JPH05149727A - 三次元形状認識装置 - Google Patents
三次元形状認識装置Info
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- JPH05149727A JPH05149727A JP3314918A JP31491891A JPH05149727A JP H05149727 A JPH05149727 A JP H05149727A JP 3314918 A JP3314918 A JP 3314918A JP 31491891 A JP31491891 A JP 31491891A JP H05149727 A JPH05149727 A JP H05149727A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 三次元形状認識において、測定対象物が急傾
斜面を有する場合であっても、カメラによりその乱反射
光を捉えて確実な測定を可能にすることを目的とする。 【構成】 画像データ判定器で測定対象物の像を示すデ
ータがあるか否か判定し、その様なデータがない場合に
は測定対象物に対してカメラをカメラ移動装置で自由に
移動させることにより、カメラにより乱反射光を確実に
捉えて、得られたデータをその傾斜角度に応じて、座標
変換するようにしたので、精度の良い三次元形状を認識
することができる。
斜面を有する場合であっても、カメラによりその乱反射
光を捉えて確実な測定を可能にすることを目的とする。 【構成】 画像データ判定器で測定対象物の像を示すデ
ータがあるか否か判定し、その様なデータがない場合に
は測定対象物に対してカメラをカメラ移動装置で自由に
移動させることにより、カメラにより乱反射光を確実に
捉えて、得られたデータをその傾斜角度に応じて、座標
変換するようにしたので、精度の良い三次元形状を認識
することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光切断法による三次元
形状認識装置に関し、特に金型加工装置に適用されるも
のに関する。
形状認識装置に関し、特に金型加工装置に適用されるも
のに関する。
【0002】
【従来の技術】工作機械の分野において、倣い加工や衝
突を防止するために、三次元形状を認識する必要が生じ
る場合がある。非接触の形状認識の一手法として、光切
断法がある。これは、スリット光を測定対象物に照射し
て、その乱反射した像により、測定対象物の座標を求め
るものである。
突を防止するために、三次元形状を認識する必要が生じ
る場合がある。非接触の形状認識の一手法として、光切
断法がある。これは、スリット光を測定対象物に照射し
て、その乱反射した像により、測定対象物の座標を求め
るものである。
【0003】この光切断法による従来の三次元形状認識
装置を図2に示す。同図に示すようにテーブル1上に載
置した測定対象物2には、スリット光発生装置3からス
リット光4が照射される。スリット光発生装置3はテー
ブル1の上方に配置され、そのスリット光4はテーブル
1に対して略垂直となっている。そして、このスリット
光4の平行な方向に対して直交する方向にスリット光発
生装置は移動できるようになっている。一方、カメラ5
はテーブル1の斜め上方に設置され、スリット光の照射
により形成された光学像を撮影している。このカメラ5
で撮影された画像に対応した画像データは画像取り込み
器6に取り込まれ、座標演算器7で画像データが演算さ
れて測定対象物2の形状が認識できるようになってい
る。
装置を図2に示す。同図に示すようにテーブル1上に載
置した測定対象物2には、スリット光発生装置3からス
リット光4が照射される。スリット光発生装置3はテー
ブル1の上方に配置され、そのスリット光4はテーブル
1に対して略垂直となっている。そして、このスリット
光4の平行な方向に対して直交する方向にスリット光発
生装置は移動できるようになっている。一方、カメラ5
はテーブル1の斜め上方に設置され、スリット光の照射
により形成された光学像を撮影している。このカメラ5
で撮影された画像に対応した画像データは画像取り込み
器6に取り込まれ、座標演算器7で画像データが演算さ
れて測定対象物2の形状が認識できるようになってい
る。
【0004】座標演算器7による座標の演算方法を図4
(a)(b)(c) を参照して説明する。ただし、座標軸は図3
(a)(b)に示すように、テーブル1の上面をx−y平面と
し、その垂直上方をz軸方向とする。また、スリット光
4はx方向に平行とし、カメラ5の観察方向はy軸方向
の斜め上方(z軸よりθの角度)とする。図4(a)(b)に
