JP5375479B2 - Three-dimensional measurement system and three-dimensional measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象物の全体的な三次元形状を表す形状データを生成する三次元測定システムおよび三次元測定方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional measurement system and a three-dimensional measurement method for generating shape data representing an overall three-dimensional shape of an object.
近年、工業製品の検査の1つとして、CADデータなどの設計データに基づいて作成された工業製品の部品の三次元形状を計測し、計測された三次元形状とCADデータとをコンピュータを用いて比較することによって、その部品が、設計データに対して所定の公差内の形状誤差で作成されたものであるか否かを調べるCAT(Computer-Aided Testing)が行われている。 In recent years, as one of the inspections of industrial products, the three-dimensional shape of parts of industrial products created based on design data such as CAD data is measured, and the measured three-dimensional shape and CAD data are measured using a computer. By comparison, CAT (Computer-Aided Testing) is performed to check whether or not the part is created with a shape error within a predetermined tolerance with respect to the design data.
CATに用いられる三次元形状の測定は、しばしば、物体表面上の多くの点の三次元座標を短時間に非接触で測定することができる光学式の三次元デジタイザ(「三次元測定システム」、「三次元測定機」などとも称する)を用いた三次元測定(三次元計測)によって行われる。 The measurement of the three-dimensional shape used in CAT is often an optical three-dimensional digitizer (“three-dimensional measurement system”, which can measure the three-dimensional coordinates of many points on an object surface in a short time without contact. It is performed by three-dimensional measurement (three-dimensional measurement) using a “three-dimensional measuring machine”.
光学式の三次元デジタイザには光を投影する光投影法を用いた能動型、光投影を行わないステレオ画像法などを用いる受動型、およびそれらを組み合わせた能動受動型などがある。 Optical three-dimensional digitizers include an active type using a light projection method that projects light, a passive type using a stereo image method that does not perform light projection, and an active passive type that combines them.
例えば、ステレオ画像法を用いる三次元デジタイザでは、複数のカメラを用いて互いに異なる複数の方向から測定対象物を撮影し、得られた複数の画像から三角測量の原理によって、測定対象物上の各点の三次元座標を算出する三次元測定を行う。 For example, in a three-dimensional digitizer using a stereo imaging method, a measurement object is photographed from a plurality of different directions using a plurality of cameras, and each of the measurement objects on the measurement object is obtained from the obtained images according to the principle of triangulation. Perform 3D measurement to calculate 3D coordinates of a point.
また、光投影法を用いる三次元デジタイザは、測定対象物に対して投射装置から検出光を投射し、測定対象物からの反射光をカメラの撮像素子で受光する。検出光としてスリット光を用いたものがスリット光投影法(光切断法ともいう)である。スリット光投影法では、スリット光を偏向して測定対象物を光学的に走査し、測定対象物の表面形状に基づくスリット光の変形の程度から、三角測量の原理によって測定対象物上の各点の三次元座標を算出する三次元測定を行う。なお、これら各点の三次元座標の集合を「三次元形状データ」または「形状データ」などと称する。 In addition, a three-dimensional digitizer using a light projection method projects detection light from a projection device onto a measurement target, and receives reflected light from the measurement target with an imaging element of a camera. A slit light projection method (also called a light cutting method) uses slit light as detection light. In the slit light projection method, the slit light is deflected to optically scan the measurement object, and each point on the measurement object is determined by the principle of triangulation based on the degree of deformation of the slit light based on the surface shape of the measurement object. The three-dimensional measurement for calculating the three-dimensional coordinates is performed. A set of three-dimensional coordinates of each point is referred to as “three-dimensional shape data” or “shape data”.
このように、三次元デジタイザは、そのカメラおよび投射装置などに面している対象物の形状のみを測定することが可能であり、三次元デジタイザに面していない側の対象物表面の形状は測定することができない。また、三次元デジタイザが三次元測定することができる範囲は、カメラ間などの基線長、カメラの画角および被写界深度などによって定められる所定の立体的な範囲(「測定範囲」とも称する)によっても制限されており、測定範囲の大きさが対象物よりも小さいこともしばしばある。 In this way, the three-dimensional digitizer can measure only the shape of the object facing the camera, the projection device, etc., and the shape of the object surface on the side not facing the three-dimensional digitizer is It cannot be measured. In addition, the range in which the 3D digitizer can perform the 3D measurement is a predetermined three-dimensional range (also referred to as “measurement range”) determined by the base line length between the cameras, the angle of view of the camera, the depth of field, and the like. The measurement range is often smaller than the object.
このため、部品の全体的(全周的)な形状をCATによる検査対象として測定するためには、部品に対して三次元デジタイザの位置や姿勢を変えることにより、異なる複数の方向から複数回の三次元測定を行い、得られた複数の三次元形状データが、部品についての全体的な三次元形状を表すように、各三次元形状データが表す三次元形状の位置および姿勢を示す配置(「形状配置」とも称する)をそれぞれ調整することによって、部品の全体的な形状を表すCAT用の形状データを生成する必要がある。 Therefore, in order to measure the overall (circumferential) shape of a part as an inspection object by CAT, by changing the position and orientation of the three-dimensional digitizer with respect to the part, a plurality of times from different directions can be obtained. Arrangement indicating the position and orientation of the 3D shape represented by each 3D shape data so that the obtained 3D shape data represents the overall 3D shape of the part. It is necessary to generate shape data for CAT that represents the overall shape of the component by adjusting each of the shapes (also referred to as “shape arrangement”).
なお、このような複数の三次元形状データについての各形状配置の調整は、それら複数の三次元形状データについての複数の三次元形状をそれぞれ本来あるべき形状配置に合わせる調整であることから「配置合わせ」または、「位置合わせ」などとも称される。 The adjustment of each shape arrangement for the plurality of three-dimensional shape data is an adjustment to match the plurality of three-dimensional shapes for the plurality of three-dimensional shape data with the original shape arrangement. Also referred to as “alignment” or “positioning”.
配置合わせの手法の1つに、マーカに基づく配置合わせ方法がある。 One of the alignment methods is a marker-based alignment method.
マーカに基づく配置合わせ方法は、複数のマーカが設けられた対象物に対して、対象物上で測定範囲が重複するように、対象物に対して異なる複数の方向から複数回の三次元測定を行って各測定範囲の三次元形状を表す三次元形状データを取得し、対象物上で互いに重複部分を有する2つの測定範囲の重複部分に存在する3以上の複数のマーカの三次元座標(「マーカ三次元位置」とも称する)を2つの測定範囲についてそれぞれ求め、これら3以上の複数の三次元位置の各形状データ間での対応関係に基づいて、2つの測定範囲についての各形状データの配置合わせを行う手法である(特許文献1など)。
The alignment method based on the marker performs a plurality of three-dimensional measurements from a plurality of different directions with respect to the target so that the measurement ranges overlap on the target with the target provided with the plurality of markers. To obtain three-dimensional shape data representing the three-dimensional shape of each measurement range, and three-dimensional coordinates of three or more markers (“ (Also referred to as a “marker three-dimensional position”) for each of the two measurement ranges, and based on the correspondence between the three or more three-dimensional positions of the shape data, the arrangement of the shape data for the two measurement ranges This is a technique for performing matching (
特許文献1においては、回転台に載置された測定対象物の周囲に4以上のマーカを配置し、複数の回転角度において測定対象物と各マーカとを1の測定動作で測定して、各回転角度における対象物の三次元形状を表す三次元形状データと、各マーカの三次元位置とを取得し、取得された各マーカの三次元位置に基づいて三次元形状データ間の座標変換を行うための座標変換情報を求め、各回転角度における三次元形状データの配置合わせを行う。
In
しかしながら、特許文献1の三次元測定装置は、形状データ取得用の三次元測定と、マーカの三次元位置を求めるための測定とが1の測定動作において行われ、求められたマーカの三次元位置に基づいて取得された三次元形状データの配置合わせが試みるだけであって、三次元測定を効率よく行うために必要な、効率のよい測定範囲の設定を補助する機能を備えていない。このため、測定作業の作業効率を上げることができないといった問題がある。
However, the three-dimensional measuring apparatus of
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、対象物の三次元形状を測定する三次元測定の作業性を改善できる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and an object thereof is to provide a technique capable of improving the workability of the three-dimensional measurement for measuring the three-dimensional shape of an object.
上記の課題を解決するために、請求項1の発明は、三次元形状を測定する三次元測定システムであって、複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第1領域に第1検出光および第2検出光を時間的に順次に投光する検出光投光手段と、前記検出光投光手段からの投光によって照明された前記第1領域の画像を撮影する画像撮影手段と、前記第1検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記第1領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する形状取得手段と、前記第2検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記複数の識別点のうち前記第1領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データを取得する位置取得手段と、前記第1位置データに基づいて、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第1位置指示光を前記対象物に向けて投光する指示光投光手段と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of
また、請求項2の発明は、三次元形状を測定する三次元測定システムであって、複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第1領域に第1検出光および第2検出光を時間的に順次に投光する検出光投光手段と、前記検出光投光手段からの投光によって照明された前記第1領域の画像を撮影する画像撮影手段と、前記第1検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記第1領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する形状取得手段と、前記第2検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記複数の識別点のうち前記第1領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データを取得する位置取得手段と、前記第1領域と互いに重なる部分に3以上の識別点を有する前記対象物の第2領域に設けられた、前記複数の識別点のうちの複数の参照識別点のそれぞれの位置を表現した既存の第2位置データの座標系を基準座標系として、前記第1位置データを前記基準座標系で表現された第3位置データに座標変換する変換手段と、前記3以上の識別点が、前記複数の参照識別点のうち前記3以上の識別点以外の識別点と、時間的および形態的の少なくとも一方において異なる態様で照らされるように、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第1位置指示光および前記複数の参照識別点のそれぞれ位置を示す第2位置指示光を、それぞれ前記第3位置データおよび前記第2位置データに基づいて前記対象物に向けて投光する指示光投光手段と、を備えることを特徴とする。
Further, the invention of
また、請求項3の発明は、請求項1に記載された三次元測定システムであって、前記位置取得手段は、前記第1位置データにおける前記複数の着目識別点の位置についてそれぞれ各信頼度を取得する信頼度取得手段を備え、前記第1位置指示光は、前記各信頼度のそれぞれに応じた態様で投光されることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項4の発明は、請求項1に記載された三次元測定システムであって、前記位置取得手段は、前記複数の着目識別点のそれぞれの各形態情報を取得する形態情報取得手段を備え、前記第1位置指示光は、前記各形態情報のそれぞれに応じた態様で投光されることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the three-dimensional measurement system according to
また、請求項5の発明は、請求項1または請求項2に記載された三次元測定システムであって、前記画像撮影手段は、前記第1領域を包含する領域をそれぞれ各撮影領域とする複数の各撮影手段を備えることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項6の発明は、請求項1または請求項2に記載された三次元測定システムであって、前記第2検出光と、前記第1位置指示光とは時間的に交互に投光されることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項7の発明は、請求項1または請求項2に記載された三次元測定システムであって、前記第2検出光と、前記第1位置指示光とは異なる色彩で投光されることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the three-dimensional measurement system according to
また、請求項8の発明は、三次元形状を測定する三次元測定方法であって、複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第1領域に第1検出光および第2検出光を時間的に順次に投光する工程と、前記投光する工程における投光によって照明された前記第1領域の画像を撮影する工程と、前記第1検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記第1領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する工程と、前記第2検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記複数の識別点のうち前記第1領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データを取得する工程と、前記第1位置データに基づいて、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第1位置指示光を前記対象物に向けて投光する工程と、を有することを特徴とする。
The invention of
請求項1に係る発明によれば、第2検出光が対象物の第1領域に投光されたときの画像に基づいて第1領域における複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データが求められ、第1位置データに基づいて、複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第1位置指示光が対象物に向けて投光されるので、第1領域が所望の測定範囲となっているか否か、および、配置合わせに必要な個数の識別点が三次元測定システムによって認識されているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、対象物に設けられた識別点と第1位置指示光との相互関係として対象物上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。 According to the first aspect of the present invention, the first representing the respective positions of the plurality of target identification points in the first region based on the image when the second detection light is projected onto the first region of the object. Position data is obtained, and based on the first position data, the first position indicating light indicating the position of each of the plurality of target identification points is projected toward the object, so that the first region has a desired measurement range. The identification points provided on the object provide useful information for determining whether or not the measurement range is appropriate, and whether or not the number of identification points required for alignment is recognized by the three-dimensional measurement system. And the first position indicating light can be presented on the object as an interrelationship, and efficient measurement range setting work can be supported.
また、請求項2に係る発明によれば、対象物の第1領域における複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データが、第2領域における複数の参照識別点のそれぞれの位置を表現した既存の第2位置データの座標系で表された第3位置データに変換されて、第1領域と第2領域にある3以上の識別点が、複数の参照識別点のうち該3以上の識別点以外の識別点と、時間的および形態的の少なくとも一方において異なる態様で照らされるように、複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第1位置指示光および複数の参照識別点のそれぞれ位置を示す第2位置指示光が、それぞれ第3位置データおよび第2位置データに基づいて対象物に向けて投光されるので、第1領域が所望の測定範囲となっているか否か、および、着目識別点と参照識別点との対応関係が正しく求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、対象物に設けられた識別点、第1位置指示光および第2位置指示光の相互関係として対象物上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。 According to the second aspect of the invention, the first position data expressing the positions of the plurality of target identification points in the first area of the object is the positions of the plurality of reference identification points in the second area. Is converted into third position data represented in the coordinate system of the existing second position data, and three or more identification points in the first area and the second area are the three of the plurality of reference identification points. The first position indicating light indicating the positions of the plurality of target identification points and the plurality of reference identification points so as to be illuminated in a different manner in at least one of temporal and morphological aspects from the identification points other than the above identification points Since the second position indicating light indicating the position is projected toward the object based on the third position data and the second position data, respectively, whether or not the first area is a desired measurement range, And focus identification point Information useful for determining the suitability of the measurement range, such as whether or not the correspondence with the reference identification point is correctly obtained, is the correlation between the identification point provided on the object, the first position indicating light, and the second position indicating light. Can be presented on the object as an object, and can support efficient measurement range setting work.
また、請求項3に係る発明によれば、複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第1位置指示光が、複数の着目識別点の位置それぞれについての各信頼度に応じた態様で対象物に向けて投光されるので、測定範囲の適否判断に有益な着目識別点の位置取得の信頼度に関する情報を対象物上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
According to the invention of
また、請求項4の発明によれば、着目識別点と参照識別点との対応関係が正しく求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、複数の着目識別点の各形態と、複数の着目識別点のそれぞれ位置を示す第1位置指示光の態様との相互関係として対象物上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。 According to the fourth aspect of the present invention, the information useful for determining the suitability of the measurement range as to whether or not the correspondence relationship between the target identification point and the reference identification point is correctly obtained is obtained in each form of the plurality of target identification points. Can be presented on the object as a mutual relationship with the aspect of the first position indicating light indicating the position of each of the plurality of target identification points, and an efficient measurement range setting operation can be supported.
また、請求項6の発明によれば、各着目識別点の検出に用いられる第2検出光と、検出された各着目識別点の位置を示す第1位置指示光とが時間的に交互に投光されるので、第1領域が変動する場合であっても第1領域が所望の測定範囲となっているか否か、および、配置合わせに必要な個数の識別点が三次元測定システムによって認識されているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、対象物に設けられた識別点と第1位置指示光との相互関係として対象物上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
According to the invention of
また、請求項7の発明によれば、各着目識別点の検出に用いられる第2検出光と、検出された各着目識別点の位置を示す第1位置指示光とが異なる色彩で投光されるので、第2検出光と第1位置指示光とが共に投光される場合であっても、第1領域が所望の測定範囲となっているか否か、および、配置合わせに必要な個数の識別点が三次元測定システムによって認識されているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、対象物に設けられた識別点と第1位置指示光との相互関係として対象物上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。 According to the seventh aspect of the present invention, the second detection light used for detecting each target identification point and the first position indicating light indicating the position of each detected target identification point are projected in different colors. Therefore, even when both the second detection light and the first position indication light are projected, it is determined whether the first region is in a desired measurement range and the number of necessary arrangements. Information useful for determining whether or not the identification point is recognized by the three-dimensional measurement system is displayed on the object as a correlation between the identification point provided on the object and the first position indicating light. This can support efficient measurement range setting work.
