CN105190228A - 形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造方法、及形状测定程式 - Google Patents

Abstract

降低为设定点群数据的抽出区域的不便。该形状测定装置，具备将测定光投影于测定对象的测定区域的投影部，拍摄测定光投影的测定对象的摄影部，相对测定对象使投影部或摄影部相对移动以改变测定对象的测定区域的位置的移动机构，以及根据往各个不同测定区域投影该测定光时以该摄影部拍摄的该测定光的像的位置、设定从以该摄影部拍摄的拍摄图像算出该测定对象的位置所使用的图像信息的抽出区域的抽出区域设定部。

Description

形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造方法、及形状测定程式

技术领域

本发明是关于以非接触光学扫描进行形状测定的形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造方法、及形状测定程序。

背景技术

作为以非接触方式测定测定对象的3维形状的方法，有一种对测定对象投影狭缝状光束，以此狭缝状光束拍摄由对应测定对象轮廓形状的曲线或直线构成的线状的像(以下，称光切断线)，从拍摄此光切断线的图像数据生成测定对象的点群数据(data)的光切断法(例如，参照专利文献1)。

[先行技术文献]

专利文献

[专利文献1]日本特表2009―534969号公报

[专利文献2]日本特开2009－68998号公报

发明内容

发明欲解决的课题

上述光切断法，是沿测定对象表面以线状光束加以扫描，从拍摄此测定对象表面产生的光切断线的拍摄图像生成点群数据，据以测定测定对象的3维形状。然而，此拍摄图像中会有包含因光切断线的多重反射等而产生的与光切断线的像不同的像(例如，不连续点等)。因此，一直以来，是于拍摄图像的显示画面中，于画面上确认可能包含该种像的区域来设定取得点群数据的范围(抽出区域)。

然而，上述抽出区域的设定方法，在测定对象为复杂形状的情形等时，于扫描过程中，与光切断线不同的光的光点(以下，称异常点)的产生区域会有变化的情形，此时，正确的省略异常点进行用以生成点群数据的抽出区域的设定是非常繁琐的。

本发明为解决上述问题而成，其目的在提供一种能减少用以设定算出测定对象的3维形状所使用的点群数据的抽出区域的繁琐的形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造方法、及形状测定程序。

用以解决课题的手段

本发明的一实施形态，是一种形状测定装置，具备：投影部，将测定光投影至测定对象的测定区域；摄影部，拍摄该测定光所投影的该测定区域的像；移动机构，相对该测定对象使该投影部或该摄影部移动，以改变该测定对象的测定区域的位置；以及抽出区域设定部，根据分别往不同测定区域投影该测定光时以该摄影部拍摄的该测定光的像的位置，设定用以从该摄影部拍摄的拍摄图像算出该测定对象的位置的图像信息的抽出区域。

又，本发明的另一实施形态，是一种形状测定装置，具有：投影部，是将测定光投影至测定对象的测定区域；摄影部，是拍摄该测定光投影的该测定区域的像；移动机构，是相对该测定对象使该投影部或该摄影部相对移动，以改变该测定对象的测定区域的位置；显示部，是重复显示以该摄影部拍摄将该测定光投影于各个不同的测定区域时的多个拍摄图像；输入部，是输入与选择该拍摄图像的一部分的选择区域相关的信息；抽出区域设定部，是依据与该选择区域相关的信息设定抽出区域；以及位置算出部，是从以该摄影部拍摄的拍摄图像中、该抽出区域内的拍摄图像，算出测定对象的位置。

又，本发明的另一实施形态，是一种构造物制造系统，包含：设计装置，是制作与构造物形状相关的构造物设计信息；成形装置，是根据该构造物设计信息制作该构造物；权利要求1或权利要求10的形状测定装置，根据拍摄图像测定所做成的该构造物的形状；以及检查装置，是比较通过该测定所得的形状信息与该构造物设计信息。

又，本发明的另一实施形态，是一种形状测定方法，具有：拍摄程序，是生成拍摄测定对象的测定区域的拍摄图像；投影程序，为使该拍摄程序中拍摄的拍摄图像成为于该测定对象投影有图案的图像而被拍摄，从与该拍摄程序中拍摄的方向不同的方向将该图案投影于该测定对象的测定区域；抽出区域设定程序，是从该拍摄程序中拍摄该测定对象的各个不同测定区域的多个该拍摄图像中、至少具有该测定区域中的该图案的像位于最外侧时的拍摄图像的图像，于该拍摄图像设定显示抽出对象的图像的抽出区域；以及位置算出程序，是根据该拍摄程序中生成的该拍摄图像内的该抽出区域的该拍摄图像，算出该测定对象的位置。

又，本发明的再一实施形态，是一种构造物制造方法，包含：制作与构造物形状相关的构造物设计信息的步骤；根据该构造物设计信息制作该构造物的步骤；将所做成的该构造物的形状，根据使用上述形状测定方法生成的拍摄图像加以测定的步骤；以及比较通过该测定所得的形状信息与该构造物设计信息的步骤。

又，本发明的再一实施形态，是一种形状测定程序，该形状测定程序用以使电脑实施：拍摄程序，生成拍摄测定对象的拍摄图像；投影程序，为使该拍摄程序中拍摄的拍摄图像成为于该测定对象投影有图案的图像而被拍摄，从与该拍摄程序中拍摄的方向不同的方向将该图案投影于该测定对象的测定区域；以及抽出区域设定程序，根据在该拍摄程序中拍摄该测定对象的各个不同测定区域的该图案的像，设定为从拍摄图像抽出算出该测定对象位置所使用的图像信息的抽出区域。

发明效果

根据本发明，能减少为设定用于算出测定对象3维形状的点群数据的抽出区域的麻烦。

附图说明

图1是用以说明本发明的概要的示意图。

图2是显示拍摄图像的一例的示意图。

图3是显示本发明的第1实施形态的形状测定装置的概略构成的一例的构成图。

图4是显示本实施形态的测定机本体的构成的一例的构成图。

图5显示本实施形态的形状测定装置所测定的测定对象的一例的图。

图6是显示本实施形态中的齿形外周侧的拍摄图像的一例的示意图。

图7是显示本实施形态中的齿形中央部分的拍摄图像的一例的示意图。

图8是显示本实施形态中的齿形内周侧的拍摄图像的一例的示意图。

图9是显示本实施形态的逻辑和图像生成部所生成的逻辑和图像的一例的示意图。

图10是显示本实施形态的抽出区域设定部可设定的抽出区域的一例的示意图。

图11是显示本实施形态的形状测定装置一动作例的流程图。

图12是显示本发明第2实施形态的形状测定装置的构成的方块图。

图13是显示本发明第3实施形态的构造物制造系统的构成的方块图。

图14是显示构造物制造系统进行的处理流程的流程图。

图15是显示第2实施形态的形状测定装置的一动作例的流程图。

图16(a)、图16(b)、图16(c)是显示本实施形态的抽出区域设定部所设定的抽出区域的一例的示意图。

附图标号

1…测定机本体

2…基台

3…测定对象

20…检测部

21…投影部

22…摄影部

40…控制单元

41…输入装置

42…鼠标

43…键盘

45…显示装置

46…显示画面

51…控制部

52…坐标检测部

53…间隔调整部

54…驱动控制部

55…移动指令部

56…位置算出部

56A…点群数据生成部

57…数据输出部

60…记忆部

61…CAD数据

62…形状数据

70、70A…抽出区域设定部

76…逻辑和图像生成部

100、100A…形状测定装置

110…设计装置

120…成形装置

140…修理装置

150…控制装置

151…坐标记忆部

152…检查部

200…构造物制造系统

具体实施方式

以下，参照图式说明本发明的实施形态。

[概要]

图1是用以说明本发明的形状测定装置100的概要的示意图。

此形状测定装置100，是以光切断线PCL扫描测定对象3，以此光切断线PCL的拍摄图像为基础生成显示此测定对象3的3维形状的点群数据。此外，形状测定装置100的特征点在于，可于光切断线PCL的拍摄图像中设定用以取舍选择在点群数据取得时利用的像的抽出区域Ap。

形状测定装置100，如图1所示，由投影部21朝向测定对象3，从对应此测定对象3表面的法线方向所定的照射方向DR1，照射线状的测定光La。通过此线状的测定光La，于测定对象3表面形成光切断线PCL。以此测定对象3为蜗线伞齿轮SBG的情形为例，说明如下。此例中，投影部21朝向蜗线伞齿轮3(SBG)的某一齿面的测定对象范围Hs1内的测定区域照射线状的测定光La。摄影部22，以测定对象3的凹凸形状延伸的方向(齿形方向)拍摄方向DR2，拍摄投影至蜗线伞齿轮3(SBG)的某一齿面的测定对象范围Hs1内表面的光切断线PCL，生成拍摄图像。

又，本说明书中的“测定区域”，于测定对象3的表面，至少包含摄影部22的拍摄范围内、且从投影部21投影的线状测定光La照射的范围。不过，亦可以不是满足摄影部22的拍摄范围且测定光La的照射范围的两条件的测定对象3表面上的全区域。例如，可将除了线状测定光La的线端部及其近旁外，设定为测定区域。此外，线状测定光La对测定对象3的齿轮是照设于多个齿的情形时，亦可以是其中的被设定为测定对象范围的齿该当部分的测定光La照射的范围内。本发明中，是以测定对象范围Hs1内，测定光La的照射范围且位于摄影部的拍摄范围内的部分作为测定区域来进行说明。

