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計測システム及び計測方法

国内特許コード	P170013722
整理番号	S2015-1737-N0
掲載日	2017年2月16日
出願番号	特願2015-130144
公開番号	特開2017-015456
登録番号	特許第6554342号
出願日	平成27年6月29日(2015.6.29)
公開日	平成29年1月19日(2017.1.19)
登録日	令和元年7月12日(2019.7.12)
発明者	川末紀功仁吉田久美子
出願人	国立大学法人宮崎大学向陽プラントサービス株式会社
発明の名称	計測システム及び計測方法
発明の概要	【課題】被測定物の三次元座標をより高精度に計測する計測システムを提供する。【解決手段】計測システムＳは、管体にスリット状の複数のスリットレーザ光を照射するスリットレーザ照射装置２と、スリットレーザ光の各々と所定の位置関係を有するドット状の複数のドットレーザ光を管体に照射するドットレーザ照射装置３と、管体の表面に現れる複数の輝線と、管体の表面に現れる複数の輝点とを撮像して、撮像画像を生成する撮像装置４と、撮像画像と、複数の輝線及び輝点の予め定まった位置関係を示す基準画像とを対比して、撮像画像の輝線とスリットレーザ光との対応関係を特定する特定部１５２と、撮像画像における輝線の二次元座標と、特定部１５２が特定した対応関係とに基づいて、輝線の三次元座標を取得する取得部１５３とを備える。【選択図】図１
従来技術、競合技術の概要	近年、コンピュータビジョンに関する研究が活性化し、撮像装置を用いた物体の三次元情報入力システムが身近なものになりつつある。この種の技術の中で、撮像装置としてカメラを用いて物体の三次元形状を入力する手法として、光切断法が広く知られている。例えば、下記の特許文献１には、光切断法を利用した距離測定装置が開示されている。この距離測定装置は、ＣＣＤカメラによって物体（被測定物）の表面におけるスリット光の反射光（輝線）を撮像し、スリット光を発した方向、光源の位置及びＣＣＤカメラの位置から、物体との間の距離を測定する。
産業上の利用分野	本発明は、被測定物の三次元座標を計測する計測システム及び計測方法に関する。
特許請求の範囲	【請求項1】被測定物にスリット状の複数のスリットレーザ光を照射する第１照射手段と、前記第１照射手段が前記複数のスリットレーザ光を前記被測定物に照射する際に、前記複数のスリットレーザ光の各々と所定の位置関係を有するドット状の複数のドットレーザ光を、前記被測定物に照射する第２照射手段と、前記複数のスリットレーザ光が照射されることで前記被測定物の表面に現れる複数の輝線と、前記複数のドットレーザ光が照射されることで前記表面に現れる複数の輝点とを撮像して、前記複数の輝線及び前記複数の輝点の両方が現れた撮像画像を生成する撮像手段と、前記撮像画像と、前記複数の輝線及び前記複数の輝点との予め定まった位置関係を示す単一の基準画像とを対比して、前記撮像画像の前記複数の輝線と前記複数のスリットレーザ光との対応関係を特定する特定手段と、前記撮像画像における前記複数の輝線の二次元座標と、前記特定手段が特定した前記対応関係とに基づいて、前記複数の輝線の三次元座標を取得する取得手段と、を備える、計測システム。【請求項2】前記第１照射手段及び前記第２照射手段は、前記スリットレーザ光を照射するスリットの長手方向であるスリット方向の同一直線上に位置する、請求項１に記載の計測システム。【請求項3】前記第１照射手段及び前記第２照射手段は、前記スリット方向以外の方向に所定距離だけ離れて位置し、前記スリットレーザ光の前記被測定物への照射位置と、前記ドットレーザ光の前記被測定物への照射位置とを調整するための光反射手段を更に備える、請求項１に記載の計測システム。【請求項4】前記複数のスリットレーザ光の前記被測定物への照射方向は、互いに交差する方向であり、前記特定手段は、前記複数の輝線の各々に対応する前記スリットレーザ光の照射方向を特定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の計測システム。【請求項5】前記第２照射手段は、前記複数の輝線の各々に対して輝点の隣接状態が異なるように、前記複数のドットレーザ光を照射する、請求項１から４のいずれか１項に記載の計測システム。【請求項6】前記特定手段は、前記撮像画像の前記輝線上の一点及び前記一点の周囲を含む単位領域を抽出し、前記基準画像の前記単位領域との相関度合いを判定する、請求項５に記載の計測システム。【請求項7】前記被測定物は、管状体であり、前記撮像手段は、前記第１照射手段の照射方向と交差する視線方向から、前記管状体の表面に現れる前記複数の輝線及び輝点を撮像する、請求項１から６のいずれか１項に記載の計測システム。【請求項8】前記取得手段は、円弧形状の前記輝線が一部を成す前記管状体の断面形状の三次元座標を取得する、請求項７に記載の計測システム。【請求項9】前記断面形状は、楕円形状であり、前記取得手段は、前記断面形状の楕円の短径を取得し、前記短径を前記管状体の外径と設定する、請求項８に記載の計測システム。【請求項10】前記取得手段は、前記複数の輝線の各々が一部を成す前記管状体の複数の断面形状に基づいて、前記管状体の中心線を取得する、請求項８又は９に記載の計測システム。【請求項11】前記取得手段は、前記複数の輝線上の点の三次元座標に基づいて、前記管状体の中心線の方向ベクトルを取得する、請求項８から１０のいずれか１項に記載の計測システム。【請求項12】被測定物にスリット状の複数のスリットレーザ光を照射するステップと、前記複数のスリットレーザ光を前記被測定物に照射する際に、前記複数のスリットレーザ光の各々と所定の位置関係を有するドット状の複数のドットレーザ光を、前記被測定物に照射するステップと、前記複数のスリットレーザ光が照射されることで前記被測定物の表面に現れる複数の輝線と、前記複数のドットレーザ光が照射されることで前記表面に現れる複数の輝点とを撮像して、前記複数の輝線及び前記複数の輝点の両方が現れた撮像画像を生成するステップと、前記撮像画像と、前記複数の輝線及び前記複数の輝点との予め定まった位置関係を示す単一の基準画像とを対比して、前記撮像画像の前記複数の輝線と前記複数のスリットレーザ光との対応関係を特定するステップと、前記撮像画像における前記複数の輝線の二次元座標と、特定した前記対応関係とに基づいて、前記複数の輝線の三次元座標を取得するステップと、を有する、計測方法。
国際特許分類(IPC)	G01B 11/24 輪郭または曲率の測定用 G01B 11/25 対象物にパターン，例．モアレ縞，を投影することによるもの
Fターム	2F065AA04 ３次元 2F065AA26 外径 2F065AA37 物体の姿勢 2F065AA53 ３次元的 2F065BB06 円柱 2F065DD03 分解能向上 2F065EE08 像歪み；収差 2F065FF01 結像によるもの 2F065FF04 画像計測；写真計測 2F065FF09 ３角法 2F065FF61 標準物の利用 2F065GG04 レーザ 2F065GG06 半導体レーザ 2F065HH06 グリッド光；マルチスリット光 2F065JJ03 面検出 2F065JJ26 ２次元状 2F065LL53 電気光学的効果関連 2F065QQ21 形状特定のためのパラメータ抽出 2F065QQ25 信号の比較；減算 2F065QQ31 画像処理（含１次元） 2F065RR06 形状以外の基準データ
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出願権利状態	登録

