测量装置、测量方法、移动体、机器人、电子设备及造型装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供高精度稳定测量的测量装置、测量方法、移动体、机器人、电子设备及造型装置，其中具有照射部，用于向对象物照射光；摄影部，用于拍摄所述光照射的对象物；测量部，用于根据所述摄影部拍摄的信息，测量所述对象物；以及位置控制部，用于在所述摄影部拍摄的信息满足规定条件时，控制改变所述对象物和所述照射部以及所述摄影部三者之间的相对位置关系。部以及所述摄影部三者之间的相对位置关系。部以及所述摄影部三者之间的相对位置关系。

【技术实现步骤摘要】
测量装置、测量方法、移动体、机器人、电子设备及造型装置


[0001]本专利技术涉及测量装置、测量方法、移动体、机器人、电子设备及造型装置。

技术介绍

[0002]本专利技术涉及测量装置、测量方法、移动体、机器人、电子设备及造型装置。
[0003]目前，在FA(Factory Automation)领域，例如工厂中各种装配生产线中，采用可以以非接触方式测量的主动立体方式测量装置来检测或识别零件。
[0004]这种非接触方式测量装置比如有采用激光探头或线激光器的传感方式等。对此，近年来，能够测量区域(表面)的即所谓投影仪照像机方式备受关注。
[0005]利用投影仪照像机方式的三维测量装置，用照相机(摄影装置)拍摄由投影装置投影了图案图像(测量用图案)的对象物，从该摄影图像获得对应点。然后从获得的对应点复原三维形状，测量被测体的三维形状。
[0006]专利文献1(JP特开2015
‑
10845号公报)以稳定获得精度良好的测量结果为目的，公开了一种技术方案，其中根据投影装置、对象物、摄影装置三者之间的位置关系，局部调整投影装置的光量，用适当的光量使来自对象物的反射光入射摄影元件。
[0007]但是，具有现有投影光学单元(投影装置)的三维测量装置以及专利文献1公开的技术方案，其根据形状测量时三维测量装置和对象物之间的位置或姿势关系，会发生投影到对象物上的测量用图案正反射到摄影元件(照相机)上的问题。也就是说，有一部分较强的光入射摄影元件(照相机)，其结果，拍摄的图像中会出现亮度值饱和的像素区域(图像中发生部分饱和)。
[0008]相反，如果是容易吸收光的颜色或材质的对象物，根据三维测量装置和对象物之间的位置或者姿势关系，投影到对象物上的测量用图案会被对象物吸收，没有足够的测量所需要的光量入射光摄影元件(照相机)(亮度对比度下降)。其结果，拍摄的图像中将出现无法得到足够亮度对比度的像素区域(图像中形成部分暗区域)。
[0009]如果基于出现上述问题的图像进行对象物的测量，那么，一部分测量结果会产生缺陷等，由此可知，目前的测量装置或方法在测量精度和稳定性方面尚有改善余地。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于，提供能够高精度稳定测量的测量装置、测量方法、移动体、机器人、电子设备及造型装置。
[0011]为了解决上述课题，达到上述目的，本专利技术提供一种测量装置，其中具有照射部，用于向对象物照射光；摄影部，用于拍摄所述光照射的对象物；测量部，用于根据所述摄影部拍摄的信息，测量所述对象物；以及位置控制部，用于在所述摄影部拍摄的信息满足规定条件时，控制改变所述对象物和所述照射部以及所述摄影部三者之间的相对位置关系。
[0012]本专利技术的效果在于，能够高精度地进行稳定测量。
附图说明
[0013]图1是第一实施方式的三维测量装置的结构模块图。
[0014]图2是第一实施方式的三维测量装置向对象物投影测量用图案的状态的示意图。
[0015]图3是一例光偏转元件的MEMS镜的结构示意图。
[0016]图4是三维测量装置的控制单元的功能结构模块图。
[0017]图5是无效区域补全处理流程图。
[0018]图6是其他无效区域补全处理流程图。
[0019]图7是三维测量装置的控制单元的一例测量信息取得单元的斜视图。
[0020]图8是第二实施方式的机器人的多关节机器人手臂的示意图。
[0021]图9是第三实施方式的智能手机的示意图。
[0022]图10是第四实施方式的移动体的示意图。
[0023]图11是第五实施方式的其他移动体的示意图。
[0024]图12是第六实施方式的3D打印机装置的示意图。
具体实施方式
[0025]以下参考附图说明实施方式的三维测量装置。
[0026][概述][0027]本实施方式涉及的测量装置以采用图案投影法进行对象物三维测量的三维测量装置为例，在这种情况下，三维测量装置识别其测量结果中的饱和或辉度对比度下降的无效区域。根据无效区域周围的有效测量区域的测量结果，推定相当于无效区域的对象物的部分、测量用图案的投影角度、以及反射光入射摄像元件的入射角度。进而，根据推定的测量结果，计算不会在无效区域中产生饱和或辉度对比度下降等的三维测量装置和对象物之间的位置以及姿势的关系。最后，通过以推定的位置和姿势控制三维测量装置进行摄像，获得不产生饱和或辉度对比度降低的摄影图像，用该摄像图像，对之前拍摄时获得的摄影图像的无效区域进行插值处理。由此，能够精确测量对象物。
[0028][第一实施方式][0029]第一实施方式是使用图案投影法进行对象物三维形状测量的三维测量装置。图1是第一实施方式涉及的三维测量装置结构模块图。图2是通过第一实施方式的三维测量装置在对象物上投影测量用图案的状态的示意图。
[0030]如图1所示，第一实施方式的三维测量装置1具有测量信息取得单元20及控制单元30。
[0031]测量信息取得单元20如图1和图2所示，具有投影装置10和相机装置21。图1所示的投影装置10是一个投影部的例子，具有作为光源部的多个VCSEL(Vertical Chamber Surface Emit LASER)元件一维或二维的排列构成的垂直共振腔面发光激光阵列(VCSEL阵列)11、光学系统12、光偏转元件13。VCSEL阵列是一个照射部的例子。
[0032]测量信息取得单元20按照控制单元30的控制部31的控制，通过光学偏转元件13来偏转VCSEL阵列11的多个发光元件的光，把光投影到测量区域的对象物15上。控制部31通过控制VCSEL阵列11的各发光元件的亮度和点灯时间，如图2所示，向包含对象物15的区域投影规定的测量用图案的投影光14。
[0033]在此例举一个测量用图案的例子，比如通过控制VCSEL阵列11的发光元件点亮和熄灭(on/off)，投影黑白的灰色代码图案等规定的投影图案。图1中，用于把VCSEL阵列11的光形成为线状的光学系统12是独立于光源部设置的，但也可以包含在光源部内部。
[0034]相机装置21作为摄像部的一个例子，以可以以使得投影装置10向对象物15投影的投影光14的投影中心300成为摄影区域40的中心的固定的位置和角度，拍摄上述测量区域。
[0035]相机装置21具有镜头210和摄像元件211。可以用CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)的图像传感器等作为摄像元件211。射入相机装置21的光通过透镜210在摄影元件211上成像而受到光电转换。摄像元件211中通过光电转换所生成的图像信号被提供到控制单元30的运算处理部32。
[0036]可以用透过VCSEL阵列11的发光波长的窄带滤波器作为镜头210。据此能够抑制测量时周围光(荧光灯等形成干扰的光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量装置，其中具有照射部，用于向对象物照射光；摄影部，用于拍摄所述光照射的对象物；测量部，用于根据所述摄影部拍摄的信息，测量所述对象物；以及位置控制部，用于在所述摄影部拍摄的信息满足规定条件时，控制改变所述对象物和所述照射部以及所述摄影部三者之间的相对位置关系。2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述位置控制部控制改变所述对象物和所述照射部之间的相对位置关系。3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述位置控制部控制改变所述照射部和所述摄影部之间的相对位置关系。4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述位置控制部控制改变所述摄影部和所述对象物之间的相对位置关系。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的测量装置，其特征在于，进一步具备补全处理部，该补全处理部用相对位置关系的改变后所述摄影部拍摄的信息，对所述摄影部拍摄的信息中所包含的满足所述规定条件的区域进行补全处理。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的测量装置，其特征在于，所述的位置控制部满足规定条件是指，拍摄的信息中存在规定值以上的亮度值的区域，或者是指，拍摄的信息中存在规定值以下的亮度对比度的区域。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的测量装置，其特征在于，所述照射部向所述对象物照射指定图案的图案光。8.一种测量方法，其中具有照射工序，由照射部向对象物照射光；摄影工序，由摄影部拍摄所述光照射的对象物；测量工序，由测量部根据在所述摄影工序中拍摄的信息，测量所述对象物；以及位置控制工序，在所述摄影部拍摄的信息满足规定条件时，控制改变所述对象物和所述照射部以及所述摄影部三者之间的相对位置关系。9.根据权利要求8所述的测量方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：福冈直纪，三木芳彦，米田和洋，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：