当使测定对象3移动于齿轮的圆周方向(也就是移动方向DR3)时，光切断线PCL投影的测定区域即会移动，因此藉此扫描测定对象3的表面。如此，例如，图2所示，于显示画面46上获得对应光切断线PCL的投影位置的拍摄图像L1。

图2是拍摄图像的一例的示意图。如该图所示，于拍摄图像L1中，会有测定光的一部分于测定区域反射，而到达与测定区域不同的位置的情形。此种测定光亦会到达与测定区域不同位置的情形，导致所生成的像是由多重反射而成。此种多重反射光即为使形状测定结果产生误差的噪声(noise)成分Np。再者，从与测定对象范围Hs1中所含的齿面(以下，亦仅称为齿面Hs1)相邻接的齿面亦会有因环境光造成的噪声成分NL重叠的情形。此图2所示例中，于拍摄图像中出现了光切断线PCL周围的多重反射光像(噪声Np1)、及相邻齿面的像(噪声NL1、噪声NL2)的异常点。

因此，从此拍摄图像生成点群数据以进行测定对象3的3维形状测定时，必须于拍摄图像中设定不包含多重反射光像及相邻齿面的像等异常点的抽出区域Ap以生成点群数据。然而，例如，齿轮的点群数据是根据在齿形方向的多个位置拍摄光切断线PCL的拍摄图像、也就是根据多张拍摄图像来生成。此时，由于多重反射光像及相邻齿面的像的位置会因拍摄位置而变化，因此，拍摄图像内包含异常点的位置会随着每一拍摄图像而不同。是以，针对多张拍摄图像的各个设定排除异常点的抽出区域Ap的话，即能就用已做成点群数据的所有拍摄图像设定不包含异常点的抽出区域Ap。然而，一直以来，是就多张拍摄图像一张一张设定抽出区域Ap，因此存在抽出区域Ap的设定非常耗时的问题。

本发明的形状测定装置100，可一次设定多张拍摄图像的抽出区域Ap。本发明，是从以摄影部拍摄的各个不同测定区域中的多个拍摄图像中、至少具有前述测定光的像位于前记测定区域的最外侧时的拍摄图像的图像设定抽出区域。例如，参照图10如后所述，通过显示多张拍摄图像的合成图像(例如，逻辑和图像)，将多张拍摄图像的抽出区域Ap在一张合成图像上加以显示，而能简单的辨识测定光的像位于最外侧时的图像。又，亦可以是抽出距离图像中心点最远位置的图像数据。

如前所述，本发明的形状测定装置100，由于能将拍摄图像的抽出区域Ap就多张一次加以设定，因此与针对多张拍摄图像一张一张设定抽出区域Ap的情形相较，能降低抽出区域Ap的设定时间。

[第1实施形态]

(形状测定装置100的构成)

图3是显示本发明第1实施形态的形状测定装置100的概略构成的一例的构成图。形状测定装置100具备测定机本体1与控制单元40(参照图4)。

如图3所示，测定机本体1，具备：具有水平上面(基准面)的基台2、设在此基台2上并支承测定头13使其移动的移动部10、以及设在基台2上载置测定对象3的支承装置30。此处，本实施形态的形状测定装置100，例如是测定齿轮及涡轮等具有周期性排列于圆周方向、且延伸于与圆周方向不同的方向的凹凸形状表面的测定对象3的表面形状。

此处，定义以此基台2的基准面为基准的正交坐标系。相对基准面平行设定彼此正交的X轴与Y轴，Z轴设定为相对基准面正交的方向。又，于基台2设有延伸于Y方向(与纸面垂直的方向，设此为前后方向)的导轨(未图示)。

移动部10被设置成能在该导轨上于Y方向移动自如，具备支柱10a、以及架在与支柱10a成对的支柱10b之间水平延伸的水平架10c，形成门型的构造体。又，移动部10，具备于水平架10c设置成能于X方向(左右方向)移动自如的载架(carriage、未图示)，并具备相对该载架于Z方向(上下方向)设置成移动自如的测定头13。

于测定头13下部，设有检测测定对象3的形状的检测部20。此检测部20被支承在测定头13，而能检测配置在检测部20下方的测定对象3与检测部20的相对位置。通过控制测定头13的位置，可使检测部20的位置移动。又，在检测部20与测定头13之间，具有使检测部20相对与Z轴方向平行的轴旋转的头旋转机构13a。

又，在移动部10内部，设有根据输入的驱动信号使测定头13以电动方式移动于3方向(X、Y、Z方向)的头驱动部14(参照图4)、以及检测测定头13的坐标以输出显示测定头13的坐标值的信号的头位置检测部15(参照图4)。

于基台2上设有支承装置30。支承装置30具备载台31、与支承台32。载台31载置并把持测定对象3。

支承台32，通过将载台31支承为可绕正交的2方向的旋转轴旋转，据以使载台31相对基准面倾斜或水平旋转。本实施形态的支承台32，例如将载台31支承为能以垂直(Z轴方向)延伸的旋转轴θ为中心于水平面内旋转于图3所示的A方向，且能以水平(X轴方向)延伸的旋转轴为中心旋转于图3所示的B方向。

又，支承装置30，设有根据输入的驱动信号使载台31绕旋转轴θ及旋转轴以电动方式分别旋转驱动的载台驱动部33(参照图4)、以及检测载台31的坐标并输出显示载台坐标值的信号的载台位置检测部34(参照图4)。

控制单元40，具备输入装置41(鼠标42及键盘43)、操纵杆44、显示装置45及控制部51。控制部51控制测定机本体1。详留后述。输入装置41是输入各种指示信息的鼠标42及键盘43等。显示装置45，于显示画面46上显示测量画面、指示画面、测量结果、点群数据的抽出区域Ap等。接着，参照图4说明测定机本体1的构成。

图4是显示本实施形态的测定机本体的一构成例的构成图。测定机本体1，具备驱动部16、位置检测部17及检测部20。驱动部16，具备前述头驱动部14及载台驱动部33。

头驱动部14，具备将支柱10a、10b驱动于Y方向的Y轴用电机、将载架驱动于X方向的X轴用电机、将测定头13驱动于Z方向的Z轴用电机、以及使检测部20绕与Z轴方向平行的轴旋转的头旋转用电机。头驱动部14接收从后述驱动控制部54供应的驱动信号。头驱动部14根据该驱动信号使测定头13以电动方式移动于3方向(X、Y、Z方向)。

载台驱动部33，具备驱动载台31使其绕旋转轴θ旋转的旋转(rotary)轴用电机、及绕旋转轴旋转驱动的倾斜(tilt)轴用电机。又，载台驱动部33接收从驱动控制部54供应的驱动信号，根据所接收的驱动信号以电动方式使载台31分别绕旋转轴θ及旋转轴旋转。此外，载台驱动部33使测定光La照射的测定对象3的位置，于对应圆周方向设定的检测部20的移动方向DR3相对移动。又，载台驱动部33使检测部20相对测定对象3于检测部20的移动方向DR3移动。又，载台驱动部33使测定对象3的中心轴AX与旋转移动的旋转轴θ一致后，使测定对象3旋转移动。

此处，例如，测定作为测定对象3的齿轮的形状时，载台驱动部33使测定光La照射的测定对象3的位置，于对应齿宽方向设定的检测部20的移动方向DR3相对移动。

位置检测部17，具备头位置检测部15及前述载台位置检测部34。

头位置检测部15，具备分别检测测定头13的X轴、Y轴及Z轴方向的位置及头的设置角度的X轴用编码器、Y轴用编码器、Z轴用编码器、及头旋转用编码器。又，头位置检测部15以该等编码器检测测定头13的坐标，将显示测定头13的坐标值的信号供应至后述坐标检测部52。

载台位置检测部34，具备分别检测载台31绕旋转轴θ及旋转轴的旋转位置的旋转轴用编码器及倾斜轴用编码器。又，载台位置检测部34使用该等编码器检测载台31绕旋转轴θ及旋转轴的旋转位置，将显示检测的旋转位置的信号供应至坐标检测部52。

检测部20，具备具有投影部21与摄影部22的光探头20A，以光切断方式检测测定对象3的表面形状。也就是说，检测部20是以投影部21与摄影部22间的相对位置不会变化的方式，保持投影部21与摄影部22。

投影部21根据后述间隔调整部53供应的控制光的照射的控制信号，将具有既定光量分布的测定光La，以对应测定对象3表面的法线方向所定的照射方向DR1照射于测定对象的测定区域(测定对象表面)。此测定光La，例如，具有照射于平面时形成为线状的光量分布。此场合，照射于测定对象3的测定光La，是将因应测定对象3的凹凸形状设定长边方向的线状投影图案投影于测定对象3而形成。通过头旋转机构13a的驱动控制，使此长边方向成为前述般的方向。此测定光La，例如，亦可以是从点光源发出的光经折射或扫描而形成为线状。通过此形成为线状的测定光La，于测定对象3的表面形成光切断线PCL。亦即，投影部21从与摄影部22拍摄的方向不同的方向将图案投影于测定对象3，以使摄影部22拍摄的拍摄图像为图案投影在测定对象3的测定区域的图像。

