JPH0238805A - 光学的３次元座標入力装置の構成 - Google Patents
光学的３次元座標入力装置の構成Info
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- JPH0238805A JPH0238805A JP18778588A JP18778588A JPH0238805A JP H0238805 A JPH0238805 A JP H0238805A JP 18778588 A JP18778588 A JP 18778588A JP 18778588 A JP18778588 A JP 18778588A JP H0238805 A JPH0238805 A JP H0238805A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、対象物の表面の３次元形状計測装置の構成に
係わり、特に、非接触で対象物の形状を対話的に計測す
るのに好適な光学的３次元座標入力装置の構成に関する
。
係わり、特に、非接触で対象物の形状を対話的に計測す
るのに好適な光学的３次元座標入力装置の構成に関する
。
（従来の技術）
機械工業においては、タレイモデル等の初期モデルの３
次元形状を計測し、線図を作製する作業が行われている
。近年においては、特にＣＡＤ（計算機援用設計）シス
テムの導入により、この３次元対象物の形状測定から線
図作製過程が大幅に自動化されつつある。
次元形状を計測し、線図を作製する作業が行われている
。近年においては、特にＣＡＤ（計算機援用設計）シス
テムの導入により、この３次元対象物の形状測定から線
図作製過程が大幅に自動化されつつある。
対象物の３次元形状を測定する３次元形状測定装置とし
ては、対象物表面の計測点に接触式のプローブを当てそ
の点の３次元座標値に入力できるように構成した触針形
の装置が広く用いられている。また、接触法では変形さ
れてしまうような対象物の測定のため、最近、非接触型
の光学的プローブが試みられている。
ては、対象物表面の計測点に接触式のプローブを当てそ
の点の３次元座標値に入力できるように構成した触針形
の装置が広く用いられている。また、接触法では変形さ
れてしまうような対象物の測定のため、最近、非接触型
の光学的プローブが試みられている。
（発明が解決しようとする課題）
非接触型を含め従来からの３次元座標測定装置は、いず
れもＣＡＤシステム等と組み合わせ、対話的に簡便に使
用することには適さない。すなわち、対象物上の注目点
を指示入力したり、不必要な部分の入力を省いたりする
ことは困難である。
れもＣＡＤシステム等と組み合わせ、対話的に簡便に使
用することには適さない。すなわち、対象物上の注目点
を指示入力したり、不必要な部分の入力を省いたりする
ことは困難である。
この問題は、上述したように、ＣＡ Ｄシステムの導入
が頻繁に行われている今日においては重要でるある。ま
た、従来からの装置は大掛かりかつ高価なものであり、
操作性も悪く、対話式で簡便に操作することはできない
。特に、設置するのに広いスペースを必要とし、設定に
多くの労力を便したり、環境条件も整える必要があり、
他の場所へ頻繁に移動して使用するなどは困難である。
が頻繁に行われている今日においては重要でるある。ま
た、従来からの装置は大掛かりかつ高価なものであり、
操作性も悪く、対話式で簡便に操作することはできない
。特に、設置するのに広いスペースを必要とし、設定に
多くの労力を便したり、環境条件も整える必要があり、
他の場所へ頻繁に移動して使用するなどは困難である。
（課題を解決するだめの手段）
本発明は、操作者が手に持って操作することが可能であ
り、対象物上の測定すべき位置に光ビームを投射して輝
点を生成する光ビーム発生手段、および測定すべき位置
に光ビームが投射された時にこのことを外部に示す測定
モード信号の発生を指示する操作スイッチを備える光ビ
ームポインタ、および 前記対象物上に生成された輝点の像位置を検出する複数
の像位置観測子役から構成され、光学的な非接触計測の
特徴を保ちながら注目点の指示が容易にできるように、
ハンディで操作性のよい光ビームポインタを備えたこと
を特徴とする。
り、対象物上の測定すべき位置に光ビームを投射して輝
点を生成する光ビーム発生手段、および測定すべき位置
に光ビームが投射された時にこのことを外部に示す測定
モード信号の発生を指示する操作スイッチを備える光ビ
ームポインタ、および 前記対象物上に生成された輝点の像位置を検出する複数
の像位置観測子役から構成され、光学的な非接触計測の
特徴を保ちながら注目点の指示が容易にできるように、
