JP2006064463A - Shape-measuring instrument and shape-measuring method - Google Patents

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Yukiharu Fukazawa
行晴 深沢
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shape-measuring instrument and a shape-measuring method for easily measuring the shape of an object to be measured. <P>SOLUTION: This shape-measuring instrument 1 is equipped with a control part 10 for transmitting signal, a laser marker 20 for projecting a laser line LLm on the measuring object 100, by illuminating the measuring object 100 with laser light by the signal transmitted from the control part 10, a measuring part 30 for reading an image of the laser line LLm projected on the measuring object 100, and a data processing part 40 for deriving the shape of the measuring object 100, based on the image read by the measuring part 30. This instrument is further equipped with a relative movement device 50, for allowing the control part 10, the laser marker 20, the measuring part 30, and the processing part 40, to make relative movement as a single body relative to the measuring object 100. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レーザ光を用いて測定対象物の形状を容易に測定可能とさせる形状測定装置および形状測定方法に関するものである。   The present invention relates to a shape measuring apparatus and a shape measuring method that make it possible to easily measure the shape of a measurement object using laser light.

簡素な構造の測定対象物の形状を測定する方法として、例えば測定対象物をスケッチする方法や、測定対象物の表面にプローブを当接させる方法などが挙げられる。   Examples of a method for measuring the shape of a measurement object having a simple structure include a method of sketching the measurement object and a method of bringing a probe into contact with the surface of the measurement object.

従来の形状測定装置として、例えば軸や軸受の剛性不足に起因する軸の反り、傾きによる測定誤差を補正することにより、高精度な形状測定を行えるものとさせた形状測定装置というものがある（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−３０４５２９号公報（第１，２頁、図３） As a conventional shape measuring device, for example, there is a shape measuring device capable of performing highly accurate shape measurement by correcting a measurement error due to shaft warpage or inclination caused by insufficient rigidity of a shaft or a bearing ( For example, see Patent Document 1).
JP 2000-304529 A (1st, 2nd page, FIG. 3)

近年、より簡単に形状を測定可能な装置や、より簡単に形状を測定可能な方法が要求されつつある。また、上記従来の測定対象物の形状を測定する方法にあっては、複雑な形状のものを測定することは、難しいこととされていた。   In recent years, an apparatus capable of measuring a shape more easily and a method capable of measuring a shape more easily are being demanded. Moreover, in the conventional method for measuring the shape of the measurement object, it has been difficult to measure a complicated shape.

本発明は、上記した点に鑑み、測定対象物の形状を容易に測定できる形状測定装置および形状測定方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the shape measuring apparatus and shape measuring method which can measure the shape of a measuring object easily in view of an above-described point.

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る形状測定装置は、信号を発信する制御部と、該制御部から発信された信号により、測定対象物に対してレーザ光を照射させて、該測定対象物にレーザラインを映し出すレーザマーカと、該測定対象物に映し出された該レーザラインの映像を読み取る測定部と、該測定部で読み取られた該映像に基づいて、該測定対象物の形状を導き出すデータ処理部とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a shape measuring apparatus according to claim 1 of the present invention is configured to irradiate a measurement target with laser light by using a control unit that transmits a signal and a signal transmitted from the control unit. A laser marker that projects a laser line on the measurement object, a measurement unit that reads an image of the laser line projected on the measurement object, and the measurement object based on the image read by the measurement unit And a data processing unit for deriving the shape of the data.

上記構成により、測定対象物の形状は、容易に測定される。制御部からレーザマーカに信号が発信され、この信号により、レーザマーカから測定対象物にレーザ光が照射されて、測定対象物にレーザラインが映し出される。測定対象物に映し出されたレーザラインの映像は、測定部によって読み取られる。測定部で読み取られた映像が、データ処理部で処理されることで、測定対象物の形状が導き出される。上記制御部と、上記レーザマーカと、上記測定部と、上記データ処理部とを備える形状測定装置が用いられることにより、測定対象物の形状は、容易に求められる。また、レーザ光を出射するレーザマーカが用いられることにより、例えば暗いところにおける測定対象物の形状測定も可能となる。   With the above configuration, the shape of the measurement object is easily measured. A signal is transmitted from the control unit to the laser marker. With this signal, the laser marker is irradiated with the laser beam from the laser marker, and a laser line is projected on the measurement object. The image of the laser line projected on the measurement object is read by the measurement unit. The image read by the measurement unit is processed by the data processing unit, whereby the shape of the measurement object is derived. By using a shape measuring apparatus including the control unit, the laser marker, the measurement unit, and the data processing unit, the shape of the measurement object can be easily obtained. In addition, by using a laser marker that emits laser light, the shape of the measurement object can be measured in a dark place, for example.

請求項２に係る形状測定装置は、請求項１記載の形状測定装置において、前記測定対象物に対し、前記制御部と、前記レーザマーカと、前記測定部と、前記データ処理部とを、一つのものとして相対移動可能とさせる相対移動装置をさらに備えることを特徴とする。   The shape measuring apparatus according to claim 2 is the shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the control unit, the laser marker, the measuring unit, and the data processing unit are connected to the measuring object. The apparatus is further provided with a relative movement device that enables relative movement.

上記構成により、上記制御部と、上記レーザマーカと、上記測定部と、上記データ処理部とは、一つのものとして相対移動装置に装備され、形状測定装置は、測定対象物に対し、相対移動可能なものとなる。従って、測定対象物全体の形状は、相対移動可能な形状測定装置により、容易に測定される。また、例えば製造物品などの測定対象物の外観検査工程において、測定対象物に対し、相対移動可能な形状測定装置が用いられることで、測定
対象物の形状の連続データが処理可能となる。従って、相対移動装置を備える形状測定装置は、外観検査機などに適用可能とされる。 With the above configuration, the control unit, the laser marker, the measurement unit, and the data processing unit are provided as a single unit in the relative movement device, and the shape measurement device can move relative to the measurement object. It will be something. Therefore, the shape of the entire measurement object can be easily measured by a shape measuring device that can move relative to the object. In addition, for example, in a visual inspection process of a measurement object such as a manufactured article, a continuous shape data of the measurement object can be processed by using a shape measuring device that can move relative to the measurement object. Therefore, the shape measuring device including the relative movement device can be applied to an appearance inspection machine or the like.

請求項３に係る形状測定方法は、請求項１又は２記載の形状測定装置を用い、前記測定対象物の高さ方向の基準とされる測定基準面を定め、前記レーザマーカから前記レーザ光を出射させて、該測定基準面に前記レーザラインを映し出し、このときの該レーザラインを基準線として前記測定部に読み取らせることを特徴とする。   A shape measuring method according to claim 3 uses the shape measuring device according to claim 1 or 2, defines a measurement reference plane that is a reference in the height direction of the measurement object, and emits the laser light from the laser marker. Then, the laser line is projected on the measurement reference plane, and the measurement unit is caused to read the laser line at this time as a reference line.

上記構成により、測定対象物の測定基準面は、正確に測定部に読み取られる。レーザマーカからレーザ光を出射させて、測定対象物の測定基準面にレーザラインを映し出し、このときのレーザラインを基準線として測定部に読み取らせるので、測定対象物の高さ方向の基準は、精度よく定められる。従って、測定対象物の測定基準面に基づいて、測定対象物の形状は、精度よく求められる。   With the above configuration, the measurement reference plane of the measurement object is accurately read by the measurement unit. The laser beam is emitted from the laser marker, the laser line is projected on the measurement reference plane of the measurement object, and the measurement line is read as the reference line at this time, so the reference in the height direction of the measurement object is accurate. It is well defined. Therefore, based on the measurement reference plane of the measurement object, the shape of the measurement object is obtained with high accuracy.

請求項４に係る形状測定方法は、請求項３記載の形状測定方法において、前記測定対象物に対し、前記形状測定装置が相対移動したときに、前記基準線と、前記レーザラインとがずらされ、このときの該基準線と、該レーザラインとの差に基づいて、該測定対象物の形状を求めることを特徴とする。   The shape measuring method according to claim 4 is the shape measuring method according to claim 3, wherein the reference line and the laser line are shifted when the shape measuring device moves relative to the measurement object. The shape of the measurement object is obtained based on the difference between the reference line at this time and the laser line.

上記構成により、測定対象物の形状は、正確に求められる。測定対象物に対し、形状測定装置が相対移動したときに、基準線と、レーザラインとがずらされ、このときの基準線と、レーザラインとの差に基づいて、測定対象物の形状を求めるので、測定対象物の形状は、精度よく容易に導き出される。   With the above configuration, the shape of the measurement object is accurately obtained. When the shape measuring device moves relative to the measurement object, the reference line and the laser line are shifted, and the shape of the measurement object is obtained based on the difference between the reference line and the laser line at this time. Therefore, the shape of the measurement object can be easily derived with high accuracy.

以上の如く、請求項１記載の発明によれば、測定対象物の形状を容易に測定することができる。制御部からレーザマーカに信号が発信され、この信号により、レーザマーカから測定対象物にレーザ光が照射されて、測定対象物にレーザラインが映し出される。測定対象物に映し出されたレーザラインの映像は、測定部によって読み取られる。測定部で読み取られた映像が、データ処理部で処理されることで、測定対象物の形状が導き出される。上記制御部と、上記レーザマーカと、上記測定部と、上記データ処理部とを備える形状測定装置が用いられることにより、測定対象物の形状を容易に求めることができる。また、レーザ光を出射するレーザマーカが用いられることにより、例えば暗いところにおける測定対象物の形状を測定することもできる。   As described above, according to the first aspect of the invention, the shape of the measurement object can be easily measured. A signal is transmitted from the control unit to the laser marker. With this signal, the laser marker is irradiated with the laser beam from the laser marker, and a laser line is projected on the measurement object. The image of the laser line projected on the measurement object is read by the measurement unit. The image read by the measurement unit is processed by the data processing unit, whereby the shape of the measurement object is derived. By using a shape measuring apparatus including the control unit, the laser marker, the measurement unit, and the data processing unit, the shape of the measurement object can be easily obtained. Further, by using a laser marker that emits laser light, the shape of the measurement object in a dark place can be measured, for example.

請求項２記載の発明によれば、上記制御部と、上記レーザマーカと、上記測定部と、上記データ処理部とは、一つのものとして相対移動装置に装備され、形状測定装置は、測定対象物に対し、相対移動可能なものとなる。従って、測定対象物全体の形状は、相対移動可能な形状測定装置により、容易に測定できる。また、例えば製造物品などの測定対象物の外観検査工程において、測定対象物に対し、相対移動可能な形状測定装置が用いられることで、測定対象物の形状の連続データを処理することができる。従って、相対移動装置を備える形状測定装置は、外観検査機などに適用可能とされる。   According to the second aspect of the present invention, the control unit, the laser marker, the measurement unit, and the data processing unit are provided as one unit in the relative movement device, and the shape measurement device is a measurement object. On the other hand, relative movement is possible. Therefore, the shape of the whole measurement object can be easily measured by a shape measuring device that can move relative to the object. In addition, for example, in a visual inspection process for a measurement object such as a manufactured article, a shape measuring device that can move relative to the measurement object is used, whereby continuous data of the shape of the measurement object can be processed. Therefore, the shape measuring device including the relative movement device can be applied to an appearance inspection machine or the like.