此处，例如，是测定作为测定对象3的齿轮的形状时，投影部21即对测定对象3的齿轮具有的齿沿齿面的法线方向照射测定光La。此时，光切断线PCL即对应测定对象3的表面形状(例如，齿轮的齿面形状)形成。

摄影部22，生成拍摄测定对象3的测定区域的像的拍摄图像。具体而言，摄影部22将被测定光La照射的表面从与照射方向DR1不同的方向(测定对象3为齿轮时，是与该齿轮的圆周方向不同的方向)的拍摄方向DR2拍摄，生成测定用图像。例如，本实施形态的摄影部22，是以测定对象3的凹凸形状延伸方向为拍摄方向DR2，生成拍摄测定光La的拍摄图像。此处，当测定对象3为齿轮的情形时，测定对象3的凹凸形状(即齿轮的齿)延伸的方向，是例如齿轮的齿形方向。此场合，摄影部22是将从作为测定对象3的齿轮的齿形方向投影测定光La的齿面的像作为拍摄图像加以生成。如上所述，摄影部22拍摄通过来自投影部21的照射光而在测定对象3表面形成的光切断线PCL。又，虽是对应测定对象3的凹凸形状延伸的方向射定拍摄方向DR2，但不一定必须与凹凸形状的延伸方向一致，只要是以延伸方向为中心，从摄影部22看时测定部位的凸部或凹部不会被相邻凸部遮蔽的方向即可。

又，摄影部22拍摄将测定光La投影于测定对象3表面所形成的阴影图案，将所拍摄的图像信息供应至间隔调整部53。据此，控制单元40取得形状测定数据。摄影部22，具备CCD(ChargeCoupledDevice)、C－MOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)感测器等的固态摄影元件。

例如，测定作为测定对象3的齿轮的形状时，摄影部22生成从对应被测定光La照射的齿面的齿形的方向所定的拍摄方向DR2拍摄光切断线的拍摄图像。又，投影部21与摄影部22被固定在同一筐体，即使测定位置改变，投影部21的投影方向与摄影部22的拍摄方向、及投影部21与摄影部22间的位置亦不会改变。

接着，说明控制单元40。如上所述，控制单元40具备控制部51、输入装置41、操纵杆44、以及显示装置45。

输入装置41具备使用者输入各种指示信息的鼠标42及键盘43，例如，检测以鼠标42及键盘43输入的指示信息，将经检测的指示信息写入后述记忆部60并加以储存。本实施形态的输入装置41，例如，作为指示信息是输入测定对象3的种类。例如，当测定对象3为齿轮时，于输入装置41，作为测定对象3的种类，是输入齿轮种类(例如，正齿轮SG、螺旋齿轮HG、戟齿轮BG、蜗线伞齿轮SBG、蜗轮WG等)作为指示信息。

又，输入装置41，如后所述，是用于从显示于显示装置45的拍摄图像(投影于测定对象3的光切断线PCL的拍摄图像)，设定使用于3维形状测定的点群数据的抽出区域Ap的设定。关于此抽出区域Ap的设定，留待后叙。

显示装置45接收从数据输出部57供应的测定数据(全测定点的坐标值)等。显示装置45显示接收的测定数据(全测定点的坐标值)等。此外，显示装置45显示测量画面、指示画面等。

控制部51，具备坐标检测部52、间隔调整部53、驱动控制部54、移动指令部55、位置算出部56、点群数据生成部56A、数据输出部57、记忆部60、以及抽出区域设定部70。

于记忆部60，针对测定对象3的各种类，以相关联的方式预先储存有测定对象3的凹凸形状延伸方向的位置、与就每一凹凸形状延伸方向的位置显示凹凸形状延伸方向的信息。于记忆部60，亦预先以相关的方式，储存有例如就每一种齿轮的齿轮的齿形方向位置、与就每一齿形方向位置显示齿形方向的信息。也就是说，于记忆部60，以和齿轮种类相关联的方式预先储存有测定点的移动方向。

又，于记忆部60，针对测定对象3的各种类，以和测定对象3的种类相关联的方式预先储存有测定对象3的测定开始位置(最初的测定点)的坐标值与测定结束位置(最后的测定点)的坐标值、及各测定点的距离间隔。此外，于记忆部60中保持有从位置算出部56供应的3维坐标值的点群数据作为测定数据。又，于记忆部60中保持有从坐标检测部52供应的各测定点的坐标信息。

又，于记忆部60中保持有设计数据(CAD数据)61。又，于记忆部60中，亦储存有设定以后述抽出区域设定部70设定生成点群数据的抽出区域Ap时所使用的形状数据62。关于此形状数据62的详情，留待后叙。

坐标检测部52，通过从头位置检测部15输出的坐标信号，检测被头位置检测部15支承的光探头20A的位置、亦即检测水平方向的观察位置与上下方向的观察位置、以及光探头20A的拍摄方向。又，坐标检测部52，通过从载台位置检测部34输出的显示旋转位置的信号，检测载台31的旋转轴θ及绕旋转轴的旋转位置。

坐标检测部52，从分别检测出的于水平方向的观察位置与于上下方向的观察位置的信息、与从载台位置检测部34输出的显示旋转位置的信息(载台31的旋转位置信息)，检测坐标信息。坐标检测部52，并将光探头20A的坐标信息、拍摄方向与载台31的旋转位置信息供应至位置算出部56。又，坐标检测部52，根据光探头20A的坐标信息、拍摄方向与载台31的旋转位置信息，检测光探头20A与载台31间的相对移动路径、移动速度、移动是否已停止等的信息，并将检测的信息供应至移动指令部55。

间隔调整部53，在坐标测量开始前从记忆部60读出指定取样频率的数据。间隔调整部53，以该取样频率从摄影部22接收图像信息。

驱动控制部54，根据来自移动指令部55的指令信号，对头驱动部14输出驱动信号，进行测定头13的驱动控制。又，驱动控制部54具备移动控制部54A、以及速度控制部54B。

移动控制部54A控制载台驱动部33，使测定对象3于对应测定对象3的圆周方向所定的检测部20的移动方向DR3相对旋转移动，以使测定光La照射的位置移动。本实施形态的移动控制部54A，例如，使作为测定对象3的齿轮，于以和齿轮圆周方向一致的方式所定的移动方向DR3(亦即齿轮的圆周方向)旋转移动，控制载台驱动部33以使测定光La照射的位置移动。

亦即，通过移动控制部54A的控制，载台驱动部33使齿轮于检测部20的移动方向DR3相对旋转移动，以使测定光La照射的位置于检测部20的移动方向DR3相对移动。采用此方式，本实施形态的形状测定装置100，即对于测定对象3的圆周方向周期性排列、且延伸于与圆周方向不同方向的凹凸形状(例如，测定对象3的齿轮的齿及涡轮的翼片)依序照射测定光La，以测定测定对象3的表面形状。亦即，形状测定装置100具备以测定对象3的测定区域的位置变化的方式，相对测定对象3使投影部21或摄影部22移动的移动机构。

速度控制部54B，依据测定光La照射的测定对象3的旋转移动的载台半径方向的位置，控制使测定对象3相对旋转移动的移动速度。

位置算出部56，根据以光探头20A检测的测定对象3的表面形状，算出测定对象3的表面形状数据、亦即算出3维形状数据。也就是说，位置算出部56从来自摄影部22的拍摄图像，根据在摄影部22的拍摄面上的测定光La的被检测位置，测定表面的形状。

又，位置算出部56，接收从由间隔调整部53供应的帧(frame)构成的图像信息。位置算出部56，承接从坐标检测部52供应的光探头20A的坐标信息、拍摄方向与载台31的旋转位置信息。

又，位置算出部56包含点群数据生成部56A，以此点群数据生成部56A根据从间隔调整部53供应的图像信息、光探头20A的坐标信息、拍摄方向、与载台31的旋转位置信息，算出各测定点的坐标值(3维坐标值)的点群数据。

此时，例如，测定作为测定对象3的齿轮的形状时，位置算出部56根据来自摄影部22的拍摄图像所拍摄的像的测定光La的位置，测定齿的形状。

具体的算出方法如下。首先，位置算出部56从摄影部22所拍摄的图像信息取得阴影图案所示的线图案被投影的相对位置。此相对位置是相对检测部20的测定对象3的线图案被投影的位置。此外，相对位置，是根据摄影部22的拍摄方向与投影部21的投影方向与摄影部22与投影部21的距离，以位置算出部56算出。另一方面，以所承接的光探头20A的坐标与在拍摄线图案的图像数据上的位置为基础，算出在基准坐标系中的线图案被投影的位置的坐标。

此处，由于投影部21是被固定在光探头20A，因此投影部21的照射角度相对光探头20A是固定的。此外，由于摄影部22亦被固定于光探头20A，因此摄影部22的拍摄角度相对光探头20A亦是固定的。

位置算出部56，将所照射的光照射到测定对象3的位置的坐标，就所拍摄的图像的每一像素，使用三角测量加以算出。此处，所照射的光照射到测定对象3的点的坐标，是从投影部21的坐标以投影部21的照射角度描绘的直线、与从摄影部22的坐标以摄影部22的拍摄角度描绘的直线(光轴)相交的点的坐标。又，上述拍摄的图像，是显示以配置在测定位置的光探头20A所检测的图像。

