JPH0749937B2 - 形状測定方法 - Google Patents
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- JPH0749937B2 JPH0749937B2 JP63065737A JP6573788A JPH0749937B2 JP H0749937 B2 JPH0749937 B2 JP H0749937B2 JP 63065737 A JP63065737 A JP 63065737A JP 6573788 A JP6573788 A JP 6573788A JP H0749937 B2 JPH0749937 B2 JP H0749937B2
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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、形状測定方法、例えばITVカメラ、CCDカメラ
等と撮像機能を有する装置を用いて、物体の断面形状あ
るいはその立体形状を測定する形状測定方法に関するも
のである。
等と撮像機能を有する装置を用いて、物体の断面形状あ
るいはその立体形状を測定する形状測定方法に関するも
のである。
［従来の技術］ 各種工業製品の製造、加工及び検査等の工程において
は、その製品の幅、高さあるいは面積等の一次元、二次
元情報の計測のみならず、例えば、真円度測定等に代表
されるように、製品の断面形状、更には立体的ないわゆ
る三次元形状の測定がしばしば必要とされる。また、一
般に製造工程の各種計測においては、非接触測定でかつ
高速に測定することが多くの場合望まれる。
は、その製品の幅、高さあるいは面積等の一次元、二次
元情報の計測のみならず、例えば、真円度測定等に代表
されるように、製品の断面形状、更には立体的ないわゆ
る三次元形状の測定がしばしば必要とされる。また、一
般に製造工程の各種計測においては、非接触測定でかつ
高速に測定することが多くの場合望まれる。
このため、従来からITVカメラ等の撮像装置を用いた形
状測定方法が種々試みられて来た。
状測定方法が種々試みられて来た。
これら従来方法の一例を図によって説明する。
第８図に示すものは、一台のITVカメラを用いた断面形
状測定方法の従来例を示したものである。
状測定方法の従来例を示したものである。
図において、この方法を適用した装置は、被測定物84を
回転するために被測定物84を載置する回転台80、被測定
物84を照らす照明装置81、被測定物84すなわち回転台80
の回転角を検出する回転角検出器82、及び、回転台80か
ら距離B8の位置に設置されたITVカメラ13によって構成
されている。なお、83はギヤボックスである。
回転するために被測定物84を載置する回転台80、被測定
物84を照らす照明装置81、被測定物84すなわち回転台80
の回転角を検出する回転角検出器82、及び、回転台80か
ら距離B8の位置に設置されたITVカメラ13によって構成
されている。なお、83はギヤボックスである。
被測定物84は回転台80上に設置され、回転台80の回転に
応じてITVカメラ13によって撮像される。この時、回転
台80の回転角は回転角検出器82によって測定される。
応じてITVカメラ13によって撮像される。この時、回転
台80の回転角は回転角検出器82によって測定される。
なお、照明装置81を安定した２値画像を得るもので、被
測定物84の背後より照明を行い背景を「明」、被測定物
を「暗」とする。
測定物84の背後より照明を行い背景を「明」、被測定物
を「暗」とする。
この装置の測定原理は、まず回転台80の回転に応じて被
測定物84をITVカメラ13によって撮像し、被測定物84の
多数の方向からの投影像を得る。
測定物84をITVカメラ13によって撮像し、被測定物84の
多数の方向からの投影像を得る。
次に、その多数の投影像から、回転角及び距離B8の関数
として表される投影線群を求める。ここで、この投影線
群は全てITVカメラ13の高さ位置における被測定物84の
水平断面の輪郭、すなわち水平断面境界線に接している
ことから、被測定物84の水平断面形状S8はこの投影線群
の包絡線を求めることによって得ることができる。
として表される投影線群を求める。ここで、この投影線
群は全てITVカメラ13の高さ位置における被測定物84の
水平断面の輪郭、すなわち水平断面境界線に接している
ことから、被測定物84の水平断面形状S8はこの投影線群
の包絡線を求めることによって得ることができる。
また、第９図に示すものは、２台のITVカメラを用いた
断面形状測定方法の従来例を示す概略構成図である。
断面形状測定方法の従来例を示す概略構成図である。
この方法を適用した測定装置は、同一直線L9上で距離B9
だけ異なる位置に設置されている２台のITVカメラ13及
び14によって被測定物90の上端及び下端を撮像する構成
になっている。
だけ異なる位置に設置されている２台のITVカメラ13及
び14によって被測定物90の上端及び下端を撮像する構成
になっている。
この装置による断面形状の測定方法は、先ず被測定物90
を回転させ、その回転に応じてITVカメラ13及び14によ
って被測定物90の上端と下端とを撮像し、被測定物90の
全周について、その直径値を求める。
を回転させ、その回転に応じてITVカメラ13及び14によ
って被測定物90の上端と下端とを撮像し、被測定物90の
全周について、その直径値を求める。
次に、上の操作で得られた各直径線の中心値を座標原点
に重ね、被測定物90の各回転角に等しい座標回転操作を
各測定値に対して行う。
に重ね、被測定物90の各回転角に等しい座標回転操作を
各測定値に対して行う。
被測定物90の断面形状S9は、上の操作によって得られた
直径値の点列を結んだものとして得られる。
直径値の点列を結んだものとして得られる。
［発明が解決しようとする課題］ 以上述べたように、物体の形状測定に関して、従来から