ハンディで操作性のよい光ビームポインタを備えたこと
を特徴とする。
（作 用）
操作者が手にもった光ビームポインタで対象物表面上の
注目点を指示し、操作スイッチを押すと測定用光ビーム
が投射され、対象物表面に輝点が生成される。操作スイ
ッチの操作によって発生した測定モード信号に同期して
、周囲に配置された複数の像位置観測装置が動作してそ
れぞれの観測面上での輝点像位置を検出する。これら輝
点像位置は制Ｓ部あるいはこれに接続された情報処理手
段において演算処理され、対象物表面上の輝点の３次元
位置が算出される。この操作を繰り返すことにより、対
話的に３次元座標値の入力が行える。
注目点を指示し、操作スイッチを押すと測定用光ビーム
が投射され、対象物表面に輝点が生成される。操作スイ
ッチの操作によって発生した測定モード信号に同期して
、周囲に配置された複数の像位置観測装置が動作してそ
れぞれの観測面上での輝点像位置を検出する。これら輝
点像位置は制Ｓ部あるいはこれに接続された情報処理手
段において演算処理され、対象物表面上の輝点の３次元
位置が算出される。この操作を繰り返すことにより、対
話的に３次元座標値の入力が行える。
（発明の効果）
本発明によれば、ハンディで操作し易い光ヒ゛−ムポイ
ンタを操作者が手に保持し、注目する位置を自由に指示
して、３次元座標値の入力を対話的に行うことができる
ので、対象物の形状を計７１１ＩＩ ｌ、、コンピュー
タ内にそのモデルを構成したり、あるいは３次元の座標
入力装置として自由に３次元空間内の点を指示すること
が可能になり、コンピュータへの３次元モデルの入力お
よびコンビニーりによる３次元モテルの処理に：際して
の有効な道具を堤供できる。
ンタを操作者が手に保持し、注目する位置を自由に指示
して、３次元座標値の入力を対話的に行うことができる
ので、対象物の形状を計７１１ＩＩ ｌ、、コンピュー
タ内にそのモデルを構成したり、あるいは３次元の座標
入力装置として自由に３次元空間内の点を指示すること
が可能になり、コンピュータへの３次元モデルの入力お
よびコンビニーりによる３次元モテルの処理に：際して
の有効な道具を堤供できる。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明す
る。第２図に本発明に基づいた３次元座標入力装置の構
成の一例を示した。ノ＼ンデイ型の光ビームポインタ１
で対象物体２ ｌ：の注目点に光ビーム３を投射し、輝
点４を生成する。第２図に、この光ビームポインタの構
成の一例を示す。レーザー・ダイオードＬ。から計測用
光ビームＢ、を投影レンズＬおよび光ビーム走査手段Ｂ
Ｓを通じて物体表面に投射するように構成されている。
る。第２図に本発明に基づいた３次元座標入力装置の構
成の一例を示した。ノ＼ンデイ型の光ビームポインタ１
で対象物体２ ｌ：の注目点に光ビーム３を投射し、輝
点４を生成する。第２図に、この光ビームポインタの構
成の一例を示す。レーザー・ダイオードＬ。から計測用
光ビームＢ、を投影レンズＬおよび光ビーム走査手段Ｂ
Ｓを通じて物体表面に投射するように構成されている。
走査手段Ｂ、は、光ビームを注目点の周囲、例えば±１
關４角の範囲を走査できるように構成し、注目点のみで
なく、注目点の周囲の３次元座標値も１回の指示で同時
に計測し、面の傾斜や縁の位置等も検出できるようにす
ること、また、指示点が注目点より多少外れていても、
注目点の座標値を入力できるようにする。通常、計測用
光ビームＢ、の投射にはレーザー・ダイオードを用いる
。レーザー・ダイオードの光は赤外に近く、また、計測
時のみ高輝度で発光するようにするため、どの点を指示
しているか分かりにくい。従って、発光ダイオードＬＥ
Ｄからの可視光をミラーＭで反射し、指示点表示用光ビ
ームＢ、として、レーザービームと同方向へ投射するこ
とにより、指示点を表示し、操作者に分かりやすくなる
ようにする。スイッチＳＷは、操作者が座標入力の指示
、入力モードの指示、その他の指示を行うためのもので
ある。光ビームポインタ１の上に設けられた３次元位置
指示用標ｍＴは、物体表面の位置でなく、対象物なしに
、３次元的座標値を入力するためのものである。可視光
の光ビームＢｐを投射し、確かに注目点を指示している
ことを確認し、操作スイッチＳｗを押すと、光ビームポ
インタ１から計測モード信号が発生され、３次元座標入
力コントローラー５は、この計測モード信号に同期して
、像位置観測手段６ａ、６ｂからの輝点像位置信号を入
力し、３角測量の原理に基づいて輝点の３次元位置を算
出する。この操作が順次各側定点に対して行われる。