采此方式，位置算出部56来自摄影部22的拍摄图像中所拍摄的像的测定光La的位置，测定表面形状。

又，测定对象3被支承于载台31。测定对象3通过支承台32，通过载台31绕旋转轴θ旋转，来以载台31的旋转轴θ为中心与载台31一起旋转。此外，测定对象3，通过载台31绕旋转轴的旋转，以载台31的旋转轴为中心与载台31一起旋转。也就是说，算出的光照射到的位置的坐标，是显示以载台31的旋转轴θ及旋转轴为中心旋转而姿势倾斜的测定对象3表面的位置的信息。采此方式，位置算出部56，将线图案被照射的位置的坐标，根据载台31的倾斜、亦即绕旋转轴θ及旋转轴的旋转位置信息，通过进行对应载台31的倾斜的坐标转换，据以算出实际的测定对象3的表面形状数据。

又，位置算出部56将算出的测定对象3的表面形状数据3维坐标值的点群数据储存于记忆部60。

移动指令部55从记忆部60读出由输入装置41储存的指示信息(即测定对象3的种类)。又，移动指令部55将与所读出的测定对象3的种类相关联的显示测定对象3的测定对象范围的测定点的坐标值、测定对象3的测定开始位置(最初的测定点)的坐标值、测定结束位置(最后的测定点)的坐标值、测定点的移动方向、及各测定点的距离间隔(例如，一定距离间隔的测定间距)的数据等，从记忆部60读出。移动指令部55根据上述读出的数据，算出对测定对象3的扫描的移动路径。接着，移动指令部55依据算出的移动路径及从记忆部60读出的各测定点的距离间隔(例如，一定距离间隔的测定间距)等，将用以驱动测定头13及载台31的指令信号供应至驱动控制部54，使头驱动部14与载台驱动部33(移动部)驱动测定头13及载台31。

例如，移动指令部55依据移动路径及测定间距，供应驱动测定头13的移动或移动的停止、与载台31的旋转或旋转的停止的指令信号，移动光探头20A与载台31的相对位置使其停止于每一测定点。又，移动指令部55将此指令信号供应至间隔调整部53。

数据输出部57从记忆部60读出测定数据(全测定点的坐标值)等。数据输出部57将该测定数据等供应至显示装置45。

又，数据输出部57根据来自抽出区域设定部70的指示，将显示设定后述抽出区域Ap时所使用的图像(icon)图像及抽出区域Ap的形状的图像数据等供应至显示装置45。又，数据输出部57将测定数据等输出至印表机及CAD系统等设计系统(未图示)。

抽出区域设定部70，将以摄影部22拍摄的在各个不同测定区域的多个拍摄图像中、从具有至少图案的像位于测定对象3的最外侧时的拍摄图像的图像，使抽出区域Ap的设定成为可能。位置算出部56内的点群数据生成部56A，根据以此抽出区域设定部70设定的抽出区域Ap内的图像信息，算出测定对象3的坐标值的点群数据。亦即，位置算出部56，在多个图像数据的取得后，根据以摄影部22取得的图像数据中、抽出区域设定部70所设定的抽出区域Ap内的拍摄图像，算出测定对象3的位置。关于此抽出区域设定部70的构成与动作的详情，留待后叙。

其次，针对本实施形态的形状测定装置100测定测定对象3齿轮的形状时的、照射方向DR1、拍摄方向DR2、及移动方向DR3的各方向，以测定蜗线伞齿轮SBG的情形为例进行说明。

(蜗线伞齿轮SBG的测定)

本实施形态的形状测定装置100，例如，如图5所示，可以蜗线伞齿轮SBG为测定对象3，测定测定对象3的形状。

图5是显示本实施形态的形状测定装置100测定的测定对象3的一例的图。以形状测定装置100测定蜗线伞齿轮SBG的形状时，测定对象3蜗线伞齿轮SBG，例如，是在使蜗线伞齿轮SBG的旋转轴的中心与载台31的旋转轴θ的中心一致的情形下装载于载台31上。载台驱动部33，使载台31上装载的蜗线伞齿轮SBG的旋转轴与载台31的旋转移动的旋转轴一致的情形下，使蜗线伞齿轮SBG旋转移动。

又，投影部21从与蜗线伞齿轮SBG的齿面Hs1的法线方向对应所定的照射方向DR1，对蜗线伞齿轮SBG的齿面Hs1照射测定光La。此齿面Hs1的法线方向，是设定一各齿的头顶部的包络面，在测定区域相对包络面垂直的方向。摄影部22从对应被测定光La照射的蜗线伞齿轮SBG的齿面(表面)的齿形方向(与圆周方向不同的方向)所定的拍摄方向DR2，拍摄测定光La。也就是说，摄影部22，如图5所示，是以蜗线伞齿轮SBG的齿形的方向、亦即Z轴方向为拍摄方向DR2，拍摄光切断线PCL。形状测定装置100，通过使光切断线PCL的位置沿着齿形移动，据以测定蜗线伞齿轮SBG的一个齿的形状。

具体来说，形状测定装置100，使投影部21及摄影部22移动于蜗线伞齿轮SBG的齿形的方向，以齿面Hs1各个的位置成为测定区域的方式，使测定区域移动。此处，只要使测定区域沿齿形方向移动即可，移动方向并无限定。例如，可使测定区域从外周侧移动至内周侧、亦可从内周侧移动至外周侧。此处，例如，针对使测定区域从蜗线伞齿轮SBG的外周侧移动至内周侧的情形加以说明。

形状测定装置100，如图6所示，移动投影部21及摄影部22以在蜗线伞齿轮SBG的外周侧位置产生光切断线PCL2，并拍摄光切断线PCL2。

图6是本实施形态的齿形外周侧的拍摄图像L2的一例的示意图。如图所示，摄影部22拍摄蜗线伞齿轮SBG的齿形外周侧的测定区域的像的拍摄图像L2。此拍摄图像L2中，除了作为测定对象的光切断线PCL2的像外，亦包含作为异常点的多重反射光像(噪声Np2)及相邻齿面的像(噪声NL3、噪声NL4)。亦即，此拍摄图像L2中，包含光切断线PCL2的像、但不包含多重反射光像(噪声Np2)及相邻齿面的像(噪声NL3、噪声NL4)的区域，才是应设定为抽出区域的区域。

此处，拍摄图像L2，是以摄影部22拍摄的在各个测定区域的多个拍摄图像中、至少具有图案的像位在设定于测定对象3的测定对象范围最外侧时的拍摄图像的一图像例。

又，形状测定装置100，移动投影部21及摄影部22以在较此光切断线PCL2位于齿形的最内周侧位置(例如，齿形的中央位置)产生光切断线PCL1，并拍摄光切断线PCL1。

图7是本实施形态的齿形中央部分的拍摄图像L1的一例的示意图。如图所示，摄影部22，拍摄蜗线伞齿轮SBG的齿形中央部分的测定区域的像的拍摄图像L1。于此拍摄图像L1中，除作为测定对象的光切断线PCL1的像外，亦包含作为异常点的多重反射光像(噪声Np1)及相邻齿面的像(噪声NL1、噪声NL2)。亦即，此拍摄图像L1中，包含光切断线PCL1的像、但不包含多重反射光像(噪声Np1)及相邻齿面的像(噪声NL1、噪声NL2)的区域，才是应设定为抽出区域的区域。

又，形状测定装置100，移动投影部21及摄影部22以在较此光切断线PCL1位于齿形的内周侧位置(例如，齿形的中央位置)产生光切断线PCL3，并拍摄光切断线PCL3。

图8是本实施形态的齿形内周侧的拍摄图像L3的一例的示意图。如图所示，摄影部22，拍摄蜗线伞齿轮SBG的齿形内周侧的测定区域的像的拍摄图像L3。此拍摄图像L3中，除包含作为测定对象的光切断线PCL3的像外，亦包含作为异常点的多重反射光像(噪声Np3)及相邻齿面的像(噪声NL5、噪声NL6)。亦即，此拍摄图像L3中，包含光切断线PCL3的像、但不包含多重反射光像(噪声Np3)及相邻齿面的像(噪声NL5、噪声NL6)的区域，才是应设定为抽出区域的区域。以此方式，形状测定装置100，一边沿着测定对象的齿轮的齿形移动光切断线PCL的位置、一边依序拍摄光切断线PCL的像，据以取得齿面Hs1的一个齿的拍摄图像。其次，参照图9及图10说明根据拍摄图像的合成图像(逻辑和图像)，设定抽出区域的构成。

图9是本实施形态的逻辑和图像生成部76生成的逻辑和图像的一例的示意图。逻辑和图像生成部76，从以摄影部22拍摄的在各个不同的测定区域的图像数据生成逻辑和图像。具体而言，逻辑和图像生成部76，针对参照图6至图8所说明的拍摄图像L1～L3，比较同一像素位置的像素值，将具有最高值或中央值的像素值作为该像素位置的像素值。进行此种处理以生成由像素值的逻辑和合成的逻辑和图像LD1。此逻辑和图像LD1中，包含光切断线PCL1～PCL3的像、拍摄图像L1～L3中所含的多重反射光像(噪声Np1～噪声Np3)、以及相邻齿面的像(噪声NL1～噪声NL6)。又，作为逻辑和图像的生成法，亦可适用其次的方法。例如，逻辑和图像生成部76进一步具有二值化图像处理。此二值化图像处理部，是将拍摄图像L1～L3，分别以既定像素值为阈值转换为2值化图像。接着，逻辑和图像生成部76比较同一像素位置的像素值，若像素值高、或像素值为”1”的像素在任一二值化图像中的话，即将当该像素的像素值设为”1”。采此方式，生成逻辑和图像。

