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ビデオフレームレート可変焦点鏡を用いた三次元画像入力装置の研究

研究課題

研究課題/領域番号 14350137
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関立命館大学

研究代表者

石井 明  立命館大学, 理工学部, 教授 (90278490)

研究分担者 杉山 進  立命館大学, 理工学部, 教授 (20278493)
左貝 潤一 (佐貝 潤一)  立命館大学, 理工学部, 教授 (30278494)
平井 慎一  立命館大学, 理工学部, 教授 (90212167)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
13,400千円 (直接経費: 13,400千円)
2004年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
2003年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
2002年度: 4,900千円 (直接経費: 4,900千円)
キーワード可変焦点鏡 / 三次元画像入力 / 平行投影 / 透視投影 / 合焦度 / LSIパッケージ / 半田バンプ / 平坦度 / 半田ボール / CSP基板 / 合焦点法 / FPGA / ピエゾアクチュエータ / 三次元画像 / 焦点調節 / 外観検査 / 等高線 / CSP
研究概要

可変焦点鏡を用いた合焦点法に基づく三次元画像入力装置について、定倍率平行投影を実現するための構成法および広角撮像に有利な完全な透視投影を実現するための構成法を考案し、所期の特性を実験により確認した。可変焦点鏡として空気圧駆動の薄板ガラス製ミラーとピエゾアクチュエータ駆動の銅合金板製ミラーを使用し、いずれについても所期の三次元画像入力特性を確認することができた。特に、ほとんどビデオフレームレートの動作(20Hz)が可能な後者を三次元画像入力実験装置の製作に用い、LSIパッケージ基板上の半田ボール行列の形状計測に適用した。対象は、10mm角の基板上に直径300μmの半田ボールを基板周辺に500μm間隔で208個配列したものである。半田ボール頂点の高さだけでなく、体積評価に有用なボールの上半球主要部の計測を行うことができ、死角のない本合焦点法の長所が確認された。ボール頂点の高さ計測値の誤差は、標準的なレーザ変位計との比較で12μm以下であり、半田ボール行列の平坦度計測を含めたLSIパッケージ基板の外観検査に適用できる十分な精度であった。半田ボール行列の形状と平坦度の計測を高速化するため、指定された高さの半田ボールの水平断面を、その上下等距離に合焦した二枚の画像の等合焦度画素領域として求める合焦度差分法を考案した。さらに半田ボールを真球と見なし、求められた断面積から球の頂点の高さを推定する真球フィッティング法を考案した。本計測法により、高さの全計測範囲を走査する従来の合焦点法に比較し平坦度計測の格段の高速化が図られた。この結果、パーソナルコンピュータによるソフトウエア処理で基板当り7.2秒の計測速度を達成できた。またFPGA (Field Programmable Gate Array)によるハードウエア化で、基板当り2秒の実用性能を実現できる見通しを得た。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (16件) 産業財産権 (2件) 文献書誌 (10件)

  • [雑誌論文] 非接触三次元計測におけるShape-from-Focus法の新展開2005

    • 著者名/発表者名
      石井 明
    • 雑誌名

      2005年度精密工学会春季大会シンポジウム資料

      ページ: 114-119

    • NAID

      10014005452

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 可変焦点ミラーを用いたShape-from-Focus2005

    • 著者名/発表者名
      石井 明
    • 雑誌名

      O plus E 27・3

      ページ: 288-293

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 可変焦点ミラーを用いたShape-from-Focusによるはんだバンプ計測2005

    • 著者名/発表者名
      光藤 淳
    • 雑誌名

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'05講演論文集

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Perfect perspective projection using a varifocal mirror and its application to three-dimensional close-up imaging2004

    • 著者名/発表者名
      Akira Ishii
    • 雑誌名

      Proc.17th ICPR 3

      ページ: 270-273

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Perfect perspective projection using a varifocal mirror and its application to three-dimensional close-up imaging2004

    • 著者名/発表者名
      Akira Ishii, Ryu Okada
    • 雑誌名

      Proc.17th ICPR Vol.3

      ページ: 270-273

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Perfect perspective projection using a varifocal mirror and its application to three-dimensional close-up imaging2004

