JPH0525043B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0525043B2 JPH0525043B2 JP10148185A JP10148185A JPH0525043B2 JP H0525043 B2 JPH0525043 B2 JP H0525043B2 JP 10148185 A JP10148185 A JP 10148185A JP 10148185 A JP10148185 A JP 10148185A JP H0525043 B2 JPH0525043 B2 JP H0525043B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light source
- signal generator
- laser scanner
- modulated
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/2441—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、時に、モアレトポグラフイに代表
されるような縞模様を利用した３次元計測に関す
るものである。
されるような縞模様を利用した３次元計測に関す
るものである。
（従来技術とその問題点）
モアレトポグラフイは、物理面上に縞模様を投
影し、物体の形状により変型した縞模様と基準の
縞模様とを重ね合わせ、その差周波数として生じ
る等高線を示すモアレ縞を観測することにより、
物体の形状を測定する方法である。詳しくは、例
えば、雑誌「アプライド・オプテイツクス」
（Applied Optics），９巻，1970年，1467〜1472
ページに記載の論文「モアレ・トポグラフイ
（Moire Topography）」に述べられている。こ
の方法には、第６図示すような物体２３の直前に
置いた格子２２を点光源２１によつて照射する格
子照射型と、第７図に示すように格子２４の像を
物体面上に結像させる格子投影型がある。両方法
を比較した場合、操作性において、後者のほうに
柔軟性があり、応用範囲が広い。格子投影型モア
レトポグラフイについては、例えば雑誌「アプラ
イド・オプテイツクス（Applied Optics）22巻，
1983年，850〜855ページに記載の論文「自動３次
元トポグラフイにおける移動格子法を用いた投影
法モアレ（Projection Moirｅ′ with moving
grantings for antomated ３−Ｄ
topography）」に詳しく述べられている。投影法
モアレ法は、格子が光源およびカメラ２５の近く
に存在し、照射型モアレ法にくらべ、操作性は良
い。しかし、両方法共固定されている格子を使用
するために、縞の間隔を変化させることは難し
い。モアレ縞は、縞間隔に比例する。従つて、モ
アレ縞の数が多くなると情報が多くなるため、複
雑な物体の解析が可能になるが、一方、モアレ縞
の画像処理の際に多大の時間を要する。従つて、
物体の形状に応じて縞のピツチを変えることが有
効である。しかし、従来の方法でこれを実現する
には、ピツチの異なる格子を多数用意し、物体の
形状によつてそれらの格子を交換し、精度良く装
置内に固定しなければならない。従つて、測定に
多大の時間を要すると共に、自動計測に用いるこ
とはできない。
影し、物体の形状により変型した縞模様と基準の
縞模様とを重ね合わせ、その差周波数として生じ
る等高線を示すモアレ縞を観測することにより、
物体の形状を測定する方法である。詳しくは、例
えば、雑誌「アプライド・オプテイツクス」
（Applied Optics），９巻，1970年，1467〜1472
ページに記載の論文「モアレ・トポグラフイ
（Moire Topography）」に述べられている。こ
の方法には、第６図示すような物体２３の直前に
置いた格子２２を点光源２１によつて照射する格
子照射型と、第７図に示すように格子２４の像を
物体面上に結像させる格子投影型がある。両方法
を比較した場合、操作性において、後者のほうに
柔軟性があり、応用範囲が広い。格子投影型モア
レトポグラフイについては、例えば雑誌「アプラ
イド・オプテイツクス（Applied Optics）22巻，
1983年，850〜855ページに記載の論文「自動３次
元トポグラフイにおける移動格子法を用いた投影
法モアレ（Projection Moirｅ′ with moving
grantings for antomated ３−Ｄ
topography）」に詳しく述べられている。投影法
モアレ法は、格子が光源およびカメラ２５の近く
に存在し、照射型モアレ法にくらべ、操作性は良
い。しかし、両方法共固定されている格子を使用
するために、縞の間隔を変化させることは難し
い。モアレ縞は、縞間隔に比例する。従つて、モ
アレ縞の数が多くなると情報が多くなるため、複
雑な物体の解析が可能になるが、一方、モアレ縞
の画像処理の際に多大の時間を要する。従つて、
物体の形状に応じて縞のピツチを変えることが有
効である。しかし、従来の方法でこれを実現する
には、ピツチの異なる格子を多数用意し、物体の
形状によつてそれらの格子を交換し、精度良く装