種々の方法が開発されてきた。
種々の方法が開発されてきた。
しかしながら、これらの方法では測定対象や測定環境等
に種々の制約や拘束条件を必要とし、その適用範囲は限
られたものとなっている。
に種々の制約や拘束条件を必要とし、その適用範囲は限
られたものとなっている。
例えば、第８図に示す装置による断面形状の測定方法に
おいては、撮像によって得られた投影線群は、被測定物
84の回転角及び回転台80とITVカメラ13との間の距離B8
の関数として表される。従って、この装置での断面形状
の測定は、被測定物の回転角及び距離B8が常に既知でな
ければならない。
おいては、撮像によって得られた投影線群は、被測定物
84の回転角及び回転台80とITVカメラ13との間の距離B8
の関数として表される。従って、この装置での断面形状
の測定は、被測定物の回転角及び距離B8が常に既知でな
ければならない。
しかしながら、一般の測定条件においては、回転台のガ
タつき、あるいは測定系の振動等のため、回転台80の回
転角又は距離B8が変動し、これらの値が不定となる場合
がしばしば生じる。
タつき、あるいは測定系の振動等のため、回転台80の回
転角又は距離B8が変動し、これらの値が不定となる場合
がしばしば生じる。
すなわち、第８図の装置による形状測定方法は、その測
定系が回転、平行移動の変動成分を有する場合には適用
困難である。
定系が回転、平行移動の変動成分を有する場合には適用
困難である。
また第９図の装置による断面形状の測定方法は、被測定
物90の直径値からその断面形状を得るもので、被測定物
90の平行移動による影響は軽減することができる。
物90の直径値からその断面形状を得るもので、被測定物
90の平行移動による影響は軽減することができる。
しかしながら、この方法においても被測定物90の回転角
は既知である必要がある。また断面形状が等幅曲線を有
する物体に対しては原理的に適用不可能である。
は既知である必要がある。また断面形状が等幅曲線を有
する物体に対しては原理的に適用不可能である。
更に、第８図、第９図の方法は、共に基本的な被測定物
の投影像、すなわち、輪郭接線の情報のみを用いて形状
測定を行うものであって、被測定物の画像情報を利用し
ているものではない。
の投影像、すなわち、輪郭接線の情報のみを用いて形状
測定を行うものであって、被測定物の画像情報を利用し
ているものではない。
このため、被測定物の断面形状が凸形状のものに関して
は測定可能であるが、凹形状を有する物体に対しては、
適用不可能である。
は測定可能であるが、凹形状を有する物体に対しては、
適用不可能である。
このように、従来方法には、測定対象や測定環境に種々
の制約や拘束条件があり、その適用範囲は限られたもの
となっているので、従来からこのような制約や拘束条件
から解放された形状測定方法や装置を得ようとする課題
があった。
の制約や拘束条件があり、その適用範囲は限られたもの
となっているので、従来からこのような制約や拘束条件
から解放された形状測定方法や装置を得ようとする課題
があった。
本発明は、上記従来の各種形状測定方法の課題を解決す
るためになされたものであって、測定系の回転や平行移
動に影響されることなく、かつ、凹形状を有する物体に
対しても適用可能な、より一般的な形状測定方法を提供
することを目的とするものである。
るためになされたものであって、測定系の回転や平行移
動に影響されることなく、かつ、凹形状を有する物体に
対しても適用可能な、より一般的な形状測定方法を提供
することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る形状測定方法は、少なくとも２台の撮像装
置によりその撮像領域が互いにその一部において重なり
合うようにする撮像工程と、被測定物又は前記撮像装置
を回転又は直線若しくは曲線移動させながら前記被測定
物の一部を重複して順次撮像し連続的な複数の画像を得
る連続撮像工程と、その撮像された画像信号を用い前回
得られた部分断面形状とこの回転又は直線若しくは曲線
移動させた後に得られた部分断面形状との間の連結部位
と連結角すなわち前記部分断面形状の連結関係を検出す
る部分検出工程と、全ての前記部分断面形状及び前記連
結関係を用いて前記被測定物の全断面形状を合成する合
成工程をよりなる方法である。
置によりその撮像領域が互いにその一部において重なり
合うようにする撮像工程と、被測定物又は前記撮像装置
を回転又は直線若しくは曲線移動させながら前記被測定
物の一部を重複して順次撮像し連続的な複数の画像を得
る連続撮像工程と、その撮像された画像信号を用い前回
得られた部分断面形状とこの回転又は直線若しくは曲線
移動させた後に得られた部分断面形状との間の連結部位
と連結角すなわち前記部分断面形状の連結関係を検出す
る部分検出工程と、全ての前記部分断面形状及び前記連
結関係を用いて前記被測定物の全断面形状を合成する合
成工程をよりなる方法である。
［作 用］ 本発明による形状測定方法においては、上記のように作
用するので、凹部等の測定対象における制約もなく、ま
た、回転台等の回転角や測定対象とITVカメラとの距離
の変動にも影響されることなく、回転又は移動につれて
撮像される前後の画像のみによって計測、検知及び合成
されて、形状が測定される。
用するので、凹部等の測定対象における制約もなく、ま
た、回転台等の回転角や測定対象とITVカメラとの距離
の変動にも影響されることなく、回転又は移動につれて
撮像される前後の画像のみによって計測、検知及び合成
されて、形状が測定される。
［実施例］ 以下、本発明による形状測定方法の好適な実施例につい
て図面と共に説明する。
て図面と共に説明する。
第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図である。
この実施例は超大形鍛圧加工工程における鍛造物体のＹ
軸に沿った断面形状の測定に関するものである。
軸に沿った断面形状の測定に関するものである。
