CN101680752A - 形状评价方法、形状评价装置及三维检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明能够与光源和拍摄装置对于检查对象物的相对位置无关地适当地评价对象物的表面形状。包括如下步骤：识别评价对象物的表面形状的形状识别步骤；从所识别的评价对象物的表面形状上抽出代表点的代表点抽出步骤；确定以抽出的代表点为中心的预定范围的形状的形状确定步骤；对于上述各代表点，根据与照射光的光源的相对位置定义光源方向矢量的矢量定义步骤；以及从所述各代表点中，仅选择从确定为视认方向的方向上看，与根据与光源位置的相对位置来定义的光源方向矢量对应的反射矢量包含在预定范围内的代表点的代表点选择步骤；将所选择的各代表点的集合作为高亮点群，根据该高亮点群作成在检查对象物的表面上假想地产生的高亮线的高亮线作成步骤。根据作成的高亮线进行评价对象物表面形状的评价。

Description

形状评价方法、形状评价装置及三维检查装置

技术领域

[0001]

本发明，三维地评价车辆等的评价对象物的表面形状的形状评价方法及形状评价装置，还涉及对三维地对检查象物的表面形状进行检查的三维检查装置。

背景技术

[0002]

一般，作为评价汽车等的外观品质的方法，进行三维地评价作为评价对象的对象物的表面形状的称为高亮检查(highlight inspection)的形状检查。在该高亮检查中，将荧光灯等光源发出的光线平行化，根据经由狭缝等照射到对象物而得到的、在评价对象物的表面形成的条纹状光线图案的流向状况来检查评价对象物的表面形状。在这样的高亮检查中，在评价对象物表面上形成的光线图案一般称为高亮线，基于在该对象物的表面形状上形成的高亮线，检查对象物表面形状的凹凸和圆度状况等。具体地说，就是公知的由熟练的检查者通过目视来确认的目测检查，还有将通过拍摄对象物的表面得到的图像与理想的光线图案比较来进行检查的自动检查等(例如专利文献1、2)。

[0003]

上述的专利文献1及2中记载：在拍摄检查对象物表面上形成的光线图案得到高亮线时将高亮线定量化，从而定量地评价检查对象物的表面形状品质。具体而言，专利文献1记载的技术的目的在于，在将高亮线作为图像数据输入计算机时，去除输入的图像数据中包含的噪声，根据去除噪声后的高亮线数据定量地算出检查对象物的表面形状。另外，专利文献2中记载的技术是，根据拍摄的结果得到的图像数据，将作为高亮线识别的图案，自由地进行曲线拟合，其目的是消除识别的高亮线上发生的不连续性问题和均匀性问题。

[专利文献1]特开平6-194148号公报

[专利文献2]特开平7-332950号公报

[0004]

但是，在通常进行的表面形状的检查过程中，拍摄高亮线的拍摄装置对于检查对象物的相对位置(即拍摄视场)和光源的位置严格地说并不是一定的，因此，即使检查对象物的表面形状相同，也有不能充分获得拍摄到的高亮线的图像再现性的情况。因此，用这些方法检查的对象物的表面，检查的结果不能严格再现，难以使检查结果稳定。为了使检查结果稳定，需要进行改善精度的操作，即多次设定光源的位置和拍摄位置等，并作成许多基于各位置的理想的光线图案。

[0005]

发明内容

本发明旨在解决这样的问题，其目的在于提供能够与光源和拍摄装置对于被检查对象物的相对位置无关地适当评价这些对象物的表面形状的形状评价方法及形状评价装置。

[0006]

另外，本发明的目的还在于提供能够与光源和拍摄装置对于检查对象物的相对位置无关地对检查对象物的表面形状进行适当检查的三维检查装置。

[0007]

用来解决上述问题的本发明的形状评价方法的特征在于，包括如下步骤：识别评价对象物的表面形状的形状识别步骤；从所识别的评价对象物的表面形状上抽出代表点的代表点抽出步骤；确定以抽出的代表点为中心的预定范围的形状的形状确定步骤；对于上述各代表点，定义基于照射光的光源的相对位置的光源方向矢量的矢量定义步骤；以及在上述各代表点中，从与所定义的光源方向矢量对应的假想反射矢量被假想地作为视认方向确定的方向，仅选择预定范围内包含的代表点的代表点选择步骤；将上述选择的各代表点的集合设为高亮点群，并基于该高亮点群在评价对象物的表面作成假想地产生的高亮线的高亮线作成步骤，此方法基于作成的高亮线进行评价对象物表面形状的评价。