置内に固定しなければならない。従つて、測定に
多大の時間を要すると共に、自動計測に用いるこ
とはできない。
（発明の目的）
この発明の目的は、格子を用いることなく、任
意のピツチの縞模様を物体面上に、物体の形状に
合わせて最適なピツチとなるよう短時間で発生さ
せ、自動計測を可能にした３次元計測方法と装置
を提供することにある。
意のピツチの縞模様を物体面上に、物体の形状に
合わせて最適なピツチとなるよう短時間で発生さ
せ、自動計測を可能にした３次元計測方法と装置
を提供することにある。
（発明の構成）
この発明の計測方法は、強度変調光の変調周波
数を被測定物体形状に合わせて変化させながら前
記強度変調光で被測定物体上を走査して物体各部
で最適なピツチの縞模様を前記被測定物体上に形
成することを特徴としている。また、その３次元
計測装置は、半導体レーザから成る光源と、複数
のホログラムレンズをデイスク上に配置したホロ
グラフイツクレーザスキヤナと、前記光源から出
射された単色光のビームを整形して前記ホログラ
ムレンズに導く光学系と、前記光源への注入電流
を変化せしめる信号発生器と、前記信号発生器を
制御する制御装置と、前記ホログラフイツクレー
ザスキヤナにより走査される走査ビームを観測す
るためのカメラと、走査縞パターンと前記カメラ
１２より得られた物体面上で変形した縞パターン
とからモアレ縞を抽出する画像処理装置とを備え
ている構成となつている。
数を被測定物体形状に合わせて変化させながら前
記強度変調光で被測定物体上を走査して物体各部
で最適なピツチの縞模様を前記被測定物体上に形
成することを特徴としている。また、その３次元
計測装置は、半導体レーザから成る光源と、複数
のホログラムレンズをデイスク上に配置したホロ
グラフイツクレーザスキヤナと、前記光源から出
射された単色光のビームを整形して前記ホログラ
ムレンズに導く光学系と、前記光源への注入電流
を変化せしめる信号発生器と、前記信号発生器を
制御する制御装置と、前記ホログラフイツクレー
ザスキヤナにより走査される走査ビームを観測す
るためのカメラと、走査縞パターンと前記カメラ
１２より得られた物体面上で変形した縞パターン
とからモアレ縞を抽出する画像処理装置とを備え
ている構成となつている。
（発明の作用・原理）
ホログラフイツクレーザスキヤナに代表される
ホログラフイツクレーザビーム走査装置において
は、いくつかのホログラムをデイスクの円周上に
配置固定し、それを高速回転することによりレー
ザビームを走査する。ホログラフイツクレーザス
キヤナの前置光学系において、走査ビームが物体
面上で走査方向に収束、副走査方向に発散するよ
うに調整すれば、副走査方向のビーム幅により、
走査長として決められ長さを一面に走査する。こ
の時、レーザの出力を強度変調することにより、
従来技術と同様の縞状パターンを物体面上に生成
することができる。さらに、レーザへ注入する電
流の周波数を可変に制御することにより、任意の
位相および振幅を持つた縞を投影することがで
き、物体の形状に最適なピツチの縞を自由に発生
できる。通常は矩形波で強度変調するが、正弦波
で変調した場合は、高次のモアレ縞の発生を防ぐ
ことができる。
ホログラフイツクレーザビーム走査装置において
は、いくつかのホログラムをデイスクの円周上に
配置固定し、それを高速回転することによりレー
ザビームを走査する。ホログラフイツクレーザス
キヤナの前置光学系において、走査ビームが物体
面上で走査方向に収束、副走査方向に発散するよ
うに調整すれば、副走査方向のビーム幅により、
走査長として決められ長さを一面に走査する。こ
の時、レーザの出力を強度変調することにより、
従来技術と同様の縞状パターンを物体面上に生成
することができる。さらに、レーザへ注入する電
流の周波数を可変に制御することにより、任意の
位相および振幅を持つた縞を投影することがで
き、物体の形状に最適なピツチの縞を自由に発生
できる。通常は矩形波で強度変調するが、正弦波
で変調した場合は、高次のモアレ縞の発生を防ぐ
ことができる。
（実施例）
第１図は、この発明の一実施例である。半導体
レーザ１から発振された光は、コリメーテイング
レンズ２でコリメートされた後、円筒レンズ３に
より楕円ビームに変換された後ホログラフイツク
レーザスキヤナ４のホログラムレンズ５によつて
物体６を走査する。例えば、GP−IBインタフエ
イスを持つたマイコンなどの演算制御装置１２に
よつて制御される例えばGP−IBインタフエイス
を持つたフアンクシヨンジエネレーターなどの信
号発生器１１によりGP−IBなどのインタフエイ
スを持つた電源１０の出力電圧が変化され、半導
体レーザ１が変調される。この際、ホログラムレ
ンズ５による走査ビームの一部をビームスプリツ
タ７により取り出し、走査面と同じ距離の面上の
走査端に位置検出器８を２つ置く。位置検出器８
からの信号はその出力の差動をとる演算回路（オ
ペアンプにより構成した。）１３を通して演算制
御装置１２に送られる。演算制御装置１２は、第
４図に示す流れ図のように動作する。すなわち走
査端の上側の位置検出器８をビームが走査した時
に、半導体レーザの変調を開始する信号を発生
し、走査端の下側の位置検出器８をビームが通過