超大形鍛圧加工工程における鍛造物体の形状測定は、鍛
造物体が高温かつ巨大であること、更に、その鍛圧加工
中における鍛造物体の回転中心及び空間的位置が不定で
あること等の理由により、極めて困難であり、その計測
手法の実現が強く望まれている。
造物体が高温かつ巨大であること、更に、その鍛圧加工
中における鍛造物体の回転中心及び空間的位置が不定で
あること等の理由により、極めて困難であり、その計測
手法の実現が強く望まれている。
同図において、Ｚ軸前方に設置された被測定物10は中空
円筒物体で、芯鋼11が被測定物10の穴に通され、チェー
ン12によって空中に吊り上げられており、チェーン12を
操作することによって任意の回転や移動を行うことがで
きる。
円筒物体で、芯鋼11が被測定物10の穴に通され、チェー
ン12によって空中に吊り上げられており、チェーン12を
操作することによって任意の回転や移動を行うことがで
きる。
２台の撮像装置例えばITVカメラ13及び14は被測定物10
に対面し、Ｘ軸に平行な基線L1で距離B1の間隔を置いて
設置されている。この場合、ITVカメラ13及び14の各々
の光軸C11,C12はＸ軸に垂直かつＺ軸に平行となってお
り、更にこの２台のITVカメラの撮像領域D11及びD12は
被測定物10の面上において、互いにその一部D13が重な
り合うようになっている。すなわち、この２台のITVカ
メラ13,14はいわゆるステレオ撮像系を構成している。
信号処理装置15は、被測定物10をITVカメラ13及び14で
撮像して得られる部分撮像を回転につれて一部において
重なるように撮像するための制御装置と、撮像して得た
画像信号から、被測定物10の部分形状である部分断面形
状LS1及び部分断面形状間の連結関係を検出する検出装
置と、更に検出装置で得られた結果から、全断面形状S1
を算出する合成装置とを内蔵しているものである。
に対面し、Ｘ軸に平行な基線L1で距離B1の間隔を置いて
設置されている。この場合、ITVカメラ13及び14の各々
の光軸C11,C12はＸ軸に垂直かつＺ軸に平行となってお
り、更にこの２台のITVカメラの撮像領域D11及びD12は
被測定物10の面上において、互いにその一部D13が重な
り合うようになっている。すなわち、この２台のITVカ
メラ13,14はいわゆるステレオ撮像系を構成している。
信号処理装置15は、被測定物10をITVカメラ13及び14で
撮像して得られる部分撮像を回転につれて一部において
重なるように撮像するための制御装置と、撮像して得た
画像信号から、被測定物10の部分形状である部分断面形
状LS1及び部分断面形状間の連結関係を検出する検出装
置と、更に検出装置で得られた結果から、全断面形状S1
を算出する合成装置とを内蔵しているものである。
本構成における断面形状の測定方法は、先ず、撮像工程
において、ITVカメラ13及び14によって被測定物10の面
上の一部分を相互がその一部において重なるように撮像
し、それによって得られた画像情報から部分検出工程に
より信号処理装置15によって被測定物10の部分断面形状
LS1を求める。
において、ITVカメラ13及び14によって被測定物10の面
上の一部分を相互がその一部において重なるように撮像
し、それによって得られた画像情報から部分検出工程に
より信号処理装置15によって被測定物10の部分断面形状
LS1を求める。
次に被測定物10を回転し、上記と同様の方法で、回転し
た後の被測定物10の部分断面形状を撮像工程及び連続撮
像工程並びに部分検出工程によって求める。ただし、こ
の場合、被測定物10の回転角は定まった値である必要は
ないが、前回の撮像領域と回転後の撮像領域との一部が
互いに重なり合う値とする。すなわち、被測定物10はそ
の回転につれて撮像される撮像領域が、一部分重なり合
うように撮像される。また、このとき、信号処理装置15
は回転後の部分断面形状を検出すると同時に、前回得ら
れた部分断面形状とこの回転後に得られた部分断面形状
との間の連結部位と連結角、すなわち、部分断面形状の
連結関係を内蔵の検出装置により検出する。
た後の被測定物10の部分断面形状を撮像工程及び連続撮
像工程並びに部分検出工程によって求める。ただし、こ
の場合、被測定物10の回転角は定まった値である必要は
ないが、前回の撮像領域と回転後の撮像領域との一部が
互いに重なり合う値とする。すなわち、被測定物10はそ
の回転につれて撮像される撮像領域が、一部分重なり合
うように撮像される。また、このとき、信号処理装置15
は回転後の部分断面形状を検出すると同時に、前回得ら
れた部分断面形状とこの回転後に得られた部分断面形状
との間の連結部位と連結角、すなわち、部分断面形状の
連結関係を内蔵の検出装置により検出する。
測定は上記の操作を被測定物10の全周について行い、各
回転に伴う部分断面形状とその連結関係を求め最後に、
得られた全ての部分断面形状及びその連結関係を用い
て、合成工程において、信号処理装置15によって被測定
物10の全断面形状S1を求めるものである。
回転に伴う部分断面形状とその連結関係を求め最後に、
得られた全ての部分断面形状及びその連結関係を用い
て、合成工程において、信号処理装置15によって被測定
物10の全断面形状S1を求めるものである。
第２図は、第１図の信号処理装置15の更に具体的な構成
例を示したものである。
例を示したものである。
同図において、鎖線で示された信号処理装置21と部分断
面形状連結関係検出部22と回転周期検出部13、及び、合
成装置である全断面形状算出部24、並びに、図示されて
いない制御装置より構成されている。
面形状連結関係検出部22と回転周期検出部13、及び、合
成装置である全断面形状算出部24、並びに、図示されて
いない制御装置より構成されている。
信号処理装置15における処理手順は、先ず２台のITVカ
メラ13,14によって初期状態にある被測定物10を撮像
し、それによって得られた２枚の画像を部分断面形状検
出部21に取り込み、ステレオ撮像の原理に基づいて被測
