JPH0735968B2 - Three-dimensional shape measuring device for long materials - Google Patents
Three-dimensional shape measuring device for long materialsInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、長尺状の材料を曲げ加
工した被測定物の形状を測定する長尺状材料用3次元形
状測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus for a long material for measuring the shape of an object to be measured which is obtained by bending a long material.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、長尺状材料を曲げ加工した被
測定物、例えば3次元形状に曲げ加工された被測定物
が、当初の設計値通りに曲げ加工されたかどうかを測定
するための測定装置として、特開昭62−36514号
公報にあるように、接触子を有するものが知られてい
る。このような測定装置では、3次元的に移動可能な3
次元移動機構に接触子を支承し、接触子を被測定物の外
周に接触させたときの3次元移動機構の移動量を検出し
ている。そして、複数の接触点の座標から被測定物の形
状を測定するものが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, for measuring whether or not an object to be measured, which is formed by bending an elongated material, for example, an object to be measured, which is bent into a three-dimensional shape, is bent as originally designed. As a measuring device, there is known one having a contactor, as disclosed in JP-A-62-36514. In such a measuring device, a three-dimensional movable
The contactor is supported by the three-dimensional movement mechanism, and the amount of movement of the three-dimensional movement mechanism when the contactor is brought into contact with the outer circumference of the object to be measured is detected. Then, there is known one that measures the shape of the object to be measured from the coordinates of a plurality of contact points.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の測定装置では、接触子を3次元的に移動させる
ために、3次元移動機構を設けなければならず、構成が
複雑であるという問題があった。また、操作者が接触子
を持って、被測定物の外周に接触させるように移動させ
なければならず、操作が煩わしいという問題があった。However, in such a conventional measuring device, a three-dimensional moving mechanism must be provided in order to move the contactor three-dimensionally, and there is a problem that the structure is complicated. It was Further, there is a problem that the operator has to bring the contactor and move it so as to contact the outer circumference of the object to be measured, which is a troublesome operation.
【0004】そこで本発明は上記の課題を解決すること
を目的とし、構成が簡単で、また操作が簡単な長尺状材
料用3次元形状測定装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a three-dimensional shape measuring apparatus for a long material, which has a simple structure and is easy to operate, with the object of solving the above problems.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明は課題を解決するための手段として次の構成
を取った。即ち、図1に例示する如く、平面上に載置さ
れた長尺状材料を曲げ加工した被測定物M1の全体を2
次元画像として検出する全体検出器M2と、該全体検出
器M2からの2次元画像に基づいて前記被測定物M1の
直線部の中心点を検出する中心点検出手段M3とを備
え、前記平面上をスキャン可能で、前記被測定物M1の
一部の測定個所を前記全体検出器M2の画像よりも拡大
された2次元画像として検出する第1、第2画像検出器
M4,M5を、所定距離離れて所定位置に配置すると共
に、前記中心点検出手段M3により検出された前記中心
点に基づいて、前記第1、第2画像検出器M4,M5を
制御して前記平面上をスキャンさせ、前記被測定物M1
の直線部を検出させる画像制御手段M6と、前記第1、
第2画像検出器M4,M5による前記被測定物M1の画
像から、前記被測定物M1の前記平面上への投影中心線
をそれぞれ算出する投影算出手段M7と、前記算出した
両投影中心線及び前記第1、第2画像検出器M4,M5
の位置から、これらを含むそれぞれの平面を算出し、両
平面の交線を被測定物M1の中心線として算出する中心
線算出手段M8とを備えたことを特徴とする長尺状材料
用3次元測定装置の構成がそれである。In order to achieve such an object, the present invention has the following constitution as means for solving the problem. That is, as illustrated in FIG. 1, the entire measured object M1 obtained by bending a long material placed on a plane is 2
Whole detector M2 for detecting as a three-dimensional image and the whole detector
Of the object to be measured M1 based on the two-dimensional image from the device M2.
Central point detecting means M3 for detecting the central point of the straight line portion is provided.
Well, it is possible to scan on the plane and to measure the object M1.
Some measurement points are enlarged from the image of the whole detector M2
First and second image detectors for detecting as two-dimensional image
M4 and M5 are arranged at a predetermined position with a predetermined distance therebetween, and the center detected by the center point detecting means M3.
Based on the points, the first and second image detectors M4 and M5 are
The object to be measured M1 is controlled by scanning the plane.
Image control means M6 for detecting the linear portion of
Projection calculating means M7 for calculating the projection center lines of the measurement object M1 onto the plane from the images of the measurement object M1 by the second image detectors M4 and M5, and the calculated both projection center lines and The first and second image detectors M4 and M5
3 for a long material, which is provided with a centerline calculating means M8 for calculating respective planes including these from the position and calculating the intersection line of both planes as the centerline of the object to be measured M1. That is the configuration of the dimension measuring device.