關４角の範囲を走査できるように構成し、注目点のみで
なく、注目点の周囲の３次元座標値も１回の指示で同時
に計測し、面の傾斜や縁の位置等も検出できるようにす
ること、また、指示点が注目点より多少外れていても、
注目点の座標値を入力できるようにする。通常、計測用
光ビームＢ、の投射にはレーザー・ダイオードを用いる
。レーザー・ダイオードの光は赤外に近く、また、計測
時のみ高輝度で発光するようにするため、どの点を指示
しているか分かりにくい。従って、発光ダイオードＬＥ
Ｄからの可視光をミラーＭで反射し、指示点表示用光ビ
ームＢ、として、レーザービームと同方向へ投射するこ
とにより、指示点を表示し、操作者に分かりやすくなる
ようにする。スイッチＳＷは、操作者が座標入力の指示
、入力モードの指示、その他の指示を行うためのもので
ある。光ビームポインタ１の上に設けられた３次元位置
指示用標ｍＴは、物体表面の位置でなく、対象物なしに
、３次元的座標値を入力するためのものである。可視光
の光ビームＢｐを投射し、確かに注目点を指示している
ことを確認し、操作スイッチＳｗを押すと、光ビームポ
インタ１から計測モード信号が発生され、３次元座標入
力コントローラー５は、この計測モード信号に同期して
、像位置観測手段６ａ、６ｂからの輝点像位置信号を入
力し、３角測量の原理に基づいて輝点の３次元位置を算
出する。この操作が順次各側定点に対して行われる。
また、３次元座標入力装置コントローラー５は算出され
た３次元座標値を情報処理システム７に送出し、３次元
形状モデルの構成など高次の処理が行われている。さら
に、第２図に示されているように、回転試料台８を備え
、その上に被測定対象物２を載せ、回転試料台８の回転
角度も３次元座標入力装置コントローラー５を通じ、情
報処理システム７に入力できるように構成すれば、入力
すべき部分を光ビームポインタに対して正面に向けるこ
とができ、入力作業を効率化できる。
た３次元座標値を情報処理システム７に送出し、３次元
形状モデルの構成など高次の処理が行われている。さら
に、第２図に示されているように、回転試料台８を備え
、その上に被測定対象物２を載せ、回転試料台８の回転
角度も３次元座標入力装置コントローラー５を通じ、情
報処理システム７に入力できるように構成すれば、入力
すべき部分を光ビームポインタに対して正面に向けるこ
とができ、入力作業を効率化できる。
さらに、３次元座標入力モードでは、光ビームを投射す
る代わりに、先に説明した光ビームポインタ１に付され
た３次元位置指示用標識Ｔを点燈する。３次元入力装置
コントローラー５は、計測モード信号に同期して、像位
置観測手段６ ａ、６ ｂからの像位置信号から、３角
測ｌの原理に基づいて３次元位置指示用線ＪＴの３次元
位置を算出して情報処理システム７に送出する。この機
能は、３次元形状等３次元モデルの対話的処理において
、３次元空間内の３次元的な位置を、対象物体が表示さ
れているＣＲＴデイスプレィ中で指示したり、或いは３
次元情報の入力指示に用いられる。
る代わりに、先に説明した光ビームポインタ１に付され
た３次元位置指示用標識Ｔを点燈する。３次元入力装置
コントローラー５は、計測モード信号に同期して、像位
置観測手段６ ａ、６ ｂからの像位置信号から、３角
測ｌの原理に基づいて３次元位置指示用線ＪＴの３次元
位置を算出して情報処理システム７に送出する。この機
能は、３次元形状等３次元モデルの対話的処理において
、３次元空間内の３次元的な位置を、対象物体が表示さ
れているＣＲＴデイスプレィ中で指示したり、或いは３
次元情報の入力指示に用いられる。
本発明において用いられる像位置観測手段６ａ、６ｂと
しては、イメージセンサによる撮像装置や半導体装置検
出素子による輝点像位置検出装置が用いられる。検出速
度の面からは、走査型のイメージセンサによるものより
も非走査型の半導体装置検出装置によるものの方がすぐ
れている。
しては、イメージセンサによる撮像装置や半導体装置検
出素子による輝点像位置検出装置が用いられる。検出速
度の面からは、走査型のイメージセンサによるものより
も非走査型の半導体装置検出装置によるものの方がすぐ
れている。
また、像位置検出素子自体の検出精度の面からは、２次
元的なものよりも、１次元的なものの方が高分解能のも
のの製作が容易であり、２次元的な素子の代わりに、１
次元的な素子と円筒レンズ等を組はあわせて構成した１
次元標点方位検出器を複数配置する方法が用いられる。
元的なものよりも、１次元的なものの方が高分解能のも
のの製作が容易であり、２次元的な素子の代わりに、１
次元的な素子と円筒レンズ等を組はあわせて構成した１