[0008]

使用这样的形状评价方法，能够自由地设定对评价对象物照射光的光照射方向和选择代表点用的反射矢量的方向，即拍摄评价对象物的视线方向，得到评价体表物的表面产生的高亮线(高亮点群)。因此，能够与光源和拍摄装置对于评价对象物的相对位置无关地进行评价对象物的表面形状的适当评价。

[0009]

另外，在上述代表点选择步骤中，也可仅选择由确定的形状规定的平面和预定的方向矢量成为平行的代表点。即，将某个确定的方向作为视认照射在评价对象物上的光的方向，仅选择在与该视认方向和平行的方向上反射的评价对象物表面上的点。这样一来，就能够有效率地选择照射在评价对象物上的高亮点群。

[0010]

另外，上述高亮线作成步骤中包含：对于高亮点群中的任意的高亮点，将预定范围内包含的高亮点集中，从这些高亮点的集合确定直线方向的步骤，就各高亮线而言，也可根据将确定的直线方向连接而形成的折线来作成高亮线。这样一来，就能够由高亮点的集合简单且适当地作成高亮线。

[0011]

另外，也可以改变作为上述视认方向假想确定的方向，将对评价对象物的表面形状进行评价的评价值成为最大或最小的方向作为视认方向确定。

[0012]

另外，在上述形状识别步骤中，根据测量上述评价对象物的表面形状结果得到的测量值，识别评价对象物的表面形状数据，但也可根据假想地构成评价对象物时的形状数据来识别评价对象物的表面形状数据。特别是后者，如果评价对象物通过压制成形和射出成形等来制造，可不需要实际成形，假想地评价模拟构建的形状的表面形状，分析表面上产生的面应变等，从而能够在评价对象物实际制造前研究用于成形的条件。

[0013]

另外，作为上述代表点抽出步骤，其方法并无特别限定，也可以将一个包含等间隔配置的点群的平面投影到上述假想地构成的评价对象物的形状数据上，将上述点群投影到形状数据上的位置作为代表点抽出。这样一来，就能够容易地从整个形状大致均匀地抽出形状数据上存在的代表点。

[0014]

另外，本发明的形状评价方法中，也可包括基于表面形状的结果修正上述形状数据，再次进行评价的过程。这样一来，在假想地创建评价对象物时，能够根据创建的评价对象物的形状数据的评价修正评价对象物的假想的形状数据，以得到适当的形状数据。从而可取得防止实际制成评价对象物后发生形状不良等情况的效果。

[0015]

另外，本发明提供解决上述课题的形状评价装置，具体而言，其特征在于包括：识别评价对象物的表面形状的步骤；从所识别的评价对象物的表面形状抽出代表点的步骤；确定以抽出的代表点为中心的预定范围的形状的步骤；定义基于照射光到光源对于上述各代表点的相对位置的光源方向矢量的步骤；在上述各代表点中，从与所定义的光源方向矢量对应的反射矢量被作为视认方向确定的方向，仅选择预定范围内包含的代表点的步骤；以及将上述选择的各代表点的集合作为高亮点群，并根据该高亮点群在评价对象物的表面作成假想地产生的高亮线的步骤，该装置基于作成的高亮线来对评价对象物的表面形状进行评价。

[0016]

使用这样的形状评价装置，能够自由设定对评价对象物照射光的光照射方向和用以选择代表点的反射矢量的方向即拍摄评价对象物的视线方向，得到在评价体表物的表面产生的高亮线(高亮点群)。因此，能够与对评价对象物的光源和拍摄装置的相对位置无关地对评价对象物的表面形状作出适当评价。

[0017]

这样的形状评价装置还可具备测量评价对象物的表面形状的测量部，基于该测量部结果测得的测量值来识别表面形状数据。在这种情况下进行评价时，能够实时地识别评价对象物的形状数据，因此能够简易地执行评价过程。

[0018]