示すように、スリット光4がz−x平面に一致するた
め、スリット光4は下式で示される。 y=0 ・・・(1) また、カメラ5のレンズ中心O’から距離L離れた座標
原点Oでの拡大率Mは下式で示される。 M=A/A0 =B/B0 =L/f ・・・(2) ただし、A0,B0は座標原点即ち距離Lにおけるx方
向、y方向から見た幅A,Bを撮像した画面内の幅であ
る。
(a)(b)(c) を参照して説明する。ただし、座標軸は図3
(a)(b)に示すように、テーブル1の上面をx−y平面と
し、その垂直上方をz軸方向とする。また、スリット光
4はx方向に平行とし、カメラ5の観察方向はy軸方向
の斜め上方(z軸よりθの角度)とする。図4(a)(b)に
示すように、スリット光4がz−x平面に一致するた
め、スリット光4は下式で示される。 y=0 ・・・(1) また、カメラ5のレンズ中心O’から距離L離れた座標
原点Oでの拡大率Mは下式で示される。 M=A/A0 =B/B0 =L/f ・・・(2) ただし、A0,B0は座標原点即ち距離Lにおけるx方
向、y方向から見た幅A,Bを撮像した画面内の幅であ
る。
【0005】ここで、図4(c) に示すように画像内の座
標がそれぞれα、βとするときに、この座標に対応する
y−x平面における撮影方向は下式で示される。 z=y(L・cosθ-M・αsinθ)/(L・sinθ+M・αcosθ) +LMα/(L・sinθ+M・αcosθ) ・・・(3) 上記(3) 式に前記(1) 式を代入すると、スリット光の切
断線のz軸座標が求まる。 z=LMα/(L・sinθ+M・αcosθ) ・・・(4) 同様に、スリット光の切断線のx座標も次のように求ま
る。 x=(L-Z・cosθ)β/f ={L-LMα・cosθ/(L・sinθ+M・αcosθ)}β/f ={1-Mα・cosθ/(L・sinθ+M・αcosθ)}M β ・・・(5) このように(4)(5)式により、z座標、x座標を演算する
とともに、この演算を測定対象物の全体に対して行うこ
とにより、三次元形状が認識できることになる。
標がそれぞれα、βとするときに、この座標に対応する
y−x平面における撮影方向は下式で示される。 z=y(L・cosθ-M・αsinθ)/(L・sinθ+M・αcosθ) +LMα/(L・sinθ+M・αcosθ) ・・・(3) 上記(3) 式に前記(1) 式を代入すると、スリット光の切
断線のz軸座標が求まる。 z=LMα/(L・sinθ+M・αcosθ) ・・・(4) 同様に、スリット光の切断線のx座標も次のように求ま
る。 x=(L-Z・cosθ)β/f ={L-LMα・cosθ/(L・sinθ+M・αcosθ)}β/f ={1-Mα・cosθ/(L・sinθ+M・αcosθ)}M β ・・・(5) このように(4)(5)式により、z座標、x座標を演算する
とともに、この演算を測定対象物の全体に対して行うこ
とにより、三次元形状が認識できることになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように光切断
法による三次元形状認識装置では、スリット光4を測定
対象物2に照射し、その乱反射した光をカメラ5で撮像
し、その像により測定対象物の座標を求めるものである
が、測定対象物2の素材、形状によってはカメラ5に光
が届かないために、測定対象物の像が得られず、形状デ
ータ無しの点が存在する場合があるという問題点があ
る。例えば、図5(a) に示すように反射率の高い測定対
象物1の急傾斜面に、カメラ5からスリット光4が照射
されると、像がカメラ5で捉えられないため、形状デー
タ無しとなっていた。
法による三次元形状認識装置では、スリット光4を測定
対象物2に照射し、その乱反射した光をカメラ5で撮像
し、その像により測定対象物の座標を求めるものである
が、測定対象物2の素材、形状によってはカメラ5に光
が届かないために、測定対象物の像が得られず、形状デ
ータ無しの点が存在する場合があるという問題点があ
る。例えば、図5(a) に示すように反射率の高い測定対
象物1の急傾斜面に、カメラ5からスリット光4が照射
されると、像がカメラ5で捉えられないため、形状デー
タ無しとなっていた。
【0007】本発明は、上記従来技術に鑑みて成された
ものであり、光切断法による三次元形状認識において、
測定対象物の急傾斜面を確実に検出できる三次元形状認
識装置を提供することを目的とするものである。
ものであり、光切断法による三次元形状認識において、
測定対象物の急傾斜面を確実に検出できる三次元形状認
識装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成はテーブル上に載置された測定対象物に向け