<実施形態について:>
[三次元測定システム500A:]
図1は、実施形態に係る三次元測定システム500Aの構成を例示する図であり、図2は、実施形態に係る三次元測定システム500Aを構成する各部の機能構成を例示するブロック図である。図2には、各機能部とともに、各機能部間で授受される主な情報が記載されている。また、制御信号などについての記載は省略されている。
<About embodiment:>
[Three-
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a three-
図1および図2に示される三次元測定システム500Aは、処理装置100A、三次元デジタイザ30Aおよび測定スタンド32を主に備えて構成される。
A three-
また、三次元デジタイザ30Aは、指示光投光部21A(図2)および測定部10A(図2)を主に備えて構成される。
In addition, the three-
三次元測定システム500Aは、複数のマーカTMが設けられた対象物50に設定される測定領域n1の三次元形状を三次元デジタイザ30Aを用いて測定し、この三次元形状を表現する三次元形状データ(「形状データ」とも称する)を取得する。
The three-
対象物50には、測定範囲n1と互いに重なる部分を有し、既に形状データが取得されている他の範囲があり、該他の範囲に設けられている複数のマーカについては、各マーカの位置を表す三次元座標も既に求められている。
The
三次元測定システム500Aは、測定範囲n1と該他の範囲とを包含する範囲についての対象物50の三次元形状が所定の範囲内の精度で再現されるように、測定領域n1について取得した形状データを、他の範囲の形状データに対して配置合わせする処理を処理装置100Aによって行う。
The three-
なお、該他の範囲は、既に形状データが取得されていることから「測定済み範囲」とも称される。 The other range is also referred to as a “measured range” because shape data has already been acquired.
この配置合わせは、複数のマーカTMのうち、測定範囲n1と該他の範囲との互いに重なる部分に貼付されている、同一直線上にない3以上のマーカに基づいて行われ、本出願においては、この配置合わせを「マーカに基づく配置あわせ」と称する。 This alignment is performed based on three or more markers that are not on the same straight line and are affixed to portions where the measurement range n1 and the other ranges overlap each other among the plurality of markers TM. This alignment is referred to as “arrangement based on marker”.
なお、本出願において、単に「3以上のマーカ」というときは、「同一直線上にない3以上のマーカ」を意味している。また、本出願においては、対象物50に貼付された各マーカを「識別点」とも称し、マーカの中心など各マーカの位置を代表的に表すマーカ上の点の三次元座標を「マーカ三次元位置」または、単に「マーカ位置」とも称する。
In the present application, simply “three or more markers” means “three or more markers that are not on the same straight line”. In the present application, each marker affixed to the
また、本出願においては、複数のマーカのそれぞれについてのマーカ三次元位置(マーカ位置)から主に構成されるデータを「マーカ位置データ」とも称する。 Moreover, in this application, the data mainly comprised from the marker three-dimensional position (marker position) about each of a some marker is also called "marker position data."
マーカに基づく配置合わせにおいては、測定範囲n1と該他の範囲のそれぞれにおける該3以上のマーカの対応関係に基づいて、測定範囲n1の該3以上のマーカの各マーカ三次元位置を、該他の範囲の該3以上のマーカの各マーカ三次元位置にそれぞれ変換する座標変換情報が求められ、この座標変換情報を用いて、各範囲の形状データ間の配置合わせが行われる。 In the alignment based on the markers, the three-dimensional positions of the markers of the three or more markers in the measurement range n1 are determined based on the correspondence relationship between the three or more markers in the measurement range n1 and the other ranges. Coordinate conversion information to be converted into each marker three-dimensional position of the three or more markers in the range is obtained, and alignment between the shape data in each range is performed using this coordinate conversion information.
本出願においては、対象物50上の測定範囲n1に設けられた複数のマーカを「着目マーカ」とも称し、上述した他の範囲に設けられた複数のマーカであって所定の基準座標系でのマーカ位置が既に求められているマーカを「参照マーカ」とも称し、また、測定範囲n1と該他の範囲との重なり部分にある3以上のマーカを3以上の「共通マーカ」とも称する。すなわち、3以上の共通マーカは、着目マーカでもあり、参照マーカでもある。
In the present application, the plurality of markers provided in the measurement range n1 on the
マーカとしては、例えば、白色等の三次元デジタイザ30Aが測定可能な色彩が施された円形シールや、白色等の円形シールの上に所定幅の黒色のリングが描かれたものなどが採用される。
As the marker, for example, a circular seal on which a color that can be measured by the three-
各マーカの形態(形状、色彩、模様など)は、各マーカ間で同じであっても良いし、各マーカ間で重複を許して異なっても良い。 The form (shape, color, pattern, etc.) of each marker may be the same between the markers, or may be different between the markers by allowing duplication.
また、識別点としては、例えば、球状または半球状の部材などが、磁力や粘着力などによって対象物に取りつけられて識別点として採用される。 In addition, as the identification point, for example, a spherical or hemispherical member is attached to the object by a magnetic force or an adhesive force, and is adopted as the identification point.
球状または半球状の部材のマーカ三次元位置としては、例えば、三次元測定によって得られる該部材の形状データに該部材の既知の形状データをフィッティングするなどして求めた該部材の中心座標が採用される。 As the marker three-dimensional position of the spherical or hemispherical member, for example, the center coordinates of the member obtained by fitting the known shape data of the member to the shape data of the member obtained by three-dimensional measurement is adopted. Is done.
このように識別点は、平面状のものに限られず立体形状のものでもよく、また、識別点の対象物への取り付け方法は、粘着力、磁力その他の各種手法を採用し得る。 As described above, the identification point is not limited to a planar one, but may be a three-dimensional shape, and the attachment method of the identification point to the object may employ various methods such as adhesive force, magnetic force, and the like.
また、三次元測定システム500Aは、上述した他の範囲に対して測定範囲n1を設定する作業を支援するために、測定範囲n1において認識された複数の着目マーカの位置をそれぞれ示すマーカ位置指示光(「第1位置指示光」とも称する)23を三次元デジタイザ30Aの指示光投光部21Aから対象物50へと向けて投光するとともに、上述した他の範囲において認識された複数の参照マーカの位置をそれぞれ示すマーカ位置指示光(「第2位置指示光」とも称する)24を、三次元デジタイザ30Aの指示光投光部21Aから対象物50へと向けて投光する。
The three-
なお、この場合には、3以上の共通マーカが、複数の参照マーカのうち共通マーカ以外のマーカと、時間的および形態的の少なくとも一方において異なる態様で照らされるように、第1位置指示光23と第2位置指示光24とを投光する。
In this case, the first
また、三次元測定システム500Aは、3以上の共通マーカが、さらに、測定範囲n1の着目マーカのうち共通マーカ以外のマーカと、同様に異なる態様で照らされるように、各位置指示光を投光することも行う。
Also, the three-
図1では、三次元形状を測定するための測定範囲n1を対象物50に対して適切に設定するために、対象物50に設けられた5つのマーカTMのうち、現在の測定範囲n1内に存在する3つのマーカTMに対して、各マーカTMのそれぞれの位置を示す第1位置指示光23が、三次元デジタイザ30Aが備える指示光投光部21A(図2)から投光されている。
In FIG. 1, in order to appropriately set the measurement range n1 for measuring the three-dimensional shape with respect to the
測定スタンド32は台座部に不図示の車輪を備えており、その位置を変更可能である。 The measurement stand 32 includes a wheel (not shown) in the pedestal portion, and the position thereof can be changed.
測定スタンド32のアーム部32aは、測定スタンド32の支柱に沿って移動可能であり、先端に三次元デジタイザ30Aを取り付け可能な自由雲台を備えている。
The
三次元デジタイザ30Aは、測定スタンド32に対して自由雲台等を介して取り付けられており、所定の角度範囲内で姿勢を調整することができる。
The three-
従って、測定スタンド32に取り付けられた三次元デジタイザ30Aは、対象物50に対して相対的に位置および姿勢(「配置」とも称する)を変更可能であり、配置を変更することよって測定範囲n1を変更可能である。
Therefore, the three-
測定範囲n1の変更は、測定者が第1位置指示光23を確認しながら、三次元デジタイザ30Aの配置を調整することによって行われる。
The measurement range n1 is changed by the measurement person adjusting the arrangement of the three-
なお、図1では、測定スタンド32を用いて三次元デジタイザ30Aの配置を調整しているが、例えば、マニピュレータに三次元デジタイザ30Aを取り付け、測定者が、三次元デジタイザ30Aと対象物50との配置関係、および第1位置指示光23を確認しながら測定範囲n1の設定範囲を調整しても良い。
In FIG. 1, the arrangement of the three-
次に、図2を用いて、三次元デジタイザ30Aおよび処理装置100Aについて詳しく説明する。
Next, the three-
[三次元デジタイザ30A:]
図2に示される三次元デジタイザ30Aは、測定部10Aおよび指示光投光部21Aを備えている。なお、測定部10Aに代えて、画像撮影部の構成が測定部10Aとは異なる測定部10Bを備えても良い。
[Three-
A three-
◎測定部10A:
測定部10Aは、入出力部1、制御部2、検出光投光部3、画像撮影部4A、形状演算部5および記憶部6を主に備えて構成される。
The
測定部10Aは、入出力部1を介して処理装置100Aに接続されており、三次元測定開始信号を検出した処理装置100Aからの制御命令に従って対象物50の三次元測定を行い、測定した形状データd3を処理装置100Aに供給するとともに、処理装置100Aのマーカ位置取得部12が行うマーカTMのマーカ三次元位置を取得するマーカ位置取得処理に供するために、マーカ測定開始信号を検出した処理装置100Aからの制御命令に従って対象物50上に設けられたマーカTMの画像データなどを測定する「マーカ測定」を行って得られた画像データd2と、この画像から生成された形状データd3’とを処理装置100Aへと供給する。
The measuring
処理装置100Aにおいて、画像データd2および形状データd3’は、マーカ位置取得処理などに用いられ、形状データd3は、マーカ位置取得処理によって取得されたマーカ位置と、他の撮影範囲について既に取得されているマーカ位置との対応関係に基づいた配置合わせなどに用いられる。
In the
三次元形状データd3’は、マーカ位置を取得するための形状データであるので、画像データd1に対して画像データd2の画素数を下げるなどして容量の節約と、後段の三次元化処理およびマーカ位置取得処理などの高速化が図られる。 Since the three-dimensional shape data d3 ′ is shape data for acquiring the marker position, the capacity can be saved by reducing the number of pixels of the image data d2 with respect to the image data d1, and the subsequent three-dimensional processing and The speed of marker position acquisition processing and the like can be increased.
入出力部1は、例えばUSBインタフェースなどを備えて構成されており、測定部10Aと処理装置100Aとの情報交換のインタフェースである。
The input /
制御部2は、測定部10Aの各機能要素の制御を行うとともに、各機能要素間との情報交換などを行う。
The
検出光投光部3は、三次元測定に用いられる第1検出光21と、マーカ測定に用いられる第2検出光22とを、対象物50に設定される測定範囲を包含する領域に時間的に順次に投光する機能部である。
The
検出光投光部3は、各検出光を発生させる光源と、検出光を対象物50に投光するための投光光学系などを備えるとともに、測定部10Aの三次元測定の手法に応じた検出光の成形光学系、走査機構などを備える。
The detection
また、第1検出光21と第2検出光22の強度とは、それぞれ対象物50およびマーカの光学的特性に合わせて適宜調整される。
Moreover, the intensity | strength of the 1st detection light 21 and the
なお、第1検出光21と第2検出光22との関係における「時間的に順次」とは、第1検出光21と第2検出光22との切り替え時などに、両方の検出光がとも投光される期間がある場合も含まれる。
Note that “sequentially in time” in the relationship between the first detection light 21 and the
画像撮影部4Aは、対象物50における測定範囲n1で反射された第1検出光21、22の画像をそれぞれ画像データd1、d2として撮影する。
The
画像撮影部4Aの露出などの撮影条件は、第1検出光21を撮影するときは、対象物50の光学的特性に合わせて適宜調整され、第2検出光22を撮影するときはマーカの光学的特性に合わせて適宜調整される。
The photographing conditions such as exposure of the
画像撮影部4Aで撮影された画像データd1、d2は、制御部2を経て形状演算部5へと供給される。
Image data d1 and d2 photographed by the
形状演算部5は、CPUなどで構成された演算部であり、メモリなどで構成された記憶部6に保存された三次元化パラメータを用いて、検出光投光部3と画像撮影部4Aとの基線長に基づく三角測量の原理によって画像データd1、d2からそれぞれ測定機座標系C1(図5)で表現された形状データd3、d3’を取得する演算を行う。
The
取得された形状データd3、形状データd3’および受光光学系4Aで測定された画像データd2は、記憶部6に保存され、処理装置100Aからの命令に応じて、処理装置100Aへと供給される。
The acquired shape data d3, shape data d3 ′, and image data d2 measured by the light receiving
図3は、画像撮影部4Aの機能ブロック図を例示する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a functional block diagram of the
画像撮影部4Aは、受光素子部4bと、入射した光を受光素子部4bに結像させる受光光学系4aなどからなる1組みの撮影部を備えており、対象物50に設定される測定範囲n1は、該1組みの撮影部の視野域となる。
The
受光素子部4bは、例えば、640画素×480画素(VGA)などの画素数を有するCCDセンサ、CMOSなどの受光素子と、受光光学系4aから受光素子部4bに入射される光のうち検出光投光部3から投光された検出光を選択的に透過させるバンドパスフィルターと、該受光素子からの出力信号を処理する処理回路などを主に備えており、入射した光を各画素ごとの画素信号に変換し、各画素信号の集合である画像データd1,d2として制御部2に供給する。
The light
画像撮影部4Aは、1組の撮影部のみを備えるため、形状演算部5が、各画素に対応する対象物50上の各点についての三次元座標を取得する際には、各画素と対象物50上の各点とを結ぶ直線(カメラ視線)と、該各点と検出光投光部3の投影中心(レンズの主点など)とを通る検出光の平面(投光平面)、または直線(投光視線)との関係で三角測量の原理に基づいた演算が行われる。
Since the
三角測量の原理に基づいた測定部10Aの三次元測定の手法としては、各種手法があるが、例えば、光切断法を用いる場合には、通常、第1検出光21としてはレーザ光源からのレーザ光を板状に成形したスリット光が採用され、第1検出光21は、走査機構によって対象物50上で走査される。この場合、第2検出光22としては、例えば、第1検出光21よりも走査速度を早めたスリット光などが採用され、三次元測定に対するマーカ測定の高速化が図られる。
There are various methods for the three-dimensional measurement of the
測定部10Aの三次元測定の手法としてパターン投影法を用いる場合には、第1検出光21としてはハロゲンランプなどの光源からの光から、縞の間隔がそれぞれ異なる複数種類の縞状のパターン光群を生成したものが採用され、該パターン光群は、順次、対象物50に投光される。
When the pattern projection method is used as the three-dimensional measurement method of the
この場合、第2検出光22としては、通常、三次元測定用の第1検出光21よりも、例えば、パターン光の種類を減らしたパターン光群が採用され、三次元測定に対するマーカ測定の高速化が図られる。
In this case, as the
◎測定部10B:
次に測定部10Bについて説明する。測定部10Bは、入出力部1、制御部2、検出光投光部3、画像撮影部4B、形状演算部5および記憶部6を主に備えて構成される。
Next, the
測定部10Bと、測定部10Aとの各機能要素において、構成が異なるのは、画像撮影部4Bだけであるが、画像撮影部4A、4B間の相違に整合するため、他の機能部における制御内容・処理内容が異なる部分がある。
In each functional element of the
以下では、測定部10Bの各機能部について、測定部10Aとの相違を有する機能部についてのみ説明する。
Below, only the function part which has the difference with 10 A of measurement parts about each function part of the
先ず、画像撮影部4Bについて説明する。
First, the
図4は、画像撮影部4Bの機能ブロック図を例示する図であり、画像撮影部4Bは、受光光学系4aおよび受光素子部4b、ならびに受光光学系4cおよび受光素子部4dなどからそれぞれ構成される2組みの撮影部を備えている。
FIG. 4 is a diagram illustrating a functional block diagram of the
受光素子部4bおよび4dは、例えば、所定画素数のCCDセンサ、CMOSなどの受光素子と、受光光学系4aおよび4cからそれぞれ受光素子部4bおよび4dに入射される光のうち検出光投光部3から投光された検出光を選択的に透過させるバンドパスフィルターと、該受光素子からの出力信号を処理する処理回路などをそれぞれ主に備えており、入射した光を各画素ごとの画素信号に変換し、各画素信号の集合である画像データd1,d2として制御部2に供給する。
The light
対象物50に設定される画像撮影部4Bの測定範囲n1は、該2組みの撮影部についての各視野域が対象物50上で重なる領域に包含された領域となる。
The measurement range n1 of the
なお、図4では2つの撮像部のみを備えた構成であるが、3以上の撮影部を備えた構成であっても良い。 In addition, although it is the structure provided with only two imaging parts in FIG. 4, the structure provided with three or more imaging | photography parts may be sufficient.
測定部10Bは、画像撮影部4Bの採用によって、検出光投光部3と、画像撮影部4Bの2組みの撮影部とを備え、アクティブステレオ法によって、対象物50の三次元測定を行い、測定した形状データd3を処理装置100Aに供給するとともに、マーカTMの位置を画像処理などによって抽出するマーカ位置取得処理に供するために、対象物50上に設けられたマーカTMの画像データなどを測定する「マーカ測定」を行って得られた画像データd2を処理装置100Aへと供給する。
The
アクティブステレオ法を採用する測定部10Bでは、通常のパッシブステレオ法と異なり、検出光投光部3から測定範囲n1に第1検出光21を投光して、画像撮影部4Bの2つの撮影部でそれぞれ各画像データd1を撮影する。
In the
第1検出光21としては、測定部10Aと同様に、測定範囲n1を走査するスリット光や測定範囲n1の全域に投光される複数種類のパターン光などが採用される。
As the first detection light 21, as in the
また、形状演算部5においては、各画像データd1それぞれに基づいて第1検出光21の位相情報や検出光の通過時刻情報など求め、これらの情報を用いてステレオ画像である各画像データd1における対応点付けを行い、画像撮影部4Bの2つの撮影部間の基線長に基づく三角測量の原理によって測定機座標系C1(図5)で表現された形状データd3を取得する演算を行う。
In addition, the
しかし、マーカ位置取得部12でのマーカ位置取得処理においては、マーカに基づくステレオ画像間の対応点探索を行ってマーカ位置のみを求める手法を採用できるため、第2検出光22としてパターン光の投影採用する場合は、測定部10Aでの第2検出光22とは異なる検出光を採用し得る。
However, in the marker position acquisition process in the marker
すなわち、測定部10Bの検出光投光部3では、光源からの光をパターン光に成形せずに光学系を通して測定範囲n1の全域にほぼ均一な光量で投光される検出光(「フラット光」とも称する)を第2検出光22として採用し得る。
That is, the detection
なお、スリット光を用いる場合には、測定部10Aと同様のスリット光が第2検出光22として採用される。
When slit light is used, slit light similar to that of the
画像撮影部4Bは、第2検出光22についての反射光を各撮影部で撮影し各画像データd2を取得する。
The
取得された形状データd3および各画像データd2は、記憶部6に保存され、処理装置100Aからの命令に応じて、処理装置100Aへと供給される。
The acquired shape data d3 and each image data d2 are stored in the
処理装置100Aにおいて、各画像データd2は、マーカ位置取得処理などに用いられ、形状データd3は、マーカ位置取得処理によって取得されたマーカ位置と、他の撮影範囲について既に取得されているマーカ位置との対応関係に基づいた配置合わせなどに用いられる。
In the
◎指示光投光部21A:
指示光投光部21Aは、入力部7、画像表示部8および投光光学系9を主に備えて構成され、処理装置100Aから供給される指示光画像23d、24d(それぞれ後述)のそれぞれに基づいて、上述した第1位置指示光23、第2位置指示光24を対象物50へ向けて投光する。
◎ Indicating
The instruction
入力部7は、例えばUSBインタフェースなどを備えて構成されており、指示光投光部21Aと処理装置100Aとの情報交換のインタフェースである。
The input unit 7 includes a USB interface, for example, and is an information exchange interface between the instruction
画像表示部8は、指示光画像23d、24dを表示する表示装置であって、例えば、LCDなどによって構成される。
The
また、画像表示部8上での指示光画像23d、24dの像は、投光器座標系C2で表現され、測定機座標系C1に対する投光器座標系C2の配置情報は、投光器配置情報CP1(図5、図6)として与えられており、投光器配置情報CP1は変動しない。
Further, the images of the
投光光学系9は、光源と、第1位置指示光23および第2位置指示光24を対象物50に投光するための光学系などを備え、この光源から照射された光は、画像表示部8を経て、指示光画像23d、24dに応じた光として該光学系に入射し、該光学系によってそれぞれ第1位置指示光23、第2位置指示光24に変換されて対象物50に向けて投光される。
The light projecting
指示光投光部21Aは、第1位置指示光23と第2位置指示光24について、処理装置100Aからの制御に従って画像表示部8上での指示光画像23d、24dの表示状態を適宜変更することによって第1位置指示光23と第2位置指示光24との何れか一方のみを投光でき、また、それぞれを時間的に交互に切り替えて投光できる。
The instruction
また、この時間的な切り替え時間が、交互に投光される第1位置指示光23および第2位置指示光24の残像を測定者に知覚させる程度に短時間である場合には、例えば、この切り替え時間よりも長い所定期間に渡って投光される第1位置指示光23および第2位置指示光24にそれぞれ対応する指示光画像23dおよび24dの時間的な強度(輝度)変化を平均化した1の画像を処理装置100Aで取得し、該所定期間にわたって画像表示部8に表示することによって、第1位置指示光23と第2位置指示光24とを投光する構成および制御を採用しても良い。
Further, when the temporal switching time is short enough to cause the measurer to perceive afterimages of the first
また、処理装置100Aからの制御に従って、測定部10A(10B)がマーカについての画像データd2を測定しマーカの三次元位置を求めるなどの一連の動作(「マーカ位置測定」と称する)と、指示光投光部21Aによるマーカ位置指示光の投光をする動作との組み合わせを、マーカ測定開始信号を制御処理部20Aが検出するごとに1回行うことをできる。
In addition, according to control from the
また、マーカ測定開始信号を制御処理部20Aが検出したのち、三次元測定開始信号が検出されるまで該組み合わせの動作を連続して繰り返すこともできる。
In addition, after the
マーカ位置測定とマーカ位置指示光の投光との組み合わせの動作を連続して繰り返す場合において、マーカ位置指示光として少なくとも第1位置指示光23を投光するとともに、第2検出光22とマーカ位置指示光とを時間的に交互に投光すれば、第1位置指示光23は最新のマーカ位置測定結果によって求められた着目マーカのマーカ三次元位置に基づいて投光されるので、測定者が三次元デジタイザ30Aの位置を変更しつつ測定範囲n1の設定を行う場合であっても、三次元測定システム500Aは、測定範囲n1が所望の測定範囲となっているか否か、および、配置合わせに必要な個数の識別点が三次元測定システムによって認識されているか否かという測定範囲の適否判断に有益な最新の情報を、対象物50上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
In the case where the combination operation of marker position measurement and marker position instruction light projection is continuously repeated, at least the first
ここで、第2検出光22とマーカ位置指示光とを時間的に交互に投光する場合には、第2検出光22とマーカ位置指示光との切り替え時などにおいて、両者がともに出力される場合も含まれる。
Here, when the
また、例えば、指示光投光部21Aの投光光学系9の光源として、測定部10A(測定部10B)の画像撮像部4A(4B)が備えるバンドパスフィルターを透過しない波長域の光であり、かつ、第2検出光22から測定者が識別可能の色彩を有する可視光を発生する光源を採用することなどによって、第1位置指示光23が画像撮像部4A(4B)によって検出されない波長域である、第2検出光22とは異なる色彩の可視光となる構成を採用すれば、三次元測定システム500Aは、画像撮像部4A(4B)が第2検出光22を測定している期間においても第2検出光22と第1位置指示光23とを共に投光することができるとともに、測定範囲n1の設定を行う測定者は、その期間でも第1位置指示光23を第2検出光22から認識することができる。
Further, for example, light in a wavelength region that does not pass through a bandpass filter included in the
従って、三次元測定システム500Aは、第2検出光22と第1位置指示光23とのそれぞれ投光タイミングを厳密に分ける場合に比べて、簡易な制御方法を採用することが可能になるとともに、第2検出光22と第1位置指示光23とが共に投光されている期間であっても、測定範囲n1の設定を行う測定者に対して、測定範囲n1が所望の測定範囲となっているか否か、および、配置合わせに必要な個数の識別点が三次元測定システムによって認識されているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、対象物50上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
Therefore, the three-
また、複数の指示光投光部を用いて各マーカ位置指示光を投光しても良いし、例えば、測定部10A(10B)の検出光投光部3からの検出光をLCDなどを用いて投光する場合には、検出光投光部3と指示光投光部21Aの機能を1つの投光装置を用いて実現しても良い。
In addition, each marker position indicating light may be projected using a plurality of indicating light projecting units. For example, the detection light from the detecting
ここで、測定機座標系C1に対する投光器座標系C2の配置情報であるCP1は変動しないが、例えば、測定部10A(測定部10B)に室内GPS発信機などの配置基準部が設けられるとともに、室内GPS受信機などの配置検出部が設けられた指示光投光部21Aが、三次元デジタイザ30Aの筐体の外部に設けられている場合には、投光器座標系C2の配置は、測定機座標系C1に対する投光器座標系C2の相対的な配置情報を与える既知の投光器配置情報CP1によって常に求められるので、本実施形態と同様の作用効果が得られる。
Here, although CP1 which is the arrangement information of the projector coordinate system C2 with respect to the measuring machine coordinate system C1 does not vary, for example, an arrangement reference unit such as an indoor GPS transmitter is provided in the
[処理装置100A:]
次に、処理装置100Aについて説明する。
[
Next, the
図2に示されるように、処理装置100Aは、表示部10、入出力部11、マーカ位置取得部12、対応関係取得部15、座標変換部16、指示光像取得部17A、操作部33、記憶部34、および制御処理部20Aなどを主に備えて構成される。
As illustrated in FIG. 2, the
処理装置100Aは、三次元デジタイザ30Aの測定部10Aから供給される画像データd2および形状データd3’に基づいて、対象物50上の測定範囲n1に設けられた複数の着目マーカの各マーカ三次元位置を、三次元デジタイザ30Aの測定機座標系C1(図5、図6)でそれぞれ表現した第1位置データd4を取得し、第1位置データd4に基づいて、複数の着目マーカの位置をそれぞれ示す第1位置指示光23を指示光投光部21Aから対象物50に向けて投光するための、画像(「指示光画像」とも称する)23dを生成して指示光投光部21Aに供給する。
Based on the image data d2 and the shape data d3 ′ supplied from the
また、処理装置100Aは、対象物50に設けられた複数の参照マーカが存在する場合には、複数の参照マーカの各マーカ三次元位置を所定の基準座標系C3(図6)で表現した第2位置データd6と、3以上の共通マーカに基づいて、第1位置データd4を参照マーカについての座標系である基準座標系で表現された第3位置データd5に座標変換する。
In addition, when there are a plurality of reference markers provided on the
第3位置データd5が得られると、処理装置100Aは、第3位置データd5に基づいて、複数の着目マーカの位置をそれぞれ示す第1位置指示光23を指示光投光部21Aから対象物50に向けて投光するための、指示光画像23dを生成して指示光投光部21Aに供給する。
When the third position data d5 is obtained, the
また、処理装置100Aは、複数の参照マーカの位置をそれぞれ示す第2位置指示光24を、指示光投光部21Aから対象物50に向けて投光するための、指示光画像24dを第2位置データd6に基づいて生成して指示光投光部21Aに供給する。
In addition, the
なお、処理装置100Aは、第1位置指示光および第2位置指示光については、3以上の共通マーカが、3以上の共通マーカとは異なる複数の参照マーカ、すなわち、現在の測定範囲に存在しない参照マーカから識別できるような態様となるように指示光画像23dおよび指示光画像24dを生成し、指示光投光部21Aに供給する。
In the
図2に示される操作部33は、例えば、キーボード、マウスおよび操作ボタンなどを備えて構成されており、制御処理部20Aへのマーカ測定開始信号および三次元測定開始信号などの各種操作信号の入力や、処理装置100Aの各部の制御および処理に使用される処理装置パラメータの設定、三次元測定時の測定パラメータの設定などの用途に使用され、設定された測定パラメータなどは、制御処理部20Aによって、記憶部34に記憶される。
The
記憶された測定パラメータなどは、必要時に制御処理部20Aによって取得されて、それぞれ処理装置100Aの各部、三次元デジタイザ30Aに供給される。
The stored measurement parameters and the like are acquired by the
表示部10は、例えば液晶ディスプレイ、CRTなどで構成されて、動画などを表示可能であり、測定された形状データの三次元形状などの画像情報や、各種メッセージなどが表示部10に表示される。また、操作部33から各種パラメータや装置配置情報などが入力される際には、これらの情報は表示部10に表示され、入力値の確認などに供される。
The
入出力部11は、USBインタフェースなどを備えて構成され、処理装置100Aと三次元デジタイザ30Aとの情報交換のインタフェースである。
The input /
記憶部34は、例えばハードディスク、ROMおよびRAMなどを備えて構成されており、第2位置データd6、配置合わせされた各種形状データおよび画像データなどの処理装置100Aの各部が出力する情報、処理装置100Aの各部を制御するために設定された処理装置パラメータ、測定パラメータなどの三次元測定システム500Aの各部に必要なパラメータ、ならびに処理装置100Aの各部の動作を制御する制御プログラムなどの恒久的な記憶と、各種情報の一時的な記憶とに使用される。また、三次元デジタイザ30Aが、その測定した対象物の二次元画像から形状データへの変換を処理装置100Aに処理させるタイプのものである場合には、その変換に必要な三次元化パラメータなども記憶部34に記憶される。
The
また、測定部10Aの座標系である測定機座標系C1と、指示光投光部21Aの座標系である投光器座標系C2(図5、図6)との関係において、測定機座標系C1に対する投光器座標系C2の配置を表す投光器配置情報CP1も、操作部33からの入力や、三次元デジタイザ30Aからの入力によって記憶部34に記憶されている。
Further, in the relationship between the measuring machine coordinate system C1 that is the coordinate system of the measuring
なお、以下に説明するマーカ位置取得部12、対応関係取得部15、座標変換部16、指示光像取得部17Aおよび制御処理部20Aは、CPUで所定の制御プログラムを実行することで実現しても良いし、専用のハードウェア回路を用いて実現しても良い。
The marker
◎制御処理部20A:
制御処理部20Aは、操作部33から入力されるマーカ測定開始信号および三次元測定開始信号などの各種操作信号に従って、処理装置100Aの他の機能部を制御および他の機能部との必要な情報の授受を行うとともに、三次元デジタイザ30Aを構成する測定部10A(10B)、指示光投光部21Aの制御や情報の授受などを行う。
The
◎マーカ位置取得部12:
図2に示されるマーカ位置取得部12は、三次元デジタイザ30Aから入出力部11を経て供給された画像データd2などに基づいて測定範囲n1における複数の着目マーカの三次元位置をそれぞれ示す測定機座標系C1で表現された第1位置データd4を生成し、対応関係取得部15および座標変換部16へと供給する。
Marker position acquisition unit 12:
The marker
○測定部10Aの出力に対する第1位置データd4の生成:
三次元デジタイザ30Aの測定部として測定部10Aが採用されるときには、マーカ位置取得部12は、例えば、先ず、画像データd2からエッジ抽出処理などの画像処理によって、各着目マーカの画像を抽出し、この画像から各マーカの中心に対応する画素位置(二次元)をそれぞれ求める。
○ Generation of the first position data d4 for the output of the
When the
次に、マーカ位置取得部12は、求めた各画素位置に対応する三次元座標を形状データd3’から求めることによって各着目マーカの三次元位置を求めることより第1位置データd4を取得する。
Next, the marker
○測定部10Bの出力に対する第1位置データd4の生成:
三次元デジタイザ30Aの測定部として測定部10Bが採用されるときには、マーカ位置取得部12は、例えば、先ず、各画像データd2からエッジ抽出処理などの画像処理によって、各画像データd2ごとに各着目マーカの画像を抽出し、この画像から各マーカの中心に対応する画素位置を各画像データd2ごとにそれぞれ求める。
○ Generation of the first position data d4 for the output of the
When the
次に、マーカ位置取得部12は、ステレオ画像である各画像データd2間での各マーカの中心に対応する画素位置の対応付けを行い、求められた対応関係に基づいて、画像撮影部4Bの2つの撮影部間の基線長に基づく三角測量の原理によって各着目マーカの三次元位置を求めることにより第1位置データd4を取得する。
Next, the marker
○信頼度取得部13およびマーカ形態取得部14について:
また、マーカ位置取得部12は、信頼度取得部13およびマーカ形態取得部14を備えている。
○ About the
The marker
信頼度取得部13は、例えば、画像データd2の各マーカ部分の画素値を所定の閾値と比較することによって、マーカ部分の光量の不足や光量の飽和の有無など判断し、求められた第1位置データd4における各マーカ三次元位置に信頼度を付加する。
For example, the
マーカ形態取得部14は、対象物50上の各マーカの形態(形状、色彩、模様など)が異なっている場合には、制御処理部20Aからの制御に応じて、画像データd2に基づいた画像処理によって各マーカの形態を取得し、第1位置データd4に付加する。
When the marker forms (shape, color, pattern, etc.) on the
◎対応関係取得部15:
図2に示される対応関係取得部15は、マーカ位置取得部12から供給された第1位置データd4と、記憶部34から制御処理部20Aを経て供給される第2位置データd6とから3以上の共通マーカの位置データを第1位置データd4と第2位置データd6とについてそれぞれ探索し、探索された3以上の共通マーカの、第1位置データd4と第2位置データd6での対応関係であるマーカ対応関係R1を生成し、座標変換部16へと供給する。
◎ Correspondence acquisition unit 15:
The
なお、対応関係取得部15は、上述した3以上の共通マーカの探索については、例えば、先ず、第1位置データd4および第2位置データd6のそれぞれについて、3以上のマーカの組合わせをすべて抽出する。次に、抽出された各組合わせ毎にマーカ三次元位置によって表現される形状(「マーカ位置形状」とも称する)に着目して、第1位置データd4および第2位置データd6間でマーカ位置形状が最も合同関係に近い組合わせを抽出し、抽出された組合わせを構成する3以上のマーカを、第1位置データd4および第2位置データd6のそれぞれについての3以上の共通マーカとして探索する。
In addition, for the search for the three or more common markers described above, the
◎座標変換部16:
図2に示される座標変換部16は、対応関係取得部15から供給されたマーカ対応関係R1に基づいて、三次元デジタイザ30Aの測定機座標系C1でそれぞれ表現された第1位置データd4における共通マーカの各三次元位置を、所定の基準座標系C3で表現された第2位置データd6における共通マーカの各三次元位置に変換する座標変換情報M1を求める。
Coordinate conversion unit 16:
The coordinate
座標変換情報M1は、(1)式または(2)式の形式で表現されるアフィン変換で表現される。なお、座標変換情報M1は、基準座標系C3に対する測定機座標系C1の配置関係を与える情報でもある。 The coordinate conversion information M1 is expressed by affine transformation expressed in the form of the expression (1) or (2). The coordinate conversion information M1 is also information that gives an arrangement relationship of the measuring machine coordinate system C1 with respect to the reference coordinate system C3.
具体的には、座標変換情報M1は、例えば、第1位置データd4における各共通マーカの三次元位置を、第2位置データd6における各共通マーカの三次元位置に、マーカ対応関係R1に従ってアフィン変換によってそれぞれ対応させる連立方程式を作成し、最小二乗法を用いて、(1)式または(2)式で表されるアフィン変換の変換行列を求めることなどによって生成される。 Specifically, the coordinate conversion information M1, for example, affine-transforms the three-dimensional position of each common marker in the first position data d4 into the three-dimensional position of each common marker in the second position data d6 according to the marker correspondence R1. Are generated by, for example, obtaining simultaneous equations corresponding to each of them, and obtaining a transformation matrix of the affine transformation represented by the formula (1) or (2) using the least square method.
さらに、座標変換部16は、生成した座標変換情報M1を、マーカ位置取得部12から供給された第1位置データd4に施すことによって、測定機座標系C1でそれぞれ表現された第1位置データd4を第3位置データd5についての基準座標系C3に座標変換する。
Further, the coordinate
座標変換部16は、また、制御処理部20Aを経て測定範囲n1についての形状データd3の供給を受け、形状データd3に座標変換情報M1を施すことによって、測定機座標系C1で表現された形状データd3を基準座標系C3で表現された形状データd7に座標変換する。
The coordinate
取得された第3位置データd5、形状データd7および座標変換情報M1は、制御処理部20Aへと供給され、表示部10での表示や、指示光像取得部17Aにおける指示光画像23d、24dの取得などに用いられる。
The acquired third position data d5, shape data d7, and coordinate conversion information M1 are supplied to the
◎指示光像取得部17A:
図2に示される指示光像取得部17Aは、像位置算出部18Aおよび像態様取得部19を主に備えて構成される。
◎ Indicating light
The instruction light
指示光像取得部17Aは、制御処理部20Aから第1位置データd4、第3位置データd5、第2位置データd6、投光器配置情報CP1および座標変換情報M1などの供給を受け、像位置算出部18Aが指示光画像23dおよび24dの像位置を算出し、像態様取得部19が指示光画像23dおよび24dの像の態様を取得することによって、指示光画像23dおよび24dを生成する。
The instruction light
生成された指示光画像23dおよび24dは、制御処理部20Aを経て指示光投光部21Aへと供給され、それぞれ、複数の着目マーカの位置をそれぞれ示す第1位置指示光23および複数の参照マーカの位置をそれぞれ示す第2位置指示光24の投光に用いられる。
The generated
次に、図5および図6を用いて、像位置算出部18Aおよび像態様取得部19について説明する。
Next, the image
○像位置算出部18A:
三次元デジタイザ30Aにおいては、測定部10A(10B)と、指示光投光部21Aとの配置関係は固定である。
Image
In the three-
従って、測定機座標系C1に対する投光器座標系C2の配置情報を表現した投光器配置情報CP1は、測定機座標系C1に対する投光器座標系C2の配置関係を固定的に表現したものであり、基準座標系C3における測定機座標系C1の配置が変更されると、基準座標系C3における投光器座標系C2の配置も連動して同様に変更される。 Accordingly, the projector arrangement information CP1 expressing the arrangement information of the projector coordinate system C2 with respect to the measuring machine coordinate system C1 is a fixed expression of the arrangement relationship of the projector coordinate system C2 with respect to the measuring machine coordinate system C1, and is the reference coordinate system. When the arrangement of the measuring machine coordinate system C1 in C3 is changed, the arrangement of the projector coordinate system C2 in the reference coordinate system C3 is also changed in the same manner.
投光器配置情報CP1は、例えば、予め記憶部34に記憶されるなどしており、像位置算出部18Aがマーカ位置指示光に対応した指示光画像の位置を求めるときに使用される。
The projector arrangement information CP1 is stored in advance in the
図5は、測定機座標系C1で表現された第1位置データd4に基づいて、マーカ位置指示光である第1位置指示光23に対応した指示光画像23dを取得する手法を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a technique for acquiring the
図5に示される対象物50には、3つのマーカTM1が着目マーカとして設けられており、指示光投光部21A(図2)の画像表示部8に表示された指示光画像23dに基づいて生成された第1位置指示光23が投光光学系9の主点9aを経て各着目マーカTM1に投光されている。
The
また、各着目マーカTM1のマーカ三次元位置をそれぞれ示す第1位置データd4は、測定機座標系C1で与えられており、投光光学系9の主点9aの座標は、投光器座標系C2で与えられている。
The first position data d4 indicating the marker three-dimensional position of each marker of interest TM1 is given by the measuring machine coordinate system C1, and the coordinates of the
ここで、画像表示部8上に生成される画像は投光器座標系C2で生成されるので、指示光画像23dの位置は投光器座標系C2で表現される必要がある。
Here, since the image generated on the
従って、像位置算出部18Aは、各着目マーカTM1の位置を適切に指示するような第1位置指示光23を投光可能な指示光画像23dを取得するために、測定機座標系C1に対する投光器座標系C2の配置関係である投光器配置情報CP1を用いて第1位置データd4を投光器座標系C2で表現されたマーカ位置データに座標変換し、該マーカ位置データによってそれぞれ表現された各着目マーカTM1の位置と主点9aとを結ぶ直線と、画像表示部8を投光器座標系C2で表現する平面などとの交点の座標を求めることによって、画像表示部8上での指示光画像23dの像位置を取得する。
Accordingly, the image
図6は、基準座標系C3で表現された第3位置データd5および第2位置データd6に基づいて、マーカ位置指示光である第1位置指示光23および第2位置指示光24にそれぞれ対応した指示光画像23dおよび24dを取得する手法を説明する図である。
FIG. 6 corresponds to the first
図6に示される対象物50には、3つの着目マーカTM1および3つの参照マーカTM2が設けられており、指示光投光部21A(図2)の画像表示部8に表示された指示光画像23dおよび24dに基づいてそれぞれ生成された第1位置指示光23および第2位置指示光24が投光光学系9の主点9aを経て各着目マーカTM1および各参照マーカTM2にそれぞれ投光されている。
The
また、各着目マーカTM1および各参照マーカTM2のマーカ三次元位置をそれぞれ示す第3位置データd5および第2位置データd6は、それぞれ基準座標系C3で与えられており、投光光学系9の主点9aの座標は、投光器座標系C2で与えられている。
The third position data d5 and the second position data d6 indicating the marker three-dimensional positions of each marker of interest TM1 and each of the reference markers TM2 are given by the reference coordinate system C3, respectively. The coordinates of the
また、座標変換情報M1は、座標変換部16において取得されたものであり、基準座標系C3に対する測定機座標系C1の配置情報を与える。
The coordinate conversion information M1 is obtained by the coordinate
従って、基準座標系C3に対する投光器座標系C2の配置は、合成変換CP1*M1によって与えられる。 Accordingly, the arrangement of the projector coordinate system C2 with respect to the reference coordinate system C3 is given by the composite transformation CP1 * M1.
ここで、画像表示部8上に生成される画像は投光器座標系C2で生成されるので、指示光画像23dおよび24dの位置は投光器座標系C2で表現される必要がある。
Here, since the image generated on the
従って、像位置算出部18Aは、各着目マーカTM1および各参照マーカTM2の位置をそれぞれ適切に指示するような第1位置指示光23および第2位置指示光24を投光可能な指示光画像23dおよび24dを取得するために、測定機座標系C3に対する投光器座標系C2の配置関係を与える合成変換CP1*M1を用いて第3位置データd5および第2位置データd6を投光器座標系C2で表現されたマーカ位置データにそれぞれ座標変換し、該マーカ位置データによってそれぞれ表現された各着目マーカTM1および各参照マーカTM2の位置と主点9aとを結ぶ直線と、画像表示部8を投光器座標系C2で表現する平面などとの交点の座標を求めることによって、画像表示部8上での指示光画像23dおよび24dの像位置を取得する。
Therefore, the image
○像態様取得部19:
像態様取得部19は、第1位置指示光23および第2位置指示光24が、対象物50上の各着目マーカおよび各参照マーカに所望のサイズおよび形態(形状、色彩、模様、照度など)で投光されるように、像位置算出部18Aによって取得された画像表示部8上の各像位置に形成される指示光画像23d、24dの態様(形状、色彩、模様、輝度など)を求める。
○ Image mode acquisition unit 19:
The image
像位置算出部18Aの演算結果によって第1位置指示光23および第2位置指示光24に対する指示光画像23dおよび24dの投光倍率が求められるので、像態様取得部19は、この投光倍率に基づいて画像表示部8上の各像位置に形成される指示光画像23d、24dのサイズを求める。
Since the projection magnification of the
また、像態様取得部19は、画像表示部8上の各像位置に形成される指示光画像23dおよび指示光画像24dの態様を、全ての像位置に対して同じ態様にしてもよいし、制御処理部20Aからの制御命令に従って、信頼度取得部13が取得した各マーカのマーカ三次元位置の信頼度や、マーカ形態取得部14が取得した各マーカの形態に応じた態様の第1位置指示光23、第2位置指示光24が各マーカにそれぞれ投光されるように、画像表示部8上の各像位置の指示光画像23dおよび24dの態様を求めてもよい。
Further, the image
また、像態様取得部19は、各参照マーカを基準とした測定範囲n1の設定作業を容易にするために、第1位置指示光23および第2位置指示光24については、例えば、3以上の共通マーカが、3以上の共通マーカとは異なる複数の参照マーカから識別できるような態様で照らされるように種々の指示光画像23dおよび指示光画像24dを生成する。
Further, the image
[三次元測定システム500Aの動作:]
次に、図7から図9を用いて、三次元測定システム500Aの動作例を説明する。
[Operation of the three-
Next, an operation example of the three-
図7は、参照マーカf1〜f4が設けられている測定済み範囲n2に対して、着目マーカf1〜f3およびfxを有する新たな範囲を三次元デジタイザ30Aの測定範囲n1として設定する様子を例示する図である。
FIG. 7 illustrates a state in which a new range having the markers of interest f1 to f3 and fx is set as the measurement range n1 of the three-
ここで、参照マーカf1〜f4についての第2位置データd6の例を、表1に示す。 Here, Table 1 shows an example of the second position data d6 for the reference markers f1 to f4.
表1においては、最上段の「マーカID」は各参照マーカを識別するIDであり、「X座標」、「Y座標」および「Z座標」は、各参照マーカのマーカ三次元位置を表現する各座標であり、「信頼度」は各参照マーカのマーカ三次元位置の信頼度であり、下段の各符号は、上から下へ向けて各段毎に各参照マーカf1〜f4について、最上段に対応する値を象徴的に表現した符号である。 In Table 1, “Marker ID” at the top is an ID for identifying each reference marker, and “X coordinate”, “Y coordinate”, and “Z coordinate” represent the marker three-dimensional position of each reference marker. "Reliability" is the reliability of the marker three-dimensional position of each reference marker, and each symbol in the lower row is the uppermost row for each of the reference markers f1 to f4 from top to bottom. This is a code that symbolically represents the value corresponding to.
各参照マーカf1〜f4についての第2位置データd6は、予め所定の基準座標系で取得されて記憶部34に記憶されている。
The second position data d6 for each of the reference markers f1 to f4 is acquired in advance with a predetermined reference coordinate system and stored in the
なお、表1〜表4などにおけるマーカIDは、各マーカのマーカ三次元位置など、各マーカの特性を代表的に表現することによって、対応関係取得部15での対応関係取得処理など各種処理におけるマーカの取り扱いを容易にするために設定されるものである。
The marker IDs in Tables 1 to 4 and the like are used in various processes such as the correspondence acquisition process in the
表2は、測定範囲n1における各着目マーカf1〜f3およびfxについての第1位置データd4の例を示している。 Table 2 shows an example of the first position data d4 for the respective markers of interest f1 to f3 and fx in the measurement range n1.
表2においては、最上段の「マーカID」は各着目マーカを識別するIDであり、「x座標」、「y座標」および「z座標」は、各着目マーカのマーカ三次元位置を表現する各座標であり、「信頼度」は各着目マーカのマーカ三次元位置の信頼度であり、下段の各符号は、上から下へ向けて各段毎に各着目マーカf1〜f3およびfxについて、最上段に対応する値を象徴的に表現した符号である。 In Table 2, “Marker ID” at the top is an ID for identifying each marker of interest, and “x coordinate”, “y coordinate”, and “z coordinate” express the marker three-dimensional position of each marker of interest. Each of the coordinates, “reliability” is the reliability of the marker three-dimensional position of each marker of interest, and each symbol in the lower row is for each marker of interest f1 to f3 and fx for each row from top to bottom. It is a code that symbolically represents the value corresponding to the top row.
測定範囲n1における各着目マーカf1〜f3およびfxは、三次元デジタイザ30Aによって測定された画像データd2などに基づいてマーカ位置取得部12において取得されたものであり、表2に示される第1位置データd4は、測定機座標系C1で表現されている。
The respective markers of interest f1 to f3 and fx in the measurement range n1 are acquired by the marker
ここで、第1位置データd4においては、各着目マーカのマーカIDは確定しておらず、仮のIDとして各着目マーカf1〜f3およびfxに対して、それぞれ仮のマーカIDh5〜h8がそれぞれ割り当てられている。 Here, in the first position data d4, the marker ID of each marker of interest is not fixed, and temporary marker IDs h5 to h8 are respectively assigned to the markers of interest f1 to f3 and fx as temporary IDs. It has been.
第1位置データd4と第2位置データd6とは、対応関係取得部15(図2)に供給されて、測定範囲n1の着目マーカと、測定済み範囲n2の参照マーカとのマーカ対応関係R1が求められる。 The first position data d4 and the second position data d6 are supplied to the correspondence acquisition unit 15 (FIG. 2), and the marker correspondence R1 between the target marker in the measurement range n1 and the reference marker in the measured range n2 is obtained. Desired.
図8は、対応関係取得部15(図2)において求められた、測定範囲n1の着目マーカf1〜f3およびfx(図7)と、測定済み範囲n2の参照マーカf1〜f4とのマーカ対応関係R1を示す図である。 FIG. 8 shows a marker correspondence relationship between the markers of interest f1 to f3 and fx (FIG. 7) in the measurement range n1 and the reference markers f1 to f4 in the measured range n2 obtained by the correspondence relationship acquisition unit 15 (FIG. 2). It is a figure which shows R1.
図8は、図7における測定範囲n1の着目マーカf1〜f3およびfxについてのマーカ三次元位置と、図7における測定済み範囲n2の各参照マーカf1〜f4についてのマーカ三次元位置との対応関係を示す図である。 FIG. 8 shows the correspondence between the marker three-dimensional positions for the focus markers f1 to f3 and fx in the measurement range n1 in FIG. 7 and the marker three-dimensional positions for the reference markers f1 to f4 in the measured range n2 in FIG. FIG.
マーカ三次元位置b1〜b4は、それぞれ表1に示された第2位置データd6のマーカIDであるf1〜f4についてのマーカ三次元位置を基準座標系C3において表示したものである。 The marker three-dimensional positions b1 to b4 are obtained by displaying the marker three-dimensional positions for the marker IDs f1 to f4 of the second position data d6 shown in Table 1 in the reference coordinate system C3.
また、マーカ三次元位置b5〜b8は、それぞれ表2に示された第1位置データd4のマーカIDであるh5〜h8についてのマーカ三次元位置を測定機座標系C1において表示したものである。 The marker three-dimensional positions b5 to b8 are obtained by displaying the marker three-dimensional positions for the marker IDs h5 to h8 of the first position data d4 shown in Table 2 in the measuring machine coordinate system C1.
なお、図8においては、マーカ三次元位置の対応関係の理解を容易にするために、測定範囲n1と測定済み範囲n2とを仮想的に表示している。 In FIG. 8, the measurement range n <b> 1 and the measured range n <b> 2 are virtually displayed to facilitate understanding of the correspondence relationship between the marker three-dimensional positions.
図8においては、第2位置データd6におけるマーカ位置形状の1つである三角形b1b2b3と、第1位置データd4におけるマーカ位置形状の1つである三角形b5b6b7との対応関係に基づいて、マーカ三次元位置b5、b6、およびb7をそれぞれマーカ三次元位置b1、b2およびb3に対応させるマーカ対応関係R1が、対応関係取得部15によって求められている。
In FIG. 8, based on the correspondence relationship between the triangle b1b2b3, which is one of the marker position shapes in the second position data d6, and the triangle b5b6b7, which is one of the marker position shapes in the first position data d4, The correspondence
求められたマーカ対応関係R1は、座標変換部16に供給され、座標変換部16において既述した手法によって、マーカ対応関係R1に基づいた座標変換情報M1が求められる。
The obtained marker correspondence R1 is supplied to the coordinate
座標変換情報M1が求められると、座標変換部16は、座標変換情報M1を表2に示される第1位置データd4に施し、基準座標系C3で表現された第3位置データd5を取得する。
When the coordinate conversion information M1 is obtained, the coordinate
表3は、表2に示された第1位置データd4とマーカ対応関係R1とから生成された第3位置データd5を示している。 Table 3 shows the third position data d5 generated from the first position data d4 shown in Table 2 and the marker correspondence R1.
表3においては、最上段の「マーカID」は各着目マーカを識別するIDであり、「X座標」、「Y座標」および「Z座標」は、各着目マーカのマーカ三次元位置を表現する各座標であり、「信頼度」は各着目マーカのマーカ三次元位置の信頼度であり、下段の各符号は、上から下へ向けて各段毎に各着目マーカf1〜f3およびfxについて、最上段に対応する値を象徴的に表現した符号である。 In Table 3, “Marker ID” at the top is an ID for identifying each marker of interest, and “X coordinate”, “Y coordinate”, and “Z coordinate” express the marker three-dimensional position of each marker of interest. Each of the coordinates, “reliability” is the reliability of the marker three-dimensional position of each marker of interest, and each symbol in the lower row is for each marker of interest f1 to f3 and fx for each row from top to bottom. It is a code that symbolically represents the value corresponding to the top row.
ここで、表2に示された第1位置データd4と、表3にしめされた第3位置データd5とでは、マーカIDおよび三次元位置が異なっている。 Here, the first position data d4 shown in Table 2 and the third position data d5 shown in Table 3 have different marker IDs and three-dimensional positions.
三次元位置の変動は、測定機座標系C1から基準座標系C3への座標変換によるものである。 The change in the three-dimensional position is due to coordinate conversion from the measuring machine coordinate system C1 to the reference coordinate system C3.
次に、マーカIDの変動について説明する。 Next, changes in the marker ID will be described.
座標変換部16においては、マーカ対応関係R1に基づいて、表2に示されていた第1位置データd4での仮のマーカIDであるh5〜h8(表2)がそれぞれ、第3位置データd5においては、参照マーカと着目マーカとの対応関係を考慮したマーカIDであるf1〜f5に更新される。
In the coordinate
ここでは、仮のマーカIDであるh5〜h7で示される着目マーカのマーカ三次元位置がそれぞれマーカIDのf1〜f3で示される参照マーカのマーカ三次元位置に対応することから、仮のマーカIDであるh5〜h7がそれぞれマーカIDのf1〜f3に更新され、仮マーカIDのh8で示されるマーカ三次元位置については、マーカ対応関係R1が求められていないことから、第2位置データd6における最も大きいマーカIDのf4に対する続き番号のマーカIDのf5が割り当てられる。 Here, since the marker three-dimensional position of the marker of interest indicated by the temporary marker IDs h5 to h7 corresponds to the marker three-dimensional position of the reference marker indicated by the marker IDs f1 to f3, respectively, the temporary marker ID H5 to h7 are updated to the marker IDs f1 to f3, respectively, and the marker correspondence R1 is not obtained for the marker three-dimensional position indicated by the temporary marker ID h8. The sequential marker ID f5 is assigned to the largest marker ID f4.
このように、マーカIDと、マーカ三次元位置とをマーカ対応関係R1に基づいて更新することによって第1位置データd4から第3位置データd5が生成される。 Thus, the third position data d5 is generated from the first position data d4 by updating the marker ID and the marker three-dimensional position based on the marker correspondence R1.
図9は、表3に示された第3位置データd5の各マーカ三次元位置と、表1に示された第2位置データd6とが基準座標系C3で表示された様子を示す図である。なお、図9においては、図8と同様に、マーカ三次元位置の対応関係の理解を容易にするために、測定範囲n1と測定済み範囲n2とを仮想的に表示している。 FIG. 9 is a diagram showing a state in which each marker three-dimensional position of the third position data d5 shown in Table 3 and the second position data d6 shown in Table 1 are displayed in the reference coordinate system C3. . In FIG. 9, as in FIG. 8, the measurement range n <b> 1 and the measured range n <b> 2 are virtually displayed in order to facilitate understanding of the correspondence relationship between the marker three-dimensional positions.
図9に示されるように、対応関係取得部15で求められたマーカ対応関係R1が正しければ、各マーカ三次元位置の配置関係は、図7に示される各参照マーカと、各着目マーカとの配置関係と等しくなる。
As shown in FIG. 9, if the marker correspondence relationship R1 obtained by the correspondence
生成された第1位置データd4、第3位置データd5および座標変換情報M1などは、制御処理部20Aを経て指示光像取得部17Aへと供給され、指示光像取得部17Aにおいて既述したように、指示光画像23d、指示光画像24dが生成される。
The generated first position data d4, third position data d5, coordinate conversion information M1, and the like are supplied to the instruction light
生成された指示光画像23dおよび指示光画像24dは、指示光投光部21Aに供給されて、第1位置指示光23および第2位置指示光24として対象物50に向けて投光される。
The generated
対象物50上での各マーカ位置指示光の状態に基づいて、現在の測定範囲が妥当であるとの判断が、測定者によってなされると、測定範囲n1についての三次元測定が実行されて、測定範囲n1の三次元形状を表現した形状データd3が測定部10A(10B)において取得される。
When the measurement person determines that the current measurement range is appropriate based on the state of each marker position indicating light on the
取得された形状データd3は、処理装置100Aの座標変換部16において、座標変換情報M1を用いて形状データd7へと座標変換される。
The acquired shape data d3 is coordinate-converted into shape data d7 by using the coordinate conversion information M1 in the coordinate
三次元測定が完了すると、第3位置データd5は、第2位置データd6に統合されて新たな第2位置データd6として更新される。更新された第2位置データd6は、新たな測定範囲の設定時に、測定済みのマーカである各参照マーカの三次元位置を示す第2位置データd6として使用される。 When the three-dimensional measurement is completed, the third position data d5 is integrated with the second position data d6 and updated as new second position data d6. The updated second position data d6 is used as second position data d6 indicating the three-dimensional position of each reference marker that is a measured marker when a new measurement range is set.
表4は、更新された第2位置データd6を示す。表4における記載は、表1と同じである。 Table 4 shows the updated second position data d6. The description in Table 4 is the same as in Table 1.
表4に示されるように、更新された第2位置データd6は、表1に示された更新前の第2位置データd6に対して、新たに図7に示された着目マーカfxが、マーカ対応関係R1に基づいてマーカIDのf5を割り当てられた参照マーカf5として設定されている。 As shown in Table 4, the updated second position data d6 is different from the second position data d6 before update shown in Table 1 in that the target marker fx shown in FIG. Based on the correspondence R1, the marker ID f5 is set as the assigned reference marker f5.
[指示光投光部21Aの投光動作の説明:]
次に、三次元デジタイザ30Aにおける指示光投光部21Aの投光動作の例について説明する。
[Description of Projection Operation of Indicator
Next, an example of the light projecting operation of the instruction
図10は、対象物50上の測定範囲n1に設けられた着目マーカf1からf3およびf5に対して三次元デジタイザ30Aの指示光投光部21A(図2)から投光されたマーカ位置指示光である第1位置指示光23の例を示す図である。
FIG. 10 shows marker position indication light projected from the indication
図10に示されるように、対象物50上には、指示光投光部21Aから第1位置指示光23のみが照射されている。
As shown in FIG. 10, only the first
従って、測定者は、三次元デジタイザ30Aの配置調整を行って測定範囲n1の設定を行う際に、三次元測定システム500Aの表示部10などに視線を移すことなく対象物50に注目した状態で着目識別点の位置が適切に求められたか否かを判断でき、この判断結果に基づいて三次元デジタイザ30Aの配置調整による測定範囲の設定を効率よく行うことができる。
Accordingly, when the measurement person performs the arrangement adjustment of the three-
すなわち、測定者は、通常、三次元デジタイザ30Aの測定範囲n1を対象物50に設定するときには、対象物50上に測定したい範囲を想定し、想定した範囲に、三次元デジタイザ30Aを例えば正対させるなどして想定した範囲と、三次元デジタイザ30Aの測定範囲とを一致させ、所望の測定範囲の形状データを取得するが、第1位置指示光23が、対象物50上で想定した所望の測定範囲のマーカに投光されているか否かによって、所望の測定範囲についての形状データを得られるか否かを判断し、所望の測定範囲が設定されている場合にのみ、三次元測定を行うようにすることができ、三次元測定作業の効率を上げることができる。
That is, when the measurement person normally sets the measurement range n1 of the three-
図10に示されるマーカ位置指示光の投光状態から、指示光投光部21Aは、マーカ位置指示光を第1位置指示光23から第2位置指示光24に切り替える。
From the marker position indicator light projection state shown in FIG. 10, the indicator light projector 21 </ b> A switches the marker position indicator light from the first position indicator light 23 to the second
図11は、対象物50上の測定済み範囲n2に設けられた参照マーカf1からf4に対して三次元デジタイザ30Aの指示光投光部21A(図2)から投光されたマーカ位置指示光である第2位置指示光24の例を示す図である。
FIG. 11 shows marker position indication light projected from the indication
図11に示されるように、対象物50上には、指示光投光部21Aか第2位置指示光24のみが照射されている。
As shown in FIG. 11, only the indication light projector 21 </ b> A or the second
例えば、処理装置100Aから指示光投光部21Aに供給される指示光画像23dと指示光画像24dとを交互に切り替えることによって、マーカ位置指示光の投光状態を、図10の状態から図11の状態へと時間的に交互に切り替えることができる。
For example, by alternately switching the
第1位置指示光23と第2位置指示光24との態様(輝度、各指示光のパターンなど)が同じである場合であっても、この切り替え動作を繰り返せば、マーカ位置指示光の投光状態は、図12に示される投光状態になる。
Even if the first
図12は、対象物50上の測定範囲n1の着目マーカf1からf3およびf5と、測定済み範囲n2の参照マーカf1からf4とに対してそれぞれ三次元デジタイザ30Aの指示光投光部21A(図2)から投光されたマーカ位置指示光である第1位置指示光23および第2位置指示光24の例を示す図である。
FIG. 12 shows the
図12に示されるように、第1位置指示光23と第2位置指示光24との態様が同じであっても、共通マーカf1からf3には、第1位置指示光23と第2位置指示光24の両方が投光されるので、測定済み領域n2のみに属する参照マーカf4と、共通マーカf1からf3との明るさは異なり、測定者は、参照マーカf4と、共通マーカf1からf3とを区別できるとともに、測定範囲n1のみに属する着目マーカf5と、共通マーカf1からf3とを区別できる。
As shown in FIG. 12, even if the first
また、第1位置指示光23と第2位置指示光24とがそれぞれ投光される期間の割合を1対1から変更すれば、測定者には、共通マーカf1からf3と、参照マーカf4と、着目マーカf5とが、それぞれ相互に異なった態様で投光されていように観察されるので、測定者による測定範囲n1の設定作業の効率が向上する。
In addition, if the ratio of the period during which the first
このように、第1位置指示光23と第2位置指示光24とを、時間的に交互に切り替える手法を採用すれば、指示光投光部21Aの投光光学系9に備えられた光源の光量を一定に保ったままで、画像表示部8に表示される画像を、時間的に交互に切り替えるという手法のみで、測定者には共通マーカf1からf3が他のマーカと異なった態様で照射されているように観察されるので、例えば、共通マーカf1からf3を他のマーカから識別して共通マーカf1からf3に他のマーカと異なった態様の指示光像を生成し、該指示光像に基づいて指示光を投光する場合と同じ効果が得られ、対象物50に設けられた各種マーカの識別性を高めることができ、コストの低い制御および構成によって、測定範囲n1の設定作業の効率を向上させることができる。
As described above, if a method of alternately switching the first
なお、第1位置指示光23と第2位置指示光24との投光期間は、両者の切り替え時などにおいて、時間的に重なっていても良い。
It should be noted that the light projection periods of the first
図13は、対象物50上の測定範囲n1における着目マーカf5、測定範囲n1と測定済み範囲n2とについての共通マーカf1からf3、および測定済み範囲n2における参照マーカf4に対してそれぞれ三次元デジタイザ30Aの指示光投光部21A(図2)から投光された光位置指示光25,26および27の例を示す図である。
FIG. 13 shows a three-dimensional digitizer for the marker of interest f5 in the measurement range n1 on the
図13に示される光位置指示光25,26および27は、それぞれ、相互に異なった態様の指示光画像に基づいて生成され、対象物50上に投光されており、測定者は、共通マーカf1からf3を他のマーカから識別することができる。
The light
このように指示光像において、共通マーカf1からf3を他のマーカと異なる態様で投光することによっても、本発明の有用性を損なうことなく、測定範囲n1の設定作業の効率を向上させることができる。 As described above, even if the common markers f1 to f3 are projected in a different manner from the other markers in the indicator light image, the efficiency of setting the measurement range n1 can be improved without detracting from the usefulness of the present invention. Can do.
[誤ったマーカ対応関係R1が取得されたときのマーカ位置指示光について:]
次に、対応関係取得部15において誤ったマーカ対応関係R1が取得された場合のマーカ位置指示光について説明する。
[Regarding marker position indicating light when wrong marker correspondence R1 is acquired:]
Next, the marker position indicating light when an incorrect marker correspondence R1 is acquired by the
図14は、誤ったマーカ対応関係R1に基づいたマーカ位置指示光である第2位置指示光24の例を示す図である。 FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the second position indicating light 24 that is the marker position indicating light based on the erroneous marker correspondence R1.
図14に示される対象物50上の測定済み範囲n2には、参照マーカf1〜f8が設けられており、参照マーカf1〜f8の各マーカ三次元位置を示す第2位置データd6(図2)は、基準座標系C3で表現されている。
Reference markers f1 to f8 are provided in the measured range n2 on the
また、参照マーカf1〜f3が表すマーカ位置形状と、参照マーカf4〜f6が表すマーカ位置形状とは、略合同の関係を有している。 Further, the marker position shapes represented by the reference markers f1 to f3 and the marker position shapes represented by the reference markers f4 to f6 have a substantially congruent relationship.
三次元デジタイザ30Aの測定範囲は、測定範囲n1に設定されており、参照マーカf1〜f3は、着目マーカf1〜f3でもある共通マーカである。
The measurement range of the three-
三次元デジタイザ30Aに対して測定機座標系C1が定められ、測定機座標系C1に対する投光器座標系C2の配置を与える投光器配置情報CP1によって、投光器座標系C2が定められている。
The measuring machine coordinate system C1 is defined for the three-
指示光投光部21A(図2)から第2検出光22(図2)が測定範囲n1を包含する範囲に投光され、その反射光の画像が測定部10A(10B)によって画像データd2として取得されると、マーカ位置取得部12(図2)において画像データd2に基づいて、測定機座標系C1で表現された着目マーカf1〜f3の各マーカ三次元位置を示す第1位置データd4(図2)が取得される。
The second detection light 22 (FIG. 2) is projected from the
対応関係取得部15(図2)においては、各着目マーカf1〜f3が表現し得る全てのマーカ位置形状と、各参照マーカf1〜f8が表現し得る全てのマーカ位置形状とが比較されて、マーカ対応関係R1(図2)が求められる。 In the correspondence relationship acquisition unit 15 (FIG. 2), all marker position shapes that can be expressed by the respective markers of interest f1 to f3 are compared with all marker position shapes that can be expressed by the reference markers f1 to f8. A marker correspondence R1 (FIG. 2) is obtained.
マーカ対応関係R1が求められると座標変換部16において、マーカ対応関係R1に基づいて座標変換情報M1(図2、図6)が求められる。
When the marker correspondence R1 is obtained, the coordinate
マーカ対応関係R1が正しく求められた場合には、マーカ対応関係R1は、着目マーカf1〜f3をそれぞれ参照マーカf1〜f3に対応させるマーカ対応関係となり、このマーカ対応関係R1に基づいて座標変換部16において正しい座標変換情報M1である座標変換情報M1tが求められる。 When the marker correspondence relationship R1 is correctly obtained, the marker correspondence relationship R1 becomes a marker correspondence relationship that associates the target markers f1 to f3 with the reference markers f1 to f3, respectively, and a coordinate conversion unit is based on the marker correspondence relationship R1. In FIG. 16, coordinate conversion information M1t which is correct coordinate conversion information M1 is obtained.
座標変換情報M1tが求められると、図6を用いて説明したように、合成変換CP1*M1tに基づいて、第3位置データd5に基づく第1位置指示光23(図2、図6)が着目マーカf1〜f3上に、また、第2位置データd6に基づく第2位置指示光24(図2、図6)が参照マーカf1〜f8上にそれぞれ適切に投光される。 When the coordinate conversion information M1t is obtained, as described with reference to FIG. 6, the first position indicating light 23 (FIGS. 2 and 6) based on the third position data d5 is focused on based on the combined conversion CP1 * M1t. The second position indicating light 24 (FIGS. 2 and 6) based on the second position data d6 is appropriately projected onto the markers f1 to f3, respectively.
しかし、参照マーカf1〜f3が表すマーカ位置形状と、参照マーカf4〜f6が表すマーカ位置形状とは、略合同の関係を有しているため、着目マーカf1〜f3をそれぞれ参照マーカf4〜f6に対応させる誤ったマーカ対応関係R1が取得される場合がある。 However, since the marker position shapes represented by the reference markers f1 to f3 and the marker position shapes represented by the reference markers f4 to f6 are substantially congruent, the target markers f1 to f3 are referred to as the reference markers f4 to f6, respectively. There is a case where an incorrect marker correspondence R1 corresponding to is acquired.
該誤ったマーカ対応関係R1によれば、座標変換部16において誤った座標変換情報M1である座標変換情報M1fが求められ、座標変換情報M1fに基づいて誤った測定機座標系C1fが定められ、さらに測定機座標系C1fと投光器配置情報CP1とに基づいて、誤った投光器座標系C2fが定められる。
According to the incorrect marker correspondence R1, coordinate conversion information M1f, which is incorrect coordinate conversion information M1, is obtained in the coordinate
この場合、第3位置データd5における着目マーカf1〜f3についてマーカ三次元位置は、第2位置データd6における参照マーカf4〜f6についてのマーカ三次元位置にそれぞれ一致する。 In this case, the marker three-dimensional positions of the target markers f1 to f3 in the third position data d5 coincide with the marker three-dimensional positions of the reference markers f4 to f6 in the second position data d6, respectively.
従って、第3位置データd5に基づく第1位置指示光23(図2、図6)は、合成変換CP1*M1fに基づいて、誤った測定機座標系C1fと誤った投光器座標系C2fによって定められる架空の三次元デジタイザ30Avにおける架空の指示光投光部から参照マーカf4〜f6に向けて投光されようとする。測定範囲n3は、架空の三次元デジタイザ30Avに対する架空の測定範囲である。 Therefore, the first position indicating light 23 (FIGS. 2 and 6) based on the third position data d5 is determined by the wrong measuring machine coordinate system C1f and the wrong projector coordinate system C2f based on the composite conversion CP1 * M1f. Light is projected toward the reference markers f4 to f6 from an imaginary indicator light projector in the imaginary three-dimensional digitizer 30Av. The measurement range n3 is an imaginary measurement range for the imaginary three-dimensional digitizer 30Av.
また、第2位置データd6に基づく第2位置指示光24も同様に、架空の指示光投光部から参照マーカf1〜f8に向けて投光されようとする。 Similarly, the second position indicating light 24 based on the second position data d6 is also projected from the imaginary indicating light projecting unit toward the reference markers f1 to f8.
この場合、実際の指示光投光部21Aは、図14に示される実在の三次元デジタイザ30Aに対して存在するので、誤って参照マーカf4〜f6に投光されるはずの第3位置データd5に基づく第1位置指示光23は、図14に示される架空の参照マーカf4v〜f6vに投光されてしまう。
In this case, since the actual instruction
ここで、架空の参照マーカf4v〜f6vは、それぞれ参照マーカf1〜f3と一致するため、誤ったマーカ対応関係R1によって参照マーカf4〜f6へと向けて投光された第1位置指示光23は、結局、正しいマーカ対応関係R1が求められた場合の第1位置指示光23と同じく参照マーカf1〜f3に対して、参照マーカf1〜f3を参照マーカf4〜f6であると誤認して投光される。 Here, since the fictitious reference markers f4v to f6v coincide with the reference markers f1 to f3, respectively, the first position indication light 23 projected toward the reference markers f4 to f6 by the incorrect marker correspondence R1 is Eventually, the reference markers f1 to f3 are mistakenly recognized as the reference markers f4 to f6 with respect to the reference markers f1 to f3 in the same manner as the first position indicating light 23 when the correct marker correspondence R1 is obtained. Is done.
すなわち、誤ったマーカ対応関係R1が求められた場合に第3位置データd5に基づいて投光される第1位置指示光23は、正しいマーカ対応関係R1が求められた場合と同じ、正しい位置に投光されるが、マーカの認識は誤った状態で投光される。 That is, the first position indicating light 23 projected based on the third position data d5 when the incorrect marker correspondence R1 is obtained is in the same correct position as when the correct marker correspondence R1 is obtained. Although it is projected, the marker is projected in the wrong state.
なお、誤ったマーカ対応関係R1の取得をこのマーカの誤認識を利用して判断できる手法については、図15を用いて後述する。 In addition, the method which can determine acquisition of the incorrect marker corresponding | compatible relationship R1 using the misrecognition of this marker is later mentioned using FIG.
一方、第2位置データd6に基づいて投光される第2位置指示光24も上述した第1位置指示光23と同様に、参照マーカf1〜f8にそれぞれ対応するf1v〜f8vに対して投光されてしまう。 On the other hand, the second position indicating light 24 projected based on the second position data d6 is also projected to f1v to f8v corresponding to the reference markers f1 to f8, respectively, similarly to the first position indicating light 23 described above. It will be.
図14に示される例のように、多くの場合、架空の参照マーカf1v〜f3vおよびf7v〜f8vは、対象物50上に実際にマーカが存在していないところに位置するので、第2位置データd6に基づいて投光される第2位置指示光24のうち、共通マーカ以外のマーカに向けて投光された位置指示光は、多くの場合、マーカが存在しない位置に投光される。
As in the example shown in FIG. 14, in many cases, the fictitious reference markers f1v to f3v and f7v to f8v are located where no marker actually exists on the
従って、処理装置100A自体は、誤ったマーカ対応関係R1であるとは、認識せず正しい対応関係であるとして認識して後続の処理を行っているので、対応関係の誤りについて警告信号等を発することなどはできないが、測定者は、第2位置指示光24がマーカが存在しない場所に投光される現象を確認することによって、誤ったマーカ対応関係R1が取得されたことを認識でき、測定範囲n1を、正しいマーカ対応関係R1が取得される範囲へと設定し直すことが容易となる。
Accordingly, the
図15は、誤ったマーカ対応関係R1に基づいたマーカ位置指示光である第1位置指示光23の例を示す図である。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the first position indicating light 23 which is the marker position indicating light based on the erroneous marker correspondence R1.
図15における基準座標系C3、三次元デジタイザ30A、測定機座標系C1、投光器座標系C2、座標変換情報M1t、架空の三次元デジタイザ30Av、架空の測定機座標系C1、架空の投光器座標系C2、投光器配置情報CP1および誤った座標変換情報M1f、測定範囲n1〜n3については、図14と同じであるので説明を省略し、図15と異なる部分について説明する。
15, reference coordinate system C3, three-
図15における参照マーカf1〜f6は、図14における参照マーカf1〜f6と同じ位置に設けられており、参照マーカf1〜f3は、測定範囲n1における着目マーカでもあり、参照マーカ(着目マーカ)f1〜f3についてのマーカ位置形状と、参照マーカf4〜f6についてのマーカ位置形状とが略合同である。 The reference markers f1 to f6 in FIG. 15 are provided at the same positions as the reference markers f1 to f6 in FIG. 14, and the reference markers f1 to f3 are also focus markers in the measurement range n1, and the reference marker (focus marker) f1 The marker position shape for ˜f3 and the marker position shape for the reference markers f4 to f6 are substantially congruent.
しかし、図14では、各マーカの態様が同じであるのに対して、図15では、参照マーカf1〜f6の態様はそれぞれ形状が異なっている。 However, in FIG. 14, the mode of each marker is the same, whereas in FIG. 15, the modes of the reference markers f1 to f6 are different.
ここでは、第3位置データd5に基づく第1位置指示光23を、それぞれ各マーカに対してマーカの態様に応じた態様で投光した場合に、測定者が誤ったマーカ対応関係R1の取得を認識できる手法を説明する。 Here, when the first position indicating light 23 based on the third position data d5 is projected on each marker in a mode corresponding to the marker mode, the measurer obtains an incorrect marker correspondence R1. A method that can be recognized will be described.
ここで、図15に示される三次元デジタイザ30Aは、予め操作部33からの設定等によって、マーカ位置取得部12に備えられたマーカ形態取得部14が機能することで各参照マーカの形態に応じた形態情報が取得されており、表1に示される第2位置データd6には、取得された形態情報が付加されている。
Here, the three-
また、第3位置データd5に基づいて各着目マーカの位置をそれぞれ示す第1位置指示光23のうち、各共通マーカへの位置指示光については、それぞれ各共通マーカに対応する各参照マーカの形状と相似の形状である位置指示光が指示光投光部21Aから投光される。
Of the first position indicating light 23 indicating the position of each marker of interest based on the third position data d5, the position indicating light for each common marker is the shape of each reference marker corresponding to each common marker. The position indicating light having a similar shape to is projected from the indicating
誤ったマーカ対応関係R1が取得された場合には、図14の例で説明したように、第3位置データd5に基づいて投光される第1位置指示光23は、正しいマーカ対応関係R1が求められた場合と同じ、正しい位置に投光されるが、マーカの認識が誤っており、該第1位置指示光23は、誤って対応づけられた各参照マーカの形態に応じた態様で投光される。
When the wrong marker correspondence R1 is acquired, as described in the example of FIG. 14, the first position indicating light 23 projected based on the third position data d5 has the correct marker correspondence R1. Although the light is projected at the correct position as in the case where it is obtained, the recognition of the marker is incorrect, and the first
この場合、図15の例では、参照マーカf1〜f3に対して、参照マーカf4〜f6用の第2位置指示光24が投光される。
In this case, in the example of FIG. 15, the second
従って、f1〜f3に実際に投光される第2位置指示光24の態様は、参照マーカf1〜f3とは対応していないものとなる。 Therefore, the aspect of the second position indicating light 24 actually projected onto f1 to f3 does not correspond to the reference markers f1 to f3.
従って、処理装置100A自体は、誤ったマーカ対応関係R1であるとは、認識せず正しい対応関係であるとして認識して後続の処理を行っているので、対応関係の誤りについて警告信号等を発することなどはできないが、測定者は、実在する着目マーカの形態に対応しない態様の第1位置指示光23が該着目マーカに投光される現象を確認することによって、誤ったマーカ対応関係R1が取得されたことを認識でき、測定範囲n1を、正しいマーカ対応関係R1が取得される範囲へと設定し直すことが容易となる。
Accordingly, the
三次元測定システム500Aの構成によれば、着目マーカと参照マーカとの対応関係が正しく求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、複数の着目マーカの各形態と、複数の着目マーカのそれぞれ位置を示す第1位置指示光23の態様との相互関係として対象物50上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
According to the configuration of the three-
[三次元測定システム500Aの測定作業フロー:]
次に、図16および図17を用いて、三次元測定システム500Aの測定作業フローを説明する。
[Measurement workflow of
Next, a measurement work flow of the three-
図16および図17は、測定動作の概要を示すフローチャートを例示する図である。 16 and 17 are diagrams illustrating a flowchart showing an outline of the measurement operation.
先ず、図16においては、測定作業が開始されると、測定者は、対象物50と三次元デジタイザ30Aとの相対的な配置関係を調整することによって測定範囲n1を設定する(ステップS10)。
First, in FIG. 16, when the measurement work is started, the measurer sets the measurement range n1 by adjusting the relative positional relationship between the
測定範囲n1が設定されると、測定者の操作によって三次元デジタイザ30Aは第2検出光22を測定範囲n1を含有する範囲に投光して測定範囲n1に設けられている各着目マーカを測定して画像データd2を取得する(ステップS12)。
When the measurement range n1 is set, the three-
着目マーカの測定が終了し、画像データd2が取得されると処理装置100Aのマーカ位置取得部12は、ローカル座標系での着目マーカのマーカ三次元位置をそれぞれ示す第1位置データd4を取得する(ステップS14)。
When the measurement of the marker of interest is completed and the image data d2 is acquired, the marker
第1位置データd4が取得されると、処理装置100Aの指示光像取得部17Aは、着目マーカの各位置を示す第1位置指示光23に対応する指示光画像23dの画像表示部8上での像位置を投光器座標系C2で取得する(ステップS16)。
When the first position data d4 is acquired, the instruction light
指示光画像23dの像位置が取得されると、処理装置100Aの指示光像取得部17Aは、指示光画像23dの態様を取得し(ステップS18)、指示光画像の像位置と態様とに基づいて指示光画像23dを取得する(ステップS20)。
When the image position of the
指示光画像23dが取得されると、指示光投光部21Aから第1位置指示光23が投光される(ステップS22)。
When the
第1位置指示光23が投光されると、測定者は、所望の着目マーカが第1位置指示光23によって照射されているか確認する(ステップS24)。
When the first
所望の参照マーカが照射されていない場合には、測定者はステップS10に戻って
測定範囲n1の設定作業をやり直し、所望の参照マーカが照射されている場合には、測定者は三次元測定システム500Aを操作して三次元測定を行い(ステップS26)、測定範囲n1に対する三次元測定を終了する。
If the desired reference marker is not irradiated, the measurer returns to step S10 to redo the setting operation of the measurement range n1, and if the desired reference marker is irradiated, the measurer uses the three-dimensional measurement system. The three-dimensional measurement is performed by operating 500A (step S26), and the three-dimensional measurement for the measurement range n1 is completed.
次に、図17に示される測定作業においては、測定作業が開始されると、測定者は、対象物50と三次元デジタイザ30Aとの相対的な配置関係を調整することによって測定範囲n1を設定する(ステップS30)。
Next, in the measurement work shown in FIG. 17, when the measurement work is started, the measurer sets the measurement range n1 by adjusting the relative positional relationship between the
測定範囲n1が設定されると、測定者の操作によって三次元デジタイザ30Aは第2検出光22を測定範囲n1を含有する範囲に投光して測定範囲n1に設けられている各着目マーカを測定して画像データd2を取得する(ステップS32)。
When the measurement range n1 is set, the three-
着目マーカの測定が終了し、画像データd2が取得されると処理装置100Aのマーカ位置取得部12は、ローカル座標系での着目マーカのマーカ三次元位置をそれぞれ示す第1位置データd4を取得する(ステップS34)。
When the measurement of the marker of interest is completed and the image data d2 is acquired, the marker
マーカ位置取得部12は、第1位置データd4に仮のマーカIDを設定する(ステップS36)。
The marker
次に、対応関係取得部15は、第1位置データd4と第2位置データd6とから、マーカ位置形状が最も合同関係に近いマーカの組み(共通マーカ)を抽出し、マーカ対応関係R1を取得する(ステップS38)。
Next, the correspondence
処理装置100Aは、参照マーカに対応する着目マーカの個数が3以上か否か調べる(ステップS40)。
The
参照マーカに対応する着目マーカの個数が3個未満の場合、処理装置100Aが検知して、警告信号等を出力し、測定者はステップS30に示される測定範囲n1の設定を行う。
When the number of markers of interest corresponding to the reference marker is less than 3, the
参照マーカに対応する着目マーカの個数が3個以上の場合、座標変換部16は、マーカ対応関係R1に基づいて測定機座標系C1で表現された第1位置データd4を基準座標系C3で表現された第3位置データd5に変換する座標変換情報M1を求め、座標変換情報M1を用いて第1位置データd4を第3位置データd5に座標変換する(ステップS42)とともに、マーカ対応関係R1に従って、第3位置データd5に第2位置データd6のマーカIDを考慮したマーカIDを設定する(ステップS44)。
When the number of markers of interest corresponding to the reference marker is three or more, the coordinate
第3位置データd5が取得されると、指示光像取得部17Aは、各着目マーカおよび各参照マーカの各位置をそれぞれ示す第1位置指示光23および第2位置指示光24に対応する指示光画像23dおよび24dの画像表示部8上での像位置を投光器座標系C2で取得する(ステップS46)。
When the third position data d5 is acquired, the instruction light
指示光画像23dおよび24dの像位置が取得されると、指示光像取得部17Aは、指示光画像23dおよび24dの態様を取得し(ステップS48)、各指示光画像の像位置と態様とに基づいて指示光画像23dおよび24dを取得する(ステップS50)。
When the image positions of the
指示光画像23dおよび24dが取得されると、これらに基づいて指示光投光部21Aから第1位置指示光23および第2位置指示光24が投光される(ステップS52)。
When the
第1位置指示光23および第2位置指示光24が投光されると、測定者は、所望の測定範囲において第1位置指示光23で照らされた各着目マーカが、第2位置指示光24によって照らされた各参照マーカに対して所望の配置となっているか否かを確認する(ステップS54)。
When the first
所望の着目マーカが所望の測定範囲n1において好適に照射されていない場合には、測定者はステップS10に戻って測定範囲n1の設定作業をやり直す。 If the desired marker of interest is not suitably irradiated in the desired measurement range n1, the measurer returns to step S10 and redoes the setting operation for the measurement range n1.