另外，这样的形状评价装置还具备存储区，用来存储假想地构成评价对象物时的表面形状数据，基于存储的表面形状数据识别评价对象物的表面形状。这样的形状评价装置，在通过压制成形和射出成形等制造评价对象物的情况下，能够不用实际成形地假想地评价模拟构建的形状的表面形状，分析表面上发生的面应变等。从而，能够在评价对象物实际制造前研究成形条件。

[0019]

另外，本发明还提供解决上述课题的三维检查装置。具体而言是三维地检查检查对象物的表面形状三维检查装置，其中具备测量检查对象物的表面形状的测量部，其特征在于，通过测量部识别检查对象物的表面形状；从识别的检查对象物的表面形状上抽出代表点；确定以抽出的代表点为中心的预定范围的形状；定义基于照射光的假想光源对于上述各代表点的相对位置的光源方向矢量；在上述各代表点中，从与基于对光源位置的相对位置定义的光源方向矢量对应的反射矢量被认作为视认方向的方向，仅选择预定范围内包含的代表点；将上述选择的各代表点的集合设为高亮点群，并基于该高亮点群作成在检查对象物的表面假想地产生的高亮线；基于作成的高亮线进行检查对象物的表面形状的检查。

[0020]

这样的三维检查装置能够自由设定基于对检查对象物照射光的假想光源的位置对光照射方向和用以选择代表点的反射矢量的方向即拍摄检查对象物的视线方向，因此能够与照射检查对象物的光源和拍摄装置的相对位置无关地对检查对象物的表面形状进行正确检查。

[0021]

另外，这样的三维检查装置具备测量检查对象物的表面形状的测量部，因此，能够根据测量部结果测得的测量值实时地识别表面形状数据。因而，具有能够连续且简易地进行检查过程的效果。

[0022]

如以上说明，本发明能够与照射评价对象物的光源和拍摄装置的相对位置无关地对评价对象物的表面形状作出适当评价。

附图说明

[0023]

图1是概略表示第1实施例的形状评价装置对评价对象物即汽车车身的表面形状进行评价的状态的简图。

图2是示意表示图1所示的形状评价装置所包含的运算处理部的内部结构的框图。

图3是假想地表示运算处理部中的图1所示的形状评价装置的示意图。

图4是表示直至基于评价对象物(工件)的表面上的摄像数据取得表示高亮线的高亮点群的过程的流程图。

图5表示计算评价对象物表面上的点上的法线矢量的状况

图6A是关于表示视认方向的方向、各代表点上的法线、代表点(点P)所定义的平面、照射到代表点(点P)的光的方向、代表点(点P)上的反射光的方向的示意图。

图6B是关于表示视认方向的方向、各代表点上的法线、代表点(点P)所定义的平面、照射到代表点(点P)的光的方向、代表点(点P)上的反射光的方向的示意图。

图7是表示从高亮点群作成高亮线的过程的流程图。

图8是概略表示作成高亮线的过程。

图9概略表示作成高亮线的过程。

图10概略表示作成高亮线的过程。

图11概略表示作成高亮线的过程。

图12概略表示作成高亮线的过程。

图13概略表示作成高亮线的过程。

图14概略表示作成高亮线的过程。

图15是表示评价对象物(工件)的表面上确定的高亮线的曲率的曲线图。

图16概略表示第2实施例的形状评价装置的结构。

图17是表示第2实施例的形状评价装置中，假想地进行假想构建的面板的表面形状评价的过程的流程图。

附图标记说明

[0024]

1、1’形状评价装置

5...工件(评价对象物)

10...测量部

20...CCD相机(摄像部)

30...运算处理部

31...图像处理装置

32...CPU

33...输入部

34...显示部

35...存储区

50...模拟装置

具体实施方式

[0025]

实施例1

以下，参照图1至15就本发明实施例1的形状评价装置及形状评价方法进行说明。再有，本实施例说明对作为一例评价对象物的汽车车身的表面形状的评价示例。

[0026]

图1概略表示用于对评价对象物即汽车车身(以下称「工件」)的表面形状进行评价的形状评价装置1。形状评价装置1具备用光学方法测量工件5的外观形状的测量部10和取得测量部10测得的测量数据并分析输入的测量数据的运算处理部30。以下，详细说明各结构。

[0027]

测量部10是公知的进行三维形状测定的装置，具体而言，该装置光学地测量工件5的外观形状，并将其测量数据发送给运算处理部30。测量数据被配置到运算处理部30中假想地构成的圆筒内的车辆位置。运算处理部30根据发送的测量数据，抽出多个代表点作为点群数据存入存储区35。

[0028]

测量部10能够例如用CCD相机20识别工件5的表面形状。CCD相机20设在可大致拍摄工件5的整个表面的位置，取得来自工件5的表面的摄像数据，并发送到运算处理部30。再有，CCD相机20可改变其拍摄方向和静止位置。

[0029]

运算处理部30由通用计算机等构成，其内部如图2所示，由图像处理装置31、CPU32、输入部33、显示部34、存储器等的存储区35等构成。这样的运算处理部30，从作为测量部10的CCD相机20得到摄像数据，并分析该摄像数据，从而对工件5的表面形状进行评价。运算处理部30中，在对输入的摄像数据进行包括坐标变换处理等的正规化处理后，将摄像数据存储。再有，关于基于来自CCD相机20的摄像数据进行工件5的表面形状评价的评价方法，将在后面详述。

[0030]

图3是表示运算处理部30中假想地构成的工件5的测量数据及光照射部40的示意图。如图3所示，光照射部40具备：以工件5为中心近似圆筒状地配置的卤素光源等的直线光源41、41、...；将来自各直线光源41的光变换成平行光的扩散板42、42、...；以及将变换后的光条纹状地照射的遮光狭缝43、43、...。直线光源41、扩散板42及遮光狭缝43，大致一体地构成，工件5的测量数据通过运算处理部30，沿光照射部40的近似圆筒状的中心线C坐标变换，配置在预定位置。这时，直线光源41和工件5具有预定的相对位置关系。运算处理部30从相对于上述的直线光源的圆筒中心方向以预定角度(例如30度)倾斜的方向假想地拍摄工件5的大致整个表面，可取得来自工件5的表面的拍摄数据。再有，构成为可改变拍摄方向和静止位置。

[0031]

用图4所示的流程图详细说明，这样构成的形状评价装置根据测量部10测量的工件5的测量数据取得表示工件5的表面上产生的高亮线的高亮点群，并评价工件5的表面形状的过程。

[0032]

首先，形状评价装置1通过测量部10测量工件5的三维形状(步骤101)，将测量数据发送到运算处理部30。运算处理部30接收测量部10测量数据，将测量后的工件5坐标变换到由直线光源41构成的圆筒状的光照射部40的内侧的车辆位置(步骤102)。运算处理部30三维地识别评价对象物即工件的表面形状(步骤103)，同时从识别的工件5的表面形状上按预定间隔抽出代表点(步骤104)。抽出该代表点的步骤(步骤104)可用任何方法进行抽取，只要能够大致将评价对象物的表面形状整体覆盖即可，例如，可以将由测量部10测量的以预定间隔确定的各测量点的位置坐标直接作为代表点抽出。再有，从评价对象物的表面抽出代表点时，最好将抽出代表点平均化，以使抽出的代表点对于工件5的整个表面均匀分布，从工件5的整个表面大致均匀抽出代表点。

[0033]

接着，以抽出的代表点的各位置为中心，确定评价对象物的表面形状上的预定范围的形状(步骤105)。具体而言，如图5所示，用微小三角形的集合表现评价对象物的表面，对于作为代表点抽出的各位置的周围存在的全部三角形，计算各三角形的顶点和其他2点构成的2个矢量的外积(Nn)，并求出除以这2个矢量的长度之积后的矢量，再计算所求出的各矢量之和(∑Nn)，并进行正规化。这样得到的正规化矢量成为各代表点上的法线矢量，上述代表点上的评价对象物的表面由一个平面确定。

[0034]

接着，根据工件5的表面形状上抽出的各代表点和各直线光源41之间的相对位置关系，定义照射各代表点的光源的光源方向矢量(步骤106)。所定义的光源方向矢量被存储在运算处理部30的存储区35内。接着，在工件的表面形状上抽出的各代表点中，从与所定义的光源方向矢量对应的反射矢量被作为视认方向确定的方向，仅选择预定范围内包含的代表点(步骤107)。选择该代表点的过程，详述如下。

[0035]

即，作为高亮线被视认的光是在与表示视认方向的矢量平行的方向上从各代表点反射的光的集合，因此，可仅选择各代表点上反射的光与运算处理部30中设定的拍摄方向(视认方向)一致的代表点。因而，如图6A所示，设表示作为视认方向的拍摄方向的方向矢量为矢量E、各代表点(点P)中的法线矢量为矢量N、照射代表点(点P)的光的方向矢量为矢量L、代表点(点P)上反射的光的方向矢量为矢量L′，在满足式(1)的关系时，各代表点上的反射光与方向矢量(视认方向)成为平行。

L′//E，即L′与E构成的角θ＝0...(1)

再有，θ可如下求出。

L′·E＝|L′||E|cosθ

cosθ＝L′·E/|L′||E|

θ＝Acos(L′·E/|L′||E|)

[0036]

但是，实际上评价对象物的表面形状数据和代表点的抽出过程中包含误差，因此，如式(2)所示，选择反射矢量包含在从表示视认方向的矢量E开始的预定的范围的代表点。将这样选择的代表点的集合(代表点群)设为高亮点群。

θ＝Acos(L′·E/|L′||E|)＜ε(ε：容许误差)...(2)

[0037]

再有，以上说明的是用点状的光源时的情况，而使用线状光源时的情况如下。即，作为高亮线视认的光，是从各代表点在与表示视认方向的矢量平行的方向反射的光的集合，仅选择各代表点上反射的光与运算处理部30中设定的拍摄方向(视认方向)一致的代表点即可。因此，如图6B所示，设表示作为视认方向的拍摄方向的方向矢量为矢量E、各代表点(点P)中的法线矢量为矢量n、代表点(点P)中定义的平面为π，该平面π的法线矢量为v、照射代表点(点P)的光的方向矢量为矢量L、代表点(点P)上反射光的方向矢量为矢量L’，在满足以下的(3)式的关系时，各代表点上的平面和方向矢量(视认方向)成为平行。再有，代表点(点P)上反射的反射光，全部落在一个平面上，该平面设为π。

v·E＝0...(3)

[0038]

但是，实际上由于评价对象物的表面形状数据和代表点的抽出过程中包含误差，如式(4)所示，因此，选择反射矢量包含在从表示视认方向的矢量E开始的预定的范围的代表点。将这样选择的代表点的集合(代表点群)设为高亮点群。

|v·E|＜ε(ε：容许误差)...(4)

[0039]

而且，根据由上述的过程选择的高亮点群，作成高亮线后(步骤108)，评价作成的高亮线的曲率(步骤109)。以下详细说明作成该高亮线代过程的具体例和高亮线的曲率评价的具体例。

[0040]

图7是从如上述选择的高亮点群作成高亮线的流程图，图8～图14概略表示作成高亮线的过程。以下，对作成高亮线的过程作详细说明

[0041]

首先，如图8所示，从高亮点群中，确定任意1点(步骤201)，以该点为中心的半径r(r＝微小距离)画圆C0。然后，集中该圆C0所包含的高亮点，将其重心位置设为a(步骤202)。该重心位置a的位置被存入运算处理部30的存储区35内。

[0042]

接着，如图9所示，将圆C0内所包含的高亮点的集合，用最小自乘法等方法进行直线逼近(步骤203)。然后，可算出近似的直线l与圆C0的交点b0、c0(步骤204)，并将算出的这些交点存入运算处理部30的存储区35内。再有，将点b0设为图8中的箭头P0的进行方向侧，点c0在相同箭头P的后方侧。

[0043]

这样，求出所得到的圆和直线的交点，判断是否得到新的圆中心(步骤205)，若是定为新的圆中心，就再次回到步骤201进行同样的计算。这时，如图10所示，集中以存储的点b0为中心的半径r的圆C1内包含的新的高亮点，对于高亮点群，用与上述方法同样的方法进行直线逼近，同样地求出与圆C1的交点。再有，本实施例中，直线和圆的交点中，将图9所示的箭头P1行进方向一侧的交点设为b1。同样，也在交点c0画出新的圆(图示省略)，进行高亮点群的直线逼近，求出新的交点。

[0044]

再有，在步骤205中，作为未求出圆和直线的交点的情况，举出例如不能对高亮点群进行直线逼近时的情况等。在这种情况下，例如图11所示，由于确定的高亮点的周边被认为是高亮线的端部周边，这时就回到步骤201，确定别的高亮点。

[0045]

另外(省略对流程图的记载)，在步骤203中，如果在作成的圆C1内包含步骤201求出的重心位置a，则判断在确定的任意的高亮点周边上，高亮点的集合为闭合的状态，返回步骤201确定别的高亮点。

[0046]

这样，对于全部的高亮点群或足够数量的高亮点，将高亮点群部分地直线逼近，作成圆(圆C0～Cn)。然后，若判断为无需更多地确定作为圆中心的高亮点(步骤206)，就将这些作成的圆中心点连接(步骤207)，作成图12所示的1节长度为r的折线。

[0047]

接着，从这样作成的折线，作成通过各节的预定位置的曲线(步骤208)。图13是一例这样作成的曲线，通过各节的1/4及3/4的位置的3次样条曲线。然后，将这样作成的曲线作为高亮线，用该高亮线来对评价对象物的表面形状进行评价。

[0048]

接着，就上述步骤109中进行的、评价对象物上显示的高亮线的曲率评价的具体方法进行说明。图14表示在上述图13所示的样条曲线上等间隔(＝d)地赋予评价点后的状况。赋予评价点的间隔(＝d)设定为约0.1～15mm的微小间隔。

[0049]

作为用这样被赋予的评价点评价曲率的方法，例如可以采用这样的方法：基于一个评价点的前后所包含的3个评价点的位置，逼近通过这3点的曲线，再求出该逼近曲线的曲率。另外，作为评价曲率的方法，这之外还有：描画以一个评价点为中心的半径R(例如R＝15mm)的圆，将该圆所包含的高亮点群圆弧逼近，能够将得到的圆弧的曲率作为设为中心的评价点上的曲率。再有，作为评价曲率方法，除这些以外还可采用各种已知的方法。

[0050]

这样，图15表示一例求出了各评价点上的曲率的结果。图15是表示工件5的表面上中确定的高亮线的曲率示曲线图，横轴表示线长([mm])，纵轴表示曲率。从该曲线图可知，图15中曲率的稍大的点A(曲率约0.01)及点B(曲率约0.006)，被认作表面形状中的不良状态。这样，通过求出工件5的表面形状上的各高亮线的曲率，能够获知工件5的整体表面形状上的不良状态。再有，在显示工件5的表面形状时，也可基于以上述方式求出的曲率信息而改变显示方法。即，用按预定的曲率范围进行分色等方式，视觉上直观地显示工件5的表面形状，从而能够简便地识别视觉上直观表示的工件的表面形状的不良状态。

[0051]

再有，作为这样的视觉上直观地表示工件的表面形状状态的方法，不仅基于求出的表面形状的曲率进行，也可基于曲率的变化率进行。这样更加合适，因为可以在视觉上更明确地显示评价对象物的表面形状的变化。

[0052]

本实施例是表示本发明的形状评价装置及形状评价方法的实施例，并不对本发明构成特别的限定。例如，本实施例，测量作为评价对象物的工件的形状，用所测量的形状求出照射在实际的评价对象物上的光在评价对象物上描出的高亮线，对该表面形状作出评价，但是本发明也可用于对假想创造的评价对象物的表面形状进行评价。

[0053]

例如，在进行对于用模具成形的成形品等的形状评价时，可在实际成形品制造前，对通过模拟假想地作成的成形品假想地照射光，求出假想地产生的高亮线，对该成形品的表面形状进行评价。以下，说明这样的具体例。

[0054]

实施例2

本实施例中，评价对象物是假想地作成的，因此不需要具体地测量其形状的测量部。本实施例中，对假想地作成的评价对象物的表面形状进行评价，因此，如图16所示，形状评价装置1’中，假想地作成评价对象物的模拟装置50连接在上述的实施例中说明的运算处理部30上。再有，本实施例中给出的是运算处理部30和模拟装置50分开构成的例，但它们也可由一体的计算机构成。以下，就这样的形状评价装置1’假想地对模拟装置50上假想地构建的面板的表面形状进行评价的示例，用图17所示的流程图进行说明。

[0055]

首先，取得模拟装置50中假想地构建的面板的形状数据(步骤301)，运算处理部30中，将取得的形状数据向车辆位置(步骤302)坐标变换后，基于形状数据识别三维形状(步骤303)。并且，运算处理部30从识别的面板的形状上按预定间隔抽出代表点(步骤304)。抽出该代表点的步骤(步骤304)，对假想地构成的面板的形状数据，投影一个包含等间隔配置的点群的平面，将这些点群在形状数据上投影的位置作为代表点抽出。这样一来，形状数据上抽出的代表点，被从形状数据的整体大致均匀地抽出。

[0056]

接着，以抽出的代表点的各位置为中心，确定评价对象物的表面形状上的预定范围的形状(步骤305)。确定该形状的步骤与上述的实施例相同，因此其说明省略。

[0057]

接着，对面板的形状数据上抽出的各代表点相对地确定假想的直线光源的位置(步骤306)。该直线光源的位置可确定在任意的位置上。然后，根据直线光源和面板之间的相对位置关系，定义将光照射到各代表点底光源的光源方向矢量(步骤307)，将定义的光源方向矢量存储在运算处理部30的存储区35内。

[0058]

接着，在面板的表面形状上抽出的各代表点中，从与所定义的光源方向矢量对应的反射矢量被作为视认方向确定的方向，仅选择预定范围内包含的代表点(步骤308)。选择该代表点步骤，与上述的实施例相同，因此省略其详细说明。

[0059]

然后，根据上述的步骤选择的高亮点群，假想地作成高亮线(步骤309)，并评价作成的高亮线的曲率(步骤310)。作成这些高亮线步骤的具体例，及高亮线曲率评价的具体例，均与上述的实施例相同，因此其详细说明省略。

[0060]

然后，基于评价的高亮线的曲率，将对作成的形状数据的评价与预定的基准比较(步骤311)，若未得到充分的评价，就修正形状数据(步骤312)，回到步骤301再次进行评价。反复进行这样的形状数据的修正和评价，直到满足一定的基准。

[0061]

这样，对于假想地作成的形状数据的表面形状，反复进行假想的评价且同时修正形状数据，从而能够在实际成形品制造前消除假想的作成的形状数据内的不良状态。因此，用这样的修正后的形状数据，防止实际制成形品时产生的不良状态。

[0062]

再有，上述的实施例中说明的均为对评价对象物进行表面形状评价，但本发明并不以此为限，例如也可适用于对物体的表面形状作三维检查的三维检查装置。即，将本发明用于具备测量评价对象物的形状数据的测量单元的、基于测量数据对检查对象物的表面形状作三维检查的三维检查装置，就能够进行高精度的三维形状检查。

[0063]

该三维检查中，与上述的实施例一样，通过测量部的测量识别检查对象物的表面形状后，从识别的检查对象物的表面形状上抽出代表点。然后，确定以抽出的代表点为中心的预定范围的形状，对于上述各代表点，定义基于光源对代表点的相对位置的光源方向矢量，在上述各代表点中，从与所定义的光源方向矢量对应的反射矢量被作为对于检查对象物表面的视认方向确定的方向，仅选择预定范围内包含的代表点。

[0064]

并且，将这样选择的各代表点的集合作为高亮点群，基于该高亮点群作成在检查对象物的表面假想地产生的高亮线，基于作成的高亮线进行检查对象物的表面形状的检查。基于高亮线的检查方法的详细情况与上述的实施例一样，使用这样的方法：对各高亮点求出作成的高亮线的曲率和曲率变化率，若这些曲率和曲率变化率在基准值以上就视为异常。再有，作为检查方法的实例，并不限于这一例，可广泛采用已知的方法。

[0065]

如以上说明，若使用本实施例中的形状评价装置和形状评价方法以及三维检查装置，便可与光源和拍摄装置对于评价对象物的相对位置无关地对评价对象物或检查对象物的表面形状进行适当的评价/检查。

[0066]

再有，上述实施例中，用车辆和面板为例对评价对象物和检查对象物作了说明，但本发明并不以此为限，凡是被三维地评价或检查表面形状的对象物均可适用。

[0067]

另外，进行这样的评价或检查时，可对连续搬送的对象物连续地进行评价或检查。如果这样，就很适合工业制品等的大量生产的物体的形状评价或检查。

产业上的利用可能性

[0068]

可广泛用于三维地评价车辆等的评价对象物的表面形状的形状评价方法及形状评价装置，还可用于对检查对象物的表面形状作三维检查的三维检查装置。

Claims (12)

1.一种对评价对象物的表面形状进行评价的形状评价方法，其特征在于，具备：

形状识别步骤，识别评价对象物的表面形状；

代表点抽出步骤，从所识别的评价对象物的表面形状上抽出代表点；

形状确定步骤，确定以所抽出的代表点为中心的预定范围的形状；

矢量定义步骤，根据所述各代表点与照射光的光源的相对位置来定义光源方向矢量；

代表点选择步骤，从所述各代表点中，仅选择与所定义的光源方向矢量对应的假想反射矢量包含在从假想地确定为视认方向的方向起始的预定范围内的代表点；以及

高亮线作成步骤，将所选择的各代表点的集合作为高亮点群，根据该高亮点群作成在评价对象物的表面上假想地产生的高亮线，

所述形状评价方法根据作成的高亮线对评价对象物的表面形状进行评价。

2.权利要求1所述的形状评价方法，其特征在于，在所述代表点选择步骤中，仅选择由确定的形状所规定的平面与预定的方向矢量成为平行的代表点。

3.权利要求1或2所述的形状评价方法，其特征在于，

所述高亮线作成步骤包含：对于高亮点群中的任意的高亮点，将预定范围内包含的高亮点集中，并从这些高亮点的集合来确定直线方向的步骤，

根据通过连接对各高亮点确定的直线方向而形成的折线作成高亮线。

4.权利要求1至3中任一项所述的形状评价方法，其特征在于，改变假想地确定为所述视认方向的方向，将用于对评价对象物的表面形状进行评价的评价值成为最大或最小的方向确定为视认方向。

5.权利要求1至4中任一项所述的形状评价方法，其特征在于，所述形状识别步骤，根据测量所述评价对象物的表面形状的结果而得到的测量值来识别评价对象物的表面形状数据。

6.权利要求1至4中任一项所述的形状评价方法，其特征在于，所述形状识别步骤，通过读取表示评价对象物的形状的假想形状数据来识别评价对象物的表面形状数据。

7.权利要求6所述的形状评价方法，其特征在于，所述代表点抽出步骤，向所述假想地构成的评价对象物的形状数据投影一个包含等间隔配置的点群的平面，将所述点群被投影在形状数据上的位置作为代表点抽出。

8.权利要求6或7所述的形状评价方法，其特征在于，根据进行表面形状的评价的结果来修正所述形状数据，再次进行评价。

9.一种评价对象物的表面形状的形状评价装置，其特征在于，

具备高亮线作成步骤，其中包括：

识别评价对象物的表面形状；

从识别的评价对象物的表面形状上抽出代表点；

确定以抽出的代表点为中心的预定范围的形状；

根据所述各代表点与照射光的光源的相对位置来定义光源方向矢量；

从所述各代表点中，仅选择与所定义的光源方向矢量对应的反射矢量包含在从确定为视认方向的方向起始的预定范围内的代表点；以及

将所选择的各代表点的集合作为高亮点群，根据该高亮点群作成在评价对象物的表面上假想地产生的高亮线，

所述形状评价装置根据作成的高亮线进行评价对象物的表面形状的评价。

10.权利要求9所述的形状评价装置，其特征在于，还具备测量检查对象物的表面形状的测量部，根据用测量部测量的结果得到的测量值来识别表面形状数据。

11.权利要求9或10所述的形状评价装置，其特征在于，还具备存储假想地构成评价对象物时的表面形状数据的存储区，根据存储的表面形状数据来识别评价对象物的表面形状。

12.一种对检查对象物的表面形状进行三维检查的三维检查装置，具备测量检查对象物的表面形状的测量部，其特征在于，

执行如下步骤：

通过测量部识别检查对象物的表面形状；

从识别的检查对象物的表面形状上抽出代表点；

确定以抽出的代表点为中心的预定范围的形状；

根据所述各代表点与照射光的假想光源的相对位置来定义光源方向矢量；

从所述各代表点中，仅选择与所定义的光源方向矢量对应的反射矢量包含在从确定为视认方向的方向起始的预定范围内的代表点；

将所选择的各代表点的集合作为高亮点群，根据该高亮点群作成在检查对象物的表面上假想地产生的高亮线，并根据作成的高亮线对检查对象物的表面形状进行检查。

Images