てスリット光を投光するスリット光発生装置と、前記ス
リット光の照射により形成された像を撮影する形状認識
用カメラと、前記形状認識用カメラにより撮影された像
に対応した画像データを取り込む画像取り込み器と、該
画像取り込み器により取り込まれた画像データに基づい
て前記測定対象物の座標位置を演算する座標演算器と、
前記画像取り込み器に取り込まれた画像データに前記測
定対象物の三次元形状の像を示すデータがあるか否か判
定する画像データ判定器と、前記形状認識用カメラを移
動させるカメラ移動装置と、前記画像データ判定器によ
り前記測定対象物の三次元形状を示すデータが無いと判
断されたときに前記カメラ移動装置へ駆動指令を与えて
前記カメラを移動させ前記測定対象物からの乱反射光を
増やす駆動指令装置とを有することを特徴とする。
発明の構成はテーブル上に載置された測定対象物に向け
てスリット光を投光するスリット光発生装置と、前記ス
リット光の照射により形成された像を撮影する形状認識
用カメラと、前記形状認識用カメラにより撮影された像
に対応した画像データを取り込む画像取り込み器と、該
画像取り込み器により取り込まれた画像データに基づい
て前記測定対象物の座標位置を演算する座標演算器と、
前記画像取り込み器に取り込まれた画像データに前記測
定対象物の三次元形状の像を示すデータがあるか否か判
定する画像データ判定器と、前記形状認識用カメラを移
動させるカメラ移動装置と、前記画像データ判定器によ
り前記測定対象物の三次元形状を示すデータが無いと判
断されたときに前記カメラ移動装置へ駆動指令を与えて
前記カメラを移動させ前記測定対象物からの乱反射光を
増やす駆動指令装置とを有することを特徴とする。
【0009】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。図1に本発明の第一の実施例
を示す。同図に示すようにテーブル1上に載置した測定
対象物2には、スリット光発生装置3からスリット光4
が投光される。スリット光発生装置3はテーブル1の上
方に配置され、そのスリット光4はテーブル1に対して
略垂直となっている。但し、前述したようにテーブル1
の上面をx−y平面とし、その垂直上方をz軸方向とす
る。また、スリット光4はx方向に平行とする。そし
て、このスリット光4の平行な方向xに対して直交する
方向yにスリット光発生装置3は移動できるようになっ
ている。
参照して詳細に説明する。図1に本発明の第一の実施例
を示す。同図に示すようにテーブル1上に載置した測定
対象物2には、スリット光発生装置3からスリット光4
が投光される。スリット光発生装置3はテーブル1の上
方に配置され、そのスリット光4はテーブル1に対して
略垂直となっている。但し、前述したようにテーブル1
の上面をx−y平面とし、その垂直上方をz軸方向とす
る。また、スリット光4はx方向に平行とする。そし
て、このスリット光4の平行な方向xに対して直交する
方向yにスリット光発生装置3は移動できるようになっ
ている。
【0010】一方、カメラ5はテーブル1の斜め上方に
設置され、スリット光の照射により形成された光学像を
撮影している。カメラ5の観察方向はy軸方向の斜め上
方とする。更に、このカメラ5を、測定対象物2までの
距離Lを変えないように測定対象物2の回りにカメラ5
を移動させるカメラ移動装置8が設けられている。従っ
て、測定対象物2に対する角度θが角度θ’に変わるだ
けであり、前述した従来技術で説明した式(4)(5)に代え
て、次に示す式(6)(7)を使用すれば良い。 z=LMα/(L・sinθ’+M・αcosθ’) ・・・(6) x={1-Mα・cosθ’/(L・sinθ’+M・αcosθ’)}M β ・・・(7) このカメラ5で撮影された画像に対応した画像データは
画像取り込み器6に取り込まれ、画像データ判定器9、
駆動指令装置10を経て、座標演算器7へ入力され、こ
こで画像データが演算されて座標が演算される。これを
測定対象物2の全体に行うことにより、測定対象物2の
形状が認識できるようになっている。
設置され、スリット光の照射により形成された光学像を
撮影している。カメラ5の観察方向はy軸方向の斜め上
方とする。更に、このカメラ5を、測定対象物2までの
距離Lを変えないように測定対象物2の回りにカメラ5
を移動させるカメラ移動装置8が設けられている。従っ
て、測定対象物2に対する角度θが角度θ’に変わるだ
けであり、前述した従来技術で説明した式(4)(5)に代え