    • 著者名/発表者名
      Akira Ishii
    • 雑誌名

      Proc.17th International Conference on Pattern Recognition 3

      ページ: 270-273

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 可変焦点ミラーを用いた三次元画像取得システム2004

    • 著者名/発表者名
      北川耕平
    • 雑誌名

      第22回日本ロボット学会学術講演会予稿集

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 可変焦点ミラーを用いた全焦点画像取得システム2004

    • 著者名/発表者名
      玉井俊規
    • 雑誌名

      計測自動制御学会第5回システムインテグレーション部門学術講演会(SI2004)論文集

      ページ: 184-185

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Three-dimensional imaging based on perfect projection using varifocal mirror2003

    • 著者名/発表者名
      Akira Ishii
    • 雑誌名

      Proc.SPIE 5202

      ページ: 38-49

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Shape and height measurement of solder bumps using focus measure difference2003

    • 著者名/発表者名
      Akira Ishii
    • 雑誌名

      Proc.SPIE 5264

      ページ: 241-248

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Three-dimensional imaging based on perfect projection using varifocal mirror2003

    • 著者名/発表者名
      Akira Ishii
    • 雑誌名

      Proc.SPIE Vol.5202

      ページ: 38-49

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Shape and height measurement of solder bumps using focus measure difference2003

    • 著者名/発表者名
      Akira Ishii, Jun Mitsudo, Shinsuke Mizushima
    • 雑誌名

      Proc.SPIE Vol.5264

      ページ: 241-248

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Constant-magnification focusing using a varifocal mirror and its application to 3-D imaging2002

    • 著者名/発表者名
      Akira Ishii
    • 雑誌名

      Proc.SPIE 4902

      ページ: 238-245

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 定倍率定位置結像用の可変焦点光学系の設計と評価2002

    • 著者名/発表者名
      藤谷洋平
    • 雑誌名

      立命館大学理工学研究所紀要 61

      ページ: 125-134

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Constant-magnification focusing using a varifocal mirror and its application to 3-D imaging2002

    • 著者名/発表者名
      Akira Ishii, Susumu Sugiyama, Jun-ichi Sakai, Shinichi Hirai, Toshihiko Ochi
    • 雑誌名

      Proc.SPIE Vol.4902

      ページ: 238-245

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Design and Evaluation of Optical System with a Varifocal Mirror for Constant Magnification and Focus2002

    • 著者名/発表者名
      Yohei Fujitani, Jun-ichi Sakai
    • 雑誌名

      Memoirs of the Institute of Science and Engineering, Ritsumeikan University, Shiga, Japan No.61

      ページ: 125-134

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 球体または半球体の高さ計測方法2002

    • 発明者名
      石井 明
    • 権利者名
      立命館大学
    • 公開番号
      2004-134585
    • 出願年月日
      2002-10-10
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 可変焦点光学装置2002

    • 発明者名
      石井 明
    • 権利者名
      石井 明
    • 公開番号
      2004-177915
    • 出願年月日
      2002-11-27
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 水嶋伸介: "合焦点法を用いたCSP/BGA外観検査装置"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'03講演論文集. 2003年5月. 2P1-2F-E5 1-2P1-2F-E5 2 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 石井 明: "可変焦点ミラーを用いた全焦点透視投影法による三次元画像入力"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'03講演論文集. 2003年5月. 2P1-2F-E6 1-2P1-2F-E6 2 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Akira Ishii: "Shape and height measurement of solder bumps using focus measure difference"Proc.SPIE. 5264. 241-248 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 石井 明: "可変焦点ミラーを用いた全焦点透視投影法による三次元画像入力"精密工学会ビジョン技術の実利用ワークショップ2003(ViEW2003)講演論文集. 2003年12月. 82-86 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 石井 明: "可変焦点ミラーを用いた定倍率焦点調節機構の検討"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'02講演論文集. 1A1-D01(1)-1A1-D01(2) (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 石井 明: "可変焦点ミラーを用いた三次元画像入力システムの試作"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'02講演論文集. 1A1-D02-(1)-1A1-D02-(2) (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Akira Ishii: "Constant-magnification focusing using a varifocal mirror and its application to 3-D imaging"Proc. SPIE. 4902. 238-245 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 石井 明: "定倍率可変焦点規構の検討"精密工学会第14回外観検査の自動化ワークショップ講演論文集. 101-106 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 水嶋伸介: "合焦度差分法を用いたBGA/CSP基板の平坦度測定"精密工学会第14回外観検査の自動化ワークショップ講演論文集. 113-117 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 藤谷洋平: "定倍率定位置結像用の可変焦点光学系の設計と評価"立命館大学理工学研究所紀要. 61(3月発行予定). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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