所望の参照マーカが照射されている場合には、測定者は三次元測定システム500Aを操作して三次元測定を行う(ステップS56)。
If the desired reference marker is irradiated, the measurer operates the three-
測定範囲n1についての三次元測定が終了すると、次回の測定に備えて、第3位置データd5を用いて第2位置データd6が更新され(ステップS58)、測定範囲n1に対する三次元測定が終了する。 When the three-dimensional measurement for the measurement range n1 ends, the second position data d6 is updated using the third position data d5 in preparation for the next measurement (step S58), and the three-dimensional measurement for the measurement range n1 ends. .
上述した三次元測定システム500Aの構成によれば、第2検出光22が対象物50の測定範囲n1に投光されたときの画像データd2に基づいて測定範囲n1における複数の着目マーカのそれぞれの位置を表現した第1位置データd4が求められ、第1位置データd4に基づいて、複数の着目マーカのそれぞれの位置を示す第1位置指示光23が対象物50に向けて投光されるので、測定範囲n1が所望の測定範囲となっているか否か、および、配置合わせに必要な個数のマーカが三次元測定システムによって認識されているか否かという測定範囲n1の適否判断に有益な情報を、対象物50に設けられたマーカと第1位置指示光23との相互関係として対象物50上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
According to the configuration of the three-
また、三次元測定システム500Aの構成によれば、対象物50の測定範囲n1における複数の着目マーカのそれぞれの位置を表現した第1位置データd4が、測定済み領域における複数の参照マーカのそれぞれの位置を表現した既存の第2位置データd6の基準座標系C3で表された第3位置データd5に変換されて、測定範囲n1と測定済み領域にある3以上のマーカが、複数の参照マーカのうち該3以上のマーカ以外のマーカと、時間的および形態的の少なくとも一方において異なる態様で照らされるように、複数の着目マーカのそれぞれの位置を示す第1位置指示光23および複数の参照マーカのそれぞれ位置を示す第2位置指示光24が、それぞれ第3位置データd5および第2位置データd6に基づいて対象物50に向けて投光されるので、測定範囲n1が所望の測定範囲となっているか否か、および、着目マーカと参照マーカとの対応関係が正しく求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、対象物50に設けられたマーカ、第1位置指示光23および第2位置指示光24の相互関係として対象物50上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
Further, according to the configuration of the three-
また、三次元測定システム500Aの構成によれば、複数の着目マーカのそれぞれの位置を示す第1位置指示光23が、複数の着目マーカの位置それぞれについての各信頼度に応じた態様で対象物50に向けて投光される。
Further, according to the configuration of the three-
従って、測定範囲の適否判断に有益な着目マーカの位置取得の信頼度に関する情報を対象物50上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
Therefore, information regarding the reliability of the position acquisition of the marker of interest, which is useful for determining the suitability of the measurement range, can be presented on the
また、三次元測定システム500Aの構成によれば、各着目マーカの検出に用いられる第2検出光22と、検出された各着目マーカの位置を示す第1位置指示光23とが時間的に交互に投光されるので、着目マーカの位置が適切に求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、第2検出光22と、第1位置指示光23とのそれぞれの照射領域の一致具合として対象物50上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
Further, according to the configuration of the three-
また、三次元測定システム500Aの構成によれば、各着目マーカの検出に用いられる第2検出光22と、検出された各着目マーカの位置を示す第1位置指示光23とが異なる色彩で投光されるので、着目マーカの位置が適切に求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、第2検出光22と、第1位置指示光23とのそれぞれの照射領域の一致具合として対象物50上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
Further, according to the configuration of the three-
<変形例について:>
[三次元測定システム500Bについて:]
図18は、変形例に係る三次元測定システム500Bの構成を例示する図であり、図19は、変形例に係る三次元測定システム500Bを構成する各部の機能構成を例示するブロック図である。図19には、各機能部とともに、各機能部間で授受される主な情報が記載されている。また、制御信号などについての記載は省略されている。
<About modification:>
[About the three-
FIG. 18 is a diagram illustrating the configuration of a three-
図18および図19に示される三次元測定システム500Bは、処理装置100B、三次元デジタイザ30B、指示光投光器40A、配置基準部31および測定スタンド32を主に備えて構成される。
A three-
三次元測定システム500Aと三次元測定システム500Bとの主な相違点は、三次元測定システム500Aでは、測定機座標系C1に対する投光器座標系C2の相対的な配置関係を与える既知の投光器配置情報CP1が与えられており、投光器座標系C2は常に測定機座標系C1に対して相対的に定められていた(図5など)のに対して、三次元測定システム500Bにおいては、投光器座標系C2は、基準座標系C3に対する投光器座標系C2の相対的な配置情報を与える既知の投光器配置情報CP2によって与えられており、投光器座標系C2は、測定機座標系C1から独立した座標系となっている(図19、図20など)ことに関連した相違点である。
The main difference between the three-
三次元測定システム500Bにおける各機能部の、三次元測定システム500Aにおける各機能部との構造、機能における各相違点は、主に、上述した相違点に対応するための構造上、機能上の相違点である。
Differences in structure and function between the functional units in the three-
以下では、図18および図19に示される三次元測定システム500Bの各機能部のうち、図1および図2に示される三次元測定システム500Aと同様の構成、機能を有する機能部については、図1および図2と同一の符号を付して説明を省略し、変形例に係る三次元測定システム500Bの各機能部のうち、三次元測定システム500Aと異なる機能部についてのみ説明する。
Hereinafter, among the functional units of the three-
[三次元デジタイザ30Bについて:]
図18および図19に示されるように、三次元測定システム500Bの三次元デジタイザ30Bは、測定部10A(10B)を主に備えており、三次元測定システム500Aにおける第1検出光21Aに相当する指示光投光部21Bを備えておらず、測定機座標系C1と投光器座標系C2との関係は規定されていない。
[About
As shown in FIGS. 18 and 19, the three-
測定部10A(測定部10B)については、三次元測定システム500Aにおけるものと全く同じ構成を有し、測定範囲n1の三次元形状を表現する形状データを測定機座標系C1(図20)で与える。
The
[配置基準部31について:]
配置基準部31は、室内GPS発信機などで構成されており、基準座標系C3(図20)に対する配置基準部31の配置は固定されている。
[Regarding Arrangement Reference Unit 31:]
The
また、配置基準部31は、基準座標系C3に対する投光器座標系C2の配置情報を与える投光器配置情報CP2(図20)を配置検出部29に検知させる。
The
[指示光投光器40Aについて:]
○指示光投光器40A:
指示光投光器40Aは、三次元デジタイザ30Bの外部に、三次元デジタイザ30Bに対する配置を規定されることなく設けられている。
[Regarding the
○ Indicator
The
指示光投光器40Aは、指示光投光部21Bと配置検出部29とを主に備えている。
The
指示光投光部21Bは、三次元測定システム500Aの指示光投光部21Aに対応した機能部であり、投光器座標系C2で表現される画像表示部8に投影された指示光画像23dおよび24dに基づいて第1位置指示光23および第2位置指示光24を投光する機能自体は指示光投光部21Aと全く同じである。
The indicator light projector 21B is a functional unit corresponding to the
指示光投光部21Aとの相違点は、指示光投光部21Bは、配置検出部29から供給される基準座標系C3に対する測定機座標系C1の投光器配置情報CP2を、処理装置100Bへと供給するために、入力部7に代えて入出力部28を備えていることである。
The difference from the
○配置検出部29:
配置検出部29は、室内GPS受信機などによって構成されており、指示光投光部21Bに対して固定されており、配置基準部31からの信号に基づいて、配置基準部31に対する配置検出部29の配置を検出して基準座標系C3に対する投光器座標系C2の配置情報を与える投光器配置情報CP2に換算して、指示光投光部21Bの入出力部28へと供給する。
○ Arrangement detection unit 29:
The
上述した構成によって、指示光投光器40Aが基準座標系C3に対して移動しても、常に基準座標系C3に対する投光器座標系C2の配置情報を示す投光器配置情報CP2が取得される。
With the configuration described above, even when the
投光器配置情報CP2は、入出力部28を経て処理装置100Bへと供給されて記憶部34に記憶される。
The projector arrangement information CP2 is supplied to the
なお、三次元測定システム500Bにおいては、指示光投光器40Aが移動可能となるように、配置基準部31と配置検出部29とを設けているが、例えば、指示光投光部21Bが基準座標系C3に対して固定されており、予め基準座標系C3と投光器座標系C2との固定の配置情報である投光器配置情報CP2を設計情報や、三次元測定装置などで測定することによって求めておけば、配置検出部29と配置基準部31は不要となる。
In the three-
[処理装置100Bについて:]
処理装置100Bと三次元測定システム500Aにおける処理装置100Aとの相違点は、処理装置100Aにおける制御処理部20Aおよび指示光像取得部17Aが、それぞれ制御処理部20Bおよび指示光像取得部17Bに代えられていることであり、処理装置100B全体としての機能は、処理装置100Aと同じである。
[About the
The difference between the
以下では、制御処理部20Bと指示光像取得部17Bについて説明する。
Hereinafter, the
◎制御処理部20B:
制御処理部20Bは、搭載された制御プログラム等の違いによって機能のみが制御処理部20Aと異なる。
The
この相違は、指示光投光部21Bから供給されて記憶部34に記憶された投光器配置情報CP2を記憶部34から取得して指示光像取得部17Bへと供給することである。
This difference is that the projector arrangement information CP2 supplied from the instruction light projector 21B and stored in the
◎指示光像取得部17B:
指示光像取得部17Bは、三次元測定システム500Aにおける指示光像取得部17Aに相当する機能部であり、制御処理部20Bから第1位置データd4、第3位置データd5、第2位置データd6、投光器配置情報CP2および座標変換情報M1などの供給を受け、像位置算出部18Bが指示光画像23dおよび24dの像位置を算出し、像態様取得部19が指示光画像23dおよび24dの像の態様を取得することによって、指示光画像23dおよび24dを生成する。
◎ Indicating light
The instruction light
生成された指示光画像23dおよび24dは、制御処理部20Bを経て指示光投光部21Bへと供給され、それぞれ、複数の着目マーカの位置をそれぞれ示す第1位置指示光23および複数の参照マーカの位置をそれぞれ示す第2位置指示光24の投光に用いられる。
The generated
指示光像取得部17Aとの相違点は、指示光像取得部17Aにおける像位置算出部18Aに代えて像位置算出部18Bを備えていることであるので、以下では、図20を用いて、像位置算出部18Bの機能を説明する。
Since the difference from the instruction light
○像位置算出部18B:
三次元測定システム500Bにおいては、基準座標系C3に対する投光器座標系C2の配置関係を与える投光器配置情報CP2は、既述したように既知の値である。
○ Image position calculation unit 18B:
In the three-
投光器配置情報CP2は、例えば、予め記憶部34に記憶されるなどしており、像位置算出部18Bがマーカ位置指示光に対応した指示光画像の位置を求めるときに使用される。
The projector arrangement information CP2 is stored in advance in the
図20は、基準座標系C3で表現された第3位置データd5および第2位置データd6に基づいて、マーカ位置指示光である第1位置指示光23および第2位置指示光24にそれぞれ対応した指示光画像23dおよび24dを取得する手法を説明する図である。
FIG. 20 corresponds to the first
図20に示される対象物50には、3つの着目マーカTM1および3つの参照マーカTM2が設けられており、指示光投光部21B(図19)の画像表示部8に表示された指示光画像23dおよび24dに基づいてそれぞれ生成された第1位置指示光23および第2位置指示光24が投光光学系9の主点9aを経て各着目マーカTM1および各参照マーカTM2にそれぞれ投光されている。
The
また、各着目マーカTM1および各参照マーカTM2のマーカ三次元位置をそれぞれ示す第3位置データd5および第2位置データd6は、それぞれ基準座標系C3で与えられており、投光光学系9の主点9aの座標は、投光器座標系C2で与えられている。
The third position data d5 and the second position data d6 indicating the marker three-dimensional positions of each marker of interest TM1 and each of the reference markers TM2 are given by the reference coordinate system C3, respectively. The coordinates of the
また、座標変換情報M1は、座標変換部16において取得されたものであり、基準座標系C3に対する測定機座標系C1の配置情報を与えており、測定機座標系C1で表現された第1位置データd4などを座標変換部16が基準座標系C3へと変換するときに使用する。
Further, the coordinate conversion information M1 is acquired by the coordinate
従って、基準座標系C3に対する投光器座標系C2の配置は、投光器配置情報CP2によって与えられる。なお、測定機座標系C1に対する投光器座標系C2の配置は、座標変換情報M1の逆変換M1-1を用いた合成変換CP2*M1-1で与えられるので、第1位置データd4を像位置算出部18Aにおいて投光器座標系C2に変換し、指示光画像23dの像位置を算出する必要があるときには、この合成変換によって与えられる座標関係に基づいて算出される。
Accordingly, the arrangement of the projector coordinate system C2 with respect to the reference coordinate system C3 is given by the projector arrangement information CP2. Note that the arrangement of the projector coordinate system C2 with respect to the measuring machine coordinate system C1 is given by a combined transformation CP2 * M1 −1 using an inverse transformation M1 −1 of the coordinate transformation information M1. When it is necessary to convert to the projector coordinate system C2 in the
ここで、画像表示部8上に生成される画像は投光器座標系C2で生成されるので、指示光画像23dおよび24dの位置は投光器座標系C2で表現される必要がある。
Here, since the image generated on the
従って、像位置算出部18Bは、各着目マーカTM1および各参照マーカTM2の位置をそれぞれ適切に指示するような第1位置指示光23および第2位置指示光24を投光可能な指示光画像23dおよび24dを取得するために、測定機座標系C3に対する投光器座標系C2の配置関係を与える投光器配置情報CP2を用いて第3位置データd5および第2位置データd6を投光器座標系C2で表現されたマーカ位置データにそれぞれ座標変換し、該マーカ位置データによってそれぞれ表現された各着目マーカTM1および各参照マーカTM2の位置と主点9aとを結ぶ直線と、画像表示部8を投光器座標系C2で表現する平面などとの交点の座標を求めることによって、画像表示部8上での指示光画像23dおよび24dの像位置を取得する。
Therefore, the image position calculation unit 18B can indicate the
上述した構成によって、三次元測定システム500Bは、対応関係取得部15によって求められるマーカ対応関係R1が誤っている場合を除いて、三次元測定システム500Aと同じ作用および効果を奏する。
With the above-described configuration, the three-
[誤ったマーカ対応関係R1が取得されたときのマーカ位置指示光について:]
次に、対応関係取得部15において誤ったマーカ対応関係R1が取得された場合のマーカ位置指示光について説明する。
[Regarding marker position indicating light when wrong marker correspondence R1 is acquired:]
Next, the marker position indicating light when an incorrect marker correspondence R1 is acquired by the
図21は、誤ったマーカ対応関係R1に基づいたマーカ位置指示光である第1位置指示光23の例を示す図である。 FIG. 21 is a diagram illustrating an example of the first position indicating light 23 which is the marker position indicating light based on the erroneous marker correspondence R1.
図21に示される対象物50上の測定済み範囲n2には、参照マーカf1〜f6が設けられており、参照マーカf1〜f6の各マーカ三次元位置を示す第2位置データd6(図19)は、基準座標系C3で表現されている。
Reference markers f1 to f6 are provided in the measured range n2 on the
また、参照マーカf1〜f3が表すマーカ位置形状と、参照マーカf4〜f6が表すマーカ位置形状とは、略合同の関係を有している。 Further, the marker position shapes represented by the reference markers f1 to f3 and the marker position shapes represented by the reference markers f4 to f6 have a substantially congruent relationship.
三次元デジタイザ30Aの測定範囲は、測定範囲n1に設定されており、着目マーカf1〜f3は、参照マーカf1〜f3でもある共通マーカである。また、着目マーカf7は、参照マーカではない着目マーカである。
The measurement range of the three-
三次元デジタイザ30Bに対して測定機座標系C1が定められ、指示光投光器40Aに対して投光器座標系C2が定められている。
A measuring machine coordinate system C1 is defined for the three-
この、投光器座標系C2と、基準座標系C3との配置関係は、投光器配置情報CP2によって定められている。 The arrangement relationship between the projector coordinate system C2 and the reference coordinate system C3 is determined by the projector arrangement information CP2.
指示光投光部21B(図19)から第2検出光22(図21、図19)が測定範囲n1を包含する範囲に投光され、その反射光の画像が測定部10A(10B)によって画像データd2として取得されると、マーカ位置取得部12(図19)において画像データd2に基づいて、測定機座標系C1で表現された着目マーカf1〜f3の各マーカ三次元位置を示す第1位置データd4(図19)が取得される。
The second detection light 22 (FIGS. 21 and 19) is projected from the instruction light projector 21B (FIG. 19) to a range including the measurement range n1, and an image of the reflected light is imaged by the
対応関係取得部15(図19)においては、各着目マーカf1〜f4が表現し得る全てのマーカ位置形状と、各参照マーカf1〜f6が表現し得る全てのマーカ位置形状とが比較されて、マーカ対応関係R1(図19)が求められる。 In the correspondence relationship acquisition unit 15 (FIG. 19), all marker position shapes that can be expressed by the respective markers of interest f1 to f4 are compared with all marker position shapes that can be expressed by the reference markers f1 to f6. A marker correspondence R1 (FIG. 19) is obtained.