した時に、半導体レーザの変調を終了する信号を
発生して信号発生器１１を制御する。変調を終了
した後には、次の走査の変調開始位置を検出する
ために、信号発生器１１より一定の電流を流し、
レーザを連続発振するように制御する。この時の
各装置を制御する信号を第５図に示す。走査端上
側の位置検出器からの信号ａを受けて、演算制御
装置１２は信号発生器１１に対して変調開始制御
信号ｃを送る。これを受けて、信号発生器１１は
電源１０に対してレーザ変調信号ｅを送り、電源
は、この信号をレーザを駆動するのに必要な電流
に変換してレーザに注入する。レーザ注入電流の
時間変化の様子を第２図に示す。変調周波数は、
物体各部で最適なピツチの縞模様となるように演
算制御装置１２より制御される。第５図に示され
た走査端下側の位置検出器からの信号ｂを受けた
演算制御装置１２は、信号発生器に対して変調終
了制御信号ｄを送る。これを受けて、信号発生器
は電流に対してレーザ変調信号の送信を終了し電
源はレーザに対してしきい値以上の一定の電流を
注入する。レーザのしきい値電流Ithよりも大き
い電流Iaをパルス状にレーザに注入すると物体面
に縞模様が生成される。例えば、20個のホログラ
ムレンズより構成されるホログラフイツクレーザ
スキヤナ４を6000rpmで回転した場合には
500msecで走査面上全体に、縞を発生させること
ができる。従つて、500msec以上の間、光を蓄積
することのできるTVカメラ９を使用すれば、物
体面上で変型した縞を撮像することができる。フ
レームメモリとGP−IBなどのインタフエイスを
備え画像の加減算、積算機能を有する画像処理装
置１４には、あらかじめ演算制御装置１２より信
号発生器１１によつて発生される信号に対応する
縞模様を入力しておき、TVカメラ９によつて撮
像した画像と重ね合わせることにより、モアレ縞
を発生させ、例えばCRTなどのデータ出力装置
１５に表示する。画像の四則演算とは、画像の階
調をデジタル表現し、ドツト毎に階調の演算をお
こなうことである。制御装置１２により半導体レ
ーザ１を変調できるので、任意のピツチを有する
縞模様を生成させることができる。第３図は、こ
の発明を従来例と比較した場合の効果を示す図で
ある。従来の方法では、一定周期の縞を発生させ
るのみであるので、例えば、第３図ａに示すよう
な、形状変化の大きい部分と小さい部分を持つ物
体においても、ｂのように両部分で同程度の精度
の測定しかおこなえない。一方、この発明ではレ
ーザ光を強度変調しているので、縞ピツチを任意
に変化させることができるｃに示すように、形状
変化の大きい部分では密な縞模様を発生させ、形
状変化の小さい部分では疎な縞模様を発生させる
ことができるので精度、形測時間共に効率良く測
定できる。
レーザ１から発振された光は、コリメーテイング
レンズ２でコリメートされた後、円筒レンズ３に
より楕円ビームに変換された後ホログラフイツク
レーザスキヤナ４のホログラムレンズ５によつて
物体６を走査する。例えば、GP−IBインタフエ
イスを持つたマイコンなどの演算制御装置１２に
よつて制御される例えばGP−IBインタフエイス
を持つたフアンクシヨンジエネレーターなどの信
号発生器１１によりGP−IBなどのインタフエイ
スを持つた電源１０の出力電圧が変化され、半導
体レーザ１が変調される。この際、ホログラムレ
ンズ５による走査ビームの一部をビームスプリツ
タ７により取り出し、走査面と同じ距離の面上の
走査端に位置検出器８を２つ置く。位置検出器８
からの信号はその出力の差動をとる演算回路（オ
ペアンプにより構成した。）１３を通して演算制
御装置１２に送られる。演算制御装置１２は、第
４図に示す流れ図のように動作する。すなわち走
査端の上側の位置検出器８をビームが走査した時
に、半導体レーザの変調を開始する信号を発生
し、走査端の下側の位置検出器８をビームが通過
した時に、半導体レーザの変調を終了する信号を
発生して信号発生器１１を制御する。変調を終了
した後には、次の走査の変調開始位置を検出する
ために、信号発生器１１より一定の電流を流し、
レーザを連続発振するように制御する。この時の
各装置を制御する信号を第５図に示す。走査端上
側の位置検出器からの信号ａを受けて、演算制御
装置１２は信号発生器１１に対して変調開始制御
信号ｃを送る。これを受けて、信号発生器１１は
電源１０に対してレーザ変調信号ｅを送り、電源
は、この信号をレーザを駆動するのに必要な電流
に変換してレーザに注入する。レーザ注入電流の
時間変化の様子を第２図に示す。変調周波数は、
物体各部で最適なピツチの縞模様となるように演
算制御装置１２より制御される。第５図に示され
た走査端下側の位置検出器からの信号ｂを受けた
演算制御装置１２は、信号発生器に対して変調終
了制御信号ｄを送る。これを受けて、信号発生器
は電流に対してレーザ変調信号の送信を終了し電
源はレーザに対してしきい値以上の一定の電流を
注入する。レーザのしきい値電流Ithよりも大き
い電流Iaをパルス状にレーザに注入すると物体面
に縞模様が生成される。例えば、20個のホログラ
ムレンズより構成されるホログラフイツクレーザ
スキヤナ４を6000rpmで回転した場合には
500msecで走査面上全体に、縞を発生させること
ができる。従つて、500msec以上の間、光を蓄積
することのできるTVカメラ９を使用すれば、物
体面上で変型した縞を撮像することができる。フ
レームメモリとGP−IBなどのインタフエイスを
備え画像の加減算、積算機能を有する画像処理装
置１４には、あらかじめ演算制御装置１２より信
号発生器１１によつて発生される信号に対応する
縞模様を入力しておき、TVカメラ９によつて撮
像した画像と重ね合わせることにより、モアレ縞
を発生させ、例えばCRTなどのデータ出力装置
１５に表示する。画像の四則演算とは、画像の階
調をデジタル表現し、ドツト毎に階調の演算をお
こなうことである。制御装置１２により半導体レ
ーザ１を変調できるので、任意のピツチを有する
縞模様を生成させることができる。第３図は、こ
の発明を従来例と比較した場合の効果を示す図で
ある。従来の方法では、一定周期の縞を発生させ
るのみであるので、例えば、第３図ａに示すよう
な、形状変化の大きい部分と小さい部分を持つ物
体においても、ｂのように両部分で同程度の精度
の測定しかおこなえない。一方、この発明ではレ
ーザ光を強度変調しているので、縞ピツチを任意
に変化させることができるｃに示すように、形状
変化の大きい部分では密な縞模様を発生させ、形
状変化の小さい部分では疎な縞模様を発生させる
ことができるので精度、形測時間共に効率良く測
定できる。
（発明の効果）
以上述べたように、この発明の３次元計測方法
および装置によれば、光源の変調周波数を変化さ
せるだけで縞のピツチを格子面内で任意に制御
し、物体の形状に最適なピツチの縞を短時間で発
生できる。この結果わずらわしい格子の取り換え
作業が無くなるため自動計測が可能となる。
および装置によれば、光源の変調周波数を変化さ
せるだけで縞のピツチを格子面内で任意に制御
し、物体の形状に最適なピツチの縞を短時間で発
生できる。この結果わずらわしい格子の取り換え
作業が無くなるため自動計測が可能となる。
第１図は、この発明の実施例を示す図、第２図
は半導体レーザに注入する電流の時間変化を示す
図、第３図は、この発明と従来例との効果を比較
した図、第４図は装置の流れ図、第５図はタイミ
ングチヤート、第６図は格子照射型モアレトポグ
ラフイの従来例を示す図、第７図は格子投影型モ
アレトポグラフイの従来例を示す図である。 図において、１……半導体レーザ、２……コリ
メーテイングレンズ、３……円筒レンズ、４……
ホログラフイツクレーザスキヤナ、５……ホログ
ラムレンズ、６……物体、７……ビームスプリツ
タ、８……位置検出器、９……TVカメラ、１０
……電源、１１……信号発生器、１２……演算制
御装置、１３……演算回路、１４……画像処理装
置、１５……データ出力装置。
は半導体レーザに注入する電流の時間変化を示す
図、第３図は、この発明と従来例との効果を比較
した図、第４図は装置の流れ図、第５図はタイミ
ングチヤート、第６図は格子照射型モアレトポグ
ラフイの従来例を示す図、第７図は格子投影型モ
アレトポグラフイの従来例を示す図である。 図において、１……半導体レーザ、２……コリ
メーテイングレンズ、３……円筒レンズ、４……
ホログラフイツクレーザスキヤナ、５……ホログ
ラムレンズ、６……物体、７……ビームスプリツ
タ、８……位置検出器、９……TVカメラ、１０
……電源、１１……信号発生器、１２……演算制
御装置、１３……演算回路、１４……画像処理装
置、１５……データ出力装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 強度変調光の変調周波数を被測定物体形状に
合わせて変化させながら前記強度変調光で被測定
物体上を走査して物体各部で最適なピツチの縞模
様を前記被測定物体上に形成することを特徴とす
る３次元計測方法。 ２ 半導体レーザから成る光源と、複数のホログ
ラムレンズをデイスク上に配置したホログラフイ
ツクレーザスキヤナと、前記光源から出射された
単色光のビームを整形して前記ホログラムレンズ
に導く光学系と、前記光源への注入電流を変化せ
しめる信号発生器と、前記信号発生器を制御する
制御装置と、前記ホログラフイツクレーザスキヤ
ナにより走査される走査ビームを観測するための
カメラと、走査縞パターンと前記カメラにより得
られた物体面上で変形した縞パターンとからモア
レ縞を抽出する画像処理装置とを備え、前記制御
装置が、一定の周波数、あるいは可変の周波数に
よつて変調された矩形波または正弦波を出力する
ことを特徴とする３次元計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10148185A JPS61260106A (ja) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | ３次元計測方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10148185A JPS61260106A (ja) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | ３次元計測方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61260106A JPS61260106A (ja) | 1986-11-18 |