次元標点方位検出器を複数配置する方法が用いられる。
像位置検出精度をさらに向上させるため、半導体装置検
出素子の信号端子を複数設けたＩ’１ＨＰＳＤ （理研
式ハイブリッド型半導体装装置検出素子：特願昭６２−
１６５９６９号）を用いることが有効である。
出素子の信号端子を複数設けたＩ’１ＨＰＳＤ （理研
式ハイブリッド型半導体装装置検出素子：特願昭６２−
１６５９６９号）を用いることが有効である。
さらに、像位置観測手段の位置は予め知られている必要
はなく、像位置観測手段を適当に配置し、対象物体上に
設けられた更正用点を表示することにより、像位置観測
手段の位置、姿勢等を自動推定し、像観測位置を検出し
て、それから３次元座標値を算出する式を自動的に設定
できる方法を採用し、３次元座標入力システムの移動と
設定の簡便化を図ることができる。
はなく、像位置観測手段を適当に配置し、対象物体上に
設けられた更正用点を表示することにより、像位置観測
手段の位置、姿勢等を自動推定し、像観測位置を検出し
て、それから３次元座標値を算出する式を自動的に設定
できる方法を採用し、３次元座標入力システムの移動と
設定の簡便化を図ることができる。
第１図は、本発明に基づく３次元座標入力装置の構成の
一例、 第２図は、光ビームポインタの構成例。 （符号の説明） Ｂ、 ・・・計測用光ビーム、 ＢＰ ・・・指示点表示用光ビーム、 Ｉ７ ・・・投影レンズ、 Ｍ・・・ミラー Ｌｏ ・・・レーザー・ダイオード、ＬＥＤ・・発光
ダイオード、 Ｂ、・・・光ビーム走査機構、 Ｔ ・・・３次元位置指示用標識、 Ｓｗ ・・・光ビームポインタ操作用スイッチ。 第２図
一例、 第２図は、光ビームポインタの構成例。 （符号の説明） Ｂ、 ・・・計測用光ビーム、 ＢＰ ・・・指示点表示用光ビーム、 Ｉ７ ・・・投影レンズ、 Ｍ・・・ミラー Ｌｏ ・・・レーザー・ダイオード、ＬＥＤ・・発光
ダイオード、 Ｂ、・・・光ビーム走査機構、 Ｔ ・・・３次元位置指示用標識、 Ｓｗ ・・・光ビームポインタ操作用スイッチ。 第２図
Claims (6)
- （１）操作者が手に持って操作することが可能であり、
対象物上の測定すべき位置に光ビームを投射して輝点を
生成する光ビーム発生手段、および測定すべき位置に光
ビームが投射された時にこのことを外部に示す測定モー
ド信号の発生を指示する操作スイッチを備える光ビーム
ポインタ、および 前記対象物上に生成された輝点の像位置を検出する複数
の像位置観測手段から構成されることを特徴とする光学
的３次元座標入力装置の構成。 - （２）前記光ビームポインタが、測定用の前記光ビーム
と一致して指示点表示用可視光ビームを発生する可視光
ビーム投射手段を備えることを特徴とする請求項（１）
記載の光学的３次元座標入力装置の構成。 - （３）前記光ビームポインタが、測定用の前記光ビーム
を走査する走査機能を備えることを特徴とする請求項（
１）記載の光学的３次元座標入力装置の構成。 - （４）前記像位置観測手段の像位置検出素子が、選択可
能な複数の出力電極を有する半導体装置検出素子である
ことを特徴とする請求項（１）記載の光学的３次元座標
入力装置の構成。 - （５）前記像位置観測手段として、撮像レンズと１次元
像位置検出素子とから構成された１次元標点方位検出器
を用いていることを特徴とする請求項（１）記載の光学
的３次元座標入力装置。 - （６）前記光ビームポインタに、発光型３次元位置指示
用標識が設けられており、前記ポインタ自身の３次元位
置を検出できるようにしたことを特徴とする請求項（１
）記載の光学的３次元座標入力装置の構成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63187785A JP3007091B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 光学的３次元座標入力装置の構成 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63187785A JP3007091B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 光学的３次元座標入力装置の構成 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0238805A true JPH0238805A (ja) | 1990-02-08 |
| JP3007091B2 JP3007091B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=16212183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63187785A Expired - Fee Related JP3007091B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 光学的３次元座標入力装置の構成 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3007091B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07204984A (ja) * | 1994-01-21 | 1995-08-08 | Fsi Internatl Inc | 循環クーラントを用いた温度コントローラ及びそのための温度制御方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5537982A (en) * | 1978-09-11 | 1980-03-17 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Solid-shape detector for characteristic test of deformation of curved-surface body |
| JPS6060502A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-08 | Toshiba Corp | 三次元位置指定装置 |
| JPS60253812A (ja) * | 1984-05-31 | 1985-12-14 | Hoya Corp | 非接触変位検出装置 |
| JPS62114310U (ja) * | 1986-01-10 | 1987-07-21 | ||
| JPS62259012A (ja) * | 1986-05-02 | 1987-11-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 光学式距離測定装置 |
| JPS6390181A (ja) * | 1986-10-03 | 1988-04-21 | Rikagaku Kenkyusho | 半導体位置検出素子 |
| JPS63167211A (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-11 | Olympus Optical Co Ltd | 距離検出装置 |
-
1988
- 1988-07-27 JP JP63187785A patent/JP3007091B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5537982A (en) * | 1978-09-11 | 1980-03-17 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Solid-shape detector for characteristic test of deformation of curved-surface body |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPH07204984A (ja) * | 1994-01-21 | 1995-08-08 | Fsi Internatl Inc | 循環クーラントを用いた温度コントローラ及びそのための温度制御方法 |
| US6308776B1 (en) | 1994-01-21 | 2001-10-30 | Fsi International, Inc. | Temperature control apparatus with recirculated coolant |
| US6854514B2 (en) | 1994-01-21 | 2005-02-15 | Fsi International, Inc. | Temperature control apparatus and method with recirculated coolant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3007091B2 (ja) | 2000-02-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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