て、次に示す式(6)(7)を使用すれば良い。 z=LMα/(L・sinθ’+M・αcosθ’) ・・・(6) x={1-Mα・cosθ’/(L・sinθ’+M・αcosθ’)}M β ・・・(7) このカメラ5で撮影された画像に対応した画像データは
画像取り込み器6に取り込まれ、画像データ判定器9、
駆動指令装置10を経て、座標演算器7へ入力され、こ
こで画像データが演算されて座標が演算される。これを
測定対象物2の全体に行うことにより、測定対象物2の
形状が認識できるようになっている。
【0011】ここで、画像データ判定器9は、画像取り
込み器6に取り込まれた画像データに測定対象物2の三
次元形状の像を示すデータがあるか否か判定し、その結
果を駆動指令装置10に入力する。例えば、図5(a) に
示すように、反射率の高い測定対象物1の急傾斜面に、
カメラ5からスリット光4を照射すると、測定対象物2
とカメラ5との角度が急であるため、カメラ5でスリッ
ト光4の乱反射光が捉えられず、形状データ無しと判断
する。一方、駆動指令装置10は、測定対象物2の三次
元形状の画像データがないと画像データ判定器9により
判断されると、カメラ移動装置8へ駆動指令を与えてカ
メラ5を測定対象物からの乱反射光を増やす方向へ移動
させる。これにより、図5(b) に示すようにカメラ5を
移動させて、測定対象物2とカメラ5との角度を緩くす
ることにより、カメラ5でスリット光4の乱反射光が捉
えられることとなり、形状データを得られることにな
る。この移動は、形状無しの点が存在しなくなるまで繰
り返す。
込み器6に取り込まれた画像データに測定対象物2の三
次元形状の像を示すデータがあるか否か判定し、その結
果を駆動指令装置10に入力する。例えば、図5(a) に
示すように、反射率の高い測定対象物1の急傾斜面に、
カメラ5からスリット光4を照射すると、測定対象物2
とカメラ5との角度が急であるため、カメラ5でスリッ
ト光4の乱反射光が捉えられず、形状データ無しと判断
する。一方、駆動指令装置10は、測定対象物2の三次
元形状の画像データがないと画像データ判定器9により
判断されると、カメラ移動装置8へ駆動指令を与えてカ
メラ5を測定対象物からの乱反射光を増やす方向へ移動
させる。これにより、図5(b) に示すようにカメラ5を
移動させて、測定対象物2とカメラ5との角度を緩くす
ることにより、カメラ5でスリット光4の乱反射光が捉
えられることとなり、形状データを得られることにな
る。この移動は、形状無しの点が存在しなくなるまで繰
り返す。
【0012】このように、本実施例では、カメラ移動装
置8、画像データ判定器9及び駆動指令回路10を使用
することにより、測定対象物2が急傾斜面である場合で
も、自動的に形状データなし点を検出して、カメラ5を
自由に移動させて、測定対象物2とカメラ5とのなす角
度θを緩くし、これにより、カメラ5でスリット光の乱
反射光を捉えることができるので、確実に測定対象物2
の形状認識が可能となると共に作業性、測定精度が向上
するものである。
置8、画像データ判定器9及び駆動指令回路10を使用
することにより、測定対象物2が急傾斜面である場合で
も、自動的に形状データなし点を検出して、カメラ5を
自由に移動させて、測定対象物2とカメラ5とのなす角
度θを緩くし、これにより、カメラ5でスリット光の乱
反射光を捉えることができるので、確実に測定対象物2
の形状認識が可能となると共に作業性、測定精度が向上
するものである。
【0013】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明はカメラ移動装置、画像データ判定器
及び駆動指令回路を設けたことにより、自動的に形状デ
ータなし点を検出して、カメラを測定対象物回りに自由
に移動できるようににしたので、測定対象物に急傾斜面
がある場合でも、確実に三次元形状を認識することがで
きるものである。
たように、本発明はカメラ移動装置、画像データ判定器
及び駆動指令回路を設けたことにより、自動的に形状デ
ータなし点を検出して、カメラを測定対象物回りに自由
に移動できるようににしたので、測定対象物に急傾斜面
がある場合でも、確実に三次元形状を認識することがで
きるものである。
【図1】本発明の第一の実施例にかかる三次元形状認識
装置の斜視図である。
装置の斜視図である。
【図2】従来の三次元形状認識装置の斜視図である。
【図3】同図(a) はx−y平面の説明図、同図(b) はz
−y平面の説明図である。
−y平面の説明図である。
【図4】同図(a)(b)はそれぞれ従来の三次元形状認識装
置のz−y平面、z−x平面での位置関係を示す配置
図、同図(C) はカメラ内の座標の説明図である。
置のz−y平面、z−x平面での位置関係を示す配置
図、同図(C) はカメラ内の座標の説明図である。