图10是本实施形态的抽出区域设定部70可设定的抽出区域的一例的示意图。抽出区域设定部70，根据逻辑和图像生成部76生成的逻辑和图像LD1中所含的光切断线PCL1～PCL3的像中、至少位于测定对象3的最外侧的光切断线PCL的像，而可设定抽出区域Ap。此处，于上述具体例中，位于测定对象3的最外侧的光切断线PCL，是位于蜗线伞齿轮SBG的齿形的最外周侧的光切断线PCL2、与位于蜗线伞齿轮SBG的齿形的最内周侧的光切断线PCL3。此例中，抽出区域设定部70是根据包含含光切断线PCL2的像的拍摄图像L2、与含光切断线PCL3的像的拍摄图像L3的逻辑和图像LD1，而可设定抽出区域Ap。具体而言，抽出区域设定部70，将逻辑和图像LD1内的、至少包含光切断线PCL2的像与光切断线PCL3的像而不包含多重反射光像(噪声Np1～噪声Np3)与相邻齿面的像(噪声NL1～噪声NL6)的区域，而可设定抽出区域Ap。亦即，抽出区域设定部70，是从以摄影部22拍摄的在分别不同的测定区域的多个拍摄图像中、至少具有图案的像位于测定对象3的最外侧时的拍摄图像的图像，而可设定抽出区域。

接着，说明抽出区域设定部70而可设定抽出区域的具体例。抽出区域设定部70，将逻辑和图像LD1通过数据输出部57输出至显示装置45(参照图4)。如此，于显示装置45的显示画面46即显示逻辑和图像LD1。亦即，显示装置45显示逻辑和图像生成部76所生成的逻辑和图像LD1。此处，所谓逻辑和图像LD1，是以摄影部22拍摄的在各个不同测定区域的多个拍摄图像的一例。亦即，显示装置45，将以摄影部22拍摄的在各个不同的测定区域的多个拍摄图像显示于同一画面上。

使用者队显示于显示画面46的逻辑和图像LD1，设定抽出区域Ap。举一例而言，使用者一边观察显示于显示画面46的逻辑和图像LD1、一边以包含光切断线PCL2的像与光切断线PCL3的像的方式，以输入装置41具备的鼠标42输入抽出区域Ap的轮廓线(例如，图10中的虚线)。亦即，于输入装置41，输入针对显示装置45显示的逻辑和图像LD1显示抽出区域Ap的信息。抽出区域设定部，亦可将显示于显示画面46的鼠标的轨迹辨识为抽出区域的轮廓线的位置信息，将显示画面46上通过鼠标等绘出的点作为顶点，生成将各顶点依序连结的多角形形状，将的辨识为抽出区域的轮廓线的位置信息。此处，所谓抽出区域Ap，是与选择拍摄图像的一部分的选择区域相关的信息的一例。亦即，于输入装置41，是输入与选择拍摄图像的一部分的抽出区域Ap相关的信息。

抽出区域设定部70，通过输入装置41取得以鼠标42输入的抽出区域Ap的轮廓线的坐标信息，据以对拍摄图像L1～L3或多个拍摄图像重叠的图像及逻辑和图像等设定抽出区域Ap。亦即，抽出区域设定部70，根据显示输入输入装置41的抽出区域的信息，设定抽出区域。

位置算出部56，根据以此方式设定的抽出区域Ap，从各拍摄图像抽出用于位置算出的图像数据，据以算出测定对象3的位置。亦即，位置算出部56在取得多个图像数据后，根据以摄影部22取得的图像数据中、抽出区域设定部70所设定的抽出区域内的拍摄图像，算出测定对象3的位置。

又，齿面Hs1的一个齿份的形状测定结束时，为测定与齿面Hs1相邻的齿面的形状，移动控制部54A使支承台32于以旋转轴θ为中心的移动方向DR3的方向旋转一齿份。亦即，移动控制部54A使被测定光La照射的测定对象3的位置，于对应圆周方向所定的检测部20的移动方向DR3相对移动。以此方式，形状测定装置100测定蜗线伞齿轮SBG整体的形状。

此形状测定装置100，为使被测定光La照射的测定区域的位置，移动于对应圆周方向的移动方向DR3，具备载台31的旋转轴用电机。通过此电机的驱动，载台即绕旋转轴θ旋转。因此，测定对象3即相对投影部21移动。又，摄影部22，在每一次测定区域于移动方向DR3变位时即生成拍摄图像，位置算出部56根据拍摄图像测定多个凹凸形状。又，移动部10使投影部21与测定对象3相对移动，以进一步移动于对应齿形延伸方向所定的移动方向DR4。

又，此时，投影部21照明线状的测定光La，以从测定对象3的凹凸形状的最凸部至最凹部形成线(光切断线PCL)。作为此时的照射方向的照射方向DR1，是设定在主要欲测定的面的法线方向。也就是说，投影部21，是以在作为测定对象3的齿轮的欲测定的面，于该面的齿前端部至齿底部形成光切断线PCL的方式，照射测定光La。

接着，摄影部22生成测定对象3表面的拍摄图像。又，位置算出部56根据以摄影部22拍摄的拍摄图像，测定齿面的部分区域的凹凸形状。此时，沿齿轮的齿形方向一边依序改变线状测定光La的投影区域、一边拍摄，即能测定齿轮的各齿的面形状。测定对象3的凹凸形状(亦即齿轮的齿)的尺寸是齿轮的齿厚方向。又，拍摄照射于表面的测定光La的长度，例如，是形成在测定对象3表面的光切断线PCL从拍摄方向DR2所视的长度中、以摄影部22拍摄的长度。也就是说，当测定对象3为齿轮时，摄影部22，是生成根据齿的齿宽长度与照射于齿面的测定光La被拍摄的长度所拍摄的多个拍摄图像。亦即，摄影部22是生成分别拍摄齿轮所具有的多个齿的多个拍摄图像。此场合，位置算出部56是根据此等多个拍摄图像，测定多个齿的形状。

又，投影部21，亦可以和测定对象3的圆周方向交叉的方向为光切断线PCL的方向照射测定光La。也就是说，投影部21，亦可以光切断线PCL，例如，从蜗线伞齿轮SBG的圆周方向往齿形方向倾斜形成的方式照射测定光La。又，相对齿形欲测定左右中的一方的面时，可将测定光La相对欲测定的齿的面设定成接近垂直。

(针对实施形状测定的处理的说明)

其次，参照图11，说明形状测定装置100实施测定对象3的形状测定的处理。

此处，主要是说明教学(teaching)步骤时的作业。实际上，是通过教学步骤，显示在作为测定点所选择的各测定位置的拍摄图像加以合成的逻辑和图像。在使用者对此逻辑和图像设定抽出区域Ap后，一边以连结测定点的各点的方式连续进行扫描、一边以更细的间隔进行测定，以进行本测定。

图11是显示本实施形态的形状测定装置100的一动作例的流程图。首先，使用者从输入装置41输入并设定测定对象3的测定开始位置(最初的测定点)及测定结束位置(最后的测定点)。输入装置41将输入的测定开始位置(最初的测定点)及测定结束位置(最后的测定点)储存于记忆部60(步骤S11)。

又，使用者从输入装置41输入并设定测定对象3的测定点的距离间隔。输入装置41将输入的测定点的距离间隔储存于记忆部60(步骤S12)。

其次，以齿轮在测定对象3的测定点的各项数据为基础，设定测定光La的投影方向及拍摄方向。具体而言，视齿轮的齿面方向设定投影方向、沿齿轮的齿形方向设定检测部20的扫描方向(步骤S13)。

移动指令部55读出从记忆部60输入并设定的信息的测定开始位置(最初的测定点)与测定结束位置(最后的测定点)的坐标值、显示各测定点的距离间隔(例如，一定距离间隔的测定间距)的数据、作为预先设定的信息的显示测定对象范围的多个测定点的坐标值、及测定点的移动方向等。移动指令部55根据上述读出的数据，算出对测定对象3的扫描的移动路径。

其次，移动指令部55根据算出的移动路径，将用以驱动测定头13及载台31的指令信号供应至驱动控制部54，使头驱动部14与载台驱动部33(移动部)驱动测定头13及载台31。据此，移动指令部55即使测定头13与载台31的相对位置移动，使光探头20A移动至测定对象3的测定开始位置(最初的测定点)(步骤S14)。

其次，间隔调整部53通过光探头20A检测测定对象3的表面形状，将检测出的拍摄图像(光切断线PCL的拍摄图像)的图像信息供应至位置算出部56。

此外，坐标检测部52，以位置检测部17检测光探头20A的坐标信息与载台31的旋转位置信息，将检测出的信息供应至位置算出部56(步骤S15)。

位置算出部56将从间隔调整部53供应的拍摄图像(光切断线PCL的拍摄图像)的图像信息，与从坐标检测部52供应的光探头20A的坐标信息与载台31的旋转位置信息，一起保存于记忆部60(步骤S16)。