| JPH0525043B2 true JPH0525043B2 (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=14301906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10148185A Granted JPS61260106A (ja) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | ３次元計測方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61260106A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4962852B2 (ja) * | 2007-03-05 | 2012-06-27 | 株式会社ニコン | 形状測定方法および形状測定装置 |
| CN109323665B (zh) * | 2018-01-31 | 2020-03-27 | 黑龙江科技大学 | 一种线结构光驱动全息干涉的精密三维测量方法 |
-
1985
- 1985-05-15 JP JP10148185A patent/JPS61260106A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61260106A (ja) | 1986-11-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4634879A (en) | Method and system for determining surface profile information | |
| EP1643210B1 (en) | Method and apparatus for measuring shape of an object | |
| JPH0656330B2 (ja) | 干渉計システム | |
| US4813782A (en) | Method and apparatus for measuring the floating amount of the magnetic head | |
| JP2651093B2 (ja) | 形状検出方法およびその装置 | |
| US3909131A (en) | Surface gauging by remote image tracking | |
| NO20200134A1 (en) | Motion compensation in phase-shifted structured light illumination for measuring dimensions of freely moving objects | |
| US5146293A (en) | Phase-stepping fiber-optic projected fringe system for surface topography measurements | |
| JP2714152B2 (ja) | 物体形状測定方法 | |
| JPH0525043B2 (ja) | ||
| JPH0473523B2 (ja) | ||
| Zhang et al. | Spatiotemporal phase unwrapping and its application in fringe projection fiber optic phase-shifting profilometry | |
| JPH0525044B2 (ja) | ||
| EP0235941B1 (en) | Surface measurement | |
| JP2939944B2 (ja) | ３次元物体形状計測装置 | |
| JPH0719824A (ja) | 形状計測装置 | |
| JPH07503547A (ja) | 距離測定用干渉型プローブ | |
| JP2017166876A (ja) | ヘテロダイン干渉装置 | |
| JPS639877A (ja) | ３次元計測方法 | |
| US20250035433A1 (en) | Measuring unit and method for optically measuring objects | |
| US3749492A (en) | Interferometric hypsocline generator | |
| RU2157964C1 (ru) | Способ определения пространственного положения границы объекта | |
| JP4187124B2 (ja) | フリンジスキャンを用いた干渉計装置 | |
| CN121953817A (zh) | 一种基于光干涉的测量系统及测量方法 | |
| JPH01124785A (ja) | レーザ測距装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |