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三次元計測装置及び三次元計測方法 コモンズ 新技術説明会 実績あり

国内特許コード P110003227
整理番号 RJ007P09
掲載日 2011年6月17日
出願番号 特願2003-354101
公開番号 特開2005-121391
登録番号 特許第3816913号
出願日 平成15年10月14日(2003.10.14)
公開日 平成17年5月12日(2005.5.12)
登録日 平成18年6月16日(2006.6.16)
発明者
  • 川末 紀功仁
  • 大宅 雄一郎
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 三次元計測装置及び三次元計測方法 コモンズ 新技術説明会 実績あり
発明の概要

【課題】 被計測点の円軌跡画像と線軌跡画像を同時に撮像することにより、多数の円軌跡画像が存在する場合にも、効率的に三次元画像の解析が可能な三次元計測装置を提供する。
【解決手段】 この三次元計測装置50は、3原色のCCDにより構成された3CCDカメラ(撮像手段)11と、複数の経路から入射した光画像を合成するキューブ型ビームスプリッタ12と、被計測点18の光画像の結像位置を所定の距離シフトするミラー14と、ビームスプリッタ12の経路に入射する光画像に所定の色を着色する赤フィルタ(着色手段)13と、ビームスプリッタ12及びミラー14を矢印17の方向に回転する図示しないモータと、カメラ11より得られた光画像に基づいて被計測点18の三次元位置を演算する図示しないPCとを備えて構成される。
【選択図】 図1


従来技術、競合技術の概要


従来から三次元計測を行う手法としては、複数のCCDカメラを用いてステレオ視の原理を用いた計測手法が知られている。この従来技術にあっては、異なる方向から撮影された画像間で計測点の対応をとる必要があり、その処理が複雑且つ曖昧であるといった問題があった。
図7はこの問題を解決するために提案された三次元計測装置の概略構成図である。この三次元計測装置100は、モータ30により回転するギア31を介して、回転筒33を回転させ、この回転筒33の先端に取り付けられたミラー34と35が回転することにより、被計測点37の円軌跡画像36がカメラ32により撮像される。また、図8は他の方法による三次元計測装置の概略構成図である。この三次元計測装置200は、図示しないモータによりギア41を介して回転筒42を回転させ、この回転筒42の先端に傾斜して取り付けられたリフレクタ43が回転することにより、被計測点44の円軌跡画像45がカメラ40により撮像される。そして、三次元計測装置100、200を計測点の距離に応じて使い分けることにより、計測点が少なく、かつ計測点の動きが遅い場合は良好に三次元計測を行うことができる。そして、三次元計測装置100は特許第3346662号として特許を取得している。

【特許文献1】特許第3346662号

産業上の利用分野


本発明は、三次元計測装置に関し、さらに詳しくは、複数の被計測点が重なり合った場合でも、正確に各計測点の三次元計測を行うことができる三次元計測装置及び方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
被計測点の三次元計測を行う三次元計測装置であって、少なくとも2種類の色を撮像可能な撮像手段と、複数の経路から入射した光画像を合成するビームスプリッタと、前記被計測点の光画像の結像位置を所定の距離ずらすミラーと、前記ビームスプリッタの経路に入射する光画像に所定の色を着色する着色手段と、前記ビームスプリッタ及びミラーを所定回転数にて回転させる回転手段と、前記撮像手段より得られた光画像に基づいて前記被計測点の三次元位置を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする三次元計測装置。

【請求項2】
前記演算手段は、前記着色手段を透過した前記被計測点の直線軌跡画像、及び前記回転手段により回転された前記ミラーからの円軌跡画像を前記撮像手段から取得することにより、前記被計測点の移動方向及び前記被計測点までの距離を演算して前記被計測点の三次元位置及び移動速度を計測することを特徴とする請求項1に記載の三次元計測装置。

【請求項3】
前記演算手段は、前記撮像手段より取得された前記直線軌跡画像から前記円軌跡画像の中心を求め、当該中心に対応する円軌跡画像を抽出することにより、複数の円軌跡画像の中から特定の円軌跡画像を識別可能としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の三次元計測装置。

【請求項4】
前記円軌跡画像のシフト量を調整するため、前記ミラーと前記ビームスプリッタの距離を変更可能としたことを特徴とする請求項1に記載の三次元計測装置。

【請求項5】
前記回転手段がパルスの位相差により回転するパルスモータである場合、前記演算手段は、前記円軌跡画像の始点及び終点における前記パルスモータの回転角を演算することにより、前記円軌跡画像の始点の位置及び終点の位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の三次元計測装置。

【請求項6】
被計測点の三次元計測を行う三次元計測方法であって、少なくとも2種類の色を撮像可能な撮像手段と、複数の経路から入射した光画像を合成するビームスプリッタと、前記被計測点の光画像の結像位置を所定の距離ずらすミラーと、前記ビームスプリッタの経路に入射する光画像に所定の色を着色する着色手段と、前記ビームスプリッタ及びミラーを所定回転数に回転する回転手段と、前記撮像手段より得られた光画像に基づいて前記被計測点の三次元位置を演算する演算手段と、を備え、
前記演算手段は、前記着色手段を透過した前記被計測点の直線軌跡画像、及び前記回転手段により回転された前記ミラーからの円軌跡画像を前記撮像手段から取得することにより、前記被計測点の移動方向及び前記被計測点までの距離を演算して前記被計測点の三次元位置及び移動速度を計測することを特徴とする三次元計測方法。

【請求項7】
前記演算手段は、前記撮像手段より取得された前記直線軌跡画像から前記円軌跡画像の中心を求め、当該中心に対応する円軌跡画像を抽出することにより、複数の円軌跡画像の中から特定の円軌跡画像を識別可能としたことを特徴とする請求項6に記載の三次元計測方法。

【請求項8】
前記ミラーと前記ビームスプリッタの距離を変更することにより、前記円軌跡画像のシフト量を変更可能としたことを特徴とする請求項6に記載の三次元計測方法。

【請求項9】
前記回転手段がパルスの位相差により回転するパルスモータである場合、前記演算手段は、前記円軌跡画像の始点及び終点における前記パルスモータの回転角を演算することにより、前記円軌跡画像の始点の位置及び終点の位置を検出することを特徴とする請求項6に記載の三次元計測方法。
産業区分
  • 測定
  • 計算機応用
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003354101thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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