マーカ対応関係R1が求められると座標変換部16において、マーカ対応関係R1に基づいて座標変換情報M1(図19、図20)が求められる。
When the marker correspondence R1 is obtained, the coordinate
マーカ対応関係R1が正しく求められた場合には、マーカ対応関係R1は、着目マーカf1〜f3をそれぞれ参照マーカf1〜f3に対応させるマーカ対応関係となり、このマーカ対応関係R1に基づいて座標変換部16において正しい座標変換情報M1である座標変換情報M1tが求められる。 When the marker correspondence relationship R1 is correctly obtained, the marker correspondence relationship R1 becomes a marker correspondence relationship that associates the target markers f1 to f3 with the reference markers f1 to f3, respectively, and a coordinate conversion unit is based on the marker correspondence relationship R1. In FIG. 16, coordinate conversion information M1t which is correct coordinate conversion information M1 is obtained.
座標変換情報M1tが求められると、第1位置データd4は座標変換部16において座標変換情報M1tを用いて基準座標系C3で表現された第3位置データd5に変換され、さらに像位置算出部18Aにおいて、投光器配置情報CP2を用いて第3位置データd5から投光器座標系C2で表現されたマーカ位置データへと正しく変換され、第3位置データd5に基づく第1位置指示光23(図19、図20)が着目マーカf1〜f3上に、また、第2位置データd6に基づく第2位置指示光24(図19、図20)が参照マーカf1〜f8上にそれぞれ適切に投光される。
When the coordinate conversion information M1t is obtained, the first position data d4 is converted into the third position data d5 expressed in the reference coordinate system C3 by using the coordinate conversion information M1t in the coordinate
しかし、参照マーカf1〜f3が表すマーカ位置形状と、参照マーカf4〜f6が表すマーカ位置形状とは、略合同の関係を有しているため、着目マーカf1〜f3をそれぞれ参照マーカf4〜f6に対応させる誤ったマーカ対応関係R1が取得される場合がある。 However, since the marker position shapes represented by the reference markers f1 to f3 and the marker position shapes represented by the reference markers f4 to f6 are substantially congruent, the target markers f1 to f3 are referred to as the reference markers f4 to f6, respectively. There is a case where an incorrect marker correspondence R1 corresponding to is acquired.
該誤ったマーカ対応関係R1によれば、座標変換部16において誤った座標変換情報M1である座標変換情報M1fが求められると、誤った座標変換情報M1fに基づいて、第3位置データd5における着目マーカf1〜f3(図21)の各マーカ三次元位置は、第2位置データd6における参照マーカf4〜f6(図21)の各マーカ三次元位置に対応づけられるとともに、着目マーカf7は、架空の参照マーカf7vにそれぞれ誤って対応づけられる。
According to the incorrect marker correspondence R1, when the coordinate conversion information M1f which is the incorrect coordinate conversion information M1 is obtained in the coordinate
また、実在の三次元デジタイザ30Bの配置も、座標変換情報M1fによって測定機座標系C1fを有する架空の三次元デジタイザ30Bfの配置にあると誤認される。
Further, the actual arrangement of the three-
しかしながら、投光器配置情報CP2は、座標変換情報M1fの影響を受けず、基準座標系C3に対して常に正しい配置状態にある。 However, the projector arrangement information CP2 is not affected by the coordinate conversion information M1f, and is always in the correct arrangement state with respect to the reference coordinate system C3.
このため、指示光投光器40Aからの第1位置指示光23は、図21に示される誤認された参照マーカf4〜f6および架空の参照マーカf7vに投光される。
Therefore, the first position indicator light 23 from the
このように、誤ったマーカ対応関係R1が取得されると、第3位置データd5に基づいて、着目マーカを狙って投光された第1位置指示光23は、誤って対応づけされた各参照マーカへと投光されるととともに、共通マーカでない着目マーカ(図21では着目マーカf7)は、多くの場合、マーカが存在しない位置(図21では架空の参照マーカf7vの位置)に投光される。 As described above, when the incorrect marker correspondence R1 is acquired, the first position indicating light 23 projected toward the marker of interest is based on the third position data d5, and each reference that is erroneously associated is made. In addition to being projected to the marker, the target marker that is not a common marker (the target marker f7 in FIG. 21) is often projected to a position where the marker does not exist (the position of the imaginary reference marker f7v in FIG. 21). The
ここで、測定者は、三次元デジタイザ30Bの配置状態に基づいて測定範囲n1の概略範囲を対象物50上に想定可能である。
Here, the measurer can assume an approximate range of the measurement range n1 on the
誤ったマーカ対応関係R1が求められていると、図21に示されるように、第1位置指示光23は、通常、想定した測定範囲n1からずれた位置に投光されるので、測定者は、この第1位置指示光23のずれを認識することができ誤ったマーカ対応関係R1が取得されたことを認識できる。
When an incorrect marker correspondence R1 is obtained, as shown in FIG. 21, the first
また、測定者は、第1位置指示光23のうち、参照マーカではない着目マーカを狙ったものが、通常、参照マーカが存在しない箇所に投光されることからも誤ったマーカ対応関係R1が取得されたことを認識できる。
Further, the measurer has an erroneous marker correspondence R1 because the target position marker that is not the reference marker in the first
さらに、第2検出光22と第1位置指示光23との投光先が異なることから第2検出光22と第1位置指示光23とを時間的に交互に投光すれば、残像効果によって測定者には、第2検出光22の投光と、第1位置指示光23の投光とが同時に確認できるので、測定者は、測定範囲n1と、第1位置指示光23との位置ずれを対象物50上でさらに容易に認識することができる。
Further, since the
なお、ここでの時間的に交互とは、第2検出光22の投光期間と第1位置指示光23の投光期間とが重なる期間を有する場合も含んでいる。
Note that the term “alternate in time” here includes a case where the light projecting period of the
また、第2検出光22と第1位置指示光23との色彩、輝度などの態様を変更することによって、第2検出光22と第1位置指示光23とを識別できるようにすれば、誤ったマーカ対応関係R1が取得されたことによって第2検出光22の投光先である測定範囲n1と第1位置指示光23との識別が容易になる。
In addition, if the
従って、処理装置100B自体は、誤ったマーカ対応関係R1であるとは、認識せず正しい対応関係であるとして認識して後続の処理を行っているので、対応関係の誤りについて警告信号等を発することなどはできないが、測定者は、第1位置指示光23が測定範囲からずれた場所に投光される現象、または、第1位置指示光23がマーカが存在しない場所に投光される現象を確認することによって、誤ったマーカ対応関係R1が取得されたことを認識でき、測定範囲n1を、正しいマーカ対応関係R1が取得される範囲へと設定し直すことが容易となる。
Therefore, the
また、三次元測定システム500Bの構成によれば、各着目マーカの検出に用いられる第2検出光22と、検出された各着目マーカの位置を示す第1位置指示光23とが時間的に交互に投光されるので、着目マーカの位置が適切に求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、第2検出光22と、第1位置指示光23とのそれぞれの照射領域の一致具合として対象物50上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
Further, according to the configuration of the three-
また、三次元測定システム500Bの構成によれば、各着目マーカの検出に用いられる第2検出光22と、検出された各着目マーカの位置を示す第1位置指示光23とが異なる色彩で投光されるので、着目マーカの位置が適切に求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、第2検出光22と、第1位置指示光23とのそれぞれの照射領域の一致具合として対象物50上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
Further, according to the configuration of the three-
500A,500B 三次元測定システム
100A,100B 処理装置
10A,10B 測定部
21A,21B 指示光投光部
30A,30B 三次元デジタイザ
40A 指示光投光器
1,11,28 入出力部
2 制御部
3 検出光投光部
4A,4B 画像撮影部
4a,4c 受光光学系
4b,4d 受光素子部
5 形状演算部
6,14 記憶部
7 入力部
8 画像表示部
9 投光光学系
9a 主点
10 表示部
12 マーカ位置取得部
13 信頼度取得部
14 マーカ形態取得部
15 対応関係取得部
16 座標変換部
17A,17B 指示光像取得部
18A,18B 像位置算出部
19 像態様取得部
20A,20B 制御処理部
21 第1検出光
22 第2検出光
23 第1位置指示光
23d,24d 指示光画像
24 第2位置指示光
25,26,27 位置指示光
29 配置検出部
31 配置基準部
32 測定スタンド
32a アーム部
33 操作部
34 記憶部
n1,n2,n3 測定範囲
C1,測定機座標系
C2 投光器座標系
C3 基準座標系
CP1,CP2 投光器配置情報
TM1,TM2,TM3,f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8 マーカ
d1,d2 画像データ
d3,d3’,d7 形状データ
d4 第1位置データ
d5 第3位置データ
d6 第2位置データ
R1 マーカ対応関係
M1 座標変換情報
500A, 500B Three-dimensional measurement system 100A, 100B Processing unit 10A, 10B Measurement unit 21A, 21B Indicator light projector 30A, 30B Three-dimensional digitizer 40A Indicator light projector 1, 11, 28 Input / output unit 2 Control unit 3 Detection light projector Light part 4A, 4B Image photographing part 4a, 4c Light receiving optical system 4b, 4d Light receiving element part 5 Shape calculating part 6, 14 Storage part 7 Input part 8 Image display part 9 Light projecting optical system 9a Main point 10 Display part 12 Marker position Acquisition unit 13 Reliability acquisition unit 14 Marker form acquisition unit 15 Correspondence relationship acquisition unit 16 Coordinate conversion unit 17A, 17B Indicator light image acquisition unit 18A, 18B Image position calculation unit 19 Image mode acquisition unit 20A, 20B Control processing unit 21 1st Detection light 22 Second detection light 23 First position indication light 23d, 24d Instruction light image 24 Second position indication light 25, 26, 27 Position indicating light 29 Arrangement detection unit 31 Arrangement reference unit 32 Measurement stand 32a Arm unit 33 Operation unit 34 Storage unit n1, n2, n3 Measurement range C1, Measuring machine coordinate system C2 Projector coordinate system C3 Reference coordinate system CP1, CP2 Projector arrangement information TM1, TM2, TM3, f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7, f8 Marker d1, d2 Image data d3, d3 ′, d7 Shape data d4 First position data d5 Third position data d6 Second position data R1 marker correspondence M1 coordinate conversion information
Claims (8)
複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第1領域に第1検出光および第2検出光を時間的に順次に投光する検出光投光手段と、
前記検出光投光手段からの投光によって照明された前記第1領域の画像を撮影する画像撮影手段と、
前記第1検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記第1領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する形状取得手段と、
前記第2検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記複数の識別点のうち前記第1領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データを取得する位置取得手段と、
前記第1位置データに基づいて、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第1位置指示光を前記対象物に向けて投光する指示光投光手段と、
を備えることを特徴とする三次元測定システム。 A three-dimensional measurement system for measuring a three-dimensional shape,
A detection light projecting means for sequentially projecting the first detection light and the second detection light in time in the first region of the three-dimensional shape of the object provided with a plurality of identification points;
Image capturing means for capturing an image of the first region illuminated by the light projected from the detection light projecting means;
Shape acquisition means for acquiring three-dimensional shape data representing the three-dimensional shape of the first region based on the image when the first detection light is projected;
Based on the image when the second detection light is projected, first position data representing each position of a plurality of identification points of interest provided in the first region among the plurality of identification points is acquired. Position acquisition means for
Based on the first position data, indicator light projecting means for projecting first position indicator light indicating the position of each of the plurality of target identification points toward the object;
A three-dimensional measurement system comprising:
複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第1領域に第1検出光および第2検出光を時間的に順次に投光する検出光投光手段と、
前記検出光投光手段からの投光によって照明された前記第1領域の画像を撮影する画像撮影手段と、
前記第1検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記第1領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する形状取得手段と、
前記第2検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記複数の識別点のうち前記第1領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データを取得する位置取得手段と、
前記第1領域と互いに重なる部分に3以上の識別点を有する前記対象物の第2領域に設けられた、前記複数の識別点のうちの複数の参照識別点のそれぞれの位置を表現した既存の第2位置データの座標系を基準座標系として、前記第1位置データを前記基準座標系で表現された第3位置データに座標変換する変換手段と、
前記3以上の識別点が、前記複数の参照識別点のうち前記3以上の識別点以外の識別点と、時間的および形態的の少なくとも一方において異なる態様で照らされるように、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第1位置指示光および前記複数の参照識別点のそれぞれ位置を示す第2位置指示光を、それぞれ前記第3位置データおよび前記第2位置データに基づいて前記対象物に向けて投光する指示光投光手段と、
を備えることを特徴とする三次元測定システム。 A three-dimensional measurement system for measuring a three-dimensional shape,
A detection light projecting means for sequentially projecting the first detection light and the second detection light in time in the first region of the three-dimensional shape of the object provided with a plurality of identification points;
Image capturing means for capturing an image of the first region illuminated by the light projected from the detection light projecting means;
Shape acquisition means for acquiring three-dimensional shape data representing the three-dimensional shape of the first region based on the image when the first detection light is projected;
Based on the image when the second detection light is projected, first position data representing each position of a plurality of identification points of interest provided in the first region among the plurality of identification points is acquired. Position acquisition means for
An existing representation that represents each position of a plurality of reference identification points among the plurality of identification points provided in the second region of the object having three or more identification points in a portion overlapping with the first region. Conversion means for converting the first position data into third position data expressed in the reference coordinate system, using the coordinate system of the second position data as a reference coordinate system;
The plurality of identification points of interest such that the three or more identification points are illuminated in a manner different from the identification points other than the three or more identification points among the plurality of reference identification points in at least one of time and form. First position indicating light indicating the position of each point and second position indicating light indicating the position of each of the plurality of reference identification points are applied to the object based on the third position data and the second position data, respectively. Indicator light projecting means for projecting toward the
A three-dimensional measurement system comprising:
前記位置取得手段は、前記第1位置データにおける前記複数の着目識別点の位置についてそれぞれ各信頼度を取得する信頼度取得手段を備え、
前記第1位置指示光は、前記各信頼度のそれぞれに応じた態様で投光されることを特徴とする三次元測定システム。 The three-dimensional measurement system according to claim 1,
The position acquisition means includes a reliability acquisition means for acquiring the respective reliability for the positions of the plurality of identification points of interest in the first position data,
The three-dimensional measurement system, wherein the first position indicating light is projected in a manner corresponding to each of the reliability levels.
前記位置取得手段は、前記複数の着目識別点のそれぞれの各形態情報を取得する形態情報取得手段を備え、
前記第1位置指示光は、前記各形態情報のそれぞれに応じた態様で投光されることを特徴とする三次元測定システム。 The three-dimensional measurement system according to claim 1,
The position acquisition means includes form information acquisition means for acquiring form information of each of the plurality of identification points of interest,
The three-dimensional measurement system, wherein the first position indicating light is projected in a manner corresponding to each of the form information.
前記画像撮影手段は、前記第1領域を包含する領域をそれぞれ各撮影領域とする複数の各撮影手段を備えることを特徴とする三次元測定システム。 The three-dimensional measurement system according to claim 1 or 2, wherein
The three-dimensional measurement system, wherein the image photographing means includes a plurality of photographing means each having a region including the first region as a photographing region.
前記第2検出光と、前記第1位置指示光とは時間的に交互に投光されることを特徴とする三次元測定システム。 The three-dimensional measurement system according to claim 1 or 2, wherein
The three-dimensional measurement system, wherein the second detection light and the first position indication light are projected alternately in time.
前記第2検出光と、前記第1位置指示光とは異なる色彩で投光されることを特徴とする三次元測定システム。 The three-dimensional measurement system according to claim 1 or 2, wherein
The three-dimensional measurement system, wherein the second detection light and the first position indication light are projected with different colors.
複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第1領域に第1検出光および第2検出光を時間的に順次に投光する工程と、
前記投光する工程における投光によって照明された前記第1領域の画像を撮影する工程と、
前記第1検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記第1領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する工程と、
前記第2検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記複数の識別点のうち前記第1領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データを取得する工程と、
前記第1位置データに基づいて、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第1位置指示光を前記対象物に向けて投光する工程と、
を有することを特徴とする三次元測定方法。 A three-dimensional measurement method for measuring a three-dimensional shape,
A step of sequentially projecting the first detection light and the second detection light to the first region among the three-dimensional shape of the object provided with a plurality of identification points in time,
Capturing an image of the first region illuminated by the light projection in the step of projecting;
Obtaining three-dimensional shape data representing the three-dimensional shape of the first region based on the image when the first detection light is projected;
Based on the image when the second detection light is projected, first position data representing each position of a plurality of identification points of interest provided in the first region among the plurality of identification points is acquired. And a process of
Projecting first position indicating light indicating the position of each of the plurality of identification points of interest toward the object based on the first position data;
A three-dimensional measurement method comprising:
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