請求項３記載の発明によれば、測定対象物の測定基準面を正確に測定部に読み取らせることができる。レーザマーカからレーザ光を出射させて、測定対象物の測定基準面にレーザラインを映し出し、このときのレーザラインを基準線として測定部に読み取らせるので、測定対象物の高さ方向の基準を精度よく定めることができる。従って、測定対象物の測定基準面に基づいて、測定対象物の形状を精度よく求めることができる。   According to the third aspect of the invention, the measurement reference plane of the measurement object can be accurately read by the measurement unit. The laser marker is emitted from the laser marker, the laser line is projected on the measurement reference plane of the measurement object, and the measurement line is read as the reference line at this time, so the reference in the height direction of the measurement object can be accurately determined. Can be determined. Therefore, the shape of the measurement object can be accurately obtained based on the measurement reference plane of the measurement object.

請求項４記載の発明によれば、測定対象物の形状を正確に求めることができる。測定対
象物に対し、形状測定装置が相対移動したときに、基準線と、レーザラインとがずらされ、このときの基準線と、レーザラインとの差に基づいて、測定対象物の形状を求めるので、測定対象物の形状を精度よく容易に導き出すことができる。 According to invention of Claim 4, the shape of a measuring object can be calculated | required correctly. When the shape measuring device moves relative to the measurement object, the reference line and the laser line are shifted, and the shape of the measurement object is obtained based on the difference between the reference line and the laser line at this time. Therefore, the shape of the measurement object can be easily derived with high accuracy.

以下に本発明に係る形状測定装置および形状測定方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments of a shape measuring apparatus and a shape measuring method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図１〜図２０は、本発明に係る形状測定装置および形状測定方法の第一の実施形態を示す説明図である。   1-20 is explanatory drawing which shows 1st embodiment of the shape measuring apparatus and shape measuring method which concern on this invention.

形状測定装置１や、測定対象物１００（図１〜図８），２００（図１１〜図１８）の各方向などについて説明すると、基部面４００側が下側とされ、これの逆側が上側とされる。また、基部面４００に沿った方向を「水平方向Ｘ」とし、基部面４００に対して直交する方向を「垂直方向Ｙ」又は「高さ方向Ｙ」とする。なお、この明細書における「上」、「下」、「水平」、「垂直」、「高さ」の定義は、形状測定装置１や、測定対象物１００（図１〜図８），２００（図１１〜図１８）を説明するための便宜上のものとされる。   The direction of the shape measuring apparatus 1 and the measuring object 100 (FIGS. 1 to 8) and 200 (FIGS. 11 to 18) will be described. The base surface 400 side is the lower side, and the opposite side is the upper side. The The direction along the base surface 400 is defined as “horizontal direction X”, and the direction orthogonal to the base surface 400 is defined as “vertical direction Y” or “height direction Y”. In this specification, “upper”, “lower”, “horizontal”, “vertical”, and “height” are defined by the shape measuring apparatus 1 and the measuring object 100 (FIGS. 1 to 8), 200 ( It is assumed for convenience to explain FIGS.

図１〜図８の如く、この形状測定装置１は、レーザマーカ２０に信号を発信する凹凸測定制御部１０と、凹凸測定制御部１０から発信された信号により、測定対象物１００の表面１０５に対してレーザ光を照射させて、測定対象物１００の表面１０５にレーザラインＬＬｍを映し出すレーザマーカ２０と、測定対象物１００の表面１０５に映し出されたレーザラインＬＬｍの映像を読み取るＣＣＤカメラ３０と、ＣＣＤカメラ３０で読み取られた映像に基づいて、測定対象物１００の表面１０５の形状を導き出すデータ処理部４０とを備えるものとして構成されている。   As shown in FIG. 1 to FIG. 8, this shape measuring apparatus 1 is applied to the surface 105 of the measurement object 100 by the unevenness measurement control unit 10 that transmits a signal to the laser marker 20 and the signal transmitted from the unevenness measurement control unit 10. And a laser marker 20 that projects a laser line LLm on the surface 105 of the measurement object 100, a CCD camera 30 that reads an image of the laser line LLm projected on the surface 105 of the measurement object 100, and a CCD camera. And a data processing unit 40 for deriving the shape of the surface 105 of the measurement object 100 based on the image read at 30.

映像測定部３０とされるＣＣＤカメラ３０と、凹凸測定制御部１０との間で、各信号の送信または受信が行われる。また、データ処理部４０と、凹凸測定制御部１０との間で、各信号の送信または受信が行われる。   Each signal is transmitted or received between the CCD camera 30 serving as the image measurement unit 30 and the unevenness measurement control unit 10. Further, transmission or reception of each signal is performed between the data processing unit 40 and the unevenness measurement control unit 10.

基部面４００または測定対象物１００の測定基準面１１０，１２０に対し、レーザマーカ２０から出射されるレーザ光の光軸の角度Ａが４５°とされるように、略矩形箱状の装置本体５１の下側に、レーザマーカ２０が取り付けられている。レーザマーカ２０から出力されるレーザ光は、形状測定装置１の進行方向Ｖ側の斜め下側に向けて出射される。基部面４００または測定対象物１００の測定基準面１１０，１２０に対し、形状測定装置１の進行方向Ｖ斜め下側に向けて４５°となるように、レーザマーカ２０からレーザ光が出射される。形状測定装置１の設計仕様などにより、前記角度Ａは、例えば角度５０°となるように調整可能なものとされている。   The apparatus body 51 having a substantially rectangular box shape is formed so that the angle A of the optical axis of the laser light emitted from the laser marker 20 is 45 ° with respect to the base surface 400 or the measurement reference surfaces 110 and 120 of the measurement object 100. A laser marker 20 is attached to the lower side. Laser light output from the laser marker 20 is emitted toward an obliquely lower side on the traveling direction V side of the shape measuring apparatus 1. Laser light is emitted from the laser marker 20 so that the base surface 400 or the measurement reference planes 110 and 120 of the measurement object 100 are 45 ° obliquely downward in the traveling direction V of the shape measuring apparatus 1. According to the design specifications of the shape measuring apparatus 1, the angle A can be adjusted to be, for example, an angle of 50 °.

また、映像測定部３０とされるＣＣＤカメラ３０が、基部面４００または測定対象物１００の測定基準面１１０，１２０を正確な平面映像として撮影できるようにするために、ＣＣＤカメラ３０は、ＣＣＤカメラ３０の真下の映像を撮影可能な姿勢で、略矩形箱状の装置本体５１の下側に取り付けられている。基部面４００または測定対象物１００の測定基準面１１０，１２０に対し、角度Ｂが９０°とされる軸と光軸が一致するように、ＣＣＤカメラ３０は、略矩形箱状の装置本体５１の下側において、真下に向けて装着されている。形状測定装置１の設計仕様などにより、前記角度Ｂは、調整可能なものとされている。   In addition, in order for the CCD camera 30 serving as the image measurement unit 30 to capture the base surface 400 or the measurement reference surfaces 110 and 120 of the measurement object 100 as an accurate planar image, the CCD camera 30 is a CCD camera. It is attached to the lower side of the device body 51 in the shape of a substantially rectangular box in such a posture that it can capture an image directly below 30. The CCD camera 30 has a substantially rectangular box-shaped device main body 51 so that the optical axis coincides with the base surface 400 or the measurement reference planes 110 and 120 of the measurement object 100 with an angle B of 90 °. On the lower side, it is mounted directly below. The angle B is adjustable according to the design specifications of the shape measuring apparatus 1 and the like.

このような形状測定装置１が用いられることにより、測定対象物１００の表面１０５の
形状は、容易に測定される。凹凸測定制御部１０からレーザマーカ２０に信号が発信され、この信号により、レーザマーカ２０から測定対象物１００にレーザ光が照射されて、測定対象物１００にレーザラインＬＬｍ（図１〜図８）が映し出される。測定対象物１００に映し出されたレーザラインＬＬｍの映像は、ＣＣＤカメラ３０によって読み取られる。ＣＣＤカメラ３０で読み取られた映像が、データ処理部４０で演算処理されることで、測定対象物１００の形状が導き出される。上記凹凸測定制御部１０と、上記レーザマーカ２０と、上記ＣＣＤカメラ３０と、上記データ処理部４０とを備える形状測定装置１が用いられることにより、測定対象物１００の形状を容易に求めることができる。また、レーザ光を出射するレーザマーカ２０が用いられることにより、例えば暗いところにおける測定対象物１００の表面１０５の形状を測定することもできる。また、レーザラインＬＬｍが映された映像を解析することで、測定対象物１００の表面１０５の形状を計測できるため、少ないデータ量で測定対象物１００の形状を測定することができる。 By using such a shape measuring apparatus 1, the shape of the surface 105 of the measuring object 100 is easily measured. A signal is transmitted from the unevenness measurement control unit 10 to the laser marker 20, and by this signal, the laser marker 20 is irradiated with the laser beam from the laser marker 20, and the laser line LLm (FIGS. 1 to 8) is reflected on the measurement object 100. It is. The image of the laser line LLm displayed on the measurement object 100 is read by the CCD camera 30. The image read by the CCD camera 30 is arithmetically processed by the data processing unit 40, whereby the shape of the measurement object 100 is derived. By using the shape measuring apparatus 1 including the unevenness measurement control unit 10, the laser marker 20, the CCD camera 30, and the data processing unit 40, the shape of the measurement object 100 can be easily obtained. . Further, by using the laser marker 20 that emits laser light, the shape of the surface 105 of the measurement object 100 in a dark place can be measured, for example. Moreover, since the shape of the surface 105 of the measuring object 100 can be measured by analyzing the image on which the laser line LLm is reflected, the shape of the measuring object 100 can be measured with a small amount of data.

「ＣＣＤ」とは、光の入力に応じて蓄電容量が変化する半導体素子が用いられ、光信号を電気信号に変換するデバイスを意味する。また、「ＣＣＤ」は、「Charge Coupled Device 」の略称とされる。ＣＣＤカメラ３０に代えて、例えばＭＯＳを備えるカメラ（３０）等の他の撮像手段も使用可能とされる。「ＭＯＳ」とは、半導体の中で動いている自由電子、又は、自由電子が飛び出した後の正孔の何れかによって、電荷が運搬されるトランジスタを意味する。また、「ＭＯＳ」は、「Metal Oxide Semiconductor 」の略称とされる。   “CCD” means a device that uses a semiconductor element whose storage capacity changes in response to light input and converts an optical signal into an electrical signal. “CCD” is an abbreviation for “Charge Coupled Device”. Instead of the CCD camera 30, other image pickup means such as a camera (30) provided with a MOS can be used. “MOS” refers to a transistor in which charge is carried by either free electrons moving in a semiconductor or holes after free electrons have been ejected. “MOS” is an abbreviation for “Metal Oxide Semiconductor”.

図１〜図８においては、形状測定装置１を用いて、凸部１５０が設けられた測定対象物１００の形状を測定する状態が示されているが、例えば図１１〜図１８の如く、形状測定装置１を用いて、凹部２５０が設けられた測定対象物２００の形状も測定可能とされる。   1 to 8 show a state in which the shape of the measuring object 100 provided with the convex portion 150 is measured using the shape measuring apparatus 1, but the shape is shown in FIGS. 11 to 18, for example. Using the measuring device 1, the shape of the measuring object 200 provided with the recess 250 can also be measured.

図１の如く、測定対象物１００に対し、上記形状測定装置１は、上記凹凸測定制御部１０と、上記レーザマーカ２０と、上記ＣＣＤカメラ３０と、上記データ処理部４０とを、一つのものとしてまとめて相対移動可能とさせる走行装置５０をさらに備えるものとされている。   As shown in FIG. 1, the shape measuring apparatus 1 for the measurement object 100 includes the unevenness measurement control unit 10, the laser marker 20, the CCD camera 30, and the data processing unit 40. It is further assumed that a traveling device 50 that can be relatively moved together is further provided.

