JPS63127105A - 立体形状の測定方法 - Google Patents
立体形状の測定方法Info
- Publication number
- JPS63127105A JPS63127105A JP27187186A JP27187186A JPS63127105A JP S63127105 A JPS63127105 A JP S63127105A JP 27187186 A JP27187186 A JP 27187186A JP 27187186 A JP27187186 A JP 27187186A JP S63127105 A JPS63127105 A JP S63127105A
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- dimensional object
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
光切断法と三角測量の原理を利用して立体物の形状を非
接触で測定する立体形状の測定方法であって、主光走査
に先だって予備の光走査を行ない、その測定データに基
づいて主光走査の反射光の光強度が一定となるように光
強度を変調しながら走査することにより被測定物の性状
、色合い等にかかわらず精度の良い形状測定を可能とす
る。
接触で測定する立体形状の測定方法であって、主光走査
に先だって予備の光走査を行ない、その測定データに基
づいて主光走査の反射光の光強度が一定となるように光
強度を変調しながら走査することにより被測定物の性状
、色合い等にかかわらず精度の良い形状測定を可能とす
る。
本発明は光切断法と三角測量方式の原理を利用して立体
物の形状を非接触で測定する方法に関するもので、さら
に詳しく言えば、被測定物の性状、色合い等にかかわり
なく精度の良い形状測定ができる立体形状の測定方法に
関するものである。
物の形状を非接触で測定する方法に関するもので、さら
に詳しく言えば、被測定物の性状、色合い等にかかわり
なく精度の良い形状測定ができる立体形状の測定方法に
関するものである。
従来、立体形状物の形状を非接触である程度離れたとこ
ろから測定する方法において、被測定立体物に線状光を
照射する方法としては■スリットパターンを投影する方
法、■単純にスポット状のレーザビーム等を光走査する
方法■シリンドリカルレンズでレーザビーム等をスリッ
ト状として投影する方法などが用いられている。
ろから測定する方法において、被測定立体物に線状光を
照射する方法としては■スリットパターンを投影する方
法、■単純にスポット状のレーザビーム等を光走査する
方法■シリンドリカルレンズでレーザビーム等をスリッ
ト状として投影する方法などが用いられている。
上記■の単純にスポット状のレーザビーム等を光走査す
る方法では、被測定立体物の被測定面にレーザ光等を光
走査した際に、該被測定面に形成される輝線像から反射
してくる反射光の光強度は、撮像カメラと被測定点の距
離、被測定面の加工仕上げ状態、材質等による色調の違
い、或いは大きな凹凸面の違い等により大きく変化し、
該輝線像（変形スリット像）に明るい輝線部分と暗い部
分が生じる。そしてこの明暗の差が著しくなると、該輝
線像を撮像した撮像カメラ中の撮像素子の出力に飽和や
不足等が起こる。
る方法では、被測定立体物の被測定面にレーザ光等を光
走査した際に、該被測定面に形成される輝線像から反射
してくる反射光の光強度は、撮像カメラと被測定点の距
離、被測定面の加工仕上げ状態、材質等による色調の違
い、或いは大きな凹凸面の違い等により大きく変化し、
該輝線像（変形スリット像）に明るい輝線部分と暗い部
分が生じる。そしてこの明暗の差が著しくなると、該輝
線像を撮像した撮像カメラ中の撮像素子の出力に飽和や
不足等が起こる。
この出力の飽和により輝線像の幅が太くなり咳像の位置
測定の精度が低下する。また出力不足により輝線像が不
明確となり、原像の位置測定が不可能になる欠点があっ
た。
測定の精度が低下する。また出力不足により輝線像が不
明確となり、原像の位置測定が不可能になる欠点があっ
た。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、被測
定立体物の被測定面に、半導体レーザの光を光走査した
際に形成される輝線像（変形スリット像）の光強度分布
を該被測定立体物の性状、色合い等にかかわりなく常に
ほぼ一定レベルとなるように制御して、精度良く形状測
定を行うことを可能とした立体形状の測定方法を提供す
ることを目的としている。
定立体物の被測定面に、半導体レーザの光を光走査した
際に形成される輝線像（変形スリット像）の光強度分布
を該被測定立体物の性状、色合い等にかかわりなく常に
ほぼ一定レベルとなるように制御して、精度良く形状測
定を行うことを可能とした立体形状の測定方法を提供す
ることを目的としている。
このため本発明においては、第１図に例示するように、
半導体レーザを含む光源部１より出射した照射光２を被
測定立体物３の被測定面に光走査するに先立って、予め
一定光強度の照射光２′を被測定立体物３の被測定面に
光偏向器４によって光走査する。
半導体レーザを含む光源部１より出射した照射光２を被
測定立体物３の被測定面に光走査するに先立って、予め
一定光強度の照射光２′を被測定立体物３の被測定面に
光偏向器４によって光走査する。
この光走査に伴って該測定面から反射される反射光５を
撮像カメラ１２に隣接して配置した光検知器６にレンズ
７によって集光して結像せしめ、その−走査分の検出出
力を制御回路８の記憶部に一旦記憶しておき、その検出
データに基づいて反射光９の光強度が一定となるように
、該半導体レーザ光源部１と液晶やＰＬＺＴからなる数
段の光アツテネータ部２０を用いて照射光２を光強度変
調する。光アツテネータ部２０を用いる理由は半導体レ
ーザの特性に起因する。半導体レーザの電流と光強度の
関係は一般に第２図のようになる。電流がある値１ｔｈ
を越えるまでＬＥＤ発光であるため輝線を作るには用い
られない。したがって半導体レーザだけではＰい以下の
光出力をレーザ発光で得ることはできない。そこで光ア
ッテネータで光の出力を全体に低下させることによって
小さい出力をレーザ発光でも得ることができる。
撮像カメラ１２に隣接して配置した光検知器６にレンズ
７によって集光して結像せしめ、その−走査分の検出出
力を制御回路８の記憶部に一旦記憶しておき、その検出
データに基づいて反射光９の光強度が一定となるように
、該半導体レーザ光源部１と液晶やＰＬＺＴからなる数
段の光アツテネータ部２０を用いて照射光２を光強度変
調する。光アツテネータ部２０を用いる理由は半導体レ
ーザの特性に起因する。半導体レーザの電流と光強度の
関係は一般に第２図のようになる。電流がある値１ｔｈ
を越えるまでＬＥＤ発光であるため輝線を作るには用い
られない。したがって半導体レーザだけではＰい以下の
光出力をレーザ発光で得ることはできない。そこで光ア
ッテネータで光の出力を全体に低下させることによって
小さい出力をレーザ発光でも得ることができる。
前記被測定立体物３の被測定面に形成された輝線像（変
形スリット像）１１の光強度の分布が、該被測定立体物
３の性状、色合い等にかかわりなく一定となり、該輝線
像１１を光源部１の両側方に配置された２台の撮像カメ
ラ１２ 、１２ ’により撮像して輝線像ｌｌ上の被測
定面部分の位置測定を精度よく行なうことができる。
形スリット像）１１の光強度の分布が、該被測定立体物
３の性状、色合い等にかかわりなく一定となり、該輝線
像１１を光源部１の両側方に配置された２台の撮像カメ
ラ１２ 、１２ ’により撮像して輝線像ｌｌ上の被測
定面部分の位置測定を精度よく行なうことができる。
最初に光強度Ｐを有する照射光２を被測定面に一走査し
た際に、光検知器６或いは６′に受光された反射光の光
強度を時間関数１（ｔ）とすれば、減衰率ｆ （ｔ）は
次式であられされる。
た際に、光検知器６或いは６′に受光された反射光の光
強度を時間関数１（ｔ）とすれば、減衰率ｆ （ｔ）は
次式であられされる。
１ （ｔ） ＝ ｆ （ｔ）・Ｐ
゛ここで反射光の光強度が一定（Ｃ）であるための条件
は変調関数をＧ（ｔ）とすれば次式で表わされる。
は変調関数をＧ（ｔ）とすれば次式で表わされる。
ｆ（ｔ）・Ｇ（ｔ）＝Ｃ
よって
ｒ （ｔ）
Ｃの値は撮像素子の飽和する出力よりも多少小さい値に
することが望ましい。Ｇ（ｔｏ）の値が第２図における
Ｐいより小さくする場合は光アソテネ−夕を電気的にＯ
Ｎに制御して 〔実施例〕 第１図は本発明に係る立体形状の測定方法を説明するた
めの測定光学系の一実施例を示す構成図である。
することが望ましい。Ｇ（ｔｏ）の値が第２図における
Ｐいより小さくする場合は光アソテネ−夕を電気的にＯ
Ｎに制御して 〔実施例〕 第１図は本発明に係る立体形状の測定方法を説明するた
めの測定光学系の一実施例を示す構成図である。
図示のように先ず半導体レーザとレンズから成る光源部
ｌより出射した一定光強度の照射光２′を被測定立体物
３の被測定面に例えば、ガルバノミラ−或いは回転多面
鏡等からなる光偏向器４によって光走査する。この光走
査によって該被測定面から反射される反射光５は、レン
ズ７を介して例えば撮像カメラ１２に隣接して配置され
た光電子増倍管等からなる光検知器６に集光され、この
−走査分の反射光５の検出光強度をサンプリング、或い
は逆数演算後サンプリング、或いはサンプリグ後逆数演
算して制御回路８の記憶部に一旦記憶しておく。
ｌより出射した一定光強度の照射光２′を被測定立体物
３の被測定面に例えば、ガルバノミラ−或いは回転多面
鏡等からなる光偏向器４によって光走査する。この光走
査によって該被測定面から反射される反射光５は、レン
ズ７を介して例えば撮像カメラ１２に隣接して配置され
た光電子増倍管等からなる光検知器６に集光され、この
−走査分の反射光５の検出光強度をサンプリング、或い
は逆数演算後サンプリング、或いはサンプリグ後逆数演
算して制御回路８の記憶部に一旦記憶しておく。
次にそのデータに基づいて照射光２を、半導体レーザ光
源部１と光アツテネータ部２０を用いて光強度変調しな
がら前記被測定面に対して光走査する。
源部１と光アツテネータ部２０を用いて光強度変調しな
がら前記被測定面に対して光走査する。
この時、前記被測定立体物３の被測定面に形成された輝
線像１１を光源部１の両側に配置された２台の撮像カメ
ラ１２ 、１２ ’により撮像して該輝線像１１の被測
定面部分の位置測定を行ない、その形状を計算する。以
下被測定立体物３の被測定面を移動しながら上記測定操
作を繰り返すことにより、被測定立体物３の形状測定を
精度よく行なうことが可能になる。
線像１１を光源部１の両側に配置された２台の撮像カメ
ラ１２ 、１２ ’により撮像して該輝線像１１の被測
定面部分の位置測定を行ない、その形状を計算する。以
下被測定立体物３の被測定面を移動しながら上記測定操
作を繰り返すことにより、被測定立体物３の形状測定を
精度よく行なうことが可能になる。
ミラー１５、スリット１６、光検知器１７は各−走査に
おける走査の基準時間を検知するためのもので、スリッ
トは光の走査に垂直に設置する。
おける走査の基準時間を検知するためのもので、スリッ
トは光の走査に垂直に設置する。
−走査ごとにスリットを光が横切るときは光をＯＮにす
る必要がある。
る必要がある。
上述の実施例はレンズ７′、光検知器６′を用いていな
い例である。次にレンズ７′、光検知器６′を用いた系
を考える。被測定立体物３からの反射光は受光する位置
により異なるため、撮像カメラ１２と光検知系２１ （
光検知器６とレンズ７）は近い方がよい。前の実施例で
は光検知系２１で得られたデータを走査光の光強度変調
に用いて、撮像カメラ１２で輝線像がほぼ同じ明るさと
なるようにしている。しかし撮像カメラ１２′では同じ
明るさとならない可能性がある。そこで撮像カメラ１２
’の近くにも光検知系２１′を設け、光検知系２１と同
様にカメラ１２’で輝線像がほぼ同じ明るさとなるよう
に走査光を強度変調する。
い例である。次にレンズ７′、光検知器６′を用いた系
を考える。被測定立体物３からの反射光は受光する位置
により異なるため、撮像カメラ１２と光検知系２１ （
光検知器６とレンズ７）は近い方がよい。前の実施例で
は光検知系２１で得られたデータを走査光の光強度変調
に用いて、撮像カメラ１２で輝線像がほぼ同じ明るさと
なるようにしている。しかし撮像カメラ１２′では同じ
明るさとならない可能性がある。そこで撮像カメラ１２
’の近くにも光検知系２１′を設け、光検知系２１と同
様にカメラ１２’で輝線像がほぼ同じ明るさとなるよう
に走査光を強度変調する。
ただし撮像カメラ１２用と撮像カメラ１２′用の光強度
変調は同時には成り立たないので、カメラ１２での位置
測定とカメラ１２′での位置測定は入れかわり行なうこ
とになる。
変調は同時には成り立たないので、カメラ１２での位置
測定とカメラ１２′での位置測定は入れかわり行なうこ
とになる。
撮像カメラ１２と光検知系２１、撮像カメラ１２′と光
検知系２１′はそれぞれ近い方が好ましいが、第３図の
ようにハーフミラ−２２（或いは２２′）を用いて、撮
像カメラ１２ （或いは１２′）のレンズと光検知系２
１（或いは２１′）のレンズ７（或いは７′）を共有す
ることも考えられる。
検知系２１′はそれぞれ近い方が好ましいが、第３図の
ようにハーフミラ−２２（或いは２２′）を用いて、撮
像カメラ１２ （或いは１２′）のレンズと光検知系２
１（或いは２１′）のレンズ７（或いは７′）を共有す
ることも考えられる。
以上述べてきたように、本発明によれば被測定立体物の
被測定面に半導体レーザ光等を光走査した際に形成され
る輝線像の光強度が、該被測定立体物の性状、色合い及
び凹凸等にかかわりなく一定レベルとなるように制御す
ることが可能となり、該輝線像の位置及び立体物の形状
を光切断法と三角測量の原理を利用して精度よく測定す
ることができ、実用的には極めて有用である。
被測定面に半導体レーザ光等を光走査した際に形成され
る輝線像の光強度が、該被測定立体物の性状、色合い及
び凹凸等にかかわりなく一定レベルとなるように制御す
ることが可能となり、該輝線像の位置及び立体物の形状
を光切断法と三角測量の原理を利用して精度よく測定す
ることができ、実用的には極めて有用である。
第１図は本発明の詳細な説明するための図、第２図は一
般的な半導体レーザの電流−光出力特性を示す図。 第３図は本発明の実施例の変形例を示す図である。 第１図、第２図において、 １は半導体レーザ光源部、 ２．２′は照射光、 ３は被測定立体物、４は光偏
向器、 ５，９は反射光、６．６’、１７は光
検知器、７，７′はレンズ、８は制御回路、
１１は輝線像、１２ 、１２ ’は撮像カメラ、 １
５はミラー、１６はスリット、 ２０はアッテネータ部、 ２１ 、２１ ’は光検知系
、２２ 、２２ ’はハーフミラ−である。
般的な半導体レーザの電流−光出力特性を示す図。 第３図は本発明の実施例の変形例を示す図である。 第１図、第２図において、 １は半導体レーザ光源部、 ２．２′は照射光、 ３は被測定立体物、４は光偏
向器、 ５，９は反射光、６．６’、１７は光
検知器、７，７′はレンズ、８は制御回路、
１１は輝線像、１２ 、１２ ’は撮像カメラ、 １
５はミラー、１６はスリット、 ２０はアッテネータ部、 ２１ 、２１ ’は光検知系
、２２ 、２２ ’はハーフミラ−である。
Claims (1)
- １、半導体レーザ光源部（１）からの照射光（２）を被
測定立体物（３）の被測定面に光走査した際に形成され
る輝線像（１１）を光切断法により計測し、三角測量方
式の原理を利用して該被測定立体物（３）の形状を測定
する方法において、前記照射光（２）を被測定面に光走
査するのに先立って、予め半導体レーザ光源部（１）か
らの一定光強度の照射光（２′）を被測定立体物（３）
の被測定面に光走査し、この時形成される輝線像（１１
）からの反射光（５）の光強度を光検知器（６）で測定
し、その測定データに基いて前記照射光（２）の反射光
（９）の光強度がほぼ一定となるように該半導体レーザ
光源部（１）とその後に設置した電気的に制御できるア
ッテネータ部（２０）を用いて照射光（２）を光強度変
調しながら前記被測定面に光走査することを特徴とした
立体形状の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27187186A JPS63127105A (ja) | 1986-11-17 | 1986-11-17 | 立体形状の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27187186A JPS63127105A (ja) | 1986-11-17 | 1986-11-17 | 立体形状の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63127105A true JPS63127105A (ja) | 1988-05-31 |
Family
ID=17506058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27187186A Pending JPS63127105A (ja) | 1986-11-17 | 1986-11-17 | 立体形状の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63127105A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05164520A (ja) * | 1991-12-19 | 1993-06-29 | Hitachi Ltd | ３次元形状検出方法および装置 |
-
1986
- 1986-11-17 JP JP27187186A patent/JPS63127105A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05164520A (ja) * | 1991-12-19 | 1993-06-29 | Hitachi Ltd | ３次元形状検出方法および装置 |
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