JPH06103166B2 - 視覚装置における実寸法計測方法 - Google Patents
視覚装置における実寸法計測方法Info
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- JPH06103166B2 JPH06103166B2 JP6819688A JP6819688A JPH06103166B2 JP H06103166 B2 JPH06103166 B2 JP H06103166B2 JP 6819688 A JP6819688 A JP 6819688A JP 6819688 A JP6819688 A JP 6819688A JP H06103166 B2 JPH06103166 B2 JP H06103166B2
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被写体上のモニタ対象物をモニタする視覚点
検装置における実寸法算出方法に関する。
検装置における実寸法算出方法に関する。
従来は第６図に示す様にテレビカメラ(1)を用いる視覚
点検装置において、被写体(3)上のサビ、キズ等のモニ
タ対象物(14)の実寸法を求めるには、物差し等の長さ既
知の物体(15)をモニタ対象物(14)と同時に撮像し、モニ
タ上での長さ既知の物体の像(17)とモニタ対象物の像(1
6)との大きさを比較することにより行うか、あるいはテ
レビカメラのレンズの焦点距離が既知の場合には、テレ
ビカメラ１からモニタ対象物３までの距離を超音波測距
器等により計ることによりレンズの視野角とその計測し
た距離とにより、モニタ画面に写る視野が計算されるた
め、モニタ画面上でのモニタ対象物の像が占める割合に
より、同モニタ対象物の実寸法を換算算出している。
点検装置において、被写体(3)上のサビ、キズ等のモニ
タ対象物(14)の実寸法を求めるには、物差し等の長さ既
知の物体(15)をモニタ対象物(14)と同時に撮像し、モニ
タ上での長さ既知の物体の像(17)とモニタ対象物の像(1
6)との大きさを比較することにより行うか、あるいはテ
レビカメラのレンズの焦点距離が既知の場合には、テレ
ビカメラ１からモニタ対象物３までの距離を超音波測距
器等により計ることによりレンズの視野角とその計測し
た距離とにより、モニタ画面に写る視野が計算されるた
め、モニタ画面上でのモニタ対象物の像が占める割合に
より、同モニタ対象物の実寸法を換算算出している。
上記従来の方法は次のような問題点があった。
(1)光学系の歪み（撮像レンズ、撮像管、ブラウン管の
歪み）の影響を受けるため、特に画面の周辺部において
は換算誤差が大きくなる。
歪み）の影響を受けるため、特に画面の周辺部において
は換算誤差が大きくなる。
(2)被写体がテレビカメラに対し傾斜している場合に
は、モニタ画面上では、その傾斜角分縮んで写るため、
本来の寸法がわからない。
は、モニタ画面上では、その傾斜角分縮んで写るため、
本来の寸法がわからない。
(3)距離計測による方法では、距離の測定精度、レンズ
の視野角の精度に寸法換算精度が依存するが、テレビカ
メラのレンズにズームレンズを使用する場合、そのズー
ム比率がわからない場合には、換算不能であり、またズ
ーム比率が計測できたとしても、その精度は良くないた
め寸法換算精度は落ちる。
の視野角の精度に寸法換算精度が依存するが、テレビカ
メラのレンズにズームレンズを使用する場合、そのズー
ム比率がわからない場合には、換算不能であり、またズ
ーム比率が計測できたとしても、その精度は良くないた
め寸法換算精度は落ちる。
(4)距離計測による方法では、テレビカメラと被写体と
の距離及びレンズのズーム比率が時々刻々と変化する場
合（移動式の点検装置ではこの場合が多い）、点検後VT
Rの画像から寸法換算する場合に、その距離のデータ及
びズーム比率に関するデータが画像上に何もないため寸
法換算不能である。
の距離及びレンズのズーム比率が時々刻々と変化する場
合（移動式の点検装置ではこの場合が多い）、点検後VT
Rの画像から寸法換算する場合に、その距離のデータ及
びズーム比率に関するデータが画像上に何もないため寸
法換算不能である。
(5)長さ既知の物体を撮像できない場合（実際の点検装
置ではこの場合が多い）、実寸の換算が行えない。
置ではこの場合が多い）、実寸の換算が行えない。
本発明は上記問題点を解決するため、視覚装置の光軸と
平行でかつ所定の間隔を有する光軸を具えた投光器でビ
