格子投影法を用いた高精度・高速三次元形状計測に関する研究

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最終年度は前年度で得られた研究成果をもとに、申請時に計画した研究を遂行し、以下のような研究実績を得た。1.DMDカメラを用いたワンショット三次元形状計測手法の開発 Digital Micro-mirror Device(DMD)のon/offパターンを高速に切り換えることで、複数枚の位相シフトされた画像をCCDカメラの1フレーム内での撮影を行い、投影格子の位相情報を得る。さらに得られた位相分布から三次元座標へ変換できる独自のアルゴリズムを考案し、カメラのフレームレートで三次元形状が得られた。2.DMDカメラによる広輝度レンジの高精度三次元形状計測手法の開発 画素ごとに投影格子の位相解析を行ううえで、最適な露光時間になるようなDMDパターンの算出方法を開発した。多反射率物体において、従来手法よりも20倍以上の輝度レンジを広げることができ、より高精度で三次元形状を測定することができた。3.位相シフトモアレ法による全視野変位分布計測手法の開発 基準となる格子模様を試料表面に貼付け、変形前後の各1枚の画像から試料の広域な変位分布を測定できる新しい計測技術を開発した。基準格子のピッチ間隔の1/100〜1/1000以上の精度で変位量を検出することができた。本手法は汎用の光学式カメラと基準格子が描かれたテープを試料表面に貼付けるだけで測定可能になり、これまでにない安価なシステムで高精度な広域変位分布を測定することができる。本年度で実施した項目1及び2の成果は産業界を中心に飛躍的物体の三次元形状計測技術の向上であり、項目3は将来構造ビルの揺れ検出や橋梁のたわみ分布測定といった大型構造物における構造ヘルスモニタリングの監視システムに利用できるものである。