定物の部分断面形状を算出する。
メラ13,14によって初期状態にある被測定物10を撮像
し、それによって得られた２枚の画像を部分断面形状検
出部21に取り込み、ステレオ撮像の原理に基づいて被測
定物の部分断面形状を算出する。
部分断面形状連結関係検出部22は、前の回転で得られた
部分断面形状と、次の回転で得られた部分断面形状との
連結関係、すなわち、（ｉ−１）番目の回転と、（ｉ）
番目の回転によって得られた部分断面形状間の連結関係
を検出する。ここで部分断面形状間の連結関係とは、部
分断面形状間の連結部位、及び、連結角をいう。被測定
物10が初期状態の時は（ｉ−１）番目の回転のデータは
存在しないので、部分断面形状連結関係のデータも初期
値とされる。
部分断面形状と、次の回転で得られた部分断面形状との
連結関係、すなわち、（ｉ−１）番目の回転と、（ｉ）
番目の回転によって得られた部分断面形状間の連結関係
を検出する。ここで部分断面形状間の連結関係とは、部
分断面形状間の連結部位、及び、連結角をいう。被測定
物10が初期状態の時は（ｉ−１）番目の回転のデータは
存在しないので、部分断面形状連結関係のデータも初期
値とされる。
回転周期検出部23は、被測定物10は一回転したか否か、
すなわち、被測定物10の全周にわたって撮像が行われた
かを判定するもので、被測定物10が一回転した時の画像
が初期状態の画像と一致することによって行われる。被
測定物10が一回転していない場合は、被測定物10を更に
回転し、上記の部分断面形状の検出、部分断面形状間の
連結関係の検出操作を繰り返す。
すなわち、被測定物10の全周にわたって撮像が行われた
かを判定するもので、被測定物10が一回転した時の画像
が初期状態の画像と一致することによって行われる。被
測定物10が一回転していない場合は、被測定物10を更に
回転し、上記の部分断面形状の検出、部分断面形状間の
連結関係の検出操作を繰り返す。
被測定物10が一回転した場合には、被測定物10の回転を
停止し、全断面形状検出部24によって被測定物10の全断
面形状を算出する。被測定物10の全断面形状は、基本的
にはその部分断面形状を被測定物10の連結部位及び回転
角に従って順次連結したものである。
停止し、全断面形状検出部24によって被測定物10の全断
面形状を算出する。被測定物10の全断面形状は、基本的
にはその部分断面形状を被測定物10の連結部位及び回転
角に従って順次連結したものである。
次に、第３図は、本構成における被測定物10の部分断面
形状の測定原理図を示したものである。
形状の測定原理図を示したものである。
同図において、被測定物上の点P31,・・・P3nは２台のI
TVカメラの各々の結像面S31のx1,y1座標上のてpl31,・
・・pl3n、及び、S32のxr,yr座標上の点pr31,・・・pr3
nに投影される。こゝで、２台のITVカメラの焦点距離を
共にf3、ITVカメラのＸ軸上の間隔、すなわち、基線長
をB3とすると、点P31,・・・P3n、のＺ軸方向の距離Z3
1,・・・Z3nは次式によって求められる。
TVカメラの各々の結像面S31のx1,y1座標上のてpl31,・
・・pl3n、及び、S32のxr,yr座標上の点pr31,・・・pr3
nに投影される。こゝで、２台のITVカメラの焦点距離を
共にf3、ITVカメラのＸ軸上の間隔、すなわち、基線長
をB3とすると、点P31,・・・P3n、のＺ軸方向の距離Z3
1,・・・Z3nは次式によって求められる。
但し、ｉ＝1,2,・・・ｎ また、点P31,・・・P3nのＹ軸方向の位置Y31,・・・Y3
n、及び、Ｘ軸方向の位置X31,・・・X3nはそれぞれ 但し、ｉ＝1,2,・・・ｎ 従って、被測定物上の点P31,・・・P3nの空間的位置（X
3i,Y3i,Z3i）の集合、すなわち、部分断面形状はITVカ
メラによって撮像された２枚の画像の対応点を検出する
ことによって得ることができる。
n、及び、Ｘ軸方向の位置X31,・・・X3nはそれぞれ 但し、ｉ＝1,2,・・・ｎ 従って、被測定物上の点P31,・・・P3nの空間的位置（X
3i,Y3i,Z3i）の集合、すなわち、部分断面形状はITVカ
メラによって撮像された２枚の画像の対応点を検出する
ことによって得ることができる。
以上のように、本構成においては、画像情報を用いて被
測定物の部分断面形状の測定を行って被測定物の全形状
を求めており、輪郭接線の情報は用いていない。このた
め、凹形状を有する物体に対しても適用可能である。
測定物の部分断面形状の測定を行って被測定物の全形状
を求めており、輪郭接線の情報は用いていない。このた
め、凹形状を有する物体に対しても適用可能である。
第４図は部分断面形状間の連結関係検出の原理図を示し
たものである。
たものである。
同図において、部分形状である部分断面形状41は（ｉ−
１）番目の回転で得られた部分断面形状、同じく部分断
面形状42は（ｉ）番目の回転で得られた部分断面形状で
ある。
１）番目の回転で得られた部分断面形状、同じく部分断
面形状42は（ｉ）番目の回転で得られた部分断面形状で
ある。
部分断面形状41及び42は、第１図の測定方法で説明した
ように一部重複して測定されている。部分断面形状の連
結関係を示す連結部位43とは、この部分断面形状の重複
部分を意味しており、これは（ｉ−１）番目の部分断面
形状41と（ｉ）番目の部分断面形状42の夫々の画像信号
の相関を取ることによって得ることができる。
ように一部重複して測定されている。部分断面形状の連
結関係を示す連結部位43とは、この部分断面形状の重複
部分を意味しており、これは（ｉ−１）番目の部分断面
形状41と（ｉ）番目の部分断面形状42の夫々の画像信号
の相関を取ることによって得ることができる。
第４図においては、点p4ml,・・・p4mkの部分と、p4nk,
・・・p4nnの部分が画像相関によって得られた連結部位
であることを示している。
・・・p4nnの部分が画像相関によって得られた連結部位
であることを示している。