ームを投光し、その投光点および被写体を上記視覚装置
で同時に撮像するとともに、上記視覚装置の光軸に直交
する平面上に、同光軸との交点を原点として描かれ、か
つ上記視覚装置と同一または同一特性の視覚装置により
予め撮像された座標線図の像を上記投光点および被写体
の像に重畳し、上記座標線図の像における上記投光点お
よび被写体の像の相互関係から同被写体の寸法を求める
視覚装置における実寸法計測方法を提案するものであ
る。
平行でかつ所定の間隔を有する光軸を具えた投光器でビ
ームを投光し、その投光点および被写体を上記視覚装置
で同時に撮像するとともに、上記視覚装置の光軸に直交
する平面上に、同光軸との交点を原点として描かれ、か
つ上記視覚装置と同一または同一特性の視覚装置により
予め撮像された座標線図の像を上記投光点および被写体
の像に重畳し、上記座標線図の像における上記投光点お
よび被写体の像の相互関係から同被写体の寸法を求める
視覚装置における実寸法計測方法を提案するものであ
る。
上記手段により撮像された投光点像およびモニタ対象物
の像はテレビカメラと被写体との距離又はレンズのズー
ム比が変化するにつれ変るが、投光ビームは同カメラの
光学系の光軸からの実距離及び大きさは一定（既知）で
ある。従ってこれらを前記座標線図の尺度で読みとるこ
とにより、換算率が求まり、下記の(1)式又は(2)式の換
算率を掛ければ、光学歪み補正がなされた実寸法が換算
算出される。
の像はテレビカメラと被写体との距離又はレンズのズー
ム比が変化するにつれ変るが、投光ビームは同カメラの
光学系の光軸からの実距離及び大きさは一定（既知）で
ある。従ってこれらを前記座標線図の尺度で読みとるこ
とにより、換算率が求まり、下記の(1)式又は(2)式の換
算率を掛ければ、光学歪み補正がなされた実寸法が換算
算出される。
R/NＲ（投光ビームが平行でない場合） ……(1) D/NＤ（投光ビームが平行な場合） ……(2) ここでR:前記光学系と投光器の光軸間距離 D:投光器の平行ビームの径 ＮＲ：投光点像の座標原点からの距離 ＮＤ：投光点像の径 又、モニタ対象物が前記光軸に対して傾斜している場合
は、投光点像の短径（ＮＳ）、長径（Ｎｌ）、短径方向
の角度（α）、及び投光点像の座標原点からの距離（Ｎ
Ｒ）を計り、前記と同様(1)式又は(3)式の換算率が求ま
る。
は、投光点像の短径（ＮＳ）、長径（Ｎｌ）、短径方向
の角度（α）、及び投光点像の座標原点からの距離（Ｎ
Ｒ）を計り、前記と同様(1)式又は(3)式の換算率が求ま
る。
R/NＳ（投光ビームが平行な場合） ……(3) 一方、モニタ対象物の傾斜角θに応じてモニタ対象物の
像は変化している。又その変化率は表示スクリーン上の
方向によって変るので、(4)式の関係式で示される予め
求められた方向補正係数Ｋψを更に掛けて実寸法が換算
算出される。
像は変化している。又その変化率は表示スクリーン上の
方向によって変るので、(4)式の関係式で示される予め
求められた方向補正係数Ｋψを更に掛けて実寸法が換算
算出される。
Ｋψ＝Ｆθψ（Ｎｌ/NＳ、α） ……(4) このようにして光学系による歪補正はもとより、ズーム
比が変ったり、相対移動するモニタ対象物に対しても、
モニタを効果的に行うことが可能となる。
比が変ったり、相対移動するモニタ対象物に対しても、
モニタを効果的に行うことが可能となる。
本発明の一実施例を第１図ないし第５図により説明す
る。
る。
第１図にて、投光器２はその光軸ｍがテレビカメラ１の
光軸ｌと距離Ｒだけ離れて常に配設されて視覚装置が構
成される。或る距離離れた位置に光軸ｌと直行した平面
３を配する。この平面３上に第２図(a)にその一部を示
すような、上記光軸ｌとの交点を原点５とする直交座標
の格子線が画かれる。
光軸ｌと距離Ｒだけ離れて常に配設されて視覚装置が構
成される。或る距離離れた位置に光軸ｌと直行した平面
３を配する。この平面３上に第２図(a)にその一部を示
すような、上記光軸ｌとの交点を原点５とする直交座標
の格子線が画かれる。
(1)この直交座標線図を本モニター用のテレビカメラ１
又はそれと同一特性のテレビカメラで撮像すると表示ス
クリーン４（第１図(b)）上に、第２図(b)にその一部を
誇張して示したような座標線図が得られる。像の歪みは
テレビカメラ１の光学系の歪み（撮像レンズ、撮像管、
ブラウン管の歪みが大きい）によるものである。この座
標線図像を第３図(a)に示すように透明なスクリーン12
上に消えないように転写して後、前記表示スクリーン４
上に同座標線図像と一致するようにセットする。この転
写された座標線図像が以後の計測の規準尺度となる。
又はそれと同一特性のテレビカメラで撮像すると表示ス
クリーン４（第１図(b)）上に、第２図(b)にその一部を
誇張して示したような座標線図が得られる。像の歪みは
テレビカメラ１の光学系の歪み（撮像レンズ、撮像管、
ブラウン管の歪みが大きい）によるものである。この座
標線図像を第３図(a)に示すように透明なスクリーン12
上に消えないように転写して後、前記表示スクリーン４
上に同座標線図像と一致するようにセットする。この転
写された座標線図像が以後の計測の規準尺度となる。
(2)第１図にて、前記平面３がモニタ用の被写体で、そ
の１部がモニタ対象物14とする。投光器２より広がり角
βの小さい又は広がり角β＝０で口径Ｄを有するビーム
を投光して、テレビカメラ１で撮像すると、同図(b)に
符号６′で示すような像が上記表示スクリーン４上にえ
られ、これが第３図(b)に示すように透明スクリーン12
を介して見られる。以後この像を表示スクリーン４上の
像と略記する。
の１部がモニタ対象物14とする。投光器２より広がり角
βの小さい又は広がり角β＝０で口径Ｄを有するビーム
を投光して、テレビカメラ１で撮像すると、同図(b)に
符号６′で示すような像が上記表示スクリーン４上にえ
られ、これが第３図(b)に示すように透明スクリーン12
を介して見られる。以後この像を表示スクリーン４上の
像と略記する。
(3)第１図及び第３図にて同表示スクリーン４上のモニ
タ対象物14の像14′の横寸法を前記座標線図の目盛すな
わち前記規準尺目盛で読むとＸＳが得られる。又、投光
点像６′の原点５からの横位置を読むとＮＲがえられ
る。従ってモニタ対象物の像ＸＳに対応する実寸法Ｘ
は、距離Ｒが既知の実寸法であるから換算率は(1)式で
求まる。よって実寸法は(5)式で与えられる。
タ対象物14の像14′の横寸法を前記座標線図の目盛すな
わち前記規準尺目盛で読むとＸＳが得られる。又、投光
点像６′の原点５からの横位置を読むとＮＲがえられ
る。従ってモニタ対象物の像ＸＳに対応する実寸法Ｘ
は、距離Ｒが既知の実寸法であるから換算率は(1)式で
求まる。よって実寸法は(5)式で与えられる。
Ｘ＝ＸＳ・R/NＲ ……(5) 又、ビームの径Ｄを有する平行ビームの投光器２を用い
る場合は、上記と同様にして投光点像の径をＮＤとすれ
ば、(6)式で与えられる。
る場合は、上記と同様にして投光点像の径をＮＤとすれ
ば、(6)式で与えられる。
Ｘ＝ＸＳ・D/NＤ ……(6) (4)また例えば、第４図(a)に示すように被写体面３がテ
レビカメラ１の光軸ｌに対して傾斜角θで傾斜している
場合は、表示スクリーン４上に得られる像は、同図(b)
に示すようになる。すなわち、モニタ対象物14aは、1
4′ａに、投光点6aは６′ａに写され、投光点像６′ａ
は楕円形となる。よって投光点像６′ａの短形ＮＳと長
径Ｎｌ、及び短径方向のＸ軸とのなす角α（図示例では
90゜）が求まる。
レビカメラ１の光軸ｌに対して傾斜角θで傾斜している
場合は、表示スクリーン４上に得られる像は、同図(b)
に示すようになる。すなわち、モニタ対象物14aは、1
4′ａに、投光点6aは６′ａに写され、投光点像６′ａ
は楕円形となる。よって投光点像６′ａの短形ＮＳと長
径Ｎｌ、及び短径方向のＸ軸とのなす角α（図示例では
90゜）が求まる。
さらに、モニタ対象物の像14a′の寸法、例えば横寸法
ＸＳが求まるので、その実寸法は前(3)項と同様に(1)式
より次の(7)式で与えられる。
ＸＳが求まるので、その実寸法は前(3)項と同様に(1)式
より次の(7)式で与えられる。
Ｘ′＝ＸＳ・R/NＲ ……(7) 又、平行ビームの投光器２を用いる場合は(2)式より次
の(8)式で与えられる。
の(8)式で与えられる。
Ｘ′＝ＸＳ・D/NＳ ……(8) 上記で得られた実寸法は計測寸法の方向角ψ（Ｘ軸に対
する）に応じてモニタ対象物14aの寸法Ｘ（この場合、
ψ＝０゜）より短縮又は膨張している。従って、予め上
記傾斜角θを変えて、上記、Ｎｌ/NＳとαを読みとり、
モニタ像14′ａのＸ軸からの角度ψ方向の補正係数、す
なわち(4)式のＫψを求めておけば、容易にψ方向の補
正された実寸法Ｘが(9)式で与えられる。
する）に応じてモニタ対象物14aの寸法Ｘ（この場合、
ψ＝０゜）より短縮又は膨張している。従って、予め上
記傾斜角θを変えて、上記、Ｎｌ/NＳとαを読みとり、
モニタ像14′ａのＸ軸からの角度ψ方向の補正係数、す
なわち(4)式のＫψを求めておけば、容易にψ方向の補
正された実寸法Ｘが(9)式で与えられる。
Ｘ＝Ｘ′・Ｋψ ＝Ｘ′・Ｆθψ（Ｎｌ/NＳ、α） ……(9) このようにして、被写体３とテレビカメラ１との距離が
時々刻々変化する場合、あるいはレンズのズーム比が変
る場合においても、投光器２の光軸ｍとテレビカメラの
光軸ｌとの距離Ｒ又は同投光器２のビーム平行式の場合
はビームの口径も既知で一定であるため以上の方法によ
り光学系の歪みの影響を受けずにモニタ対象物の実寸法
を容易に求めることができる。
時々刻々変化する場合、あるいはレンズのズーム比が変
る場合においても、投光器２の光軸ｍとテレビカメラの
光軸ｌとの距離Ｒ又は同投光器２のビーム平行式の場合
はビームの口径も既知で一定であるため以上の方法によ
り光学系の歪みの影響を受けずにモニタ対象物の実寸法
を容易に求めることができる。
上記の方法は、投光ビームが表示スクリーン４上で明瞭
に判定できることを前提としている（特にビームの外径
Ｄを規準として換算算出する方法では重要である）。第
５図(a)に投光器(2)の構成例として、アパーチャ(9)に
より、光ビームの辺縁を明瞭化する方法を示す。レーザ
ー光発振器等の光源(7)とレンズ系(8)、(8′）と同レン
ズ間に配されたアパーチャ(9)とにより構成され、レン
ズ系(8)、(8′）により、レーザー光を所定の径に拡大
し、かつ平行光とする。アパーチャ(9)は出射光の強度
分布が第５図(b)の実線で示す様にパターンの辺縁部で
の強度の立ち上がりを良くするためのものである（第５
図(b)の破線はアパーチャ(9)がない場合の強度分布を示
している）。これにより、表示スクリーン４上における
投光点像の寸法の計測を容易化かつ高精度化できる。
に判定できることを前提としている（特にビームの外径
Ｄを規準として換算算出する方法では重要である）。第
５図(a)に投光器(2)の構成例として、アパーチャ(9)に
より、光ビームの辺縁を明瞭化する方法を示す。レーザ
ー光発振器等の光源(7)とレンズ系(8)、(8′）と同レン
ズ間に配されたアパーチャ(9)とにより構成され、レン
ズ系(8)、(8′）により、レーザー光を所定の径に拡大
し、かつ平行光とする。アパーチャ(9)は出射光の強度
分布が第５図(b)の実線で示す様にパターンの辺縁部で
の強度の立ち上がりを良くするためのものである（第５
図(b)の破線はアパーチャ(9)がない場合の強度分布を示
している）。これにより、表示スクリーン４上における
投光点像の寸法の計測を容易化かつ高精度化できる。
なお光源(7)として、光ファイバーを使用して、レーザ
ー光を導いても同様に実現できることは明らかであり、
この場合には投光器(2)の先端部分が小形・軽量化でき
る。
ー光を導いても同様に実現できることは明らかであり、
この場合には投光器(2)の先端部分が小形・軽量化でき
る。
被写体上に既知寸法の物体がなく、かつ被写体とテレビ
カメラとの距離及び撮像レンズのズーム比が不明であっ
ても、又被写体の傾斜があっても被写体上のモニタ対象
物の実寸法算出が、光学系の歪みの影響を受けずに実施
できる。
カメラとの距離及び撮像レンズのズーム比が不明であっ
ても、又被写体の傾斜があっても被写体上のモニタ対象
物の実寸法算出が、光学系の歪みの影響を受けずに実施
できる。
また点検した画像上に、モニタ対象物の像と共に投光器
のビームの像が撮像されているため、画像をVTRに録画
しておけば、点検終了後においても実寸法が換算算出で
きるメリットがある。
のビームの像が撮像されているため、画像をVTRに録画
しておけば、点検終了後においても実寸法が換算算出で
きるメリットがある。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は光学系歪
の補正方法説明図、第３図は表示スクリーン上における
寸法読取り方法の説明図、第４図は同実施例（被写体が
傾斜している場合）の説明図、第５図は第１図の投光器
の構成例、第６図は従来方法の一実施例の構成図。 図中、 １……テレビカメラ、２……投光器、 ３……平面、４……表示スクリーン、 ５……原点、6a……投光点、 ６′、６′ａ……投光点像、 ７……光源、８、８′……レンズ系、 ９……アパーチャ、 12……透明スクリーン 14、14a……モニタ対象物 14′、14′ａ……モニタ対象物の像 15……既知の物体、15′……既知の物体の像 ｌ……テレビカメラの光軸、 ｍ……投光器の光軸
の補正方法説明図、第３図は表示スクリーン上における
寸法読取り方法の説明図、第４図は同実施例（被写体が
傾斜している場合）の説明図、第５図は第１図の投光器
の構成例、第６図は従来方法の一実施例の構成図。 図中、 １……テレビカメラ、２……投光器、 ３……平面、４……表示スクリーン、 ５……原点、6a……投光点、 ６′、６′ａ……投光点像、 ７……光源、８、８′……レンズ系、 ９……アパーチャ、 12……透明スクリーン 14、14a……モニタ対象物 14′、14′ａ……モニタ対象物の像 15……既知の物体、15′……既知の物体の像 ｌ……テレビカメラの光軸、 ｍ……投光器の光軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 宏一 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 真鍋 幸男 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 宮地 誠 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】視覚装置の光軸と平行でかつ所定の間隔を
有する光軸を具えた投光器でビームを投光し、その投光
点および被写体を上記視覚装置で同時に撮像するととも
に、上記視覚装置の光軸に直交する平面上に、同光軸と
の交点を原点として描かれ、かつ上記視覚装置と同一ま
たは同一特性の視覚装置により予め撮像された座標線図
の像を上記投光点および被写体の像に重畳し、上記座標
線図の像における上記投光点および被写体の像の相互関
係から同被写体の寸法を求めることを特徴とする視覚装
置における実寸法計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6819688A JPH06103166B2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 視覚装置における実寸法計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6819688A JPH06103166B2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 視覚装置における実寸法計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01242905A JPH01242905A (ja) | 1989-09-27 |
| JPH06103166B2 true JPH06103166B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=13366795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6819688A Expired - Fee Related JPH06103166B2 (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | 視覚装置における実寸法計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103166B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07324913A (ja) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | Hoei:Kk | 寸法測定方法 |
| JP2001280960A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Nkk Corp | 遠隔計測方法及び装置 |
| JP6316240B2 (ja) * | 2015-06-09 | 2018-04-25 | 日本電信電話株式会社 | 測定装置及び測定方法 |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP6819688A patent/JPH06103166B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01242905A (ja) | 1989-09-27 |
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