JPH0771943A - 形状測定装置 - Google Patents
形状測定装置Info
- Publication number
- JPH0771943A JPH0771943A JP24383893A JP24383893A JPH0771943A JP H0771943 A JPH0771943 A JP H0771943A JP 24383893 A JP24383893 A JP 24383893A JP 24383893 A JP24383893 A JP 24383893A JP H0771943 A JPH0771943 A JP H0771943A
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- Japan
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- measured
- capsule
- light
- light beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光源からの光束を被測定物体に照射し、この
とき該被測定物体からの反射光束を検出して該被測定物
体の形状を測定する際、被測定物体を適切なる形状のカ
プセル内に収納することにより、被測定物体の全方位の
形状を精度良く測定することができる形状測定装置を提
供すること。 【構成】 被測定物体を支持部材により、光透過性材料
より成るカプセル内に支持し、該カプセル外に設けた光
源からの光束を該カプセルを介して該被測定物体に照射
する際、該カプセルに設けた駆動手段により、該カプセ
ルを該光束の入射方向に対して相対的に変移させて、該
光束の該被測定物体への照射位置を種々と変え、このと
き該被測定物体からの反射光束を検出手段で検出し、該
検出手段からの信号を利用して該被測定物体の形状を測
定していること。
とき該被測定物体からの反射光束を検出して該被測定物
体の形状を測定する際、被測定物体を適切なる形状のカ
プセル内に収納することにより、被測定物体の全方位の
形状を精度良く測定することができる形状測定装置を提
供すること。 【構成】 被測定物体を支持部材により、光透過性材料
より成るカプセル内に支持し、該カプセル外に設けた光
源からの光束を該カプセルを介して該被測定物体に照射
する際、該カプセルに設けた駆動手段により、該カプセ
ルを該光束の入射方向に対して相対的に変移させて、該
光束の該被測定物体への照射位置を種々と変え、このと
き該被測定物体からの反射光束を検出手段で検出し、該
検出手段からの信号を利用して該被測定物体の形状を測
定していること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は形状測定装置に関し、特
に光透過性材料より成るカプセル内に保持した被測定物
体をレーザからの光束で照射し、該被測定物体からの反
射光束を利用して、該被測定物体の形状を求める様にし
た、例えば体積の測定やＣＡＤの入力の際に好適なもの
である。
に光透過性材料より成るカプセル内に保持した被測定物
体をレーザからの光束で照射し、該被測定物体からの反
射光束を利用して、該被測定物体の形状を求める様にし
た、例えば体積の測定やＣＡＤの入力の際に好適なもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来より、対象とする物体（被測定物
体）に光束を照射し、該物体からの反射光束を利用して
該物体までの距離を求め、これを物体全体に亘って２次
元的に光走査することにより、該物体に関する距離情報
を得るようにした、所謂レンジファインダが種々と提案
されている。
体）に光束を照射し、該物体からの反射光束を利用して
該物体までの距離を求め、これを物体全体に亘って２次
元的に光走査することにより、該物体に関する距離情報
を得るようにした、所謂レンジファインダが種々と提案
されている。
【０００３】該レンジファインダにおいて、物体までの
距離を計測する方法としては、光パルスを物体に当て、
物体で反射して戻るまでの時間を計測して距離を求める
方法や、光束の強度を正弦波状に変調して、発射し対象
物体に入射させ、該物体から反射してくる光束と元の光
束との位相差を検出することによって距離を求める方法
等がある。
距離を計測する方法としては、光パルスを物体に当て、
物体で反射して戻るまでの時間を計測して距離を求める