部分断面形状間の連結角△θ4mnは、部分断面形状の連
結部位43におけるそれぞれの部分断面形状の偏角の差と
して定義され、第４図においては、それぞれの部分断面
形状の連結部位における各偏角θ4mとθ4nとの差△θ4m
n＝θ4m−θ4nとして求められる。
結部位43におけるそれぞれの部分断面形状の偏角の差と
して定義され、第４図においては、それぞれの部分断面
形状の連結部位における各偏角θ4mとθ4nとの差△θ4m
n＝θ4m−θ4nとして求められる。
すなわち、こゝで得られた部分断面形状の連結部位と連
結角の部分断面形状の連結関係は被測定物の空間上の絶
対的位置に基づくものではなく、部分断面形状間の相対
的な位置関係のみから得られるものである。従って、こ
れらの関係を用いて算出される被測定物の全断面形状
は、測定系の回転や平行移動等の変動には影響されな
い。
結角の部分断面形状の連結関係は被測定物の空間上の絶
対的位置に基づくものではなく、部分断面形状間の相対
的な位置関係のみから得られるものである。従って、こ
れらの関係を用いて算出される被測定物の全断面形状
は、測定系の回転や平行移動等の変動には影響されな
い。
全断面形状算出部の動作原理は、基本的には上記の操作
で得られた各回転に伴う部分断面形状を、測定順序に従
って順次各々の連結角で回転し、その連結部位を結ぎ合
わせてゆくことによって実現される。しかしながら、単
に部分断面形状を連結する手法では、測定誤差がある場
合には連結に従って誤差が累積され、全断面形状が閉曲
線とならなくなる。このため、本構成では全断面形状を
求めるために、全ての部分断面形状のデータを用い、各
部分断面形状の連結部位と連結角、及び、初期状態の部
分断面形状と一回転した時の最終部分断面形状の連結部
位とその連結角とを拘束条件として、全ての部分断面形
状がその空間的位置関係を同時に、最適な形で満足する
値を求めることのできる手法、例えば、最小２乗法等の
手法を用いて最も確度の高い結果を得る。
で得られた各回転に伴う部分断面形状を、測定順序に従
って順次各々の連結角で回転し、その連結部位を結ぎ合
わせてゆくことによって実現される。しかしながら、単
に部分断面形状を連結する手法では、測定誤差がある場
合には連結に従って誤差が累積され、全断面形状が閉曲
線とならなくなる。このため、本構成では全断面形状を
求めるために、全ての部分断面形状のデータを用い、各
部分断面形状の連結部位と連結角、及び、初期状態の部
分断面形状と一回転した時の最終部分断面形状の連結部
位とその連結角とを拘束条件として、全ての部分断面形
状がその空間的位置関係を同時に、最適な形で満足する
値を求めることのできる手法、例えば、最小２乗法等の
手法を用いて最も確度の高い結果を得る。
以上は被測定物のＹ軸に沿った断面形状の測定方法につ
いて述べてきたが、被測定物の全形状、すなわち立体形
状は、第１図のITVカメラ13及び14を共にＸ軸方向に移
動しながら上記の断面形状測定を連続的に行い、多数の
断面形状を得てその積層体として表すことができる。
いて述べてきたが、被測定物の全形状、すなわち立体形
状は、第１図のITVカメラ13及び14を共にＸ軸方向に移
動しながら上記の断面形状測定を連続的に行い、多数の
断面形状を得てその積層体として表すことができる。
以上は、鍛造物体の断面形状測定をその実施例として本
発明を説明したが、本発明は上記実施例のみに止まらず
種々の変形例が考えられる。
発明を説明したが、本発明は上記実施例のみに止まらず
種々の変形例が考えられる。
例えば第５図に示すものは、回転台50上に設置された被
測定物51の断面形状S5の測定を目的としたもので、２台
のITVカメラ13及び14を垂直に配置した実施例である。
測定物51の断面形状S5の測定を目的としたもので、２台
のITVカメラ13及び14を垂直に配置した実施例である。
第５図の構成において、被測定物51の断面形状測定方法
は第１図で説明したものと全く同一である。すなわち、
被測定物51を回転台50によって任意の角度回転しなが
ら、その都度ITVカメラ13,14により被測定物51を撮像
し、それによって得られた画像から部分断面形状、連結
関係を求め全断面形状を算出する。
は第１図で説明したものと全く同一である。すなわち、
被測定物51を回転台50によって任意の角度回転しなが
ら、その都度ITVカメラ13,14により被測定物51を撮像
し、それによって得られた画像から部分断面形状、連結
関係を求め全断面形状を算出する。
本発明は被測定物の回転、平行移動等の変動に影響され
ないことを特徴とする測定方法である。従って、本構成
における回転台50は精密なものである必要はなく、また
回転角検出器の装置は不要である。
ないことを特徴とする測定方法である。従って、本構成
における回転台50は精密なものである必要はなく、また
回転角検出器の装置は不要である。
第６図は被測定物60を固定して、本発明による形状測定
方法による装置を移動可能とした実施例である。
方法による装置を移動可能とした実施例である。
一般の測定条件においては、建築物等のように被測定物
が固定している場合、あるいは、巨大な物体のため回転
が困難な場合等が多々存在する。このような場合、被測
定物を固定し、本発明による形状測定装置が、被測定物
の周囲を移動可能な構成にすることにより、第１図の方
法と相対的に同一な測定系を構成することができる。従
って、このような場合においても、本発明の原理に基づ
いて、被測定物の断面形状の測定が可能である。
が固定している場合、あるいは、巨大な物体のため回転
が困難な場合等が多々存在する。このような場合、被測
定物を固定し、本発明による形状測定装置が、被測定物
の周囲を移動可能な構成にすることにより、第１図の方
法と相対的に同一な測定系を構成することができる。従
って、このような場合においても、本発明の原理に基づ
いて、被測定物の断面形状の測定が可能である。
同図において被測定物60の断面形状は、例えば、その周
囲に敷設された軌道あるいは道路61上の移動装置62に積