【0006】[0006]
【作用】前記構成を有する長尺状材料用3次元形状測定
装置は、全体検出器M2が、平面上に載置された長尺状
材料を曲げた被測定物M1の全体を2次元画像として検
出し、中心点検出手段M3が、全体検出器M2からの2
次元画像に基づいて被測定物M1の直線部の中心点を検
出する。そして、画像制御手段M6が、中心点検出手段
M3により検出された中心点に基づいて、第1、第2画
像検出器M4,M5を制御して平面上をスキャンさせ
て、第1、第2画像検出器M4,M5が、被測定物M1
の直線部の2次元画像を検出する。投影算出手段M7
が、2次元画像から平面上への投影中心線をそれぞれ算
出し、中心線算出手段M8が、投影中心線及び第1、第
2画像検出器M4,M5の位置から、これらを含む平面
を算出し、両平面の交線を被測定物M1の中心線として
算出する。In the three-dimensional shape measuring apparatus for a long material having the above-mentioned structure, the whole detector M2 is placed on a flat surface.
The whole of the measured object M1 in which the material is bent is examined as a two-dimensional image.
The center point detecting means M3 outputs 2 from the whole detector M2.
The center point of the straight line part of the object to be measured M1 is detected based on the three-dimensional image.
Put out. The image control means M6 is the center point detection means.
Based on the center point detected by M3, the first and second images
Control the image detectors M4 and M5 to scan on the plane
Then, the first and second image detectors M4 and M5 are connected to the object to be measured M1.
The two-dimensional image of the straight line part of is detected. Projection calculation means M7
Calculates the projection centerlines from the 2D image onto the plane.
The center line calculation means M8 outputs the projection center line and the first and
From the positions of the two image detectors M4 and M5, a plane including them is calculated, and an intersection line between the two planes is calculated as a center line of the object to be measured M1.
【0007】[0007]
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図2は本発明の一実施例である長尺状材料用
3次元形状測定装置の概略構成図である。1は載置台で
あり、本実施例では、長方形状の半透明の磨りガラスで
形成されており、上側は平坦な平面2にされている。本
実施例では、この平面2の短辺方向をX軸、長辺方向を
Y軸とされており、平面2上には、各軸に沿って、一定
間隔の目盛り4,6が描かれている。また、平面2と垂
直方向がZ軸とされて、平面2を基準としてXYZ座標
が定められている。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus for a long material which is an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a mounting table, which is formed of rectangular translucent frosted glass in this embodiment, and has a flat plane 2 on the upper side. In this embodiment, the short side direction of the plane 2 is the X axis, and the long side direction is the Y axis. Scales 4 and 6 are drawn on the plane 2 at regular intervals along each axis. There is. The Z axis is perpendicular to the plane 2 and the XYZ coordinates are defined with the plane 2 as a reference.
【0008】尚、目盛り4,6は、平面2上に碁盤の目
状に単位長さ毎に線を描いたものでもよく、あるいは、
その交点にマーク等を描いたものであってもよい。載置
台1の下側には、蛍光灯8が設けられており、載置台1
を透過して、載置台1上に載置される被測定物10を照
らし出すようにされている。ここで、被測定物10とし
ては、丸棒やパイプ等の長尺状の材料を3次元的に曲げ
加工したものを対象としている。The scales 4 and 6 may be drawn on the plane 2 in a grid pattern for each unit length, or
A mark or the like may be drawn at the intersection. A fluorescent lamp 8 is provided below the mounting table 1, and the mounting table 1
The object to be measured 10 mounted on the mounting table 1 is illuminated through the light. Here, the object to be measured 10 is a three-dimensionally bent long material such as a round bar or a pipe.
【0009】また、載置台1の上方には、全体検出器1
2が設けられており、この全体検出器12は、2次元撮
像素子13aを備え、レンズ13bにより、2次元撮像
素子13a上に載置台1の全体像が、本実施例では、7
50mm(X軸)×1250mm(Y軸)の範囲の像が
形成されるようにされている。この2次元撮像素子13
aは、本実施例では、画像を512×512の画素に分
解し、各素子によって量子化されて、素子毎に光量に応
じた電荷量に光電変換された後、画像データとして出力
するようにされている。Further, above the mounting table 1, the whole detector 1
2 is provided, the whole detector 12 includes a two-dimensional image pickup device 13a, and the lens 13b forms an entire image of the mounting table 1 on the two-dimensional image pickup device 13a.
An image in a range of 50 mm (X axis) × 1250 mm (Y axis) is formed. This two-dimensional image sensor 13
In the present embodiment, a is such that the image is decomposed into 512 × 512 pixels, quantized by each element, photoelectrically converted into a charge amount corresponding to the light amount for each element, and then output as image data. Has been done.
【0010】この全体検出器12は、本実施例では、平
面2の中央の真上に設けられている。そして、前記2次
元撮像素子13aの中央が、X軸、Y軸、Z軸を座標軸
とする座標の所定位置(x0 ,y0 ,z0 )にあること
が予め測定されている。更に、この全体検出器12の両
側に、第1、第2画像検出器14,16がY軸方向に所
定距離離れて、また、平面2から所定高さの位置に設け
られている。この第1、第2画像検出器14,16は、
同一構成であるので、一方の第1画像検出器14につい
て、図3によって、詳細に説明する。In this embodiment, the whole detector 12 is provided right above the center of the plane 2. Then, it has been measured in advance that the center of the two-dimensional image pickup device 13a is at a predetermined position (x0, y0, z0) of coordinates having the X-axis, Y-axis, and Z-axis as coordinate axes. Further, first and second image detectors 14 and 16 are provided on both sides of the whole detector 12 at a predetermined distance in the Y-axis direction and at a predetermined height from the plane 2. The first and second image detectors 14 and 16 are
Since they have the same configuration, one first image detector 14 will be described in detail with reference to FIG.
【0011】この第1画像検出器14は、第1、第2ス
キャナ18,20を備え、第1スキャナ18は、平面2
上に載置された被測定物10を写す鏡22をX軸と平行
な軸の廻りに、図4に示すように、パルスモータ23に
より回転する構成のものである。そして、第2スキャナ
20は、前記鏡22に写し出された像を写す鏡24をZ
軸と平行な軸の廻りに、パルスモータ25により回転す
る構成のものである。The first image detector 14 includes first and second scanners 18 and 20, and the first scanner 18 is a plane 2
As shown in FIG. 4, a pulse motor 23 rotates a mirror 22 which is placed on the object 10 and reflects the object 10 to be measured, around an axis parallel to the X axis. Then, the second scanner 20 causes the mirror 24 that reflects the image projected on the mirror 22 to move to the Z position.
The pulse motor 25 rotates about an axis parallel to the axis.
【0012】また、第1画像検出器14は、2次元撮像
器26を備え、この2次元撮像器26は、2次元撮像素
子28を有し、前記鏡24に写し出された像がレンズ3
0により、2次元撮像素子28上に形成されるように配
置されている。この2次元撮像素子28は、本実施例で
は、画像を512×512の画素に分解し、各素子によ
って量子化されて、素子毎に光量に応じた電荷量に光電
変換された後、画像データとして出力するようにされて
いる。The first image detector 14 is also provided with a two-dimensional image pickup device 26, which has a two-dimensional image pickup device 28, and the image projected on the mirror 24 is the lens 3.
0, it is arranged so as to be formed on the two-dimensional image pickup device 28. In the present embodiment, the two-dimensional image pickup device 28 decomposes an image into 512 × 512 pixels, is quantized by each device, and is photoelectrically converted into a charge amount corresponding to the light amount of each device, and then image data is obtained. Is output as.
【0013】前記2次元撮像素子28上に形成される像
の大きさは、平面2上に載置された被測定物の一部の測
定箇所の像であり、測定精度と画素の数512×512
との関係で定められる。本実施例では、平面2上で15
0mm×150mmの範囲を拡大画像データとして出力
することができるようにされている。また、この2次元
撮像素子28の中心が、X軸、Y軸、Z軸を座標軸とす
る座標の所定位置(x1 ,y1 ,z1 )にあることが予
め測定されている。The size of the image formed on the two-dimensional image pickup device 28 is an image of a part of the object to be measured placed on the plane 2 at a measurement position, and the measurement accuracy and the number of pixels 512 × 512
Is determined in relation to. In this embodiment, 15 is set on the plane 2.
The range of 0 mm × 150 mm can be output as enlarged image data. Further, it has been measured in advance that the center of the two-dimensional image pickup device 28 is at a predetermined position (x1, y1, z1) of coordinates having the X-axis, Y-axis, and Z-axis as coordinate axes.
【0014】この所定位置(x1 ,y1 ,z1 )は、2
次元撮像素子28の実際の座標上の位置ではなく、鏡2
2,24で反射されるため、光学的な座標上の位置であ
る。本実施例では、平面2上の被測定物10と鏡22と
を結んだ延長上にあり、かつ、鏡22の位置から、鏡2
2と鏡24と2次元撮像素子28とを結んだ距離に等し
い位置にある。This predetermined position (x1, y1, z1) is 2
It is not the actual coordinate position of the three-dimensional image pickup device 28 but the mirror 2
Since it is reflected at 2, 24, it is a position on optical coordinates. In the present embodiment, the mirror 2 is located on an extension connecting the object to be measured 10 and the mirror 22 on the plane 2 and from the position of the mirror 22.
It is at a position equal to the distance connecting the two, the mirror 24, and the two-dimensional image pickup device 28.
【0015】一方、第2画像検出器16も、第1画像検
出器14と同様に、第1、第2スキャナ32,34を備
えると共に、2次元撮像器35を備えている。図4に示
すように、第1スキャナ32は、鏡36をパルスモータ
37により回転させ、また、第2スキャナ34も、鏡3
8をパルスモータ39により回転させて、平面2上を走
査できるようにされている。そして、2次元撮像器35
は、図示しない2次元撮像素子を備え、この2次元撮像
素子の中心の座標も、X軸、Y軸、Z軸の座標の所定位
置(x2 ,y2 ,z2 )にあることが予め測定されてい
る。On the other hand, like the first image detector 14, the second image detector 16 also includes the first and second scanners 32 and 34 and the two-dimensional image pickup device 35. As shown in FIG. 4, the first scanner 32 rotates the mirror 36 by the pulse motor 37, and the second scanner 34 also rotates the mirror 3.
8 is rotated by the pulse motor 39 so that the plane 2 can be scanned. Then, the two-dimensional imager 35
Is equipped with a two-dimensional image sensor (not shown), and the center coordinates of the two-dimensional image sensor have been measured in advance to be at predetermined positions (x2, y2, z2) of the X-axis, Y-axis, and Z-axis coordinates. There is.
【0016】前記全体検出器12、第1、第2画像検出
器14,16は、制御回路40に接続されており、制御
回路40は、周知のCPU42、制御用のプログラムや
データを予め格納するROM44、読み書き可能なRA
M46を中心に論理演算回路として構成され、入出力回
路48がコモンバス50を介して相互に接続されて、外
部との入出力を行うよう構成されている。The overall detector 12, the first and second image detectors 14 and 16 are connected to a control circuit 40, and the control circuit 40 stores a well-known CPU 42 and control programs and data in advance. ROM44, readable and writable RA
It is configured as a logical operation circuit centering on M46, and input / output circuits 48 are connected to each other via a common bus 50 to perform input / output with the outside.
【0017】そして、CPU42は、入出力回路48を
介して、全体検出器12、第1、第2画像検出器14,
16から画像データを入力し、また、これらの信号、R
OM44、RAM46内のプログラムやデータ等に基づ
いてCPU42は、入出力回路48を介して、ディスプ
レイ52に測定結果を表示するようにされている。Then, the CPU 42, via the input / output circuit 48, the whole detector 12, the first and second image detectors 14,
Image data is input from 16 and these signals, R
The CPU 42 is configured to display the measurement result on the display 52 via the input / output circuit 48 based on the programs and data in the OM 44 and the RAM 46.
【0018】次に、本実施例の長尺状材料用3次元形状
測定装置の作動について、図5のフローチャートによっ
て説明する。まず、電源を投入すると、第1、第2画像
検出器14,16により、平面2上をスキャンして、補
正する処理を実行する(ステップ100)。本実施例で
は、第1、第2画像検出器14,16が、平面2上を光
学的にスキャンして、画像データを出力するものである
ので、平面2上の写し出す角度、即ちXY平面上での位
置によって、画像データとして出力される被測定物10
の長さが異なる。Next, the operation of the three-dimensional shape measuring apparatus for a long material according to this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, when the power is turned on, the planes 2 are scanned by the first and second image detectors 14 and 16, and a correction process is executed (step 100). In the present embodiment, the first and second image detectors 14 and 16 optically scan the plane 2 and output the image data. Therefore, the angle of projection on the plane 2, that is, the XY plane. DUT 10 output as image data depending on the position in
Of different length.
【0019】そこで、パルスモータ22,23,37,
39を回転させて、平面2上に描かれた目盛り4,6上
を走査し、パルスに対応したXY軸の座標の各位置にお
ける画像データを読み込む。そして、目盛り4,6の1
間隔の画素数を単位長さとして、平面2上での各位置に
おける単位長さの補正データを得る。Therefore, the pulse motors 22, 23, 37,
39 is rotated and the scales 4 and 6 drawn on the plane 2 are scanned, and the image data at each position of the coordinates of the XY axes corresponding to the pulse is read. And the scale 4, 1 of 6
With the number of pixels at intervals as the unit length, correction data of the unit length at each position on the plane 2 is obtained.
【0020】そして、平面2上に載置された被測定物1
0の全体を、全体検出器12で検出し、全体の画像デー
タを読み込む(ステップ110)。この全体画像データ
を所定しきい値により2値化処理し、その輪郭から、被
測定物10の直線部分の中心点を検出すると共に、被測
定物10の端点を検出する(ステップ120)。The object to be measured 1 placed on the plane 2
The whole 0 is detected by the whole detector 12 and the whole image data is read (step 110). This whole image data is binarized by a predetermined threshold value, and the center point of the straight line portion of the DUT 10 is detected from the contour and the end point of the DUT 10 is detected (step 120).
【0021】図2に示す場合を例にすると、全体検出器
12による画像データは、平面2上への被測定物10の
投影像に対応し、この投影像の直線部分の第1〜第3中
心点a,b,cの各点のXY座標(xa ,ya )、(x
b,yb )、(xc ,yc )を算出する。また、被測定
物10の画像の両端を、仮の端点d,eとして、そのX
Y座標(xd ,yd)、(xe ,ye )を算出する。Taking the case shown in FIG. 2 as an example, the image data from the overall detector 12 corresponds to the projected image of the object 10 to be measured on the plane 2, and the first to third parts of the straight line portion of this projected image. XY coordinates (xa, ya) of each point of the central points a, b, c, (x
b, yb) and (xc, yc) are calculated. In addition, both ends of the image of the DUT 10 are defined as temporary end points d and e, and X
The Y coordinates (xd, yd) and (xe, ye) are calculated.
【0022】続いて、第1、第2画像検出器14,16
の画像の中心が、第1中心点a(xa ,ya )と合うよ
うに、パルスモータ23,25,37,39にパルス信
号を出力して、第1スキャナ18,32、第2スキャナ
20,34をそれぞれ回転させる(ステップ130)。
そして、この画像に被測定物10があるか否かが判断さ
れる(ステップ140)。Subsequently, the first and second image detectors 14 and 16
The pulse signals are output to the pulse motors 23, 25, 37, 39 so that the center of the image of the image of the image is aligned with the first center point a (xa, ya), and the first scanners 18, 32, the second scanner 20, Rotate each 34 (step 130).
Then, it is determined whether or not there is the DUT 10 in this image (step 140).
【0023】例えば、図2に示すように、被測定物10
の3次元座標の第1中心点Aが、平面2上から所定の高
さの位置にあるときは、平面2上の第1中心点aに画像
中心を合わせたのでは、被測定物10の画像が得られな
い場合がある。この場合には、第1スキャナ18,3
2、第2スキャナ20,34を回転させることにより、
スキャンして、被測定物10が画像の中心に来るように
する(ステップ150)。For example, as shown in FIG.
When the first center point A of the three-dimensional coordinate of is at a position of a predetermined height from the plane 2, if the image center is aligned with the first center point a on the plane 2, Images may not be obtained. In this case, the first scanner 18, 3
2. By rotating the second scanner 20, 34,
The object to be measured 10 is scanned so that it is in the center of the image (step 150).
【0024】3次元座標の中心点Aは、全体検出器12
の中心の座標(x0 ,y0 ,z0 )と、投影像である平
面2上の中心点a(xa ,ya )とを結んだ直線上にあ
る。従って、スキャンする際には、この直線上をたどっ
てスキャンして、スキャンする時間を短縮するようにし
ている。The central point A of the three-dimensional coordinates is the whole detector 12
Is on a straight line connecting the coordinates (x0, y0, z0) of the center of X and the center point a (xa, ya) on the plane 2 which is the projected image. Therefore, at the time of scanning, the scanning time is shortened by tracing along this straight line.
【0025】そして、図6に示すように、第1画像検出
器14による画像のほぼ中心に、被測定物10が来るよ
うにスキャンする。また、図7に示すように、第2画像
検出器16による画像のほぼ中心に、被測定物10が来
るようにスキャンする。画像の中心に来ると、スキャン
を停止し、第1、第2画像検出器14,16からの拡大
画像データを読み込む(ステップ160)。Then, as shown in FIG. 6, scanning is performed so that the object 10 to be measured comes to approximately the center of the image by the first image detector 14. Further, as shown in FIG. 7, the object 10 to be measured is scanned so that the object 10 is located substantially at the center of the image by the second image detector 16. When it comes to the center of the image, the scanning is stopped and the enlarged image data from the first and second image detectors 14 and 16 is read (step 160).
【0026】次に、この拡大画像データは平面2上への
被測定物10の投影像に対応し、拡大画像データを所定
のしきい値により2値化処理する。その輪郭から、平面
2上におけるそれぞれの投影中心線g,hを、下記式の
如く、XY座標系で算出する(ステップ170)。Next, the magnified image data corresponds to the projected image of the object 10 to be measured on the plane 2, and the magnified image data is binarized by a predetermined threshold value. From the contours, the respective projection center lines g and h on the plane 2 are calculated in the XY coordinate system as in the following formula (step 170).
【0027】Y=Ag X+Bg Y=Ah X+Bh 続いて、これらの投影中心線g,hを示す式と、第1、
第2画像検出器14,16の位置座標(x1 ,y1 ,z
1 )、(x2 ,y2,z2 )とから、被測定物10のX
YZ座標系における第1中心線La を算出する(ステッ
プ180)。この第1中心線La の算出は、まず、図8
に示すように、投影中心線g,hと、第1、第2画像検
出器14,16の位置座標(x1 ,y1 ,z1 )、(x
2 ,y2,z2 )とを含むXYZ座標系におけるm、n
平面を下記式の如く算出する。Y = Ag X + Bg Y = Ah X + Bh Then, the formulas showing these projection center lines g and h, and the first,
Positional coordinates (x1, y1, z of the second image detectors 14, 16)
1) and (x2, y2, z2), X of the object to be measured 10 is calculated.
The first center line La in the YZ coordinate system is calculated (step 180). The calculation of the first center line La is first performed with reference to FIG.
As shown in, the projection center lines g and h and the position coordinates (x1, y1, z1) of the first and second image detectors 14 and 16, (x1
2, y2, z2) and m, n in the XYZ coordinate system including
The plane is calculated by the following formula.
【0028】Am X+Bm Y+Cm Z+Dm =0 An X+Bn Y+Cn Z+Dn =0 次に、このm、n平面の交線が被測定物10の第1中心
線La であることから、前記のm、n平面の式から、第
1中心線La を下記式の如く、2つの一次方程式として
算出する。Am X + Bm Y + Cm Z + Dm = 0 An X + Bn Y + Cn Z + Dn = 0 Next, since the intersecting line of the m and n planes is the first center line La of the DUT 10, the formulas of the above m and n planes are given. From the above, the first center line La is calculated as two linear equations as in the following equation.
【0029】Y=ALaX+BLa Z=CLaX+DLa そして、前記ステップ120の処理により算出した全て
の第1〜第3中心点a,b,cについて、前記ステップ
130〜180の処理を実行したか否かを判断する(ス
テップ190)。Y = ALaX + BLa Z = CLaX + DLa Then, it is determined whether or not the steps 130 to 180 have been executed for all the first to third center points a, b and c calculated by the step 120. (Step 190).
【0030】全ての第1〜第3中心点a,b,cについ
て前述した処理を実行し、第1〜第3中心線La ,Lb
,Lc を算出すると、次に、端点D,Eについて、そ
の座標を検出する(ステップ200)。端点D,Eの検
出は、まず、前記ステップ120の処理により検出した
端点d,eが、第1、第2画像検出器14,16の画像
の中心に来るように、スキャンする。The above-described processing is executed for all the first to third center points a, b and c to obtain the first to third center lines La and Lb.
, Lc, the coordinates of the end points D and E are detected (step 200). To detect the end points D and E, first, the end points d and e detected by the processing in step 120 are scanned so that they are at the centers of the images of the first and second image detectors 14 and 16.
【0031】そして、画像データを所定のしきい値によ
り2値化処理し、被測定物10の端部外周の輪郭から、
XY座標系におけるその曲線の方程式を算出する。図9
に示すように、被測定物10の端面が円形であるときに
は、この輪郭曲線は楕円である。この楕円が円形になる
ように、その楕円を含む面を立て、立てた角度を算出す
る。この角度から、第1中心線La と直交する平面の方
程式を算出し、この平面と第1中心線La との交点が端
点D,Eとして算出される。Then, the image data is binarized by a predetermined threshold value, and from the contour of the outer periphery of the end of the object to be measured 10,
Calculate the equation for that curve in the XY coordinate system. Figure 9
As shown in, when the end surface of the DUT 10 is circular, this contour curve is an ellipse. The surface including the ellipse is erected so that the ellipse becomes a circle, and the erected angle is calculated. From this angle, the equation of the plane orthogonal to the first center line La is calculated, and the intersections of this plane and the first center line La are calculated as the end points D and E.
【0032】こうして、算出した各中心線La ,Lb ,
Lc の交点i,j、及び端点E,Dを、図10に示すよ
うに、ディスプレイ52に立体的に表示すると共に、X
YZ座標で表示する(ステップ210)。このように、
前述した本実施例の長尺状材料用3次元形状測定装置
は、全体検出器12が、被測定物10の全体画像を検出
し、この全体画像データに基づいて、被測定物10の直
線部の中心点a,b,c及び仮の端点d,eを検出する
(ステップ120)。そして、第1、第2画像検出器1
4,16が、この中心点a,b,cに基づいて、被測定
物10の直線部の拡大画像を検出する。次に、拡大画像
データから平面2上のXY座標系の投影中心線g,hを
算出し、第1、第2画像検出器14,16の位置座標
(x1 ,y1 ,z1 )、(x2 ,y2 ,z2 )とから、
被測定物10のXYZ座標系における第1中心線La を
算出する(ステップ180)。これを各中心点b,cに
ついて繰り返し実行して、被測定物10の各中心線La
,Lb ,Lc を算出する(ステップ190)。In this way, the calculated center lines La, Lb,
The intersection points i and j of Lc and the end points E and D are three-dimensionally displayed on the display 52 as shown in FIG.
It is displayed in YZ coordinates (step 210). in this way,
In the above-described three-dimensional shape measuring apparatus for a long material according to the present embodiment, the whole detector 12 detects the whole image of the object to be measured 10, and based on the whole image data, the straight line portion of the object to be measured 10 is detected. The center points a, b, c and the temporary end points d, e are detected (step 120). Then, the first and second image detectors 1
4, 16 detect the enlarged image of the straight line portion of the DUT 10 based on the center points a, b, c. Next, the projection center lines g and h of the XY coordinate system on the plane 2 are calculated from the enlarged image data, and the position coordinates (x1, y1, z1) of the first and second image detectors 14 and 16 (x2, y2, z2) and
The first center line La of the DUT 10 in the XYZ coordinate system is calculated (step 180). This is repeated for each center point b, c to obtain each center line La of the DUT 10.
, Lb, Lc are calculated (step 190).
【0033】従って、平面2上に被測定物10を載置
し、全体検出器12及び第1、第2画像検出器14,1
6を配置した簡単な構成で、また、3次元形状に曲げ加
工された被測定物10を平面2上に載置するだけの簡単
な操作で、被測定物10の形状を測定することができ
る。Therefore, the object 10 to be measured is placed on the flat surface 2, and the whole detector 12 and the first and second image detectors 14, 1 are placed.
It is possible to measure the shape of the object to be measured 10 with a simple configuration in which 6 is arranged, and with a simple operation of placing the object to be measured 10 bent into a three-dimensional shape on the plane 2. .
【0034】[0034]
【0035】[0035]
【0036】尚、第1、第2スキャナ18,20,3
2,34を設けることなく、第1、第2画像検出器をX
軸及びY軸と平行に機械的に移動できるようにして、平
面2上の被測定物を走査できるように構成してもよい。
そして、被測定物の測定箇所毎に第1、第2画像検出器
を移動して、画像データを得、前記ステップ130以下
の処理を実行する構成としても実施可能である。 It should be noted, first, second scanner 18,20,3
Without providing the second and the second, the first and second image detectors can be connected to the X
The object to be measured on the plane 2 may be configured to be scanned by allowing mechanical movement parallel to the axis and the Y axis.
Then, the first and second image detectors may be moved for each measurement location of the object to be measured, image data may be obtained, and the processing from step 130 onward may be performed.