其次，移动指令部55，判定前一刻测定的测定点是否为测定结束位置(最后的测定点)(步骤S17)。

于步骤S17中，当判定前一刻测定的测定点并非测定结束位置(最后的测定点)(测定结束位置以外的测定点)时(步骤S17；NO)，移动指令部55即使光探头20A移动至次一测定点并使其停止。例如，移动指令部55为依移动路径使其移动至次一测定点，将用以驱动测定头13及载台31的指令信号供应至驱动控制部54，使头驱动部14与载台驱动部33驱动测定头13及载台31(步骤S20)。接着，移动指令部55使控制回到步骤S15。

又，于步骤S17中，当判定前一刻测定的测定点是测定结束位置(最后的测定点)时(步骤S17；YES)，逻辑和图像生成部76即从记忆部60中储存的所有拍摄图像生成逻辑和图像LD1，将所生成的逻辑和图像LD1显示于显示装置45的显示画面46上(步骤S18)。

其次，以抽出区域设定部70设定测定对象3的3维形状数据的算出时使用的图像的抽出区域Ap(步骤S19)。又，于步骤S18中设定的区域，在与步骤S15中取得的以位置检测部17检测出的光探头20A的坐标信息与载台31的旋转位置信息对应后，储存于记忆部60。

接着，以设定的抽出区域Ap为基础，算出检测部20与测定对象3的投影测定光La的位置的相对位置信息，生成点群数据。位置算出部56内的点群数据生成部56A，是从记忆部60读出以光探头20A检测的抽出区域Ap内的图像信息、及以坐标检测部52检测的光探头20A的坐标信息、与载台31的旋转位置信息，根据此等读出的信息，生成抽出区域Ap内的拍摄图像的点群数据。此外，位置算出部56根据以点群数据生成部56A生成的抽出区域Ap内的点群数据，算出测定对象3的3维形状数据(步骤S21)。

以此方式，输出在教学步骤中的3维形状数据，使用者判定是否可行。根据该结果，移至实际测定。

如以上的说明，本实施形态的形状测定装置100，是可将拍摄图像中的点群数据的抽出区域Ap，根据逻辑和图像LD1加以设定，以此设定的抽出区域Ap内的点群数据为基础，算出测定对象3的3维形状数据。因此，通过形状测定装置100的使用，可针对多张拍摄图像，一次设定抽出区域Ap。因此，通过形状测定装置100的使用，针对多张拍摄图像，与一张张设定抽出区域Ap的情形相较，可降低抽出区域Ap的设定时间。又，通过形状测定装置100的使用，可将抽出区域Ap的范围从至少具有图案的像位于测定对象3的最外侧时的拍摄图像的图像加以设定。也就是说，通过形状测定装置100的使用，可根据多张拍摄图像中、拍摄测定对象3的两端位置的拍摄图像，设定抽出区域Ap的范围。此时，有时可根据在测定对象3两端的拍摄图像内的异常点的位置，求出在测定对象3两端以外的拍摄图像内的异常点的位置。此场合，通过形状测定装置100的使用，根据在测定对象3两端的拍摄图像设定抽出区域Ap的话，即使针对多张拍摄图像一次设定抽出区域Ap，亦能降低抽出区域Ap的范围内所含的异常点。因此，通过形状测定装置100的使用，即使针对多张拍摄图像一次设定抽出区域Ap，亦能正确的省去异常点，生成点群数据。

[第2实施形态]

上述第1实施形态中，抽出区域Ap的设定是由使用者进行。相对于此，本实施形态中，抽出区域设定部70A不通过使用者的操作而设定抽出区域Ap。

图12是显示本发明的第2实施形态的形状测定装置100A的构成的方块图。此图12所示的形状测定装置100A，与图4所示的第1实施形态的形状测定装置100的构成相较，是将图4所示的抽出区域设定部70换成图12所示的抽出区域设定部70A。其他构成则与图4所示的形状测定装置100相同。因此，针对相同构成部分是赋予相同符号并省略重复的说明。

抽出区域设定部70A，以摄影部22拍摄的测定对象3的光切断线PCL的拍摄图像为基础，判定包含多重反射光像(噪声N1)等异常点的区域，并将除掉异常点的正常的区域，设定为抽出区域Ap。沿图15的流程说明如下。又，与图11相同的步骤号码S11～S21，由于与图11所说明的事项相同，因此省略其个别说明。新追加的步骤如后。第一个是在步骤S14之后，作为步骤S101，增加了推定光切断线PCL的形状的步骤。具体而言，是根据以S13设定的投影方向及拍摄方向，从已得到的设计数据及标准样品形状数据，推定以各拍摄图像拍摄的光切断线PCL的形状。当然，亦可使用以本测定装置测定标准样品时取得的光切断线PCL的像，来设定光切断线PCL的形状。在实施步骤S15与步骤S16后，增加了以在步骤S101推定的光切断线PCL的形状为基础，从拍摄图像选择最近似形状的像的步骤。具体而言，如下。实施步骤S15与步骤S16后，将各拍摄图像储存于记忆部60。其次，从各拍摄图像选择与所推定的光切断线最近似形状的像(步骤S103)。此时，可使用周知的图案匹配手法来达成。在适用该周知的图案匹配手法时，进行如下的步骤较佳。首先，针对记忆部60中储存的拍摄图像，进行图像中的像的轮廓抽出。例如，将图像数据二值化后检测各像的亮部与暗部的边缘、以该边缘为轮廓的方法，及从相邻像素间的辉度差及明度差等进行轮廓抽出。另一方面，对推定的光切断线PCL的像亦同样的进行轮廓抽出。以从拍摄图像取得的轮廓的位置信息与推定的像的轮廓的位置信息为基础，从拍摄图像抽出类似性最高的像。针对类似性，是使用随着轮廓像素位置彼此接近、评价(score)即变化的评估手法。例如，将此种评价称为类似度。以此类似度为基础，将类似度在某一阈值以上者，特定为光切断线PCL的像。具体而言，可使用专利文献2所揭示的技术等。

其次，对各拍摄图像，生成仅留下特定的像、而其他像被消去的拍摄图像，将其作为逻辑和图像生成用图像储存于记忆部60。

其次，从记忆部60读出从各拍摄图像留下所选择的像、其他像经消除的逻辑和图像生成用图像，使用此逻辑和图像生成用图像以步骤S18生成逻辑和图像。接着，以构成逻辑和图像的各图像数据中、至少包含以步骤S103选择的与所推定的光切断线最近似形状的像的方式，设定抽出区域。

如此，抽出区域设定部70A，从以摄影部22拍摄的在各个不同测定区域中的多个拍摄图像中、至少具有测定光的像位于最外侧时的拍摄图像的图像设定抽出区域。

详细说明步骤S103如下。抽出区域设定部70A，例如，从移至逻辑和图像的各图像物件中、以包含于步骤S103选择的与推定光切断线最近似形状的像、但不包含除此的外的像的方式设定抽出区域。尤其是从各拍摄图像中可判定是具有多重反射光像(噪声Np1)的图案者，则将此多重反射光像(噪声Np1)判定为异常点。

接着，抽出区域设定部70A，于显示画面46中，将不包含多重反射光像(噪声Np1)的区域(例如，图10中被虚线围绕的区域)，设定为生成点群数据的抽出区域Ap(步骤S104)。

如以上的说明，第2实施形态的形状测定装置100A，可以测定对象3的拍摄图像为基础，不通过使用者的操作自动的设定生成点群数据的抽出区域Ap。

此自动抽出区域设定并不限于此，例如，亦可在将与推定光切断线最近似的形状从各拍摄图像加以选择后，于各拍摄图像共通的位置设定图像中心点IC，在将从图像中心点IC往预先设定的方向作为正(反方向为负)时，选出于每一方向具备小值的光切断线的像与具备最大值的光切断线的像作为选择光切断线像加以选出，据以设定抽出区域。

将一例显示于图16。图16(a)是从图6的拍摄图像在从图像中心点IC往各方向L1P1～L3P1分别设定距离时的例，图16(b)是从图7的拍摄图像在从图像中心点IC往各方向L1P2～L3P2分别设定距离时的例，图16(c)则是从图8的拍摄图像在从图像中心点IC往各方向L1P3～L3P3分别设定距离时的例。此处，方向L1P1、方向L2P1、方向L3P1是显示在图6的图像中的方向L1P1、方向L2P1、方向L3P1的方向的距离数据。又，方向L1P2、方向L2P2、方向L3P2是显示在图7的图像中的方向L1P2、方向L2P2、方向L3P2的方向的距离数据。此外，方向L1P3、方向L2P3、方向L3P3则显示在图8的图像中的方向L1P3、方向L2P3、方向L3P3的方向的距离数据。

本例的场合，方向L1P1＜方向L1P2＜方向L1P3、方向L2P1＜方向L2P2＜方向L2P3、方向L3P1＜方向L3P2＜方向L3P3。因此，P1在任一方向皆具有最小值。又，P3在任一方向皆具有最大值。如以上所述，亦可于各拍摄图像就方向L1～L3的各方向抽出显示最大距离与最小距离的拍摄图像，从抽出的拍摄图像2张的图像(本例中，是图16(a)与图16(c)的图像)，设定抽出区域。又，本例中，以箭头所示方向为正值、与箭头相反的方向为负值。