【図5】同図(a)はカメラ移動前におけるスリット光
の反射を示す説明図、同図(b)はカメラ移動後におけ
るスリット光の反射を示す説明図である。
の反射を示す説明図、同図(b)はカメラ移動後におけ
るスリット光の反射を示す説明図である。
1 テーブル 2 測定対象物 3 スリット光発生装置 4 スリット光 5 カメラ 6 画像取り込み器 7 座標演算器 8 カメラ移動装置 9 画像データ判定器 10 駆動指令装置
Claims (1)
- 【請求項1】 テーブル上に載置された測定対象物に向
けてスリット光を投光するスリット光発生装置と、前記
スリット光の照射により形成された像を撮影する形状認
識用カメラと、前記形状認識用カメラにより撮影された
像に対応した画像データを取り込む画像取り込み器と、
該画像取り込み器により取り込まれた画像データに基づ
いて前記測定対象物の座標位置を演算する座標演算器
と、前記画像取り込み器に取り込まれた画像データに前
記測定対象物の三次元形状の像を示すデータがあるか否
か判定する画像データ判定器と、前記形状認識用カメラ
を移動させるカメラ移動装置と、前記画像データ判定器
により前記測定対象物の三次元形状を示すデータが無い
と判断されたときに前記カメラ移動装置へ移動指令を与
えて前記カメラを移動させ前記測定対象物からの乱反射
光を増やす駆動指令装置とを有することを特徴とする三
次元形状認識装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3314918A JPH05149727A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | 三次元形状認識装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3314918A JPH05149727A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | 三次元形状認識装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05149727A true JPH05149727A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=18059215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3314918A Withdrawn JPH05149727A (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | 三次元形状認識装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05149727A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007108002A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Moritex Corp | 光切断法を用いた三次元形状計測装置及び三次元形状計測方法 |
| US7310154B2 (en) | 2000-08-08 | 2007-12-18 | Ricoh Company, Ltd. | Shape measurement system |
| WO2012176262A1 (ja) * | 2011-06-20 | 2012-12-27 | 株式会社安川電機 | 3次元形状計測装置およびロボットシステム |
-
1991
- 1991-11-28 JP JP3314918A patent/JPH05149727A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7310154B2 (en) | 2000-08-08 | 2007-12-18 | Ricoh Company, Ltd. | Shape measurement system |
| JP2007108002A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Moritex Corp | 光切断法を用いた三次元形状計測装置及び三次元形状計測方法 |
| WO2012176262A1 (ja) * | 2011-06-20 | 2012-12-27 | 株式会社安川電機 | 3次元形状計測装置およびロボットシステム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |