JPH1114310A - ３次元位置測定装置 - Google Patents
３次元位置測定装置Info
- Publication number
- JPH1114310A JPH1114310A JP9166886A JP16688697A JPH1114310A JP H1114310 A JPH1114310 A JP H1114310A JP 9166886 A JP9166886 A JP 9166886A JP 16688697 A JP16688697 A JP 16688697A JP H1114310 A JPH1114310 A JP H1114310A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dimensional
- position measuring
- image
- moving device
- dimensional position
- Prior art date
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- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】簡単な方法で１〜１０μｍの精度で、微細な針
状物体の先端位置が測定可能な３次元位置測定装置を提
供することにある。 【解決手段】２台のテレビカメラの光軸の交点が各テレ
ビカメラの光学系の焦点になるように設定し、２台のテ
レビカメラの出力画像を合成して一つのモニタ画面に映
し出すとともに、モニタ画面に中央位置を示す表示を重
ね合わせて出し、針状物体の先端位置の画像がモニタ画
面の中央位置になるように３次元移動装置を動作させ、
３次元移動装置の移動距離表示を読み取ることにより位
置測定が実現できる。
状物体の先端位置が測定可能な３次元位置測定装置を提
供することにある。 【解決手段】２台のテレビカメラの光軸の交点が各テレ
ビカメラの光学系の焦点になるように設定し、２台のテ
レビカメラの出力画像を合成して一つのモニタ画面に映
し出すとともに、モニタ画面に中央位置を示す表示を重
ね合わせて出し、針状物体の先端位置の画像がモニタ画
面の中央位置になるように３次元移動装置を動作させ、
３次元移動装置の移動距離表示を読み取ることにより位
置測定が実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は３次元位置測定装置
に関し、特に微細な針状物体の先端位置を１０〜１００
mmの範囲で１〜１０μｍの精度で測定可能な３次元位置
測定装置に関する。
に関し、特に微細な針状物体の先端位置を１０〜１００
mmの範囲で１〜１０μｍの精度で測定可能な３次元位置
測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】３次元位置測定法としては、特開平6−1
09442 号公報に開示されている直交するスリット光を用
いてテレビカメラで光切断像を検出する方法、また、あ
る程度大きさのある物体の位置計測については、レーザ
光を使用してその反射光を検出する方法等が一般的に用
いられている。しかし、先が尖った微細な針状物体の先
端位置検出には先端に光を合わせることが困難なことか
ら、これらの方法は適さない。
09442 号公報に開示されている直交するスリット光を用
いてテレビカメラで光切断像を検出する方法、また、あ
る程度大きさのある物体の位置計測については、レーザ
光を使用してその反射光を検出する方法等が一般的に用
いられている。しかし、先が尖った微細な針状物体の先
端位置検出には先端に光を合わせることが困難なことか
ら、これらの方法は適さない。
【０００３】特開平6−249627 号公報に開示されている
２台のテレビカメラを用いたステレオ写真法等があるが
この方法ではテレビ画像から物体の位置を検出するため
光学系に歪みが少ない等の高精度が要求される。あるい
は基準マーカを用いて光学系の歪みを補正する必要があ
る。２台のテレビカメラと９０°に配置した二つのミラ
ーを用いて対象物体が常に各テレビカメラの視野の中心
になるようにサーボ系を構成して物***置を計測する方
法が特開平6−82467号公報に開示されている。この方法
ではテレビカメラの光学系の歪みは問題とならないが、
ミラーの歪みは測定誤差に影響する。また、ミラーのサ
ーボ系が４組必要となり装置が複雑になる。
２台のテレビカメラを用いたステレオ写真法等があるが
この方法ではテレビ画像から物体の位置を検出するため
光学系に歪みが少ない等の高精度が要求される。あるい
は基準マーカを用いて光学系の歪みを補正する必要があ
る。２台のテレビカメラと９０°に配置した二つのミラ
ーを用いて対象物体が常に各テレビカメラの視野の中心
になるようにサーボ系を構成して物***置を計測する方
法が特開平6−82467号公報に開示されている。この方法
ではテレビカメラの光学系の歪みは問題とならないが、
ミラーの歪みは測定誤差に影響する。また、ミラーのサ
ーボ系が４組必要となり装置が複雑になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な方法で１〜１０μｍの精度で、微細な針状物体の先端
位置が測定可能な３次元位置測定装置を提供することに
ある。
な方法で１〜１０μｍの精度で、微細な針状物体の先端
位置が測定可能な３次元位置測定装置を提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の構成は、２台の
テレビカメラと画像合成器，モニタテレビ，ＸＹＺ３次
元移動装置を用い、２台のテレビカメラは光軸をある角
度を持って同一平面上で、移動距離が読み取れる表示を
有する３次元移動装置上に設置する。２台のテレビカメ
ラの光軸の交点が各テレビカメラの光学系の焦点になる
ように設定し、２台のテレビカメラの出力画像を合成し
て一つのモニタ画面に映し出すとともに、モニタ画面に
中央位置を示す表示を重ね合わせて出し、針状物体の先
端位置の画像がモニタ画面の中央位置になるように３次
元移動装置を動作させ、３次元移動装置の移動距離表示
を読み取ることにより針状物体の先端位置測定が実現で
きる。
テレビカメラと画像合成器，モニタテレビ，ＸＹＺ３次
元移動装置を用い、２台のテレビカメラは光軸をある角
度を持って同一平面上で、移動距離が読み取れる表示を
有する３次元移動装置上に設置する。２台のテレビカメ
ラの光軸の交点が各テレビカメラの光学系の焦点になる
ように設定し、２台のテレビカメラの出力画像を合成し
て一つのモニタ画面に映し出すとともに、モニタ画面に
中央位置を示す表示を重ね合わせて出し、針状物体の先
端位置の画像がモニタ画面の中央位置になるように３次
元移動装置を動作させ、３次元移動装置の移動距離表示
を読み取ることにより針状物体の先端位置測定が実現で
きる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１に示
す一実施例により説明する。全体は、図示していない装
置に取り付けられた測定対象である針状物体１，２台の
テレビカメラ２，３とその取り付け板４，画像合成器
５，モニタテレビ６，３次元移動装置であるＸＹＺステ
ージ７，グラスファイバ式の照明用光源８で構成され
る。２台のテレビカメラ２，３は各光軸をある角度を持
って同一平面になるように取り付け板４に取り付けら
れ、さらに、移動距離が読み取れる表示を有するＸＹＺ
ステージ７上に設置される。また、２台のテレビカメラ
２，３の光軸の交点が各テレビカメラ２，３の光学系の
焦点になるように設定される。２台のテレビカメラ２，
３による、図示していない装置に取り付けられた測定対
象である針状物体１の出力画像は、一般的な二つの画像
を一つに合成する画像合成器５で一つの画面に合成され
てモニタテレビ６の画面に映し出される。モニタテレビ
６の画面には中央位置を示す表示（図１では縦横の線）
も２台のテレビカメラ２，３の出力合成画像に重ね合わ
せて出される。針状物体１の先端位置の画像がモニタテ
レビ６の画面の中央位置になるようにＸＹＺステージ７
を動作させる。ＸＹＺステージ７の移動距離表示を読み
取ることにより針状物体１の先端位置測定が実現でき
る。
す一実施例により説明する。全体は、図示していない装
置に取り付けられた測定対象である針状物体１，２台の
テレビカメラ２，３とその取り付け板４，画像合成器
５，モニタテレビ６，３次元移動装置であるＸＹＺステ
ージ７，グラスファイバ式の照明用光源８で構成され
る。２台のテレビカメラ２，３は各光軸をある角度を持
って同一平面になるように取り付け板４に取り付けら
れ、さらに、移動距離が読み取れる表示を有するＸＹＺ
ステージ７上に設置される。また、２台のテレビカメラ
２，３の光軸の交点が各テレビカメラ２，３の光学系の
焦点になるように設定される。２台のテレビカメラ２，
３による、図示していない装置に取り付けられた測定対
象である針状物体１の出力画像は、一般的な二つの画像
を一つに合成する画像合成器５で一つの画面に合成され
てモニタテレビ６の画面に映し出される。モニタテレビ
６の画面には中央位置を示す表示（図１では縦横の線）
も２台のテレビカメラ２，３の出力合成画像に重ね合わ
せて出される。針状物体１の先端位置の画像がモニタテ
レビ６の画面の中央位置になるようにＸＹＺステージ７
を動作させる。ＸＹＺステージ７の移動距離表示を読み
取ることにより針状物体１の先端位置測定が実現でき
る。
【０００７】図２に図１の装置を横からみた構成を示
す。図２では、ＸＹＺステージ７は２段にして下のステ
ージで原点を合わせ、上のステージで位置測定を行う構
成にしてある。微動ステージには移動距離の目盛りの付
いたバーニアダイヤルがあり、この目盛りを読み取るこ
とで位置の測定ができる。
す。図２では、ＸＹＺステージ７は２段にして下のステ
ージで原点を合わせ、上のステージで位置測定を行う構
成にしてある。微動ステージには移動距離の目盛りの付
いたバーニアダイヤルがあり、この目盛りを読み取るこ
とで位置の測定ができる。
【０００８】図３にモニタテレビ６の画面の例を示す。
図３は、測定対象を中央に合わせ（ａ）、その後、括弧
内に示すＸＹＺの方向に対象を移動させた時の画像
（ｂ）〜（ｆ）である。ＸＹＺの方向は、Ｘはテレビカ
メラ２，３の設置方向に対して横方向で右が＋、Ｙは上
下方向で上が＋、Ｚは前後方向で手前が＋である。この
モニタテレビ６の画面を見ながらＸＹＺステージ７のバ
ーニアダイヤルを動かしてＸＹＺステージ７の位置を変
化させ、画像が図３（ａ）になるように合わせる。移動
前と移動後のバーニアの目盛りの読みの差から対象の３
次元位置が測定できる。また、移動距離もＤ＝ＳＱＲ
{(Ｘi−Ｘ0)2＋(Ｙi−Ｙ0)2＋(Ｚi−Ｚ0)2}から求めら
れる（ＳＱＲは平方根である）。
図３は、測定対象を中央に合わせ（ａ）、その後、括弧
内に示すＸＹＺの方向に対象を移動させた時の画像
（ｂ）〜（ｆ）である。ＸＹＺの方向は、Ｘはテレビカ
メラ２，３の設置方向に対して横方向で右が＋、Ｙは上
下方向で上が＋、Ｚは前後方向で手前が＋である。この
モニタテレビ６の画面を見ながらＸＹＺステージ７のバ
ーニアダイヤルを動かしてＸＹＺステージ７の位置を変
化させ、画像が図３（ａ）になるように合わせる。移動
前と移動後のバーニアの目盛りの読みの差から対象の３
次元位置が測定できる。また、移動距離もＤ＝ＳＱＲ
{(Ｘi−Ｘ0)2＋(Ｙi−Ｙ0)2＋(Ｚi−Ｚ0)2}から求めら
れる（ＳＱＲは平方根である）。
【０００９】本方法では、画像は常に図３（ａ）になる
ように合わせられるので、光学系の歪みやテレビカメラ
２，３の取り付け位置，角度による測定誤差は発生しな
い。誤差はＸＹＺステージ７の位置変化の誤差（バック
ラッシュ等も含む）に起因するのみである。テレビカメ
ラ２，３の光学系や、モニタテレビ６の画面の倍率，解
像力，ＸＹＺステージ７のバーニアの目盛り等によって
測定の分解能が決定される。通常市販されているＸＹＺ
ステージの精度は１〜５μｍである。バーニアの目盛り
も１μｍや１０μｍのものがあり、その１／２〜１／５
までは読み取ることができる。
ように合わせられるので、光学系の歪みやテレビカメラ
２，３の取り付け位置，角度による測定誤差は発生しな
い。誤差はＸＹＺステージ７の位置変化の誤差（バック
ラッシュ等も含む）に起因するのみである。テレビカメ
ラ２，３の光学系や、モニタテレビ６の画面の倍率，解
像力，ＸＹＺステージ７のバーニアの目盛り等によって
測定の分解能が決定される。通常市販されているＸＹＺ
ステージの精度は１〜５μｍである。バーニアの目盛り
も１μｍや１０μｍのものがあり、その１／２〜１／５
までは読み取ることができる。
【００１０】テレビカメラ２，３の取り付け角度は、０
°や１８０°、それに近い角度でなければ良く、９０°
に合わせる必要はない。
°や１８０°、それに近い角度でなければ良く、９０°
に合わせる必要はない。
【００１１】本説明では、ＸＹＺステージ７は手動で合
わせることで説明したが、電動式ＸＹＺステージを使用
しても良く、その場合は、パルスモータへの印加パルス
数から移動距離を算出すれば良い。移動距離が表示され
るコントローラも市販されている。また、図３に示すよ
うに画像が単純であるから、画像処理装置を用いて図３
（ａ）になるように電動式ＸＹＺステージで追尾して自
動測定ができるようにしても良い。画像処理は、線分の
交点を求める方法で、二つの線分の一端が一致しかつ中
央になるように追尾させれば良く、線分の交差の状態に
よって、動かす方向が決まるので、処理は簡単になる。
わせることで説明したが、電動式ＸＹＺステージを使用
しても良く、その場合は、パルスモータへの印加パルス
数から移動距離を算出すれば良い。移動距離が表示され
るコントローラも市販されている。また、図３に示すよ
うに画像が単純であるから、画像処理装置を用いて図３
（ａ）になるように電動式ＸＹＺステージで追尾して自
動測定ができるようにしても良い。画像処理は、線分の
交点を求める方法で、二つの線分の一端が一致しかつ中
央になるように追尾させれば良く、線分の交差の状態に
よって、動かす方向が決まるので、処理は簡単になる。
【００１２】以上の本発明の方法により、２台のテレビ
カメラと画像合成器とＸＹＺステージにより、ＸＹＺス
テージの移動目盛りを読み取ることで簡単な構成で容易
に微細な針状物体等の先端の３次元位置測定が可能にな
る。
カメラと画像合成器とＸＹＺステージにより、ＸＹＺス
テージの移動目盛りを読み取ることで簡単な構成で容易
に微細な針状物体等の先端の３次元位置測定が可能にな
る。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、２台のテレビカメ
ラと画像合成器とＸＹＺステージにより、微細な針状物
体等の先端の３次元位置測定が可能となる。
ラと画像合成器とＸＹＺステージにより、微細な針状物
体等の先端の３次元位置測定が可能となる。
【図１】本発明の一実施例である３次元移動装置の説明
図である。
図である。
【図２】本発明の一実施例の構成の横から見た図で、Ｘ
ＹＺステージを２段構成にした図である。
ＹＺステージを２段構成にした図である。
【図３】本発明の一実施例に示す２台のテレビカメラの
映像を画像合成器で合成したモニタテレビの画像の例を
示す図である。
映像を画像合成器で合成したモニタテレビの画像の例を
示す図である。
１…針状物体、２，３…テレビカメラ、４…カメラ取り
付け板、５…画像合成器、６…モニタテレビ、７…ＸＹ
Ｚステージ、８…照明用光源。
付け板、５…画像合成器、６…モニタテレビ、７…ＸＹ
Ｚステージ、８…照明用光源。
Claims (5)
- 【請求項１】測定対象である探針等の針状物体の先端位
置を測定する３次元位置測定装置において、２台の２次
元イメージセンサを用い、前記２台の２次元イメージセ
ンサをその光軸をある角度を持って同一平面上に設置
し、前記光軸の交点が前記２台の２次元イメージセンサ
の光学系の焦点になるように設定し、前記２台の２次元
イメージセンサは３次元移動装置上に設けられたことを
特徴とする３次元位置測定装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の３次元位置測
定装置において、前記２台の２次元イメージセンサとし
てテレビカメラを用い、その出力画像を合成して一つの
モニタテレビ画面に映し出すとともに、前記モニタテレ
ビ画面に中央位置を示す表示を、前記２台のテレビカメ