載された形状測定装置63によって測定される。軌道61の
形は、本発明の原理からも明らかなように真円である必
要はなく、単に閉曲線を構成していればよい。
囲に敷設された軌道あるいは道路61上の移動装置62に積
載された形状測定装置63によって測定される。軌道61の
形は、本発明の原理からも明らかなように真円である必
要はなく、単に閉曲線を構成していればよい。
第７図は、被測定物の断面形状ではなく、面形状測定に
本発明を適用した例である。
本発明を適用した例である。
同図において被測定物70は、例えば壁面等のように固定
した対象物で、形状測定装置63は被測定物70の前方に敷
設された直線状の軌道又は道路71上における移動装置62
に設置されている。
した対象物で、形状測定装置63は被測定物70の前方に敷
設された直線状の軌道又は道路71上における移動装置62
に設置されている。
測定方法は、先ず始点S7から形状測定装置63を移動しな
がら終点E7まで、移動に応じてその一部分が重なり合っ
た部分面形状の測定を行う。
がら終点E7まで、移動に応じてその一部分が重なり合っ
た部分面形状の測定を行う。
次に形状測定装置63が終点E7に達したら、今度は逆に終
点E7から始点S7まで部分面形状の測定を行う。
点E7から始点S7まで部分面形状の測定を行う。
すなわち、被測定物70に対して往復の部分面形状の測定
を行う。こゝで被測定物70の測定を往復について行うの
は、往路あるいは復路の測定のみでは最終部分面形状の
拘束条件を定めることができず、測定結果に誤差を生ず
るためである。この測定方法は結果的には奥行きがゼロ
の物体の断面形状の測定と等価に考えることができる。
を行う。こゝで被測定物70の測定を往復について行うの
は、往路あるいは復路の測定のみでは最終部分面形状の
拘束条件を定めることができず、測定結果に誤差を生ず
るためである。この測定方法は結果的には奥行きがゼロ
の物体の断面形状の測定と等価に考えることができる。
更に第７図の構成においては、被測定物を固定して考え
たが、被測定物が移動可能な場合には、逆に形状測定装
置を固定し被測定物を移動させることによって上記と同
様に面形状の測定を行うことができる。
たが、被測定物が移動可能な場合には、逆に形状測定装
置を固定し被測定物を移動させることによって上記と同
様に面形状の測定を行うことができる。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明は、被測定物の絶対的回転角
や平行移動量あるいは輪郭情報を用いて形状測定を行う
のではなく、被測定物の画像情報をもとにその部分形状
を求め、更にその部分形状間の相対的連結関係に基づい
て、全ての部分形状の最適な空間上の位置を算出して被
測定物の全形状、すなわち、その立体形状を得るもので
あるので、測定系の種々の変動に影響されることなく、
物体の形状測定が可能であり、また、凹物体に対しても
適用可能であり、ひいては、被測定物の立体形状から、
その体積も容易に算出できる形状測定方法が得られる効
果を有している。
や平行移動量あるいは輪郭情報を用いて形状測定を行う
のではなく、被測定物の画像情報をもとにその部分形状
を求め、更にその部分形状間の相対的連結関係に基づい
て、全ての部分形状の最適な空間上の位置を算出して被
測定物の全形状、すなわち、その立体形状を得るもので
あるので、測定系の種々の変動に影響されることなく、
物体の形状測定が可能であり、また、凹物体に対しても
適用可能であり、ひいては、被測定物の立体形状から、
その体積も容易に算出できる形状測定方法が得られる効
果を有している。
第１図は本発明の第１の実施例を示す説明図、第２図は
第１図の信号処理装置内部の一構成例を示す説明図、第
３図は本発明の部分断面形状の測定原理の説明図、第４
図は本発明の部分断面形状間の連結関係検出の原理を示
す説明図、第５図、第６図及び第７図は、本発明の他の
変形実施例を示す概略構成図、第８図は従来の１台のIT
Vカメラを用いた形状測定装置の一例を示す概略構成
図、第９図は従来の２台のITVカメラを用いた形状測定
装置の一例を示す概略構成図である。 図中、10,51,60,70……被測定物、11,50,62……移動装
置（芯鋼、回転台）、13,14……撮像装置（ITVカメ
ラ）、15……信号処理装置（制御装置、検出装置、合成
装置）、63……形状測定装置、D11,D12……撮像領域、D
13……撮像領域の一部、S1……立体形状（全断面形
状）、LS1,41,42……部分形状（部分断面形状）、43…
…連結関係（連結部位）。
第１図の信号処理装置内部の一構成例を示す説明図、第
３図は本発明の部分断面形状の測定原理の説明図、第４
図は本発明の部分断面形状間の連結関係検出の原理を示
す説明図、第５図、第６図及び第７図は、本発明の他の
変形実施例を示す概略構成図、第８図は従来の１台のIT
Vカメラを用いた形状測定装置の一例を示す概略構成
図、第９図は従来の２台のITVカメラを用いた形状測定
装置の一例を示す概略構成図である。 図中、10,51,60,70……被測定物、11,50,62……移動装
置（芯鋼、回転台）、13,14……撮像装置（ITVカメ
ラ）、15……信号処理装置（制御装置、検出装置、合成
装置）、63……形状測定装置、D11,D12……撮像領域、D
13……撮像領域の一部、S1……立体形状（全断面形
状）、LS1,41,42……部分形状（部分断面形状）、43…
…連結関係（連結部位）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森谷 博明 東京都千代田区有楽町１丁目１番２号 株 式会社日本製鋼所内 (72)発明者 小林 洋 北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日本 製鋼所内 審査官 中島 次一 (56)参考文献 特開 昭60−38609（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−140174（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも２台の撮像装置によりその撮像
領域が互いにその一部において重なり合うようにする撮
像工程と、被測定物又は前記撮像装置を回転又は直線若
しくは曲線移動させながら前記被測定物の一部を重複し
て順次撮像し連続的な複数の画像を得る連続撮像工程
と、その撮像された画像信号を用い前回得られた部分断
面形状とこの回転又は直線若しくは曲線移動させた後に
得られた部分断面形状との間の連結部位と連結角すなわ
ち前記部分断面形状の連結関係を検出する部分検出工程
と、全ての前記部分断面形状及び前記連結関係を用いて
前記被測定物の全断面形状を合成する合成工程とよりな
ることを特徴とする形状測定方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63065737A JPH0749937B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 形状測定方法 |
| US07/324,803 US4993836A (en) | 1988-03-22 | 1989-03-17 | Method and apparatus for measuring form of three-dimensional objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63065737A JPH0749937B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 形状測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01239406A JPH01239406A (ja) | 1989-09-25 |
| JPH0749937B2 true JPH0749937B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=13295628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63065737A Expired - Lifetime JPH0749937B2 (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 形状測定方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4993836A (ja) |
| JP (1) | JPH0749937B2 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3941144C2 (de) * | 1989-12-13 | 1994-01-13 | Zeiss Carl Fa | Koordinatenmeßgerät zur berührungslosen Vermessung eines Objekts |
| US5251156A (en) * | 1990-08-25 | 1993-10-05 | Carl-Zeiss-Stiftung, Heidenheim/Brenz | Method and apparatus for non-contact measurement of object surfaces |
| ES2068961T3 (es) * | 1990-09-27 | 1995-05-01 | Siemens Ag | Procedimiento para la documentacion de instalaciones. |
| US5293687A (en) * | 1991-05-10 | 1994-03-15 | Aluminum Company Of America | Wheel manufacturing method |
| US5619587A (en) * | 1991-05-10 | 1997-04-08 | Aluminum Company Of America | System and method for contactlessly gauging the thickness of a contoured object, such as a vehicle wheel |
| US5309229A (en) * | 1991-09-18 | 1994-05-03 | Consolidated Rail Corporation | Dual optic video display bearing inspection system |
| US5396331A (en) * | 1993-08-10 | 1995-03-07 | Sanyo Machine Works, Ltd. | Method for executing three-dimensional measurement utilizing correctively computing the absolute positions of CCD cameras when image data vary |
| US6407817B1 (en) | 1993-12-20 | 2002-06-18 | Minolta Co., Ltd. | Measuring system with improved method of reading image data of an object |
| GB2292605B (en) * | 1994-08-24 | 1998-04-08 | Guy Richard John Fowler | Scanning arrangement and method |
| US6081273A (en) * | 1996-01-31 | 2000-06-27 | Michigan State University | Method and system for building three-dimensional object models |
| GB9716240D0 (en) * | 1997-07-31 | 1997-10-08 | Tricorder Technology Plc | Scanning apparatus and methods |
| US6094215A (en) * | 1998-01-06 | 2000-07-25 | Intel Corporation | Method of determining relative camera orientation position to create 3-D visual images |
| WO2003012368A1 (en) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Topcon Corporation | Surface shape measurement apparatus, surface shape measurement method, surface state graphic apparatus |
| FI20012204A0 (fi) * | 2001-11-13 | 2001-11-13 | Mapvision Oy | Pistepilvien yhdistäminen |
| FR2922640B1 (fr) * | 2007-10-19 | 2010-01-08 | Ct Tech Cuir Chaussure Maroqui | Procede et un dispositif de reconstruction tridimensionnelle de la surface interieure d'une chaussure |
| CN102347043B (zh) * | 2010-07-30 | 2014-10-22 | 腾讯科技（北京）有限公司 | 多角度视频播放方法和系统 |
| DE102010037621A1 (de) * | 2010-09-17 | 2012-03-22 | V&M Deutschland Gmbh | Verfahren zur Messung der Profilgeometrie von gekrümmten, insbesondere zylindrischen Körpern |
| BR112014009823A2 (pt) * | 2011-10-24 | 2017-06-13 | Fujifilm Corp | dispositivo medidor de diâmetro, método de medição, e programa de medição de objeto cilíndrico |
| DE102012008433A1 (de) * | 2012-04-30 | 2013-10-31 | Sms Meer Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur 3D-Erfassung eines Rohres |
| JP5868816B2 (ja) | 2012-09-26 | 2016-02-24 | 楽天株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム |
| US9117267B2 (en) * | 2012-10-18 | 2015-08-25 | Google Inc. | Systems and methods for marking images for three-dimensional image generation |
| CN103075960B (zh) * | 2012-12-30 | 2015-06-03 | 北京工业大学 | 多视角大深度显微立体视觉特征融合测量方法 |
| US12684220B2 (en) * | 2024-01-23 | 2026-07-14 | Enscape Co., Ltd. | 3D scanning and appearance inspection apparatus for cylindrical secondary battery |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6038609A (ja) * | 1983-08-10 | 1985-02-28 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 板形状測定装置 |
| JPS6125003A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-03 | Hitachi Zosen Corp | 形状計測方法 |
| JPS6129704A (ja) * | 1984-07-20 | 1986-02-10 | Hitachi Zosen Corp | 計測方法 |
| EP0197341B1 (en) * | 1985-03-13 | 1993-02-17 | Kabushiki Kaisha TOPCON | Method of and apparatus for measuring coordinates |
-
1988
- 1988-03-22 JP JP63065737A patent/JPH0749937B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-03-17 US US07/324,803 patent/US4993836A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4993836A (en) | 1991-02-19 |
| JPH01239406A (ja) | 1989-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |