料を光の反射性を利用することによって非接
触で測定することができるため、被測定物の形状を変形
させることなく、そのままの状態での測定を正確に行な
うことができる。また、より高精度な測定を行なう場合
にはスクリーンと被測定物との距離を離すことによって
行なえる。 本発明においては、光源として実質的に点状の散乱光源
を用いているため、受光装置の数を減らして装置全体を
簡略化し得る。 また、請求項２にかかる発明によれば、受光゛装置の光
学系に起因する歪を考慮した形でガラスからの光の反射
方向を得ることができるので、−層の精度の向上が可能
である。
ものである。 ［従来の技術］ 従来の板ガラス、曲面ガラス等の三次元形状測定は、接
触式プローブを対象物体表面に沿って点計測を繰り返し
、その形状を求める方式が一般的である。しかし、この
方法は、測定時間が長く、また接触による対象物体の形
状変化を免れないという欠点を有していた。 ［発明の解決しようとする課題］ このような欠点を解消するため、非接触の表面三次元形
状測定法がいくつか提案されている。 その一つとして、格子パターンを対象物体に投影し、物
体上の格子パターンから物体の形状を求める方法が提案
されているが、これは対象物体表面が粗面であることを
必要としたため、ガラスの様な光反射性を有する物体に
は適用できなかった。又、光反射性を有する面の表面形
状測定方法及び装置としては、特開昭５６−１５８９０
４号により板状部材の面角度測定方法が提案されている
。この方法、装置では板状部材にレーザー光線を直接投
射し、その反射角度を発光装置付近に設けられたマトリ
ックス状に配列された受光装置により検知し、面傾斜角
度を求めている。つまり、この方法、装置ではレーザー
光の指向性が高いため、測定対象物の形状が発光、受光
装置の位置によって限定される。 そのため、複雑な形状をした測定対象物を測定するには
、数多くの受光装置が必要となるという問題を有してい
た。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は前述の課題を解決すべくなされたものであり、
光を反射する面を有する被測定物表面に、実質的に点状
であって複数のあるいは移動可能な散乱光源から発せら
れた光を照射し、その反射光線を光入射方向を特定し得
る受光装置で受光し、上記光源及び受光装置の位置、上
記光入射方向並びに被測定物と受光装置の概略距離から
被測定物表面の傾きを知ることによって被測定物の表面
三次元形状を測定することを特徴とする表面三次元形状
測定方法及びその装置を提供するものである。 ［作用］ 本発明においては、光の反射方向を測定することにより
、光反射を有する被測定物の表面三次元形状を測定する
際、光源として位置が既知の実質的に点状の散乱光源を
用いているため、受光装置を多数必要とすることがなく
、能率良く、被測定物の表面三次元形状が測定し得るも
のである。 ［実施例］ 以下に本発明の１つの実施例について説明する。第１図
は本発明の基本的構成の概略的斜視図であり、１は被測
定物のガラス、２は点状の散乱光源で例えばスクリーン
３上にレーザスキャナー４などによって正確に位置認識
されながらレーザー光を照射したもの等が用いられる。 ５はビデオ等のカメラで、点状の光源２からの光線がガ
ラスｌの表面で反射された像を撮像する。実施例におけ
る点状散乱光源２を発生させるスクリーン３の大きさは
、被測定物であるガラス１の大きさや形状、そしてガラ
ス１とスクリーン３との距離Ｌ＋、カメラ５の位置によ
って適宜選択される。具体的には、被測定物のガラス１
が例えば自動車に組み付けるサイドウィンドウ程度のも
のであれば、スクリーン３の真中にカメラ５を配置し、
カメラ５をガラス】の真上２ｍ程度の所にそれぞれを配
設するヒスクリーン３の大きさは３ｍＸ３ｍ程度となる
。本発明の装置においては被測定物のガラス１とカメラ
５との距離を大きくとることが精度向上の為望ましい。 この実施例においては光源として、スクリーン上にレー
ザー光を照射したものを用いているが、本発明において
は、光源の位置が既知であること、散乱光源であること
、及び被測定物と光源との距離を考慮して実質的に点光
源と見なせれば良いので、この方法に限る必要はない。 例えばＬＥＤ等を多数用いること、移動可能なＬＥＤ等
を用いること、さらにはガラスと光源との距離を十分に
とることにより、蛍光灯等を本発明における実質的な点
光源として用いることも可能である。 また、受光装置については、実施例においてはカメラを
用いているがビデオカメラ、ステイルカメラ等、反射光
の入射方向を特定し得るものであれば何でも良く、その
他にフォトセンサーをマトリックス状に配置したもの等
も好ましく使用できる。 以下に本発明の特徴を、光源としてスクリーン上にレー
ザー光を照射したもの、また受光装置としてビデオカメ
ラを用いた場合を例にとって詳細に説明する。 第２図は本発明の原理を示す概略図である。 スクリーン３上の散乱光源２ａ及び２ｂはそれぞれ被測
定物のガラス１上の反射像１ａ、ｌｂとしてカメラ５の