【0037】[0037]
【0038】次に、前述した実施例の第1、第2スキャ
ナ18,20,32,34と異なる構成を有する他のス
キャナ60の実施例について、図11によって説明す
る。このスキャナ60は、1個の鏡62を備え、この鏡
62は、略U字型の回転枠64に、鏡面と平行な回転軸
66により、回転可能に支承されている。そして、この
回転軸66は、回転枠64に固定されたパルスモータ6
8により回転されるように構成されている。Next, an embodiment of another scanner 60 having a configuration different from the first and second scanners 18, 20, 32 and 34 of the above-described embodiment will be described with reference to FIG. This scanner 60 is provided with one mirror 62, and this mirror 62 is rotatably supported by a substantially U-shaped rotary frame 64 by a rotary shaft 66 parallel to the mirror surface. The rotary shaft 66 is connected to the pulse motor 6 fixed to the rotary frame 64.
It is configured to be rotated by 8.
【0039】また、回転枠64は、回転軸66と直交す
る軸の廻りに回転するパルスモータ70により回転され
るように形成されている。このスキャナ60を、第1画
像検出器14の第1、第2スキャナ18,20に代えて
配置し、前記鏡62に写し出された像がレンズ30によ
り、2次元撮像素子28上に形成されるようにし、2次
元撮像器26から画像データが出力されるようにされ
る。第2画像検出器16についても、第1、第2スキャ
ナ32,34に代えてこのスキャナ60を配置する。The rotary frame 64 is formed so as to be rotated by a pulse motor 70 that rotates around an axis orthogonal to the rotary shaft 66. This scanner 60 is arranged in place of the first and second scanners 18 and 20 of the first image detector 14, and the image projected on the mirror 62 is formed on the two-dimensional image pickup device 28 by the lens 30. In this way, the image data is output from the two-dimensional image pickup device 26. Also for the second image detector 16, this scanner 60 is arranged in place of the first and second scanners 32 and 34.
【0040】このスキャナ60を備えた第1及び第2画
像検出器14,16を、回転軸66が、X軸及びY軸に
共に45度の角度を成すように取り付けると共に、それ
ぞれの前記所定位置(x1 ,y1 ,z1 ),(x2,y2
,z2 )に設けることにより、前述したと同様にして
実施可能である。このスキャナ60を用いることによ
り、装置を小型化することができる。The first and second image detectors 14 and 16 provided with the scanner 60 are attached so that the rotation shaft 66 forms an angle of 45 degrees with the X axis and the Y axis, and the respective predetermined positions thereof. (X1, y1, z1), (x2, y2
, Z2), it can be carried out in the same manner as described above. By using the scanner 60, the device can be downsized.
【0041】あるいは、このスキャナ60と2次元撮像
器26とを備えた一台の画像検出器を、前記所定位置
(x1 ,y1 ,z1 ),(x2 ,y2 ,z2 )間で図示
しない機械的な移動機構により移動するように構成する
ことも可能である。このときには、一台の画像検出器
が、一方の所定位置(x1 ,y1 ,z1 )にあるときに
は、第1画像検出器14として働き、他方の所定位置
(x2 ,y2 ,z2 )にあるときには、第2画像検出器
16として働き、前述した実施例と同様にして被測定物
10の形状を測定することもできる。Alternatively, a single image detector equipped with the scanner 60 and the two-dimensional image pickup device 26 is provided by a mechanical device (not shown) between the predetermined positions (x1, y1, z1) and (x2, y2, z2). It is also possible to move by a simple moving mechanism. At this time, when one image detector is at one predetermined position (x1, y1, z1), it functions as the first image detector 14, and when it is at the other predetermined position (x2, y2, z2), It functions as the second image detector 16 and can measure the shape of the DUT 10 in the same manner as in the above-described embodiment.
【0042】以上本発明はこの様な実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる態様で実施し得る。The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be carried out in various modes without departing from the scope of the present invention.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上詳述したように本発明の長尺状材料
用3次元形状測定装置は、全体検出器及び第1、第2画
像検出器を配置した簡単な構成で、また、平面上に被測
定物を載置するだけで、その後の測定のための操作を必
要とせず、被測定物の各直線部について中心線を算出す
ることができるので、簡単な操作で3次元形状に曲げ加
工された被測定物の形状を測定することができるという
効果を奏する。As described in detail above, the three-dimensional shape measuring apparatus for a long material according to the present invention is provided with the whole detector and the first and second screens.
It has a simple configuration with an image detector, and it can be measured on a flat surface.
Simply place a fixed object and you will not have to perform operations for subsequent measurements.
Calculate the center line for each straight part of the DUT without requiring
Can be bent into a three-dimensional shape with a simple operation.
It is possible to measure the shape of the processed object to be measured.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の長尺状材料用3次元形状測定装置の基
本的構成を例示するブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a basic configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus for a long material according to the present invention.
【図2】本実施例の長尺状材料用3次元形状測定装置の
概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus for a long material according to the present embodiment.
【図3】本実施例の長尺状材料用3次元形状測定装置の
画像検出器の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an image detector of the three-dimensional shape measuring apparatus for a long material according to the present embodiment.
【図4】本実施例の長尺状材料用3次元形状測定装置の
電気系統の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an electric system of the three-dimensional shape measuring apparatus for a long material according to the present embodiment.
【図5】本実施例の長尺状材料用3次元形状測定装置の
制御回路において実行される形状測定処理の一例を示す
フローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing an example of a shape measuring process executed in a control circuit of the three-dimensional shape measuring apparatus for a long material according to the present embodiment.
【図6】本実施例の第1画像検出器により検出される2
値化処理後の画像を示す説明図である。FIG. 6 is 2 detected by the first image detector of the present embodiment.
It is explanatory drawing which shows the image after a value-ized process.
【図7】本実施例の第2画像検出器により検出される2
値化処理後の画像を示す説明図である。FIG. 7 shows 2 detected by the second image detector of the present embodiment.
It is explanatory drawing which shows the image after a value-ized process.
【図8】本実施例の投影中心線を含む平面からの中心線
算出を説明する説明斜視図である。FIG. 8 is an explanatory perspective view illustrating calculation of a centerline from a plane including a projection centerline according to the present embodiment.
【図9】本実施例の被測定物の端部からの端点算出を説
明する説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating calculation of an end point from the end of the measured object according to the present embodiment.
【図10】本実施例の被測定物の測定結果の表示例を示
す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a display example of measurement results of the device under test according to the present embodiment.
【図11】別の実施例としてのスキャナの斜視図であ
る。FIG. 11 is a perspective view of a scanner according to another embodiment.
M1,10…被測定物 M2,12…全体検出
器 M3…中心点検出手段 M4,14…第1画像
検出器 M5,16…第2画像検出器 M6…画像制御手段 M7…投影算出手段 M8…中心線算出手段 2…平面 1 8…第1スキャナ 20…第2スキャナ 40…制御回路M1, 10 ... M2, 12 ... Whole object detected
Vessel M3 ... central point detecting means M4,14 ... first image
Detector M5 , 16 ... Second image detector M6 ... Image control means M7 ... Projection calculation means M8 ... Center line calculation means 2 ... Plane 18 ... First scanner 20 ... Second scanner 40 ... Control circuit
Claims (1)
した被測定物の全体を2次元画像として検出する全体検
出器と、該全体検出器からの2次元画像に基づいて前記
被測定物の直線部の中心点を検出する中心点検出手段と
を備え、前記平面上をスキャン可能で、前記被測定物の
一部の測定個所を前記全体検出器の画像よりも拡大され
た2次元画像として検出する第1、第2画像検出器を、
所定距離離れて所定位置に配置すると共に、前記中心点
検出手段により検出された前記中心点に基づいて、前記
第1、第2画像検出器を制御して前記平面上をスキャン
させ、前記被測定物の直線部を検出させる画像制御手段
と、前記第1、第2画像検出器による前記被測定物の画
像から、前記被測定物の前記平面上への投影中心線をそ
れぞれ算出する投影算出手段と、前記算出した両投影中
心線及び前記第1、第2画像検出器の位置から、これら
を含むそれぞれの平面を算出し、両平面の交線を被測定
物の中心線として算出する中心線算出手段とを備えたこ
とを特徴とする長尺状材料用3次元測定装置。1. A whole inspection for detecting an entire object to be measured, which is obtained by bending a long material placed on a plane, as a two-dimensional image.
Based on the source and the two-dimensional image from the global detector
Center point detecting means for detecting the center point of the straight line portion of the DUT and
And capable of scanning on the plane, the object to be measured.
Some measurement points are magnified than the image of the whole detector
The first and second image detectors for detecting a two-dimensional image
It is placed at a predetermined position with a predetermined distance and the center point
Based on the center point detected by the detection means, the
Scan the plane by controlling the first and second image detectors
And image control means for detecting the linear portion of the measured object
And projection calculation means for calculating projection centerlines of the measurement object on the plane from the images of the measurement object by the first and second image detectors, the calculated projection centerlines, and Center plane calculating means for calculating respective planes including these from the positions of the first and second image detectors and calculating a line of intersection of the two planes as a center line of the object to be measured. 3D measuring device for long materials.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/850,557 US5289261A (en) | 1991-09-17 | 1992-03-13 | Device for measuring a three-dimensional shape of an elongate member |
| DE4212404A DE4212404B4 (en) | 1991-09-17 | 1992-04-13 | Apparatus and method for determining the spatial shape of an elongate member |
| GB9219543A GB2259764B (en) | 1991-09-17 | 1992-09-16 | A device for measuring the three-dimensional shape of an elongate member |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH05133727A JPH05133727A (en) | 1993-05-28 |
| JPH0735968B2 true JPH0735968B2 (en) | 1995-04-19 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3300633A Expired - Fee Related JPH0735968B2 (en) | 1991-09-17 | 1991-11-15 | Three-dimensional shape measuring device for long materials |
Country Status (1)
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Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6236514A (en) * | 1985-08-10 | 1987-02-17 | Chuo Denki Seisakusho:Kk | Measuring system |
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-
1991
- 1991-11-15 JP JP3300633A patent/JPH0735968B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH05133727A (en) | 1993-05-28 |
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