ラの出力画像を合成した画像に重ね合わせて出すことを
特徴とする３次元位置測定装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の３次元位置測
定装置において、前記３次元移動装置は移動距離が読み
取れる表示を有することを特徴とする３次元位置測定装
置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１〜３項記載の３次元位
置測定装置において、原点位置を前記モニタテレビ画面
の中央に合わせた後、前記測定対象の映像を前記モニタ
テレビ画面の中央に合わせるように、前記３次元移動装
置を動作させ、前記３次元移動装置の移動距離を読み取
ることで前記測定対象の３次元位置を測定することを特
徴とする３次元位置測定装置。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１〜３項記載の３次元位
置測定装置において、原点位置において前記測定対象の
映像を前記モニタテレビ画面の中央に合わせ、前記測定
対象が移動後に前記測定対象の映像を前記モニタテレビ
画面の中央に合わせるように、前記３次元移動装置を動
作させ、前記３次元移動装置の移動距離を読み取ること
で前記測定対象の３次元位置を測定することを特徴とす
る３次元位置測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9166886A JPH1114310A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | ３次元位置測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9166886A JPH1114310A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | ３次元位置測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1114310A true JPH1114310A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15839451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9166886A Pending JPH1114310A (ja) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | ３次元位置測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1114310A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008062285A2 (en) * | 2006-11-22 | 2008-05-29 | Health Robotics S.R.L. | Method and machine for manipulating toxic substances |
| US20100039132A1 (en) * | 2008-06-04 | 2010-02-18 | Lecroy Corporation | Probing Apparatus |
| CN111687002A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-22 | 常熟品智自动化科技有限公司 | 一种基于机器视觉的点胶机对针校准控制方法 |
-
1997
- 1997-06-24 JP JP9166886A patent/JPH1114310A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008062285A2 (en) * | 2006-11-22 | 2008-05-29 | Health Robotics S.R.L. | Method and machine for manipulating toxic substances |
| WO2008062285A3 (en) * | 2006-11-22 | 2008-08-14 | Health Robotics Srl | Method and machine for manipulating toxic substances |
| JP2010510513A (ja) * | 2006-11-22 | 2010-04-02 | ヘルス ロボティクス エスアールエル | 有毒物質を操作するための方法及び機械 |
| US8404492B2 (en) | 2006-11-22 | 2013-03-26 | Health Robotics S.R.L. | Method and machine for manipulating toxic substances |
| US20100039132A1 (en) * | 2008-06-04 | 2010-02-18 | Lecroy Corporation | Probing Apparatus |
| CN111687002A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-22 | 常熟品智自动化科技有限公司 | 一种基于机器视觉的点胶机对针校准控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |