種々の光学的性質を持つ物体の非接触3次元形状測定装置の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650428
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 馬場 充 岡山大学, 工学部, 助教授 (80156538)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 半田 久志 岡山大学, 工学部, 助手 (60304333) ; 小西 忠孝 岡山大学, 工学部, 教授 (20025935)
• Keywords: 3次元形状測定 / 物体の表面反射特性 / 鏡面物体 / 拡散物体 / レーザーレンジファインダ

Research Abstract

工業用途では,金属のような著しい鏡面反射特性やガラスのような透明な性質を有する物体の非接触3次元形状の測定が要求されることが多い.しかし,このような物体の3次元形状の測定は一般に困難である場合が多い.そこで本研究では,拡散物体,鏡面物体そして透明物体をも含んだ種々の光学的性質を有する物体の3次元形状を同一原理で測定できる装置を提案することを目的とする.そのために,本研究では,マルチスリット光投光による新たな鏡面物体・透明物体の3次元形状計測法を考案する.従来の鏡面・中間物体形状抽出法は反射モデルを仮定するする必要があったが,それらの手法とは異なり,本提案装置は特殊な光学系の考案と新たな三角測量式の導出により,何ら反射モデルの仮定なしに形状抽出を可能にしている点に特徴がある.
本年度は,物体の光学的性質のうちで不透明体について焦点を絞り,検討を行った.本研究では物体の表面反射特性をspecular spike成分が卓越している鏡面特性物体,specular spike成分がspecular lobe成分より優勢な中間特性物体I,specular lobe成分がspecular spike成分より大きな中間特性物体II,diffuse lobe成分が支配的な拡散特性物体の4種類に分類した.そして,本測定装置がそれらの4つの種類の反射特性を持つ物体に対して適用可能なことをシミュレーション及び実験により確認した.さらに,従来の能動的手法では困難とされた鏡面や拡散など異なる表面反射特性が混在する場合にも適用可能であることも実験により確認した.これより,本測定装置は測定対象の表面反射特性に対する制限の解消に成功し,実用的見地からも有力な能動的3次元形状抽出手法の一つとして,発展が期待できることが明らかとなった.
次年度は,この提案装置を透明体に適用する予定である.

Research Products

• [Publications] Mitsuru Baba et.al: "New laser rangefinder for three-dimensional shape measurement of specular objects"Optical Engineering. Vol.40,No.1. 53-60 (2001)
• [Publications] Mitsuru Baba et.al: "Determining 3-D Shape of Hybrid Surfaces by Laser Rangefinder"Proc.The International Symposium on Lasers in Metrology and Art Conservation. (印刷中). (2001)