MEMSスキャナ格子投影装置を用いた形状計測の位相接続による計測範囲の拡大

摘要

格子パターンのゆがみを用いた計測方法においては，高い空間分解能を得ることができる位相シフトした複数毎の格子画像から位相分布を求める位相シフト法が挙げられ，様々な位相シフト法が研究されている．位相シフト法によって得られる位相分布の値は－πからπの繰り返しとなり，格子1本ごとに不連続になる．連続で単調増加の位相分布になるように位相接続を行うことで，奥行き方向に広い範囲で高分解に形状計測ができるようになる．その手法として2種類の異なるピッチの格子パターンを利用した位相接続の研究が行われている．本論文では，ラインレーザーと1次元のMEMSスキャナを用いた投影装置の利点を生かすことによって，計測範囲の深い形状計測システムを開発する．本投影装置は格子のピッチを高速に切替えることができるため，先に述べた2種類の異なるピッチの格子パターンを利用した位相接続を短時間で行うことができる．位相接続を行うことにより，格子のピッチが小さい場合の高さ分解能のまま，計測範囲を深さ方向に広げることができる．このような利点を生かすことで，奥行きの深い物体の3次元形状計測を高速に行って，その形状に応じてロボットアームをコントロールするということが容易に実現できるようになる．本論文では，試作した3次元形状計測装置をビンピッキングに適用することにより，本手法の有効性を示す．