これにより、上記凹凸測定制御部１０と、上記レーザマーカ２０と、上記ＣＣＤカメラ３０と、上記データ処理部４０とは、一つのものとして走行装置５０に装備され、形状測定装置１は、測定対象物１００に対し、相対移動可能なものとなる（図１〜図８）。従って、測定対象物１００全体の形状は、相対移動可能な形状測定装置１により、容易に測定できる。また、例えば製造物品などの測定対象物１００の外観検査工程において、測定対象物１００に対し、相対移動可能な形状測定装置１が用いられることで、測定対象物１００の形状の連続データを処理することができる。従って、走行装置５０などの相対移動装置５０を備える形状測定装置１は、外観検査機などに適用可能とされる。   As a result, the unevenness measurement control unit 10, the laser marker 20, the CCD camera 30, and the data processing unit 40 are provided as one unit in the traveling device 50, and the shape measuring device 1 is used for measuring the object to be measured. It can move relative to 100 (FIGS. 1 to 8). Therefore, the shape of the entire measuring object 100 can be easily measured by the shape measuring device 1 that can be relatively moved. Further, for example, in the appearance inspection process of the measurement object 100 such as a manufactured article, the shape measuring device 1 that can be moved relative to the measurement object 100 is used to process continuous data of the shape of the measurement object 100. be able to. Therefore, the shape measuring apparatus 1 including the relative movement device 50 such as the traveling device 50 can be applied to an appearance inspection machine or the like.

例えば形状測定装置（１）が、外観検査機に適用された場合、製造物品などの測定対象物（１００）は、ベルトコンベヤ（図示せず）により搬送されながら、その表面（１０５）の形状測定が行われる。この場合、不図示のベルトコンベヤが相対移動装置とされる。   For example, when the shape measuring apparatus (1) is applied to an appearance inspection machine, the measurement object (100) such as a manufactured article is measured by measuring the shape of the surface (105) while being conveyed by a belt conveyor (not shown). Is done. In this case, a belt conveyor (not shown) is used as a relative movement device.

図１〜図８，図１１〜図１８に示す走行装置５０は、凹凸測定制御部１０と、レーザマーカ２０と、ＣＣＤカメラ３０と、データ処理部４０とが装着される略矩形箱状の装置本体５１と、この装置本体５１の下側に延設され、基部面４００とされる床面４００に対し装置本体５１を移動可能に支える複数の支持部５５とを備えるものとして構成されている。支持部５５は、略棒状の脚部５６と、この脚部５６の先に設けられ、床面４００に対して転動可能な車輪部５７とを備えるものとされている。略矩形箱状の装置本体５１の四隅下側に、床面４００に対して移動可能な四本の支持部５５が設けられているので、形状測
定装置１は、測定対象物１００を跨ぎながら、測定対象物１００の形状を計測できる。形状測定装置１は、例えば屋外でも使用可能とされ、屋外のものの形状も測定可能とされる。その場合、基部面４００は、路面または地面とされ、形状測定装置１は、路面または地面上を走行可能なものとされる。 The traveling device 50 shown in FIGS. 1 to 8 and FIGS. 11 to 18 is a substantially rectangular box-shaped device body on which the unevenness measurement control unit 10, the laser marker 20, the CCD camera 30, and the data processing unit 40 are mounted. 51, and a plurality of support portions 55 that extend below the apparatus main body 51 and support the apparatus main body 51 movably with respect to the floor surface 400 that is the base surface 400. The support portion 55 includes a substantially rod-shaped leg portion 56 and a wheel portion 57 that is provided at the tip of the leg portion 56 and can roll with respect to the floor surface 400. Since the four support portions 55 that are movable with respect to the floor surface 400 are provided below the four corners of the substantially rectangular box-shaped device main body 51, the shape measuring device 1 can straddle the measurement object 100 while The shape of the measuring object 100 can be measured. The shape measuring apparatus 1 can be used, for example, outdoors, and the shape of an outdoor object can also be measured. In this case, the base surface 400 is a road surface or the ground, and the shape measuring device 1 can travel on the road surface or the ground.

上記形状測定装置１（図１）を用いて、測定対象物１００の基準だし作業を行うときの方法について説明する。   A method for performing a reference work of the measurement object 100 using the shape measuring apparatus 1 (FIG. 1) will be described.

先ず、測定対象物１００の高さ方向Ｙの基準とされる測定基準面１１０，１２０を定める。ここでは、床面４００に置かれた測定対象物１００の平面部１１０，１２０を、測定対象物１００の測定基準面１１０，１２０と定める。一側の測定基準面１１０と、他側の測定基準面１２０との水平だし作業を行い、一側の測定基準面１１０と、他側の測定基準面１２０との水平を合わせる。次に、レーザマーカ２０からレーザ光を出射させて、測定対象物１００の一側の測定基準面１１０にレーザラインＬＬｍを映し出す。このときのレーザラインＬＬｍ（図１，図９（ａ））を基準線ＲＬｍとしてＣＣＤカメラ３０（図１）に読み取らせ、このときの基準線ＲＬｍが映された映像データをデータ処理部４０に記憶させる。基準線ＲＬｍは、仮想基準線ＲＬｍとしてデータ処理部４０に記憶される。また、仮想基準線ＲＬｍは、ＣＣＤカメラ３０の視界を略二分割させるものとして、ＣＣＤカメラ３０に記憶される。   First, measurement reference planes 110 and 120 that are used as a reference in the height direction Y of the measurement object 100 are determined. Here, the flat portions 110 and 120 of the measurement object 100 placed on the floor surface 400 are defined as the measurement reference surfaces 110 and 120 of the measurement object 100. A leveling operation is performed between the measurement reference surface 110 on one side and the measurement reference surface 120 on the other side, and the measurement reference surface 110 on one side and the measurement reference surface 120 on the other side are aligned. Next, laser light is emitted from the laser marker 20 to project the laser line LLm on the measurement reference surface 110 on one side of the measurement object 100. The laser line LLm (FIG. 1, FIG. 9A) at this time is read by the CCD camera 30 (FIG. 1) as the reference line RLm, and the video data on which the reference line RLm is projected is sent to the data processing unit 40. Remember. The reference line RLm is stored in the data processing unit 40 as the virtual reference line RLm. Further, the virtual reference line RLm is stored in the CCD camera 30 as one that substantially bisects the field of view of the CCD camera 30.

このような形状測定方法を行うことにより、測定対象物１００の測定基準面１１０は、正確にＣＣＤカメラ３０に読み取られ、データ処理部４０に送られると共に記憶される。レーザマーカ２０からレーザ光を出射させて、測定対象物１００の一側の測定基準面１１０にレーザラインＬＬｍを映し出し、このときのレーザラインＬＬｍを基準線ＲＬｍとしてＣＣＤカメラ３０に読み取らせ、読み取られた映像データをデータ処理部４０に記憶させるので、測定対象物１００の高さ方向Ｙの基準は、精度よく定められる。従って、測定対象物１００の測定基準面１１０に基づいて、測定対象物１００の形状を精度よく求めることができる。   By performing such a shape measurement method, the measurement reference plane 110 of the measurement object 100 is accurately read by the CCD camera 30, sent to the data processing unit 40, and stored. A laser beam is emitted from the laser marker 20, and the laser line LLm is projected on the measurement reference surface 110 on one side of the measurement object 100. The laser line LLm at this time is read by the CCD camera 30 as the reference line RLm and read. Since the video data is stored in the data processing unit 40, the reference in the height direction Y of the measuring object 100 is accurately determined. Therefore, based on the measurement reference plane 110 of the measurement object 100, the shape of the measurement object 100 can be obtained with high accuracy.

上記形状測定装置１（図１）を用いて、測定対象物１００の表面１０５の形状を連続測定するときの方法について説明する。   A method for continuously measuring the shape of the surface 105 of the measurement object 100 using the shape measuring apparatus 1 (FIG. 1) will be described.

測定対象物１００に対し、形状測定装置１が進行方向Ｖに沿って相対移動したときに、図２〜図７の如く、仮想基準線ＲＬｍと、レーザラインＬＬｍとがずらされる。このときの仮想基準線ＲＬｍと、レーザラインＬＬｍとの水平方向Ｘの差Ｌｍｂ〜Ｌｍｇに基づいて、測定対象物１００の形状を求める。仮想基準線ＲＬｍと、レーザラインＬＬｍとの水平距離Ｌｍｂ〜Ｌｍｇは、形状測定装置１のデータ処理部４０により演算処理される。   When the shape measuring apparatus 1 moves relative to the measuring object 100 along the traveling direction V, the virtual reference line RLm and the laser line LLm are shifted as shown in FIGS. Based on the difference Lmb to Lmg in the horizontal direction X between the virtual reference line RLm and the laser line LLm at this time, the shape of the measurement object 100 is obtained. The horizontal distances Lmb to Lmg between the virtual reference line RLm and the laser line LLm are processed by the data processing unit 40 of the shape measuring apparatus 1.

このような形状測定方法を行うことにより、測定対象物１００の形状は、正確に求められる。測定対象物１００に対し、形状測定装置１が進行方向Ｖに沿って相対移動したときに、仮想基準線ＲＬｍと、レーザラインＬＬｍとがずらされ、このときの仮想基準線ＲＬｍと、レーザラインＬＬｍとの水平方向Ｘの差Ｌｍｂ〜Ｌｍｇに基づき、データ処理部４０によって、測定対象物１００の形状を求めるので、測定対象物１００の形状を精度よく容易に導き出すことができる。   By performing such a shape measuring method, the shape of the measuring object 100 can be accurately obtained. When the shape measuring apparatus 1 moves relative to the measurement object 100 along the traveling direction V, the virtual reference line RLm and the laser line LLm are shifted, and the virtual reference line RLm and the laser line LLm at this time are shifted. Since the shape of the measurement object 100 is obtained by the data processing unit 40 based on the difference Lmb to Lmg in the horizontal direction X, the shape of the measurement object 100 can be easily and accurately derived.

基部面４００または測定対象物１００の測定基準面１１０，１２０に対し、レーザマーカ２０から出射されるレーザ光の光軸の角度Ａが４５°とされるように、略矩形箱状の装置本体５１の下側に、レーザマーカ２０が取り付けられ、且つ、基部面４００または測定対象物１００の測定基準面１１０，１２０に対し、角度Ｂが９０°とされる軸と光軸が一致するように、ＣＣＤカメラ３０が、略矩形箱状の装置本体５１の下側において、真下に
向けて装着されているので、例えば図３の如く、測定基準面１１０と、凸部１５０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの垂直方向Ｙの差Ｈｍｃは、仮想基準線ＲＬｍと、レーザラインＬＬｍとの水平方向Ｘの差Ｌｍｃに等しいものとなる。従って、前記垂直方向Ｙの差Ｈｍｃは、前記水平方向Ｘの差Ｌｍｃから容易に求められる。また、ＣＣＤカメラ３０は、レーザマーカ２０から出射されて測定対象物１００に照射されたレーザラインＬＬｍを常に追尾するものとされている。 The apparatus body 51 having a substantially rectangular box shape is formed so that the angle A of the optical axis of the laser light emitted from the laser marker 20 is 45 ° with respect to the base surface 400 or the measurement reference surfaces 110 and 120 of the measurement object 100. The laser marker 20 is attached to the lower side, and the CCD camera is arranged so that the optical axis coincides with the axis at which the angle B is 90 ° with respect to the base surface 400 or the measurement reference surfaces 110 and 120 of the measurement object 100. 30 is mounted on the lower side of the substantially rectangular box-shaped device main body 51 so as to be directly below. Therefore, as shown in FIG. 3, for example, the measurement reference surface 110 and the laser line LLm projected on the convex portion 150 The difference Hmc in the vertical direction Y is equal to the difference Lmc in the horizontal direction X between the virtual reference line RLm and the laser line LLm. Therefore, the difference Hmc in the vertical direction Y can be easily obtained from the difference Lmc in the horizontal direction X. The CCD camera 30 always tracks the laser line LLm emitted from the laser marker 20 and applied to the measurement object 100.

測定対象物１００の表面１０５の形状測定方法について詳しく説明する。形状測定装置１（図１〜図８）のレーザマーカ２０からレーザ光が出射されて、測定対象物１００の表面１０５にレーザラインＬＬｍが映し出される。レーザマーカ２０を備える形状測定装置１は、進行方向Ｖに沿って一定速度で走行され、レーザラインＬＬｍは、進行方向Ｖに沿って一定速度で走行される形状測定装置１のＣＣＤカメラ３０により撮影される。このようにして、測定対象物１００の表面１０５の形状が連続測定される。   A method for measuring the shape of the surface 105 of the measurement object 100 will be described in detail. Laser light is emitted from the laser marker 20 of the shape measuring apparatus 1 (FIGS. 1 to 8), and the laser line LLm is projected on the surface 105 of the measurement object 100. The shape measuring apparatus 1 including the laser marker 20 travels at a constant speed along the traveling direction V, and the laser line LLm is photographed by the CCD camera 30 of the shape measuring apparatus 1 traveled at a constant speed along the traveling direction V. The In this way, the shape of the surface 105 of the measuring object 100 is continuously measured.

床面４００（図１）に置かれた測定対象物１００に対し、形状測定装置１が移動されるときに、先ず、レーザラインＬＬｍは、測定対象物１００の一端部１０１から凸部１５０の始端部１５１まで、一側の測定基準面１１０上を移動する。次に、レーザラインＬＬｍは、凸部１５０の始端部１５１から凸部１５０の頂部１５５まで、凸部１５０の一側面１３０上を移動する（図２〜図６）。   When the shape measuring apparatus 1 is moved with respect to the measurement object 100 placed on the floor surface 400 (FIG. 1), first, the laser line LLm is moved from one end 101 of the measurement object 100 to the start of the convex portion 150. It moves on the measurement reference plane 110 on one side to the portion 151. Next, the laser line LLm moves on one side surface 130 of the convex portion 150 from the start end portion 151 of the convex portion 150 to the top portion 155 of the convex portion 150 (FIGS. 2 to 6).

図２の如く、測定対象物１００の凸部１５０の一側面１３０にレーザラインＬＬｍが映し出されたときに、凸部１５０の一側面１３０上の仮想基準線ＲＬｍと、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの水平方向Ｘの差Ｌｍｂ（図２，図９（ｂ））が、ＣＣＤカメラ３０（図２）で映し出された映像により、データ処理部４０にて求められる。この水平方向Ｘの差Ｌｍｂは、測定基準面１１０と、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの垂直方向Ｙの差Ｈｍｂに等しいものとされる。この垂直方向Ｙの差Ｈｍｂは、測定基準面１１０に対し、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍの高さＨｍｂとされる。従って、凸部１５０の一側面１３０上の仮想基準線ＲＬｍと、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの水平距離Ｌｍｂが求められることにより、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍの高さＨｍｂが導き出される。   As shown in FIG. 2, when the laser line LLm is projected on one side surface 130 of the convex portion 150 of the measurement object 100, the virtual reference line RLm on the one side surface 130 of the convex portion 150 and the one side surface 130 of the convex portion 150. The difference Lmb (FIG. 2, FIG. 9B) in the horizontal direction X from the laser line LLm projected above is obtained by the data processing unit 40 based on the image projected by the CCD camera 30 (FIG. 2). . The difference Lmb in the horizontal direction X is equal to the difference Hmb in the vertical direction Y between the measurement reference surface 110 and the laser line LLm projected on one side 130 of the convex portion 150. The difference Hmb in the vertical direction Y is the height Hmb of the laser line LLm projected on one side 130 of the convex portion 150 with respect to the measurement reference plane 110. Accordingly, the horizontal distance Lmb between the virtual reference line RLm on the one side surface 130 of the convex portion 150 and the laser line LLm projected on the one side surface 130 of the convex portion 150 is obtained, so that the one side surface 130 of the convex portion 150 is obtained. The height Hmb of the laser line LLm projected above is derived.

図３の如く、測定対象物１００の凸部１５０の一側面１３０にレーザラインＬＬｍが映し出されたときに、凸部１５０の一側面１３０上の仮想基準線ＲＬｍと、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの水平方向Ｘの差Ｌｍｃ（図３，図９（ｃ））が、ＣＣＤカメラ３０（図３）で映し出された映像により、データ処理部４０にて求められる。この水平方向Ｘの差Ｌｍｃは、測定基準面１１０と、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの垂直方向Ｙの差Ｈｍｃに等しいものとされる。この垂直方向Ｙの差Ｈｍｃは、測定基準面１１０に対し、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍの高さＨｍｃとされる。従って、凸部１５０の一側面１３０上の仮想基準線ＲＬｍと、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの水平距離Ｌｍｃが求められることにより、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍの高さＨｍｃが導き出される。   As shown in FIG. 3, when the laser line LLm is projected on one side 130 of the convex portion 150 of the measurement object 100, the virtual reference line RLm on the one side 130 of the convex portion 150 and one side 130 of the convex portion 150. A difference Lmc (FIG. 3, FIG. 9C) in the horizontal direction X from the laser line LLm projected above is obtained by the data processing unit 40 from the image projected by the CCD camera 30 (FIG. 3). . The difference Lmc in the horizontal direction X is equal to the difference Hmc in the vertical direction Y between the measurement reference plane 110 and the laser line LLm projected on one side 130 of the convex portion 150. The difference Hmc in the vertical direction Y is the height Hmc of the laser line LLm projected on one side 130 of the convex portion 150 with respect to the measurement reference plane 110. Therefore, the horizontal distance Lmc between the virtual reference line RLm on the one side surface 130 of the convex portion 150 and the laser line LLm projected on the one side surface 130 of the convex portion 150 is obtained, whereby one side surface 130 of the convex portion 150 is obtained. The height Hmc of the laser line LLm projected above is derived.

図４の如く、測定対象物１００の凸部１５０の一側面１３０にレーザラインＬＬｍが映し出されたときに、凸部１５０の頂部１５５上の仮想基準線ＲＬｍと、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの水平方向Ｘの差Ｌｍｄ（図４，図９（ｄ））が、ＣＣＤカメラ３０（図４）で映し出された映像により、データ処理部４０にて求められる。この水平方向Ｘの差Ｌｍｄは、測定基準面１１０と、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの垂直方向Ｙの差Ｈｍｄに等しいものとされ
る。この垂直方向Ｙの差Ｈｍｄは、測定基準面１１０に対し、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍの高さＨｍｄとされる。従って、凸部１５０の頂部１５５上の仮想基準線ＲＬｍと、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの水平距離Ｌｍｄが求められることにより、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍの高さＨｍｄが導き出される。 As shown in FIG. 4, when the laser line LLm is projected on one side 130 of the convex portion 150 of the measurement object 100, the virtual reference line RLm on the top 155 of the convex portion 150 and on one side 130 of the convex portion 150. The difference Lmd (FIG. 4, FIG. 9D) in the horizontal direction X with respect to the laser line LLm projected on is obtained by the data processing unit 40 from the image projected by the CCD camera 30 (FIG. 4). The difference Lmd in the horizontal direction X is equal to the difference Hmd in the vertical direction Y between the measurement reference plane 110 and the laser line LLm projected on one side 130 of the convex portion 150. The difference Hmd in the vertical direction Y is the height Hmd of the laser line LLm projected on one side 130 of the convex portion 150 with respect to the measurement reference plane 110. Accordingly, the horizontal distance Lmd between the virtual reference line RLm on the top portion 155 of the convex portion 150 and the laser line LLm projected on the one side surface 130 of the convex portion 150 is obtained, whereby the one side surface 130 of the convex portion 150 is obtained. The height Hmd of the laser line LLm projected on is derived.

図５の如く、測定対象物１００の凸部１５０の一側面１３０にレーザラインＬＬｍが映し出されたときに、凸部１５０の他側面１４０上の仮想基準線ＲＬｍと、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの水平方向Ｘの差Ｌｍｅ（図５，図９（ｅ））が、ＣＣＤカメラ３０（図５）で映し出された映像により、データ処理部４０にて求められる。この水平方向Ｘの差Ｌｍｅは、測定基準面１１０と、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの垂直方向Ｙの差Ｈｍｅに等しいものとされる。この垂直方向Ｙの差Ｈｍｅは、測定基準面１１０に対し、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍの高さＨｍｅとされる。従って、凸部１５０の他側面１４０上の仮想基準線ＲＬｍと、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの水平距離Ｌｍｅが求められることにより、凸部１５０の一側面１３０上に映し出されたレーザラインＬＬｍの高さＨｍｅが導き出される。   As shown in FIG. 5, when the laser line LLm is projected on one side 130 of the convex portion 150 of the measurement object 100, the virtual reference line RLm on the other side 140 of the convex portion 150 and one side 130 of the convex portion 150. A difference Lme (FIG. 5, FIG. 9E) in the horizontal direction X from the laser line LLm projected above is obtained by the data processing unit 40 from the image projected by the CCD camera 30 (FIG. 5). . The difference Lme in the horizontal direction X is equal to the difference Hme in the vertical direction Y between the measurement reference plane 110 and the laser line LLm projected on one side 130 of the convex portion 150. The difference Hme in the vertical direction Y is the height Hme of the laser line LLm projected on one side 130 of the convex portion 150 with respect to the measurement reference plane 110. Accordingly, the horizontal distance Lme between the virtual reference line RLm on the other side surface 140 of the convex portion 150 and the laser line LLm projected on the one side surface 130 of the convex portion 150 is obtained, whereby one side surface 130 of the convex portion 150 is obtained. The height Hme of the laser line LLm projected above is derived.

図６の如く、測定対象物１００の凸部１５０の頂部１５５にレーザラインＬＬｍが映し出されたときに、凸部１５０の他側面１４０上の仮想基準線ＲＬｍと、凸部１５０の頂部１５５上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの水平方向Ｘの差Ｌｍｆ（図６，図９（ｆ））が、ＣＣＤカメラ３０（図６）で映し出された映像により、データ処理部４０にて求められる。この水平方向Ｘの差Ｌｍｆは、測定基準面１１０と、凸部１５０の頂部１５５上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの垂直方向Ｙの差Ｈｍｆに等しいものとされる。この垂直方向Ｙの差Ｈｍｆは、測定基準面１１０に対し、凸部１５０の頂部１５５上に映し出されたレーザラインＬＬｍの高さＨｍｆとされる。従って、凸部１５０の他側面１４０上の仮想基準線ＲＬｍと、凸部１５０の頂部１５５上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの水平距離Ｌｍｆが求められることにより、凸部１５０の頂部１５５上に映し出されたレーザラインＬＬｍの高さＨｍｆが導き出される。このときのレーザラインＬＬｍの高さＨｍｆは、凸部１５０の頂部１５５の高さＨｍｆとされる。   As shown in FIG. 6, when the laser line LLm is projected on the top 155 of the convex portion 150 of the measurement object 100, the virtual reference line RLm on the other side 140 of the convex portion 150 and the top 155 of the convex portion 150. A difference Lmf (FIG. 6, FIG. 9F) in the horizontal direction X from the projected laser line LLm is obtained by the data processing unit 40 from the image projected by the CCD camera 30 (FIG. 6). The difference Lmf in the horizontal direction X is equal to the difference Hmf in the vertical direction Y between the measurement reference plane 110 and the laser line LLm projected on the top 155 of the convex portion 150. The difference Hmf in the vertical direction Y is the height Hmf of the laser line LLm projected on the top 155 of the convex 150 with respect to the measurement reference plane 110. Accordingly, the horizontal distance Lmf between the virtual reference line RLm on the other side surface 140 of the convex portion 150 and the laser line LLm projected on the top portion 155 of the convex portion 150 is obtained, so that the top portion 155 of the convex portion 150 is obtained. The height Hmf of the projected laser line LLm is derived. At this time, the height Hmf of the laser line LLm is the height Hmf of the top 155 of the convex portion 150.

その後、図７の如く、レーザラインＬＬｍは、凸部１５０の頂部１５５から凸部１５０の終端部１５２まで、凸部１５０の他側面１４０上を移動する。測定対象物１００の凸部１５０の他側面１４０にレーザラインＬＬｍが映し出されたときに、凸部１５０の他側面１４０上の仮想基準線ＲＬｍと、凸部１５０の他側面１４０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの水平方向Ｘの差Ｌｍｇ（図７，図９（ｇ））が、ＣＣＤカメラ３０（図７）で映し出された映像により、データ処理部４０にて求められる。この水平方向Ｘの差Ｌｍｇは、測定基準面１１０と、凸部１５０の他側面１４０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの垂直方向Ｙの差Ｈｍｇに等しいものとされる。この垂直方向Ｙの差Ｈｍｇは、測定基準面１１０に対し、凸部１５０の他側面１４０上に映し出されたレーザラインＬＬｍの高さＨｍｇとされる。従って、凸部１５０の他側面１４０上の仮想基準線ＲＬｍと、凸部１５０の他側面１４０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとの水平距離Ｌｍｇが求められることにより、凸部１５０の他側面１４０上に映し出されたレーザラインＬＬｍの高さＨｍｇが導き出される。   Thereafter, as shown in FIG. 7, the laser line LLm moves on the other side surface 140 of the convex portion 150 from the top portion 155 of the convex portion 150 to the end portion 152 of the convex portion 150. When the laser line LLm was projected on the other side 140 of the convex portion 150 of the measurement object 100, the virtual reference line RLm on the other side 140 of the convex portion 150 and the other side 140 of the convex portion 150 were projected. The difference Lmg (FIG. 7, FIG. 9 (g)) in the horizontal direction X with respect to the laser line LLm is obtained by the data processing unit 40 from the image projected by the CCD camera 30 (FIG. 7). The difference Lmg in the horizontal direction X is equal to the difference Hmg in the vertical direction Y between the measurement reference surface 110 and the laser line LLm projected on the other side surface 140 of the convex portion 150. The difference Hmg in the vertical direction Y is the height Hmg of the laser line LLm projected on the other side surface 140 of the convex portion 150 with respect to the measurement reference surface 110. Accordingly, the horizontal distance Lmg between the virtual reference line RLm on the other side surface 140 of the convex portion 150 and the laser line LLm projected on the other side surface 140 of the convex portion 150 is obtained, whereby the other side surface 140 of the convex portion 150 is obtained. The height Hmg of the laser line LLm projected above is derived.

その後、図８の如く、レーザラインＬＬｍは、凸部１５０の終端部１５２から測定対象物１００の他端部１０２まで、他側の測定基準面１２０上を移動する。測定対象物１００の他側の測定基準面１２０にレーザラインＬＬｍが映し出されたときに、測定基準面１２０上の仮想基準線ＲＬｍと、測定基準面１２０上に映し出されたレーザラインＬＬｍとが一致する（図８，図９（ｈ））。一側の測定基準面１１０（図８）と、他側の測定基準面
１２０とは、同じ高さの水平面とされていることを確認できる。 Thereafter, as shown in FIG. 8, the laser line LLm moves on the measurement reference plane 120 on the other side from the terminal end 152 of the projection 150 to the other end 102 of the measurement object 100. When the laser line LLm is projected on the measurement reference plane 120 on the other side of the measurement object 100, the virtual reference line RLm on the measurement reference plane 120 matches the laser line LLm projected on the measurement reference plane 120. (FIG. 8, FIG. 9 (h)). It can be confirmed that the measurement reference surface 110 on one side (FIG. 8) and the measurement reference surface 120 on the other side are horizontal surfaces having the same height.

ＣＣＤカメラ３０（図１〜図８）が撮影した画像（図９（ａ）〜（ｈ））において、ＣＣＤカメラ３０の進行方向Ｖ（図１〜図８）の側を画像の上側とし、これと逆の方向を画像の下側とする。なお、ＣＣＤカメラ３０が撮影した画像（図９（ａ）〜（ｈ））の「上」、「下」の定義は、画像を説明するための便宜上のものとされる。ＣＣＤカメラ３０が撮影した画像において、図９（ｂ）〜（ｇ）の如く、仮想基準線ＲＬｍよりも下側にレーザラインＬＬｍが映し出されたときに、データ処理部４０は、略凸状の形状物を測定しているものと判断する（図２〜図７）。従って、レーザ光を用いて、略凸状の高さ寸法を測定することができる。また、このようなことを応用して、例えば複雑な突出形状のものも計測可能とされる（図１０）。   In the images (FIGS. 9A to 9H) taken by the CCD camera 30 (FIGS. 1 to 8), the side of the CCD camera 30 in the traveling direction V (FIGS. 1 to 8) is the upper side of the image. The opposite direction is the lower side of the image. It should be noted that the definitions of “upper” and “lower” of the images (FIGS. 9A to 9H) taken by the CCD camera 30 are for convenience in explaining the images. When the laser line LLm is projected below the virtual reference line RLm in the image taken by the CCD camera 30, as shown in FIGS. 9B to 9G, the data processing unit 40 has a substantially convex shape. It is determined that the shaped object is being measured (FIGS. 2 to 7). Therefore, a substantially convex height dimension can be measured using laser light. In addition, by applying such a thing, it is possible to measure, for example, a complicated projecting shape (FIG. 10).

形状測定装置１が走行しているときに、ＣＣＤカメラ３０によって撮影された時系列の連続データが、データ処理部４０に送られて、測定対象物１００の表面１０５の形状が計測される。また、形状測定装置１（図１〜図８）は、時間軸と、測定対象物１００の表面１０５の形状とを、再現させることが可能なものとされている。   While the shape measuring apparatus 1 is traveling, time-series continuous data photographed by the CCD camera 30 is sent to the data processing unit 40, and the shape of the surface 105 of the measuring object 100 is measured. In addition, the shape measuring apparatus 1 (FIGS. 1 to 8) can reproduce the time axis and the shape of the surface 105 of the measurement object 100.

上記形状測定装置１（図１１）を用いて、他の測定対象物２００の基準だし作業を行うときの方法について説明する。   A method for performing a reference work of another measurement object 200 using the shape measuring apparatus 1 (FIG. 11) will be described.

先ず、測定対象物２００の高さ方向Ｙの基準とされる測定基準面２１０，２２０を定める。床面４００に置かれた測定対象物２００の平面部２１０，２２０を、測定対象物２００の測定基準面２１０，２２０と定める。一側の測定基準面２１０と、他側の測定基準面２２０との水平だし作業を行い、一側の測定基準面２１０と、他側の測定基準面２２０との水平を合わせる。次に、レーザマーカ２０からレーザ光を出射させて、測定対象物２００の一側の測定基準面２１０にレーザラインＬＬｎを映し出す。このときのレーザラインＬＬｎ（図１１，図１９（ａ））を基準線ＲＬｎとしてＣＣＤカメラ３０（図１１）に読み取らせ、このときの基準線ＲＬｎが映された映像データをデータ処理部４０に記憶させる。基準線ＲＬｎは、仮想基準線ＲＬｎとしてデータ処理部４０に記憶される。また、仮想基準線ＲＬｎは、ＣＣＤカメラ３０の視界を略二分割させるものとして、ＣＣＤカメラ３０に記憶される。   First, measurement reference planes 210 and 220 that are used as a reference in the height direction Y of the measurement object 200 are determined. The flat portions 210 and 220 of the measurement object 200 placed on the floor surface 400 are defined as the measurement reference surfaces 210 and 220 of the measurement object 200. A leveling operation is performed between the measurement reference surface 210 on one side and the measurement reference surface 220 on the other side, and the horizontal measurement reference surface 210 and the measurement reference surface 220 on the other side are aligned. Next, laser light is emitted from the laser marker 20 to project the laser line LLn on the measurement reference surface 210 on one side of the measurement object 200. The laser line LLn (FIG. 11, FIG. 19A) at this time is read by the CCD camera 30 (FIG. 11) as the reference line RLn, and the video data on which the reference line RLn is displayed is sent to the data processing unit 40. Remember. The reference line RLn is stored in the data processing unit 40 as a virtual reference line RLn. Further, the virtual reference line RLn is stored in the CCD camera 30 as one that substantially divides the field of view of the CCD camera 30 into two.

このような形状測定方法を行うことにより、測定対象物２００の測定基準面２１０は、正確にＣＣＤカメラ３０に読み取られ、データ処理部４０に送られると共に記憶される。レーザマーカ２０からレーザ光を出射させて、測定対象物２００の一側の測定基準面２１０にレーザラインＬＬｎを映し出し、このときのレーザラインＬＬｎを基準線ＲＬｎとしてＣＣＤカメラ３０に読み取らせ、読み取られた映像データをデータ処理部４０に記憶させるので、測定対象物２００の高さ方向Ｙの基準は、精度よく定められる。従って、測定対象物２００の測定基準面２１０に基づいて、測定対象物２００の形状を精度よく求めることができる。   By performing such a shape measurement method, the measurement reference plane 210 of the measurement object 200 is accurately read by the CCD camera 30, sent to the data processing unit 40, and stored. A laser beam is emitted from the laser marker 20, and the laser line LLn is projected on the measurement reference surface 210 on one side of the measurement object 200. The laser line LLn at this time is read by the CCD camera 30 as the reference line RLn and read. Since the video data is stored in the data processing unit 40, the reference in the height direction Y of the measuring object 200 is determined with high accuracy. Therefore, based on the measurement reference plane 210 of the measurement object 200, the shape of the measurement object 200 can be obtained with high accuracy.

上記形状測定装置１（図１１）を用いて、測定対象物２００の表面２０５の形状を連続測定するときの方法について説明する。   A method for continuously measuring the shape of the surface 205 of the measuring object 200 using the shape measuring apparatus 1 (FIG. 11) will be described.

測定対象物２００に対し、形状測定装置１が進行方向Ｖに沿って相対移動したときに、図１２〜図１７の如く、仮想基準線ＲＬｎと、レーザラインＬＬｎとがずらされる。このときの仮想基準線ＲＬｎと、レーザラインＬＬｎとの水平方向Ｘの差Ｌｎｂ〜Ｌｎｇに基づいて、測定対象物２００の形状を求める。仮想基準線ＲＬｎと、レーザラインＬＬｎとの水平距離Ｌｎｂ〜Ｌｎｇは、形状測定装置１のデータ処理部４０により演算処理される。   When the shape measuring apparatus 1 moves relative to the measuring object 200 along the traveling direction V, the virtual reference line RLn and the laser line LLn are shifted as shown in FIGS. Based on the difference Lnb to Lng in the horizontal direction X between the virtual reference line RLn and the laser line LLn at this time, the shape of the measuring object 200 is obtained. The horizontal distances Lnb to Lng between the virtual reference line RLn and the laser line LLn are processed by the data processing unit 40 of the shape measuring apparatus 1.

このような形状測定方法を行うことにより、測定対象物２００の形状は、正確に求められる。測定対象物２００に対し、形状測定装置１が進行方向Ｖに沿って相対移動したときに、仮想基準線ＲＬｎと、レーザラインＬＬｎとがずらされ、このときの仮想基準線ＲＬｎと、レーザラインＬＬｎとの水平方向Ｘの差Ｌｎｂ〜Ｌｎｇに基づき、データ処理部４０によって、測定対象物２００の形状を求めるので、測定対象物２００の形状を精度よく容易に導き出すことができる。   By performing such a shape measuring method, the shape of the measuring object 200 can be accurately obtained. When the shape measuring apparatus 1 moves relative to the measuring object 200 along the traveling direction V, the virtual reference line RLn and the laser line LLn are shifted, and the virtual reference line RLn and the laser line LLn at this time are shifted. Since the shape of the measuring object 200 is obtained by the data processing unit 40 based on the difference Lnb to Lng in the horizontal direction X, the shape of the measuring object 200 can be easily and accurately derived.

測定対象物２００の表面２０５の形状測定方法について詳しく説明する。形状測定装置１（図１１〜図１８）のレーザマーカ２０からレーザ光が出射されて、測定対象物２００の表面２０５にレーザラインＬＬｎが映し出される。レーザマーカ２０を備える形状測定装置１は、進行方向Ｖに沿って一定速度で走行され、レーザラインＬＬｎは、進行方向Ｖに沿って一定速度で走行される形状測定装置１のＣＣＤカメラ３０により撮影される。このようにして、測定対象物２００の表面２０５の形状が連続測定される。   A method for measuring the shape of the surface 205 of the measurement object 200 will be described in detail. Laser light is emitted from the laser marker 20 of the shape measuring apparatus 1 (FIGS. 11 to 18), and a laser line LLn is displayed on the surface 205 of the measurement target 200. The shape measuring apparatus 1 provided with the laser marker 20 travels at a constant speed along the traveling direction V, and the laser line LLn is photographed by the CCD camera 30 of the shape measuring apparatus 1 traveled at a constant speed along the traveling direction V. The In this way, the shape of the surface 205 of the measuring object 200 is continuously measured.

床面４００（図１１）に置かれた測定対象物２００に対し、形状測定装置１が移動されるときに、先ず、レーザラインＬＬｎは、測定対象物２００の一端部２０１から凹部２５０の始端部２５１まで、一側の測定基準面２１０上を移動する。次に、レーザラインＬＬｎは、凹部２５０の始端部２５１から凹部２５０の底部２５５まで、凹部２５０の一側面２３０上を移動する（図１２，図１３）。   When the shape measuring apparatus 1 is moved with respect to the measurement object 200 placed on the floor surface 400 (FIG. 11), first, the laser line LLn is moved from one end 201 of the measurement object 200 to the start end of the recess 250. Move up to 251 on one measurement reference plane 210. Next, the laser line LLn moves on one side surface 230 of the recess 250 from the start end 251 of the recess 250 to the bottom 255 of the recess 250 (FIGS. 12 and 13).

図１２の如く、測定対象物２００の凹部２５０の一側面２３０にレーザラインＬＬｎが映し出されたときに、凹部２５０の一側面２３０上の仮想基準線ＲＬｎと、凹部２５０の一側面２３０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの水平方向Ｘの差Ｌｎｂ（図１２，図１９（ｂ））が、ＣＣＤカメラ３０（図１２）で映し出された映像により、データ処理部４０にて求められる。この水平方向Ｘの差Ｌｎｂは、測定基準面２１０と、凹部２５０の一側面２３０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの垂直方向Ｙの差Ｄｎｂに等しいものとされる。この垂直方向Ｙの差Ｄｎｂは、測定基準面２１０に対し、凹部２５０の一側面２３０上に映し出されたレーザラインＬＬｎの深さＤｎｂとされる。従って、凹部２５０の一側面２３０上の仮想基準線ＲＬｎと、凹部２５０の一側面２３０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの水平距離Ｌｎｂが求められることにより、凹部２５０の一側面２３０上に映し出されたレーザラインＬＬｎの深さＤｎｂが導き出される。   As shown in FIG. 12, when the laser line LLn is projected on one side 230 of the recess 250 of the measurement object 200, it is projected on the virtual reference line RLn on the one side 230 of the recess 250 and on one side 230 of the recess 250. The difference Lnb (FIG. 12, FIG. 19B) in the horizontal direction X with respect to the laser line LLn is obtained by the data processing unit 40 from the image projected by the CCD camera 30 (FIG. 12). The difference Lnb in the horizontal direction X is equal to the difference Dnb in the vertical direction Y between the measurement reference surface 210 and the laser line LLn projected on one side surface 230 of the recess 250. The difference Dnb in the vertical direction Y is the depth Dnb of the laser line LLn projected on one side 230 of the recess 250 with respect to the measurement reference plane 210. Accordingly, the horizontal distance Lnb between the virtual reference line RLn on the one side 230 of the recess 250 and the laser line LLn projected on the one side 230 of the recess 250 is obtained, so that the image is displayed on the one side 230 of the recess 250. The depth Dnb of the laser line LLn is derived.

図１３の如く、測定対象物２００の凹部２５０の底部２５５にレーザラインＬＬｎが映し出されたときに、凹部２５０の一側面２３０上の仮想基準線ＲＬｎと、凹部２５０の底部２５５上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの水平方向Ｘの差Ｌｎｃ（図１３，図１９（ｃ））が、ＣＣＤカメラ３０（図１３）で映し出された映像により、データ処理部４０にて求められる。この水平方向Ｘの差Ｌｎｃは、測定基準面２１０と、凹部２５０の底部２５５上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの垂直方向Ｙの差Ｄｎｃに等しいものとされる。この垂直方向Ｙの差Ｄｎｃは、測定基準面２１０に対し、凹部２５０の底部２５５上に映し出されたレーザラインＬＬｎの深さＤｎｃとされる。従って、凹部２５０の一側面２３０上の仮想基準線ＲＬｎと、凹部２５０の底部２５５上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの水平距離Ｌｎｃが求められることにより、凹部２５０の底部２５５上に映し出されたレーザラインＬＬｎの深さＤｎｃが導き出される。このときのレーザラインＬＬｎの深さＤｎｃは、凹部２５０の底部２５５の深さＤｎｃとされる。   As shown in FIG. 13, when the laser line LLn is projected on the bottom 255 of the recess 250 of the measurement object 200, the laser line LLn is projected on the virtual reference line RLn on one side 230 of the recess 250 and on the bottom 255 of the recess 250. The difference Lnc in the horizontal direction X with respect to the laser line LLn (FIGS. 13 and 19C) is obtained by the data processing unit 40 based on the image displayed by the CCD camera 30 (FIG. 13). The difference Lnc in the horizontal direction X is equal to the difference Dnc in the vertical direction Y between the measurement reference plane 210 and the laser line LLn projected on the bottom 255 of the recess 250. The difference Dnc in the vertical direction Y is the depth Dnc of the laser line LLn projected on the bottom 255 of the recess 250 with respect to the measurement reference plane 210. Accordingly, the horizontal distance Lnc between the virtual reference line RLn on the one side surface 230 of the recess 250 and the laser line LLn projected on the bottom 255 of the recess 250 is obtained, so that the image is projected on the bottom 255 of the recess 250. The depth Dnc of the laser line LLn is derived. At this time, the depth Dnc of the laser line LLn is set to the depth Dnc of the bottom portion 255 of the recess 250.

その後、図１４〜図１７の如く、レーザラインＬＬｎは、凹部２５０の底部２５５から凹部２５０の終端部２５２まで、凹部２５０の他側面２４０上を移動する。   Thereafter, as shown in FIGS. 14 to 17, the laser line LLn moves on the other side surface 240 of the recess 250 from the bottom 255 of the recess 250 to the terminal end 252 of the recess 250.

図１４の如く、測定対象物２００の凹部２５０の他側面２４０にレーザラインＬＬｎが
映し出されたときに、凹部２５０の一側面２３０上の仮想基準線ＲＬｎと、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの水平方向Ｘの差Ｌｎｄ（図１４，図１９（ｄ））が、ＣＣＤカメラ３０（図１４）で映し出された映像により、データ処理部４０にて求められる。この水平方向Ｘの差Ｌｎｄは、測定基準面２１０と、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの垂直方向Ｙの差Ｄｎｄに等しいものとされる。この垂直方向Ｙの差Ｄｎｄは、測定基準面２１０に対し、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎの深さＤｎｄとされる。従って、凹部２５０の一側面２３０上の仮想基準線ＲＬｎと、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの水平距離Ｌｎｄが求められることにより、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎの深さＤｎｄが導き出される。 As shown in FIG. 14, when the laser line LLn is projected on the other side 240 of the recess 250 of the measurement object 200, it is projected on the virtual reference line RLn on the one side 230 of the recess 250 and on the other side 240 of the recess 250. The difference Lnd (FIG. 14, FIG. 19D) in the horizontal direction X with respect to the laser line LLn is obtained by the data processing unit 40 from the image projected by the CCD camera 30 (FIG. 14). The difference Lnd in the horizontal direction X is equal to the difference Dnd in the vertical direction Y between the measurement reference surface 210 and the laser line LLn projected on the other side surface 240 of the recess 250. The difference Dnd in the vertical direction Y is the depth Dnd of the laser line LLn projected on the other side surface 240 of the recess 250 with respect to the measurement reference surface 210. Accordingly, the horizontal distance Lnd between the virtual reference line RLn on one side surface 230 of the recess 250 and the laser line LLn projected on the other side surface 240 of the recess 250 is obtained, so that it is reflected on the other side surface 240 of the recess 250. The depth Dnd of the obtained laser line LLn is derived.

図１５の如く、測定対象物２００の凹部２５０の他側面２４０にレーザラインＬＬｎが映し出されたときに、凹部２５０の底部２５５上の仮想基準線ＲＬｎと、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの水平方向Ｘの差Ｌｎｅ（図１５，図１９（ｅ））が、ＣＣＤカメラ３０（図１５）で映し出された映像により、データ処理部４０にて求められる。この水平方向Ｘの差Ｌｎｅは、測定基準面２１０と、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの垂直方向Ｙの差Ｄｎｅに等しいものとされる。この垂直方向Ｙの差Ｄｎｅは、測定基準面２１０に対し、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎの深さＤｎｅとされる。従って、凹部２５０の底部２５５上の仮想基準線ＲＬｎと、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの水平距離Ｌｎｅが求められることにより、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎの深さＤｎｅが導き出される。   As shown in FIG. 15, when the laser line LLn is projected on the other side surface 240 of the concave portion 250 of the measurement object 200, the virtual reference line RLn on the bottom portion 255 of the concave portion 250 and the other side surface 240 of the concave portion 250 are projected. The difference Lne (FIG. 15, FIG. 19 (e)) in the horizontal direction X with respect to the laser line LLn is obtained by the data processing unit 40 from the image projected by the CCD camera 30 (FIG. 15). The difference Lne in the horizontal direction X is equal to the difference Dne in the vertical direction Y between the measurement reference surface 210 and the laser line LLn projected on the other side surface 240 of the recess 250. The difference Dne in the vertical direction Y is the depth Dne of the laser line LLn projected on the other side surface 240 of the recess 250 with respect to the measurement reference surface 210. Accordingly, the horizontal distance Lne between the virtual reference line RLn on the bottom 255 of the concave portion 250 and the laser line LLn projected on the other side surface 240 of the concave portion 250 is obtained, so that it is reflected on the other side surface 240 of the concave portion 250. The depth Dne of the laser line LLn is derived.