方法や、光束の強度を正弦波状に変調して、発射し対象
物体に入射させ、該物体から反射してくる光束と元の光
束との位相差を検出することによって距離を求める方法
等がある。
【０００４】これらは近年、半導体レーザや高周波回路
技術の発達により１ｍｍ以下の分解能で距離が測れる様
に成り、近距離の物体の位置計測や、物体の識別等に用
いられている。
技術の発達により１ｍｍ以下の分解能で距離が測れる様
に成り、近距離の物体の位置計測や、物体の識別等に用
いられている。
【０００５】また、同様に光源からの光束を反射鏡を介
して物体上に照射し、このとき該反射鏡を駆動手段によ
り駆動して、物体を該光束で２次元的に走査し該物体か
らの反射光束を利用して光路長の変位を検出し、これよ
り該物体の形状を測定する形状測定装置が提案されてい
る（参考文献：オプトエレクトロニクス（1985），No.1
2,pp,59 , 井口征士ほか）。
して物体上に照射し、このとき該反射鏡を駆動手段によ
り駆動して、物体を該光束で２次元的に走査し該物体か
らの反射光束を利用して光路長の変位を検出し、これよ
り該物体の形状を測定する形状測定装置が提案されてい
る（参考文献：オプトエレクトロニクス（1985），No.1
2,pp,59 , 井口征士ほか）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の形状測定装置は
被測定物体を空間的に保持又は載置している。この為、
限られた方向から２次元的に光走査する必要があり、物
体の裏面や上面、下面等の測定が行えないという問題点
があった。
被測定物体を空間的に保持又は載置している。この為、
限られた方向から２次元的に光走査する必要があり、物
体の裏面や上面、下面等の測定が行えないという問題点
があった。
【０００７】本発明は光源からの光束を被測定物体に照
射し、このとき該被測定物体からの反射光束を検出して
該被測定物体の形状を測定する際、被測定物体を適切な
る形状のカプセル内に収納することにより、被測定物体
の全方位の形状を精度良く測定することができる形状測
定装置の提供を目的とする。
射し、このとき該被測定物体からの反射光束を検出して
該被測定物体の形状を測定する際、被測定物体を適切な
る形状のカプセル内に収納することにより、被測定物体
の全方位の形状を精度良く測定することができる形状測
定装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の形状測定装置は
被測定物体を支持部材により、光透過性材料より成るカ
プセル内に支持し、該カプセル外に設けた光源からの光
束を該カプセルを介して該被測定物体に照射する際、該
カプセルに設けた駆動手段により、該カプセルを該光束
の入射方向に対して相対的に変移させて、該光束の該被
測定物体への照射位置を種々と変え、このとき該被測定
物体からの反射光束を検出手段で検出し、該検出手段か
らの信号を利用して該被測定物体の形状を測定している
ことを特徴としている。
被測定物体を支持部材により、光透過性材料より成るカ
プセル内に支持し、該カプセル外に設けた光源からの光
束を該カプセルを介して該被測定物体に照射する際、該
カプセルに設けた駆動手段により、該カプセルを該光束
の入射方向に対して相対的に変移させて、該光束の該被
測定物体への照射位置を種々と変え、このとき該被測定
物体からの反射光束を検出手段で検出し、該検出手段か
らの信号を利用して該被測定物体の形状を測定している
ことを特徴としている。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の実施例１の構成概略図、図２
は図１の一部分の拡大説明図である。図中、１は光源と
してのレーザ発振器であり、レーザ光を射出している。
は図１の一部分の拡大説明図である。図中、１は光源と
してのレーザ発振器であり、レーザ光を射出している。
【００１０】２は光変調器であり、レーザ発振器１から
のレーザ光を強度変調している。３は光変調器２を駆動
する為の発振器である。
のレーザ光を強度変調している。３は光変調器２を駆動
する為の発振器である。
【００１１】４はビーム分割器であり、レーザ発振器１
からのレーザ光を参照光Ｌａと測定光Ｌｂとに分割して
いる。９はフォトダイオードであり、ビーム分割器４で
分割した参照光Ｌａの強度を検出している。
からのレーザ光を参照光Ｌａと測定光Ｌｂとに分割して
いる。９はフォトダイオードであり、ビーム分割器４で
分割した参照光Ｌａの強度を検出している。
【００１２】５は中央部に開口５ａを有する反射部材で
ある。ビーム分割器４からの測定光Ｌｂは反射部材５の
開口５ａを通過して被測定物体６に入射している。
ある。ビーム分割器４からの測定光Ｌｂは反射部材５の
開口５ａを通過して被測定物体６に入射している。
【００１３】被測定物体６は光透過性の材質（例えばガ
ラス）より成る球形のカプセル７内に支持されている。
１３，１４は各々モータであり、カプセル７を駆動する
駆動手段１６の一要素を構成している。
ラス）より成る球形のカプセル７内に支持されている。
１３，１４は各々モータであり、カプセル７を駆動する
駆動手段１６の一要素を構成している。
【００１４】８は集光レンズであり、被測定物体６で反
射し、反射部材５で反射した測定光Ｌｂを集光してフォ
トダイオード１０に導光している。
射し、反射部材５で反射した測定光Ｌｂを集光してフォ
トダイオード１０に導光している。
【００１５】フォトダイオード１０は後述するように被
測定物体６からの反射光束に基づく測定光Ｌｂの強度を
検出している。
測定物体６からの反射光束に基づく測定光Ｌｂの強度を
検出している。
【００１６】１１は位相測定器であり、フォトダイオー
ド９，１０で検出した参照光Ｌａと測定光Ｌｂとの位相
差を求めている。１２は情報処理手段であり、駆動手段
１６を駆動制御し、被測定物体６への測定光Ｌｂの入射
位置を種々と変移させると共に該測定光Ｌｂの入射位置
毎の位相測定器１１からの信号に基づく光路長差より被
測定物体６の形状を演算し求めている。
ド９，１０で検出した参照光Ｌａと測定光Ｌｂとの位相
差を求めている。１２は情報処理手段であり、駆動手段
１６を駆動制御し、被測定物体６への測定光Ｌｂの入射
位置を種々と変移させると共に該測定光Ｌｂの入射位置
毎の位相測定器１１からの信号に基づく光路長差より被
測定物体６の形状を演算し求めている。
【００１７】本実施例では上記構成に於て、レーザ発振
器１からのレーザ光を光変調器２で強度変調し、ビーム
分割器４によって参照光Ｌａと測定光Ｌｂとの２つの光
束に分割している。
器１からのレーザ光を光変調器２で強度変調し、ビーム
分割器４によって参照光Ｌａと測定光Ｌｂとの２つの光
束に分割している。
【００１８】このうちビーム分割器４を透過した測定光
Ｌｂは図２に示すように反射部材５の開口５ａを通過
し、カプセル７を介して被測定物体６の一点６ａを照射
している。該被測定物体６で反射・散乱した反射光束は
再びカプセル７を介した後、反射部材５に入射してい
る。そして反射部材５で反射した光束は集光レンズ８を
介してフォトダイオード１０に導光される。
Ｌｂは図２に示すように反射部材５の開口５ａを通過
し、カプセル７を介して被測定物体６の一点６ａを照射
している。該被測定物体６で反射・散乱した反射光束は
再びカプセル７を介した後、反射部材５に入射してい
る。そして反射部材５で反射した光束は集光レンズ８を
介してフォトダイオード１０に導光される。
【００１９】一方、ビーム分割器４で反射分割された参
照光Ｌｂはフォトダイオード９に入射している。
照光Ｌｂはフォトダイオード９に入射している。
【００２０】位相測定器１１はフォトダイオード９，１
０に入射した参照光Ｌａと測定光Ｌｂとの位相差を測定
し、該測定結果を情報処理手段１２に入力している。情
報処理手段１２は該位相差情報と光変調器２の変調周波
数から参照光Ｌａと測定光Ｌｂとの光路差を求めてい
る。
０に入射した参照光Ｌａと測定光Ｌｂとの位相差を測定
し、該測定結果を情報処理手段１２に入力している。情
報処理手段１２は該位相差情報と光変調器２の変調周波
数から参照光Ｌａと測定光Ｌｂとの光路差を求めてい
る。
【００２１】このとき駆動手段１６によりカプセル７を
後述する所定方向に駆動して光束が被測定物体の全方位
に入射するようにしている。そして光路差を被測定物体
の全方位について求めこれより、公知の方法により被測
定物体の形状を求めている。
後述する所定方向に駆動して光束が被測定物体の全方位
に入射するようにしている。そして光路差を被測定物体
の全方位について求めこれより、公知の方法により被測
定物体の形状を求めている。
【００２２】図３（Ａ）（Ｂ）は本実施例における被測
定物体６の支持機構の要部説明図とＡ−Ａ断面の一部分
の説明図である。同図に於て１５ａはカプセル７に穿設
したネジ穴、１５ｂはこれと螺合するネジ（支持部材）
である。
定物体６の支持機構の要部説明図とＡ−Ａ断面の一部分
の説明図である。同図に於て１５ａはカプセル７に穿設
したネジ穴、１５ｂはこれと螺合するネジ（支持部材）
である。
【００２３】本実施例では被測定物体６を支持部材１５
ｂにより４点で支持しており、カプセル７に格納した被
測定物体６を各支持部材１５ｂのカプセル７内に突出す
る長さを調節してカプセル７の略中央に固定している。
固定後、該カプセル７の外部に出た部分は切り取ってい
る。
ｂにより４点で支持しており、カプセル７に格納した被
測定物体６を各支持部材１５ｂのカプセル７内に突出す
る長さを調節してカプセル７の略中央に固定している。
固定後、該カプセル７の外部に出た部分は切り取ってい
る。
【００２４】図４は図１の駆動手段によるカプセル７の
回転方向及び回転角を求める測地ドームのデータ構造の
説明図であり、図４（Ａ）は測地ドームの外観図、図４
（Ｂ）はそれの展開図である。
回転方向及び回転角を求める測地ドームのデータ構造の
説明図であり、図４（Ａ）は測地ドームの外観図、図４
（Ｂ）はそれの展開図である。
【００２５】情報処理手段１２は被測定物体を全方位か
ら一様な密度で計測する為に図４に示す測地ドームの各
頂点の緯度又は経度の情報を算出し、カプセル７の対応
する点に測定光Ｌｂが照射されるように、モータ１３，
１４を駆動制御する。
ら一様な密度で計測する為に図４に示す測地ドームの各
頂点の緯度又は経度の情報を算出し、カプセル７の対応
する点に測定光Ｌｂが照射されるように、モータ１３，
１４を駆動制御する。
【００２６】このときの頂点位置（ｉ，ｊ，ｋ）と緯度
・経度（θ，φ）の関係（但し、０≦θ≦π，０≦φ≦
２π）は、κ＝２π／５，τ＝ａｔａｎ（２）とすると
・経度（θ，φ）の関係（但し、０≦θ≦π，０≦φ≦
２π）は、κ＝２π／５，τ＝ａｔａｎ（２）とすると
【００２７】
【数１】 で表される（C.H.Chen and A.C.Kak,"A robot vision s
ystem for recognizing3-D object in low-order polyn
omial time,"IEEE Transaction on Systems, Man,and C
ybernetics,Vol.19 No.6,pp.1535-1563,1989.）。
ystem for recognizing3-D object in low-order polyn
omial time,"IEEE Transaction on Systems, Man,and C
ybernetics,Vol.19 No.6,pp.1535-1563,1989.）。
【００２８】尚、支持部材１５ｂが被測定物体６に接し
ている部分の形状は近傍の値から内挿している。
ている部分の形状は近傍の値から内挿している。
【００２９】本実施例では球形のカプセル７に被測定物
体６を格納し、それを光源からの光束の入射方向に対し
て図４に示す測地ドームから求めた回転方向及び回転角
づつ回転して、被測定物体を光走査するように構成した
がこれに限らず以下のように構成しても良い。 （１） 直方体の透明カプセルに被測定物体を格納し、
それを光源からの光束の入射方向に対して９０度づつ直
方体の各面が直面するよう回転して、被測定物体を２次
元的に光走査し形状を測定する。 （２） 直方体透明カプセルに被測定物体を格納し、そ
れを光源からの光束の入射方向に対して９０度づつ回転
して２次元のパターン光、又はスリット光を数回照射し
て形状を測定する。 （３） 球形透明カプセルに被測定物体を格納し、それ
を回転すると共に２次元のパターン光又はスリット光を
数回照射して形状を測定する。
体６を格納し、それを光源からの光束の入射方向に対し
て図４に示す測地ドームから求めた回転方向及び回転角
づつ回転して、被測定物体を光走査するように構成した
がこれに限らず以下のように構成しても良い。 （１） 直方体の透明カプセルに被測定物体を格納し、
それを光源からの光束の入射方向に対して９０度づつ直
方体の各面が直面するよう回転して、被測定物体を２次
元的に光走査し形状を測定する。 （２） 直方体透明カプセルに被測定物体を格納し、そ
れを光源からの光束の入射方向に対して９０度づつ回転
して２次元のパターン光、又はスリット光を数回照射し
て形状を測定する。 （３） 球形透明カプセルに被測定物体を格納し、それ