又，亦会有于所有拍摄图像中，具有与推定光切断线最近似的形状的像的一部不位于各箭头(或朝向相反方向的箭头)的方向的情形。此时，最好是能改变图像中心点IC方向，就任一拍摄图像皆选择对应的方向。

又，抽出区域设定部70A，亦可具备从以摄影部22拍摄的在各个不同的测定区域中的拍摄图像取得逻辑和图像的逻辑和图像生成部76。于此场合，抽出区域设定部70A，是从逻辑和图像设定设定往摄影部22生成的拍摄图像的抽出区域Ap。通过此种构成，由于形状测定装置100A可根据逻辑和图像设定抽出区域Ap，因此能降低抽出区域Ap的范围内所含的异常点。

又，上述场合中，逻辑和图像生成部76亦可以是至少包含一张在测定区域位于测定对象3的测定对象范围端部的位置以摄影部22所得的拍摄图像，以生成逻辑和图像的构成。此处，在测定对象范围的部的位置以摄影部22所得的拍摄图像，与在测定对象范围的端部以外位置以摄影部22所得的拍摄图像相较，有时拍摄图像内异常点的位置的特征易于出现。从而，在此种场合时，易于掌握拍摄图像内异常点的位置。承上所述，通过此种构成，由于可根据拍摄图像内异常点位置的特征易于出现的图像设定抽出区域Ap，因此能降低抽出区域Ap的范围内所含的异常点。

又，上述场合中，逻辑和图像生成部76，亦可以是根据拍摄测定对象3的多个测定区域中、至少2个测定区域的至少2张拍摄图像，生成显示当该拍摄图像的逻辑和的逻辑和图像。通过此种构成，此处，当拍摄图像有多张时，与拍摄图像仅有1张的情形相较，有时较易掌握拍摄图像内异常点位置的特征。成上所述，由于通过此种构成，可使拍摄图像内异常点位置的特征较易掌握来设定抽出区域Ap，因此可降低抽出区域Ap的范围内所含的异常点。

又，抽出区域设定部70(或抽出区域设定部70A)，亦可以是于测定对象3的多个测定区域中、至少2个测定区域，设定形状彼此相异的至少2个抽出区域。通过此种构成，由于能使拍摄图像内的异常点位置的特征易于掌握以设定抽出区域Ap，因此能降低抽出区域Ap的范围内所含的异常点。

又，抽出区域设定部70(或抽出区域设定部70A)，亦可以是将摄影部22所生成的拍摄图像内的抽出区域，根据摄影部22所生成的拍摄图像的信息量降低的图像逻辑和图像来加以设定。又，此种情形下的逻辑和图像，是摄影部22所生成的拍摄图像的信息量降低的图像。通过此种构成，由于能降低用于图像处理的运算量，因此能减少形状测定所需的时间。

又，抽出区域设定部70(或抽出区域设定部70A)，亦可以是对以摄影部22拍摄的在各个不同的测定区域中的多个拍摄图像的各个，抽出与从测定对象3的概略形状推定的图案的像类似的对象图像，根据从多个拍摄图像所得的多个对象图像，设定抽出区域Ap。通过此种构成，由于能使拍摄图像内异常点位置的特征易于掌握以设定抽出区域Ap，因此能降低抽出区域Ap的范围内所含的异常点。

[第3实施形态]

其次，作为本发明的第3实施形态，说明具备上述第1实施形态的形状测定装置100、第2实施形态的形状测定装置100A的任一种形状测定装置的构造物制造系统。

图13是显示本发明第3实施形态的构造物制造系统200的构成的方块图。构造物制造系统200，例如，具备上述形状测定装置100(或形状测定装置100A)、设计装置110、成形装置120、控制装置(检查装置)150、以及修理装置140。

设计装置110制作关于构造物形状的设计信息，并将做成的设计信息送至成形装置120。又，设计装置110并将做成的设计信息储存于控制装置150的后述坐标记忆部151。此处，设计信息，是指显示构造物的各位置的坐标的信息。

成形装置120根据从设计装置110输入的设计信息制作上述构造物。成形装置120的成形步骤中，包含铸造、锻造、或切削等。

形状测定装置100(或形状测定装置100A)测定做成的构造物(测定对象3)的坐标，将显示所测定的坐标的信息(形状信息)送至控制装置150。

控制装置150具备坐标记忆部151与检查部152。于坐标记忆部151，如前所述，储存来自设计装置110的设计信息。检查部152从坐标记忆部151读出设计信息。检查部152，将从形状测定装置100(或形状测定装置100A)接收的显示坐标的信息(形状信息)与从坐标记忆部151读出的设计信息加以比较。

检查部152根据比较结果，判定构造物是否依设计信息成形。换言之，检查部152是判定做成的构造物是否为良品。检查部152，在构造物未依设计信息成形的情形时，判定是否可修复。可修复时，检查部152根据比较结果算出不良部位与修复量，将显示不良部位的信息与显示修复量的信息送至修理装置140。又，本发明限于以用于此检查部152的形状测定装置设定从拍摄图像L1～L3求出的抽出区域。例如，若以成形装置120制造的构造物是大量制作大致相同形状的构造物的话，可从成形装置120取出一个制造的构造物，检查部152以另一形状测定装置2，从以检查部152进行测定时想定的方向投影线光，同样的取得从以检查部152进行测定时想定的方向投影至构造物的线光的像。将此针对多个测定位置的毎一个取得线光的像，以前述方式生成逻辑和图像来设定抽出区域。可将以该方式设定的抽出区域，反映于检查部152以进行检查。

修理装置140根据从控制装置150接收的显示不良部位的信息与显示修复量的信息，对构造物的不良部位进行加工。

图14是显示构造物制造系统200进行的处理的流程的流程图。

首先，设计装置110制作关于构造物形状的设计信息(步骤S301)。其次，成形装置120根据设计信息制作上述构造物(步骤S302)。其次，形状测定装置100(或形状测定装置100A)测定所制作的上述构造物的形状(步骤S303)。其次，控制装置150的检查部152，藉比较以形状测定装置100(或形状测定装置100A)所得的形状信息与上述设计信息，检查构造物是否依设计信息做成(步骤S304)。

其次，控制装置150的检查部152判定做成的构造物是否为良品(步骤S305)。当做成的构造物为良品时(步骤S305；YES)，构造物制造系统200即结束其处理。另一方面，当做成的构造物非良品时(步骤S305；NO)，控制装置150的检查部152即判定做成的构造物是否可修复(步骤S306)。

当检查部152判断做成的构造物可修复时(步骤S306；YES)，修理装置140即实施构造物的再加工(步骤S307)，回到步骤S303的处理。另一方面，当检查部152判断做成的构造物无法修复时(步骤S306；NO)，构造物制造系统200即结束其处理。如此，结束本流程图的处理。

藉以上流程，由于上述实施形态的形状测定装置100(或形状测定装置100A)可在容易地排除拍摄图像的异常点测定构造物的坐标(3维形状)，因此，构造物制造系统200可正确的判定做成的构造物是否为良品。此外，构造物制造系统200，在构造物不是良品时，可实施构造物的再加工，进行修复。

以上，针对本发明的实施形态做了说明，接着，针对本发明与上述实施形态的对应关系，予以补足说明。

亦即，本发明中的投影部对应投影部21、本发明中的摄影部则对应摄影部22。又，本发明中的抽出区域设定部对应抽出区域设定部70、70A的任一者。

此外，本发明中的构造物制造系统对应构造物制造系统200，本发明中的设计装置对应设计装置110，本发明中的成形装置对应成形装置120，本发明中的检查装置对应控制装置150。

又，上述实施形态中，构造物制造系统200包含制作与构造物形状相关的构造物设计信息的设计装置110、根据构造物设计信息制作构造物的成形装置120、根据拍摄图像测定做成之前述构造物的形状的形状测定装置100(或形状测定装置100A)、以及比较藉测定所得的形状信息与构造物设计信息的检查装置(控制装置150)。

据此，构造物制造系统200，由于形状测定装置100(或形状测定装置100A)可容易地排除拍摄图像的异常点测定构造物的坐标(3维形状)，因此，构造物制造系统200能正确的判定做成的构造物是否为良品。

以上，参照图式详述了本发明的实施形态，但具体构成并不限于此实施形态，在不脱离本发明意旨的范围内可适当的加以变更。例如，本发明的形状测定装置不一定需具备位置算出部。例如，可在通过有线或无线网络与形状测定装置连接的另一电脑上设置位置算出部。

又，上述各实施形态的控制单元40及各装置所具备的控制部(以下，将此等统称为控制部CONT)或此控制部CONT所装备的各部，可以是以专用硬件加以实现，或者，亦可以是以存储器及微处理器来加以实现。

又，此控制部CONT或此控制部CONT所具备的各部可以是以专用硬件来加以实现，或者，此控制部CONT或此控制部CONT所具备的各部是由存储器及CPU(中央处理器)构成，将用以实现控制部CONT或此控制部CONT所具备的各部的功能的程序载于存储器并通过实施来实现该功能。