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発明の名称	MEASUREMENT SYSTEM AND MEASUREMENT METHOD
発明の概要	PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measurement system for further highly accurately measuring a three-dimensional coordinate of a measurement target object. SOLUTION: A measurement system S comprises a slit laser irradiation device 2 for irradiating a tubular body with a plurality of slit laser beams, a dot laser irradiation device 3 for irradiating a tubular body with a plurality of dot laser beams having a prescribed positional relation with each of the slit laser beams, an imaging device 4 for generating a picked-up image by imaging a plurality of bright lines appearing on the surface of the tubular body and a plurality of bright points appearing on the surface of the tubular body, a specification unit 152 for specifying correspondence between the bright lines of the picked-up image and the slit laser beams by comparing the picked-up image with a reference image representing a predetermined positional relation between the plurality of bright lines and bright points and an acquisition unit 153 for acquiring three-dimensional coordinates of the bright lines on the basis of two-dimensional coordinates of the bright lines in the picked-up image and the correspondence specified by the specification unit 152.

発明の名称

MEASUREMENT SYSTEM AND MEASUREMENT METHOD

発明の概要

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measurement system for further highly accurately measuring a three-dimensional coordinate of a measurement target object.
SOLUTION: A measurement system S comprises a slit laser irradiation device 2 for irradiating a tubular body with a plurality of slit laser beams, a dot laser irradiation device 3 for irradiating a tubular body with a plurality of dot laser beams having a prescribed positional relation with each of the slit laser beams, an imaging device 4 for generating a picked-up image by imaging a plurality of bright lines appearing on the surface of the tubular body and a plurality of bright points appearing on the surface of the tubular body, a specification unit 152 for specifying correspondence between the bright lines of the picked-up image and the slit laser beams by comparing the picked-up image with a reference image representing a predetermined positional relation between the plurality of bright lines and bright points and an acquisition unit 153 for acquiring three-dimensional coordinates of the bright lines on the basis of two-dimensional coordinates of the bright lines in the picked-up image and the correspondence specified by the specification unit 152.