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REAL-TIME SHAPE MEASUREMENT METHOD AND SYSTEM OF CONTINUOUS TRAVELING OBJECT

Patent code P03A000384
File No. U2000P136
Posted date Aug 28, 2003
Application number P2001-089799
Publication number P2002-286433A
Patent number P3629532
Date of filing Mar 27, 2001
Date of publication of application Oct 3, 2002
Date of registration Dec 24, 2004
Inventor
  • (In Japanese)森本 吉春
  • (In Japanese)藤垣 元治
  • (In Japanese)矢部 正人
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 和歌山大学
Title REAL-TIME SHAPE MEASUREMENT METHOD AND SYSTEM OF CONTINUOUS TRAVELING OBJECT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a continuous traveling object shape measurement method that has a simple system configuration for execution, and can be executed speedily.
SOLUTION: Lattices at an equal interval are projected to continuously traveling objects by inclining at an equal interval at a specific angle from the vertical direction to the traveling direction of the objects, the images of the objects where the lattices are projected are picked up at a photography timing that is matched to the traveling time where the objects travel the distance between the line sensors from an angle that differs from the lattice projection angle by a plurality of parallel line sensors, a line image is obtained, and a plurality of phase-shifted line images are subjected to phase analysis by the phase-shifting method to obtain the height distribution of the objects.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


例えば近年、高度経済成長期に造られたコンクリート建築物の崩壊が問題化している。特に新幹線のトンネル崩壊などは多数の人命にかかわる深刻な問題である。現在、トンネルの検査は時間がかかるために営業時間外しか行えず、新幹線の場合は2年に1回行うのが基準となっている。これでは、崩落の危険性を早急に察知し対処することができない。そこで営業時間内でも検査が行えるように検査装置を営業車両に搭載し、営業速度のままで高速にトンネル形状を検査するシステムが求められている。



格子投影による形状計測をリアルタイムに高精度で行う方法として、例えば、本発明者による特願平11-179959号「積分型位相シフト法」がある。この方法は、CCDカメラの1フレームあたりの撮影時間(以下、フレームレートと呼ぶ)ごとに位相分布を計算して結果を表示するので、実時間解析に適し、検査結果を高速に表示するのに適している。また、この方法は、投影格子の位相を連続的にシフトさせて計測するため、計測装置の構造が簡単であるという利点もある。



一方、連続的に移動する物体を形状計測する方法として光切断法がある。この方法はスリット光を物体に投影し、物体表面でゆがんだスリット光を2次元CCDカメラによって投影することにより、スリット光のゆがみ量から物体の形状を算出するが、高い空間分解能で高速に形状検査をすることは今のところ不可能である。光切断法については、三次元工学1.光三次元計測 吉澤徹編 (株)新技術コミュニケーションズ 1998 28-37ページを参照されたい。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、物体の形状及び変形量を計測する非接触形状計測方法に関し、特に、連続移動物体のリアルタイム形状計測方法に関する。本発明は、このような形状計測方法を実行するシステムにも関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 連続移動する物体に等間隔の余弦波格子を、前記物体の移動方向に対して垂直方向から所定の角度だけ傾けた方向において投影し、
前記余弦波格子が投影された物体を、前記余弦波格子の位相が前記物体の移動方向においてπ/2ずつずれる間隔のラインを撮影するように前記物体の移動方向に対して垂直かつ平行に配置された4本のラインセンサによって、前記格子投影角度と異なる角度から、前記物体が前記ラインセンサ間の距離を移動する移動時間に合わせた撮影タイミングで各々撮影し、ライン画像を得て、
前記余弦波格子が位相シフトされた4つの前記ライン画像を位相シフト法により位相解析し、前記物体の高さ分布を得ることを特徴とする連続移動物体形状計測方法。
【請求項2】
 請求項1に記載の連続移動物体形状計測方法において、前記格子を余弦波格子としたことを特徴とする連続移動物体形状計測方法。
【請求項3】
 請求項1又は2に記載の連続移動物体形状計測方法において、前記位相シフト法による位相解析の際、予め求めておいた基準となる平面基準板における投影格子の位相分布と前記ライン画像の位相分布との位相差を求めることにより、前記物体の高さ分布を得ることを特徴とする連続移動物体形状計測方法。
【請求項4】
 請求項3に記載の連続移動物体形状計測方法において、前記位相差を求める際、あらかじめ作成しておいた位相値の高速算出用テーブルを使用することを特徴とする連続移動物体形状計測方法。
【請求項5】
 請求項1、2、3又は4に記載の連続移動物体形状計測方法において、前記ラインセンサの撮影方向を、前記物体の移動方向に対して垂直にしたことを特徴とする連続移動物体形状計測方法。
【請求項6】
 連続移動する物体に等間隔の格子を、前記物体の移動方向に対して垂直方向からわずかに傾けた角度において投影する格子投影手段と、
前記物体を前記格子投影角度と異なる角度から、前記物体が前記ラインセンサ間の距離を移動する移動時間に合わせた撮影タイミングで各々撮影する、前記余弦波格子の位相が前記物体の移動方向においてπ/2ずつずれる間隔のラインを撮影するように前記物体の移動方向に対して垂直かつ平行に配置された4本のラインセンサと、
前記ラインセンサが撮影したライン画像を格納するメモリ手段と、
前記メモリに記憶された前記格子が位相シフトされた4つの画像を位相シフト法により位相解析し、前記物体の高さ分布を発生する解析手段とを具えることを特徴とする連続移動物体形状計測システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2001089799thum.jpg
State of application right Registered
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