又，亦可将用以实现控制部CONT或此控制部CONT所具备的各部的功能的程序纪录于电脑可读取的记录媒体，将记录于此记录媒体的程序读入电脑系统并加以实施，以进行控制部CONT或此控制部CONT所具备的各部的处理。又，此处所谓的“电脑系统”，包含OS及周边机器等的硬件。

又，若“电脑系统”是利用WWW系统的话，亦包含首页提供环境(或显示环境)。

又，所谓“电脑可读取的记录媒体”，是指软盘、光磁盘、ROM、CD－ROM等的可搬媒体、以及内建于电脑系统的硬盘等的存储装置。此外，所谓“电脑可读取的记录媒体”，包含如通过网际网络等的网络及电话线路等的通讯线路送出程序时的通讯线般，能短时间、动态的保持程序者，以及此时的服务器及作为客户的电脑系统内部的挥发性存储器般，能一定时间保持程序者。又，上述程序可以是用以实现前述功能的一部分者、亦可以是与将前述功能已记录在电脑系统的程序加以组合来实现者。

Claims (24)

1.一种形状测定装置，具备：

投影部，将测定光投影至测定对象的测定区域；

摄影部，拍摄所述测定光所投影的所述测定区域的像；

移动机构，相对所述测定对象使所述投影部或所述摄影部移动，以改变所述测定对象的测定区域的位置；以及

抽出区域设定部，根据分别往不同测定区域投影所述测定光时以所述摄影部拍摄的所述测定光的像的位置，设定用以从所述摄影部拍摄的拍摄图像算出所述测定对象的位置的图像信息的抽出区域。

2.如权利要求1所述的形状测定装置，其中，所述抽出区域设定部进一步具备从以所述摄影部拍摄的在各个不同测定区域中的拍摄图像生成逻辑和图像的逻辑和图像生成部；

可从所述逻辑和图像设定往所述摄影部生成的图像数据的抽出区域。

3.如权利要求2所述的形状测定装置，其中，所述逻辑和图像生成部是对所述多个拍摄图像，就同一像素将满足既定条件的像素值作为所述像素位置，据以生成所述逻辑和图像。

4.如权利要求2或3所述的形状测定装置，其中，所述逻辑和图像生成部是包含至少一张在所述测定对象的测定对象范围端部的位置投影所述测定光时以所述摄影部所拍得的拍摄图像，生成所述逻辑和图像。

5.如权利要求2或3所述的形状测定装置，其中，所述逻辑和图像生成部是根据所述摄影部拍摄所述测定对象的多个所述测定区域中、至少2个所述测定区域的2个所述拍摄图像，生成显示当所述拍摄图像的逻辑和的逻辑和图像。

6.如权利要求1所述的形状测定装置，其中，所述抽出区域设定部是对以所述摄影部拍摄的分别对不同测定区域投影所述测定光时的多个拍摄图像的各个，抽出与从相对所述测定对象的所述投影部及所述摄影部的位置关系推定的测定光的像类似的对象图像，根据从所述多个拍摄图像所得的多个所述对象图像的位置，设定抽出区域。

7.如权利要求6所述的形状测定装置，其中，所述推定的所述测定光的像是以所述测定对象的设计数据为依据推定的像。

8.如权利要求7所述的形状测定装置，其具备保持所述测定对象的概略形状数据的形状数据记忆部。

9.如权利要求1所述的形状测定装置，其中，所述抽出区域设定部是从包含往所述各个不同的测定区域投影所述测定光时以所述摄影部拍摄的所述测定光的像中、所述测定光的像位于最外侧时的拍摄图像的图像信息，设定抽出区域。

10.如权利要求1至9中任一权利要求所述的形状测定装置，其进一步具有根据以所述摄影部拍摄的拍摄图像中、所述抽出区域设定部所设定的所述抽出区域内的图像信息，算出所述测定对象的位置的位置算出部。

11.一种形状测定装置，具有：

投影部，是将测定光投影至测定对象的测定区域；

摄影部，是拍摄所述测定光投影的所述测定区域的像；

移动机构，是相对所述测定对象使所述投影部或所述摄影部相对移动，以改变所述测定对象的测定区域的位置；

显示部，是重复显示以所述摄影部拍摄将所述测定光投影于各个不同的测定区域时的多个拍摄图像；

输入部，是输入与选择所述拍摄图像的一部分的选择区域相关的信息；

抽出区域设定部，是依据与所述选择区域相关的信息设定抽出区域；以及

位置算出部，是从以所述摄影部拍摄的拍摄图像中、所述抽出区域内的拍摄图像，算出测定对象的位置。

12.如权利要求11所述的形状测定装置，其中，所述抽出区域设定部，进一步具备：

逻辑和图像生成部，是从以所述摄影部拍摄的将所述测定光投影于各个不同测定区域时的拍摄图像生成逻辑和图像；

显示部，是显示所述逻辑和图像生成部所生成的所述逻辑和图像；以及

输入部，用以相对所述显示部显示的所述逻辑和图像输入显示所述抽出区域的信息；

根据显示输入所述输入部的所述抽出区域的信息，设定所述抽出区域。

13.如权利要求11所述的形状测定装置，其中，所述抽出区域设定部，进一步具备从以所述摄影部拍摄的将所述测定光投影于各个不同的测定区域时的所述拍摄图像生成逻辑和图像的逻辑和图像生成部；

可从所述逻辑和图像设定往所述摄影部生成的图像数据的抽出区域。

14.如权利要求13所述的形状测定装置，其中，所述逻辑和图像生成部是对所述多个拍摄图像，就同一像素将满足既定条件的像素值作为当所述像素位置的像素值，据以生成所述逻辑和图像。

15.如权利要求13或14所述的形状测定装置，其中，所述逻辑和图像生成部是包含至少一张在所述测定区域为所述测定对象的测定对象范围端部的位置以所述摄影部所拍得的拍摄图像，生成所述逻辑和图像。

16.如权利要求13所述的形状测定装置，其中，所述逻辑和图像生成部是根据所述摄影部拍摄所述测定对象的多个所述测定区域中、至少2个不同的所述测定区域的至少2个所述拍摄图像，生成显示当所述拍摄图像的逻辑和的逻辑和图像。

17.如权利要求1至15中任一项所述的形状测定装置，其中，所述抽出区域设定部是设定形状互异的至少2个所述抽出区域。

18.如权利要求1至10所述的形状测定装置，其中，所述抽出区域设定部是根据所述摄影部所生成的所述拍摄图像的信息量降低的图像，设定所述摄影部所生成的所述拍摄图像内的抽出区域。

19.如权利要求18所述的形状测定装置，其中，所述抽出区域设定部，作为所述摄影部所生成的所述拍摄图像的信息量降低的图像，是根据阶度数降低的图像进行设定。

20.一种构造物制造系统，包含：

设计装置，是制作与构造物形状相关的构造物设计信息；

成形装置，是根据所述构造物设计信息制作所述构造物；

权利要求1或10所述的形状测定装置，根据拍摄图像测定所做成的所述构造物的形状；以及

检查装置，是比较通过所述测定所得的形状信息与所述构造物设计信息。

21.一种形状测定方法，具有：

拍摄程序，是生成拍摄测定对象的测定区域的拍摄图像；

投影程序，为使所述拍摄程序中拍摄的拍摄图像成为于所述测定对象投影有图案的图像而被拍摄，从与所述拍摄程序中拍摄的方向不同的方向将所述图案投影于所述测定对象的测定区域；

抽出区域设定程序，是从所述拍摄程序中拍摄所述测定对象的各个不同测定区域的多个所述拍摄图像中、至少具有所述测定区域中的所述图案的像位于最外侧时的拍摄图像的图像，于所述拍摄图像设定显示抽出对象的图像的抽出区域；以及

位置算出程序，是根据所述拍摄程序中生成的所述拍摄图像内的所述抽出区域的所述拍摄图像，算出所述测定对象的位置。

22.如权利要求21所述的形状测定方法，其具有从所述拍摄程序中所拍摄的各个不同测定区域中的图像数据取得逻辑和图像的逻辑和图像生成程序；

所述抽出区域设定程序，具有：

显示所述逻辑和图像生成程序中生成的所述逻辑和图像的显示程序；以及

根据所述显示程序中显示的所述逻辑和图像，输入显示所述抽出区域的信息的输入程序；

根据所述输入程序中所输入的显示所述抽出区域的信息，设定所述拍摄程序中生成的所述拍摄图像内的抽出区域。

23.一种构造物制造方法，包含：

制作与构造物形状相关的构造物设计信息的步骤；

根据所述构造物设计信息制作所述构造物的步骤；

将所做成的所述构造物的形状，根据使用权利要求21或权利要求22所述的形状测定方法生成的拍摄图像加以测定的步骤；以及

比较通过所述测定所得的形状信息与所述构造物设计信息的步骤。

24.一种形状测定程序，使电脑实施：

拍摄程序，生成拍摄测定对象的拍摄图像；

投影程序，为使所述拍摄程序中拍摄的拍摄图像成为于所述测定对象投影有图案的图像而被拍摄，从与所述拍摄程序中拍摄的方向不同的方向将所述图案投影于所述测定对象的测定区域；以及

抽出区域设定程序，根据在所述拍摄程序中拍摄所述测定对象的各个不同测定区域的所述图案的像，设定为从拍摄图像抽出算出所述测定对象位置所使用的图像信息的抽出区域。