撮像面の７ａ、７ｂに撮像し、カメラ５の視線方向５ａ
、５ｂの方向に認識される。カメラ５より、視線方向５
ａの方向に見える反射像１ａの位置におけるガラス面角
度ａはカメラ５の視点６の位置、散乱光源２ａの位置、
スクリーン３と反射像１８間の概略距離Ｌ□及びカメラ
５から反射像１ａを見る時の視線方向５ａとによって求
められる。同様にして反射像１ｂの位置におけるガラス
面角度すもカメラ５の視点６の位置、散乱光源２ｂの位
置、スクリーン３と反射像ｌｂ間の距離Ｌ３及びカメラ
５から反射像１ｂを見る時の視線方向５ｂとによって求
められる。ここで距離Ｌ１は距離Ｌ２と反射像１ａにお
ける面角度ａ１反射像１ａ、ｌｂ間の距離Ｌ４から近似
計算により得て、用いることができるので測定する必要
がない。本発明の方式においては、測定対象物の位置例
えば距離Ｌ２についての要求測定精度は従来方法におい
て、粗面に格子パターンを投影して被測定物の表面三次
元形状を測定する時に測定対象物までの距離測定精度が
測定機そのものの精度を決定するのに比べて、大変ゆる
く、通常１ｍｍ程度である。また、反射像の見える視線
方向を正確に同定するためにあらかじめ熱線反射ガラス
等の反射体を用いて、光学系に起因する画像歪を考慮す
るのが好ましい。このときは、位置の分かった熱線反射
ガラス等の反射板を形状測定されるガラスに近接して、
あるいはガラスの代わりに設置し、スクリーン上で座標
が既知の輝点がこのガラス面で反射してビデオカメラ等
の光学系の撮像面のどの位置に結像するのかを測定する
ことにより、反射光のカメラへの入射方向と撮像位置と
の関係を知ることができる。この方法によれば、受光装
置の光学系に起因する歪を考慮した形で、ガラスからの
光の反射方向を得ることができるので、−層の精度の向
上が可能である。 本発明にかかる実施例の装置の概要を第３図の概念図と
して示す。被測定物であるガラスは試料台８上に設置し
、レーザスキャナー４によってスクリーン３上に散乱光
源を発生させる。この時、被測定物であるガラス１上に
生ずる散乱光源の反射像の位置をあらかじめ位置のわか
っているカメラ５によって測定する。各々の散乱光源の
位置とスクリーン３と被測定物であるガラス１上の１点
までの概略距離Ｌ１とをあらかじめ知っていることによ
り、散乱光源の反射像が生じたガラス面上における法線
な求めることができ、それらを連続化することにより被
測定物全面における三次元形状を非接触に測定すること
が可能となる。 本発明の装置を用いてブラウン管用大型パネルについて
その三次元形状を測定した。スクリーンの大きさを２０
００ｍｍＸ １５００＋＋ｏｎ、被測定物とスクリーン
の距離を１５００ｍｍとしてブラウン管用大型パネルの
一部分を測定し、その結果を従来の接触式三次元形状測
定機で測定した結果と比較すると、両者の差として１７
０μｍが得られた。これにより本装置による光反射性を
有する面の表面三次元形状測定法の有効性が確認された
。 以上１本実施例において被測定物としてはガラスを例と
しているが、表面が光反射性を有する物体であれば、こ
れに限らないことは当然である。 ［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、板状及び曲面の光反射性
を有する試料を光の反射性を利用することによって非接
触で測定することができるため、被測定物の形状を変形
させることなく、そのままの状態での測定を正確に行な
うことができる。また、より高精度な測定を行なう場合
にはスクリーンと被測定物との距離を離すことによって
行なえる。 本発明においては、光源として実質的に点状の散乱光源
を用いているため、受光装置の数を減らして装置全体を
簡略化し得る。 また、請求項２にかかる発明によれば、受光゛装置の光
学系に起因する歪を考慮した形でガラスからの光の反射
方向を得ることができるので、−層の精度の向上が可能
である。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は表面三次元形
状測定装置の基本的構成の概略的斜視図、第２図は本発
明の概念図、第３図は本発明の装置の概略斜視図である
。尚、図面中１はガラス、２は点状散乱光源、３はスク
リーン。 ４は散乱光発生装置、５はカメラ、６はカメラの視点、
７は受光位置である。 第 図
状測定装置の基本的構成の概略的斜視図、第２図は本発
明の概念図、第３図は本発明の装置の概略斜視図である
。尚、図面中１はガラス、２は点状散乱光源、３はスク
リーン。 ４は散乱光発生装置、５はカメラ、６はカメラの視点、
７は受光位置である。 第 図
Claims (3)
- （１）光を反射する面を有する被測定物表面に、実質的
に点状であって複数のあるいは移動可能な散乱光源から
発せられた光を照射し、その反射光線を光入射方向を特
定し得る受光装置で受光し、上記光源及び受光装置の位
置、上記光入射方向並びに被測定物と受光装置の概略距
離から被測定物表面の傾きを知ることによって被測定物
の表面三次元形状を測定することを特徴とする表面三次