を回転すると共に２次元のパターン光又はスリット光を
数回照射して形状を測定する。
【００３０】尚、本実施例に於てカプセル７は必ずしも
密閉される必要は無く、被測定物体を包囲し、駆動手段
により所望の角度に回転され得るものであれば良い。こ
のとき、カプセル７が各方位からの光束を均質に透過す
るもので無くても良い。
密閉される必要は無く、被測定物体を包囲し、駆動手段
により所望の角度に回転され得るものであれば良い。こ
のとき、カプセル７が各方位からの光束を均質に透過す
るもので無くても良い。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば被測定物体を光走査して
形状を測定する際、前述の如く各要素を構成することに
より、全方位の形状を高精度に測定することができる形
状測定装置を達成することができる。
形状を測定する際、前述の如く各要素を構成することに
より、全方位の形状を高精度に測定することができる形
状測定装置を達成することができる。
【図１】 本発明の一実施例の形状測定装置の概略構成
図
図
【図２】 図１の一部分の拡大説明図
【図３】 被測定物体の支持機構の説明図
【図４】 測地ドームのデータ構造の説明図
１ レーザ発振器 ２ 光変調器 ３ 発振器 ４ ビーム分割器 ５ 反射部材 ６ 被測定物体 ７ カプセル ８ 集光レンズ ９，１０ フォトダイオード １１ 位相測定器 １２ 情報処理手段 １３，１４ モータ １５ａ ネジ穴 １５ｂ 支持部材 １６ 駆動手段
Claims (1)
- 【請求項１】 被測定物体を支持部材により、光透過性
材料より成るカプセル内に支持し、該カプセル外に設け
た光源からの光束を該カプセルを介して該被測定物体に
照射する際、該カプセルに設けた駆動手段により、該カ
プセルを該光束の入射方向に対して相対的に変移させ
て、該光束の該被測定物体への照射位置を種々と変え、
このとき該被測定物体からの反射光束を検出手段で検出
し、該検出手段からの信号を利用して該被測定物体の形
状を測定していることを特徴とする形状測定装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24383893A JPH0771943A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 形状測定装置 |
| EP94306489A EP0641993B1 (en) | 1993-09-03 | 1994-09-02 | Shape measuring apparatus |
| DE69419291T DE69419291T2 (de) | 1993-09-03 | 1994-09-02 | Formmessapparat |
| US08/300,997 US5748865A (en) | 1993-09-03 | 1994-09-06 | Range image shape measurement using hierarchical ordering of multiresolution mesh data from delaunay triangulation |
| US08/778,572 US5862252A (en) | 1993-09-03 | 1997-01-03 | Shape measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24383893A JPH0771943A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0771943A true JPH0771943A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=17109702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24383893A Pending JPH0771943A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0771943A (ja) |
-
1993
- 1993-09-03 JP JP24383893A patent/JPH0771943A/ja active Pending
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