図１６の如く、測定対象物２００の凹部２５０の他側面２４０にレーザラインＬＬｎが映し出されたときに、凹部２５０の他側面２４０上の仮想基準線ＲＬｎと、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの水平方向Ｘの差Ｌｎｆ（図１６，図１９（ｆ））が、ＣＣＤカメラ３０（図１６）で映し出された映像により、データ処理部４０にて求められる。この水平方向Ｘの差Ｌｎｆは、測定基準面２１０と、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの垂直方向Ｙの差Ｄｎｆに等しいものとされる。この垂直方向Ｙの差Ｄｎｆは、測定基準面２１０に対し、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎの深さＤｎｆとされる。従って、凹部２５０の他側面２４０上の仮想基準線ＲＬｎと、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの水平距離Ｌｎｆが求められることにより、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎの深さＤｎｆが導き出される。   As shown in FIG. 16, when the laser line LLn is projected on the other side 240 of the recess 250 of the measurement object 200, it is projected on the virtual reference line RLn on the other side 240 of the recess 250 and on the other side 240 of the recess 250. A difference Lnf (FIG. 16, FIG. 19 (f)) in the horizontal direction X with respect to the laser line LLn is obtained by the data processing unit 40 from an image projected by the CCD camera 30 (FIG. 16). The horizontal direction difference Lnf is equal to the vertical direction difference Dnf between the measurement reference surface 210 and the laser line LLn projected on the other side surface 240 of the recess 250. The difference Dnf in the vertical direction Y is the depth Dnf of the laser line LLn projected on the other side surface 240 of the recess 250 with respect to the measurement reference surface 210. Accordingly, the horizontal distance Lnf between the virtual reference line RLn on the other side surface 240 of the concave portion 250 and the laser line LLn projected on the other side surface 240 of the concave portion 250 is obtained, and is reflected on the other side surface 240 of the concave portion 250. A depth Dnf of the laser line LLn is derived.

図１７の如く、測定対象物２００の凹部２５０の他側面２４０にレーザラインＬＬｎが映し出されたときに、凹部２５０の他側面２４０上の仮想基準線ＲＬｎと、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの水平方向Ｘの差Ｌｎｇ（図１７，図１９（ｇ））が、ＣＣＤカメラ３０（図１７）で映し出された映像により、データ処理部４０にて求められる。この水平方向Ｘの差Ｌｎｇは、測定基準面２１０と、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの垂直方向Ｙの差Ｄｎｇに等しいものとされる。この垂直方向Ｙの差Ｄｎｇは、測定基準面２１０に対し、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎの深さＤｎｇとされる。従って、凹部２５０の他側面２４０上の仮想基準線ＲＬｎと、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとの水平距離Ｌｎｇが求められることにより、凹部２５０の他側面２４０上に映し出されたレーザラインＬＬｎの深さＤｎｇが導き出される。   As shown in FIG. 17, when the laser line LLn is projected on the other side 240 of the recess 250 of the measurement object 200, it is projected on the virtual reference line RLn on the other side 240 of the recess 250 and on the other side 240 of the recess 250. The difference Lng (FIG. 17, FIG. 19 (g)) in the horizontal direction X with respect to the laser line LLn is obtained by the data processing unit 40 from the image projected by the CCD camera 30 (FIG. 17). The difference Lng in the horizontal direction X is equal to the difference Dng in the vertical direction Y between the measurement reference surface 210 and the laser line LLn projected on the other side surface 240 of the recess 250. The difference Dng in the vertical direction Y is the depth Dng of the laser line LLn projected on the other side surface 240 of the recess 250 with respect to the measurement reference surface 210. Accordingly, the horizontal distance Lng between the virtual reference line RLn on the other side surface 240 of the concave portion 250 and the laser line LLn projected on the other side surface 240 of the concave portion 250 is obtained, so that it is reflected on the other side surface 240 of the concave portion 250. The depth Dng of the obtained laser line LLn is derived.

その後、図１８の如く、レーザラインＬＬｎは、凹部２５０の終端部２５２から測定対象物２００の他端部２０２まで、他側の測定基準面２２０上を移動する。測定対象物２００の他側の測定基準面２２０にレーザラインＬＬｎが映し出されたときに、測定基準面２
２０上の仮想基準線ＲＬｎと、測定基準面２２０上に映し出されたレーザラインＬＬｎとが一致する（図１８，図１９（ｈ））。一側の測定基準面２１０（図１８）と、他側の測定基準面２２０とは、同じ高さの水平面とされていることを確認できる。 Thereafter, as shown in FIG. 18, the laser line LLn moves on the measurement reference plane 220 on the other side from the terminal end 252 of the recess 250 to the other end 202 of the measurement target 200. When the laser line LLn is projected on the measurement reference surface 220 on the other side of the measurement object 200, the measurement reference surface 2
The virtual reference line RLn on the line 20 coincides with the laser line LLn projected on the measurement reference plane 220 (FIGS. 18 and 19H). It can be confirmed that the measurement reference surface 210 on one side (FIG. 18) and the measurement reference surface 220 on the other side are horizontal surfaces having the same height.

ＣＣＤカメラ３０（図１１〜図１８）が撮影した画像（図１９（ａ）〜（ｈ））において、ＣＣＤカメラ３０の進行方向Ｖ（図１１〜図１８）の側を画像の上側とし、これと逆の方向を画像の下側とする。ＣＣＤカメラ３０が撮影した画像において、図１９（ｂ）〜（ｇ）の如く、仮想基準線ＲＬｍよりも上側にレーザラインＬＬｍが映し出されたときに、データ処理部４０は、略凹状の形状物を測定しているものと判断する（図１２〜図１７）。従って、レーザ光を用いて、略凹状の深さ寸法を測定することができる。また、このようなことを応用して、例えば複雑な溝形状のものも計測可能とされる（図２０）。   In the images (FIGS. 19A to 19H) taken by the CCD camera 30 (FIGS. 11 to 18), the side of the CCD camera 30 in the traveling direction V (FIGS. 11 to 18) is the upper side of the image. The opposite direction is the lower side of the image. When the laser line LLm is projected above the virtual reference line RLm in the image taken by the CCD camera 30, as shown in FIGS. 19B to 19G, the data processing unit 40 has a substantially concave shape. Is determined to be measured (FIGS. 12 to 17). Therefore, a substantially concave depth dimension can be measured using laser light. In addition, by applying this, it is possible to measure, for example, a complicated groove shape (FIG. 20).

このように、形状測定装置１は、凸部１５０（図１〜図８）が設けられた測定対象物１００や、凹部２５０（図１１〜図１８）が設けられた測定対象物２００などの物の凹凸形状を精度よく計測可能な凹凸測定装置１とされている。   Thus, the shape measuring apparatus 1 is an object such as the measuring object 100 provided with the convex portion 150 (FIGS. 1 to 8) or the measuring object 200 provided with the concave portion 250 (FIGS. 11 to 18). The unevenness measuring apparatus 1 is capable of accurately measuring the uneven shape.

図２１〜図２４は、本発明に係る形状測定装置および形状測定方法の第二の実施形態を示す説明図である。   FIGS. 21-24 is explanatory drawing which shows 2nd embodiment of the shape measuring apparatus and shape measuring method which concern on this invention.

図２１，図２３の如く、この形状測定装置２は、一対のレーザマーカ２０，２０に信号を発信する凹凸測定制御部１０と、凹凸測定制御部１０から発信された信号により、測定対象物６００（図２１），７００（図２３）の表面６０５（図２１），７０５（図２３）に対してレーザ光を照射させて、測定対象物６００，７００にレーザラインＬＬｍを映し出す一対のレーザマーカ２０，２０と、測定対象物６００，７００の表面６０５，７０５に映し出されたレーザラインＬＬｍの映像を読み取る一対のＣＣＤカメラ３０，３０と、一対のＣＣＤカメラ３０，３０で読み取られた映像に基づいて、測定対象物６００，７００の形状を導き出すデータ処理部４０とを備えるものとして構成されている。この形状測定装置２は、中空レール（図示せず）に移動可能に懸架されている。   As shown in FIG. 21 and FIG. 23, the shape measuring apparatus 2 includes an unevenness measurement control unit 10 that transmits signals to a pair of laser markers 20 and 20, and a measurement object 600 ( 21) and 700 (FIG. 23) are irradiated with laser light on the surfaces 605 (FIG. 21) and 705 (FIG. 23), and a pair of laser markers 20 and 20 that project the laser line LLm on the measurement objects 600 and 700. And a pair of CCD cameras 30 and 30 that read an image of the laser line LLm projected on the surfaces 605 and 705 of the measurement objects 600 and 700, and a measurement based on the images read by the pair of CCD cameras 30 and 30. And a data processing unit 40 for deriving the shapes of the objects 600 and 700. The shape measuring device 2 is suspended so as to be movable on a hollow rail (not shown).

基部面または測定対象物６００，７００の測定基準面６１０，６２０，７１０，７２０に対し、レーザマーカ２０，２０から出射されるレーザ光の光軸の角度Ａが４５°とされるように、略矩形箱状の装置本体５５１の下側に、一対のレーザマーカ２０，２０が取り付けられている。一方のレーザマーカ２０から出力されるレーザ光は、形状測定装置２の進行方向Ｖ側の斜め下側に向けて出射される。基部面または測定対象物６００，７００の測定基準面６１０，６２０，７１０，７２０に対し、形状測定装置２の進行方向Ｖ斜め下側に向けて４５°となるように、一方のレーザマーカ２０からレーザ光が出射される。   The base surface or the measurement reference planes 610, 620, 710, 720 of the measurement objects 600, 700 are substantially rectangular so that the angle A of the optical axis of the laser light emitted from the laser markers 20, 20 is 45 °. A pair of laser markers 20, 20 are attached to the lower side of the box-shaped device main body 551. The laser beam output from one laser marker 20 is emitted toward an obliquely lower side on the traveling direction V side of the shape measuring apparatus 2. From one laser marker 20 to the base surface or the measurement reference planes 610, 620, 710, 720 of the measurement objects 600, 700, the laser beam is emitted from one laser marker 20 so as to be 45 ° downward in the traveling direction V of the shape measuring device 2. Light is emitted.

また、他方のレーザマーカ２０から出力されるレーザ光は、形状測定装置２の進行方向Ｖと逆側の斜め下側に向けて出射される。基部面または測定対象物６００，７００の測定基準面６１０，６２０，７１０，７２０に対し、形状測定装置２の進行方向Ｖと逆側の斜め下側に向けて４５°となるように、他方のレーザマーカ２０からレーザ光が出射される。形状測定装置２の設計仕様などにより、前記角度Ａは、例えば角度５０°となるように調整可能なものとされている。   Further, the laser beam output from the other laser marker 20 is emitted toward an obliquely lower side opposite to the traveling direction V of the shape measuring device 2. The other side of the base surface or the measurement reference surfaces 610, 620, 710, 720 of the measurement object 600, 700 is 45 ° toward the diagonally lower side opposite to the traveling direction V of the shape measuring device 2. Laser light is emitted from the laser marker 20. According to the design specifications of the shape measuring apparatus 2, the angle A can be adjusted to be, for example, an angle of 50 °.

このような形状測定装置２が用いられることにより、測定対象物６００，７００の表面６０５，７０５の形状を精度よく測定することができる。形状測定装置２を構成する装置本体５５１の前後下側に、レーザ光を出射する一対のレーザマーカ２０，２０と、測定対象物６００，７００の表面６０５，７０５に映し出されたレーザラインＬＬｍの映像を読み取る一対のＣＣＤカメラ３０，３０とが設けられているので、測定対象物６００，７０
０の表面６０５，７０５の形状は、精度よく測定される。 By using such a shape measuring apparatus 2, the shape of the surfaces 605 and 705 of the measurement objects 600 and 700 can be accurately measured. A pair of laser markers 20 and 20 for emitting laser light and images of the laser lines LLm projected on the surfaces 605 and 705 of the measurement objects 600 and 700 are displayed on the front and rear lower sides of the apparatus main body 551 constituting the shape measuring apparatus 2. Since a pair of CCD cameras 30 and 30 for reading are provided, the measurement objects 600 and 70 are measured.
The shape of the zero surfaces 605, 705 is accurately measured.

図２１の如く、別の測定対象物６００に設けられた膨出部６５０の表面６０５の形状は、二つのレーザラインＬＬｐ，ＬＬｑ（図２１，図２２）と、二つの仮想基準線ＲＬｐ，ＲＬｑとにより、正確に計測される。また、図２３の如く、その他の測定対象物７００に設けられた切欠部７５０の表面７０５の形状は、二つのレーザラインＬＬｒ，ＬＬｓ（図２３，図２４）と、二つの仮想基準線ＲＬｒ，ＲＬｓとにより、正確に計測される。図２１および図２３に示されるものにおいて、図１〜図８，図１１〜図１８に示すものと同じものについては、同じ符号を付しその詳細な説明を省略した。   As shown in FIG. 21, the shape of the surface 605 of the bulging portion 650 provided on another measurement object 600 is two laser lines LLp and LLq (FIGS. 21 and 22) and two virtual reference lines RLp and RLq. And is measured accurately. Further, as shown in FIG. 23, the shape of the surface 705 of the notch 750 provided in the other measurement object 700 includes two laser lines LLr and LLs (FIGS. 23 and 24) and two virtual reference lines RLr, Accurately measured by RLs. 21 and 23, the same components as those shown in FIGS. 1 to 8 and FIGS. 11 to 18 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本発明の形状測定装置は、図示されたものに限定されるものではない。例えば、図１〜図８，図１１〜図１８に示す形状測定装置１や、図２２，図２４に示す形状測定装置２が、レーザ光により、各位置決め作業を実行できるレーザ墨出し機に適用されたものも使用可能とされる。また、例えば、図１〜図８，図１１〜図１８に示す形状測定装置（１）が、中空レール（図示せず）に移動可能に懸架されたものも使用可能とされる。また、例えば形状測定装置（１），（２）をＮＣ（図示せず）に適用すれば、不図示のＮＣにより加工された工作物（図示せず）の３Ｄ外形をコピーすることができる。「ＮＣ」とは、工作機械などを自動的に制御させる方式のものを意味する。また、「ＮＣ」とは、製品（図示せず）の特性を数値に変換させ、コンピュータ制御を行う方式のものを意味する。「ＮＣ」は、「Numerical Control 」の略称とされる。また、３Ｄ（three dimensional ）は、三次元のものや、立体的なものに対する表現とされている。また、例えば形状測定装置１を用いて、立体コピー用の画像をスキャンすることもできる。「スキャン」とは、細かく調べること等を意味する。本発明のものは、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能なものとされる。   The shape measuring apparatus of the present invention is not limited to the illustrated one. For example, the shape measuring device 1 shown in FIGS. 1 to 8 and FIGS. 11 to 18 and the shape measuring device 2 shown in FIGS. 22 and 24 are applied to a laser marking machine capable of performing each positioning operation with a laser beam. The ones that have been made can also be used. Further, for example, the shape measuring device (1) shown in FIGS. 1 to 8 and FIGS. 11 to 18 suspended from a hollow rail (not shown) so as to be movable can be used. For example, if the shape measuring devices (1) and (2) are applied to an NC (not shown), a 3D outline of a workpiece (not shown) processed by an NC (not shown) can be copied. “NC” means a system that automatically controls a machine tool or the like. “NC” means a system in which characteristics of a product (not shown) are converted into numerical values and computer control is performed. “NC” is an abbreviation for “Numerical Control”. 3D (three dimensional) is an expression for a three-dimensional thing or a three-dimensional thing. In addition, for example, the shape measuring apparatus 1 can be used to scan a stereoscopic copy image. “Scan” means to examine in detail. The thing of this invention can be changed variously in the range which does not deviate from the summary.

本発明に係る形状測定装置および形状測定方法の第一の実施形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows 1st embodiment of the shape measuring apparatus and shape measuring method which concern on this invention. 形状測定装置により凸部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measuring object provided with a convex part is measured by the shape measuring apparatus. 同じく凸部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measurement target object similarly provided with a convex part is measured. 同じく凸部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measurement target object similarly provided with a convex part is measured. 同じく凸部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measurement target object similarly provided with a convex part is measured. 同じく凸部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measurement target object similarly provided with a convex part is measured. 同じく凸部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measurement target object similarly provided with a convex part is measured. 同じく凸部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measurement target object similarly provided with a convex part is measured. （ａ）〜（ｈ）は図１〜図８に記載の測定部により撮影されたレーザラインを示す説明図である。(A)-(h) is explanatory drawing which shows the laser line image | photographed by the measurement part of FIGS. 複雑な突出形状のものにレーザラインが映し出された状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state in which the laser line was projected on the thing of a complicated protrusion shape. 形状測定装置により凹部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measuring object provided with a recessed part is measured by the shape measuring apparatus. 同じく凹部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measuring object similarly provided with a recessed part is measured. 同じく凹部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measuring object similarly provided with a recessed part is measured. 同じく凹部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measuring object similarly provided with a recessed part is measured. 同じく凹部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measuring object similarly provided with a recessed part is measured. 同じく凹部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measuring object similarly provided with a recessed part is measured. 同じく凹部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measuring object similarly provided with a recessed part is measured. 同じく凹部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measuring object similarly provided with a recessed part is measured. （ａ）〜（ｈ）は図１１〜図１８に記載の測定部により撮影されたレーザラインを示す説明図である。(A)-(h) is explanatory drawing which shows the laser line image | photographed by the measurement part of FIGS. 11-18. 複雑な溝形状のものにレーザラインが映し出された状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state in which the laser line was projected on the thing of complicated groove shape. 本発明に係る形状測定装置および形状測定方法の第二の実施形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows 2nd embodiment of the shape measuring apparatus and shape measuring method which concern on this invention. （ａ）は図２１に記載の一方の測定部により撮影されたレーザラインを示す説明図、（ｂ）は図２１に記載の他方の測定部により撮影されたレーザラインを示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the laser line image | photographed by one measuring part of FIG. 21, (b) is explanatory drawing which shows the laser line image | photographed by the other measuring part of FIG. 形状測定装置により凹部を備える測定対象物の形状が計測されている状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the shape of the measuring object provided with a recessed part is measured by the shape measuring apparatus. （ａ）は図２３に記載の一方の測定部により撮影されたレーザラインを示す説明図、（ｂ）は図２１に記載の他方の測定部により撮影されたレーザラインを示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the laser line image | photographed by one measuring part of FIG. 23, (b) is explanatory drawing which shows the laser line image | photographed by the other measuring part of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１，２ 凹凸測定装置（形状測定装置）
１０ 凹凸測定制御部（制御部）
２０ レーザマーカ
３０ ＣＣＤカメラ（測定部）
４０ データ処理部
５０ 走行装置（相対移動装置）
５１，５５１ 装置本体
５５ 支持部
５６ 脚部
５７ 車輪部
１００ 測定対象物
１０１，２０１ 一端部
１０２，２０２ 他端部
１０５，２０５，６０５，７０５ 表面
１１０，１２０，２１０，２２０，６１０，６２０，７１０，７２０ 平面部（測定基準面）
１３０，２３０ 一側面
１４０，２４０ 他側面
１５０ 凸部
１５１，２５１ 始端部
１５２，２５２ 終端部
１５５ 頂部
２００ 他の測定対象物（測定対象物）
２５０ 凹部
２５５ 底部
４００ 床面（基部面）
６００ 別の測定対象物（測定対象物）
６５０ 膨出部（凸部）
７００ その他の測定対象物（測定対象物）
７５０ 切欠部（凹部）
Ａ，Ｂ 角度
Ｄｎｂ〜Ｄｎｇ 深さ（差）
Ｈｍｂ〜Ｈｍｇ 高さ（差）
ＬＬｍ〜ＬＬｓ レーザライン
Ｌｍｂ〜Ｌｍｇ，Ｌｎｂ〜Ｌｎｇ 水平距離（差）
ＲＬｍ〜ＲＬｓ 仮想基準線（基準線）
Ｖ 進行方向
Ｘ 水平方向
Ｙ 高さ方向（垂直方向） 1, 2 Concavity and convexity measuring device (shape measuring device)
10 Concavity and convexity measurement control unit (control unit)
20 Laser marker 30 CCD camera (measurement unit)
40 data processing unit 50 travel device (relative movement device)
51,551 Device main body 55 Supporting part 56 Leg part 57 Wheel part 100 Measurement object 101, 201 One end part 102, 202 Other end part 105, 205, 605, 705 Surface 110, 120, 210, 220, 610, 620, 710 , 720 Plane (measurement reference plane)
130, 230 One side 140, 240 Other side 150 Convex 151, 251 Start end 152, 252 Termination 155 Top 200 Other measurement object (measurement object)
250 Recessed portion 255 Bottom portion 400 Floor surface (base surface)
600 Another measurement object (measurement object)
650 bulge (convex)
700 Other measurement objects (measurement objects)
750 Notch (recess)
A, B angle Dnb to Dng depth (difference)
Hmb to Hmg Height (difference)
LLm to LLs Laser line Lmb to Lmg, Lnb to Lng Horizontal distance (difference)
RLm to RLs Virtual reference line (reference line)
V Traveling direction X Horizontal direction Y Height direction (vertical direction)

Claims (4)

信号を発信する制御部と、該制御部から発信された信号により、測定対象物に対してレーザ光を照射させて、該測定対象物にレーザラインを映し出すレーザマーカと、該測定対象物に映し出された該レーザラインの映像を読み取る測定部と、該測定部で読み取られた該映像に基づいて、該測定対象物の形状を導き出すデータ処理部とを備えることを特徴とする形状測定装置。   A control unit that transmits a signal, a laser marker that irradiates the measurement target with laser light and reflects a laser line on the measurement target, and a signal that is displayed on the measurement target. A shape measuring apparatus comprising: a measuring unit that reads an image of the laser line; and a data processing unit that derives the shape of the measurement object based on the image read by the measuring unit. 前記測定対象物に対し、前記制御部と、前記レーザマーカと、前記測定部と、前記データ処理部とを、一つのものとして相対移動可能とさせる相対移動装置をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の形状測定装置。   The apparatus according to claim 1, further comprising a relative movement device that allows the control unit, the laser marker, the measurement unit, and the data processing unit to be relatively movable with respect to the measurement object. 1. The shape measuring apparatus according to 1. 請求項１又は２記載の形状測定装置を用い、前記測定対象物の高さ方向の基準とされる測定基準面を定め、前記レーザマーカから前記レーザ光を出射させて、該測定基準面に前記レーザラインを映し出し、このときの該レーザラインを基準線として前記測定部に読み取らせることを特徴とする形状測定方法。   A shape measurement apparatus according to claim 1 or 2, wherein a measurement reference surface that is a reference in a height direction of the measurement object is defined, the laser beam is emitted from the laser marker, and the laser is applied to the measurement reference surface. A shape measurement method, wherein a line is projected, and the measurement unit is caused to read the laser line at this time as a reference line. 前記測定対象物に対し、前記形状測定装置が相対移動したときに、前記基準線と、前記レーザラインとがずらされ、このときの該基準線と、該レーザラインとの差に基づいて、該測定対象物の形状を求めることを特徴とする請求項３記載の形状測定方法。   When the shape measuring device moves relative to the measurement object, the reference line and the laser line are shifted, and based on the difference between the reference line and the laser line at this time, The shape measuring method according to claim 3, wherein the shape of the measurement object is obtained.
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