元形状測定方法。 - （２）請求項１の方法により被測定物の表面三次元形状
を測定するに際し、あらかじめ位置と表面形状の知られ
た光反射板による反射光の受光装置への入射方向と受光
装置における受光位置との関係を測定しておくことによ
って、反射光の受光装置における受光位置から反射光の
受光装置への入射方向を精度良く知ることを特徴とする
表面三次元形状測定方法。 - （３）光を反射する面を有する被測定物の表面三次元形
状を測定する装置であって、複数のあるいは移動可能の
実質的に点状の散乱光源と、該光源から発せられて被測
定物表面で反射された光の入射方向を特定し得る受光装
置とを有することを特徴とする表面三次元形状測定装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17796589A JP2737271B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 表面三次元形状測定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17796589A JP2737271B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 表面三次元形状測定方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0344504A true JPH0344504A (ja) | 1991-02-26 |
| JP2737271B2 JP2737271B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=16040174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17796589A Expired - Fee Related JP2737271B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 表面三次元形状測定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2737271B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5568258A (en) * | 1992-08-25 | 1996-10-22 | Asahi Glass Company Ltd. | Method and device for measuring distortion of a transmitting beam or a surface shape of a three-dimensional object |
| US6980291B2 (en) | 2002-08-01 | 2005-12-27 | Asahi Glass Company, Limited | Method of and apparatus for inspecting a curved shape |
| JP2013040971A (ja) * | 2009-02-24 | 2013-02-28 | Corning Inc | 鏡面反射面の形状測定 |
-
1989
- 1989-07-12 JP JP17796589A patent/JP2737271B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5568258A (en) * | 1992-08-25 | 1996-10-22 | Asahi Glass Company Ltd. | Method and device for measuring distortion of a transmitting beam or a surface shape of a three-dimensional object |
| US6980291B2 (en) | 2002-08-01 | 2005-12-27 | Asahi Glass Company, Limited | Method of and apparatus for inspecting a curved shape |
| JP2013040971A (ja) * | 2009-02-24 | 2013-02-28 | Corning Inc | 鏡面反射面の形状測定 |
| JP2016040559A (ja) * | 2009-02-24 | 2016-03-24 | コーニング インコーポレイテッド | 鏡面反射面の形状測定 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2737271B2 (ja) | 1998-04-08 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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