JP2006208237A - ３次元計測システム、検査方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ３次元計測による検査を簡易に行うことが可能な技術を提供する。
【解決手段】 ３次元計測システム１は、計測対象物の３次元データを計測する計測ユニット１０と、ＣＡＤデータに含まれるアノテーション情報に基づいて、計測対象物のプリミティブを特定する特定部３４と、計測対象物について取得された３次元データのうち、特定されたプリミティブに対応するデータを用いて、計測対象物の寸法を検査する検査部３７とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、３次元計測システムおよびそれに関連する技術に関する。

加工部品等が要求寸法（設計寸法）通りに出来ているか否かなどを検査するため、３次元計測システムが用いられることがある。３次元計測システムを用いることによれば、対象物の３次元形状の測定結果に基づいて加工品の加工精度等を正確に検査することができる。３次元計測システムとしては、たとえば、光切断法等を用いた画像式の計測システムなどが存在する。光切断法は、照射レーザ光の撮影画像に基づいて、三角測量の原理を用いて当該撮影画像内の各点の３次元位置を求める手法である。

なお、３次元データにおいて輪郭線を抽出する技術として、特許文献１などが存在する。ただし、特許文献１に記載の３次元計測技術は検査技術に関するものではない。

特開２０００−３０６１１１号公報

上記のような３次元計測システムを用いた検査においては、或る計測対象物に関する全ての計測データのうち、検査対象となる部分に関連するデータを用いて、検査対象となる部分の寸法を検査することが考えられる。

しかしながら、このような検査において、計測対象物に関する全ての計測データの中から、検査に用いるべきデータを抽出するのは困難であるという問題が存在する。たとえば、操作者が操作画面を用いてデータを手動で指定することなどが考えられるが、その場合、操作者の手を煩わせることになり、当該システムの操作性は必ずしも十分なものではない。

そこで、この発明の課題は、３次元計測による検査を簡易に行うことが可能な技術を提供することにある。

上記課題を解決すべく、請求項１の発明は、３次元計測システムであって、計測対象物の３次元形状に関する計測データを取得する３次元計測手段と、ＣＡＤデータに含まれるアノテーション情報に基づいて、計測対象物のプリミティブを特定する特定手段と、前記計測データのうち、前記特定されたプリミティブに対応するデータを用いて、前記計測対象物の寸法を検査する検査手段とを備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明に係る３次元計測システムにおいて、前記計測対象物に関する前記アノテーション情報を、前記ＣＡＤデータの中から検索して取得する検索手段、をさらに備えることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る３次元計測システムにおいて、前記検査手段は、前記アノテーション情報に含まれる公差情報を用いて、前記計測対象物の寸法を検査することを特徴とする。

請求項４の発明は、検査方法であって、ＣＡＤデータに含まれるアノテーション情報に基づいて、計測対象物のプリミティブを特定する特定工程と、前記計測対象物の３次元形状に関する計測データのうち、前記特定されたプリミティブに対応するデータを用いて、前記計測対象物の寸法を検査する検査工程とを含むことを特徴とする。

請求項５の発明は、コンピュータに、ＣＡＤデータに含まれるアノテーション情報に基づいて、計測対象物のプリミティブを特定する特定工程と、前記計測対象物の３次元形状に関する計測データのうち、前記特定されたプリミティブに対応するデータを用いて、前記計測対象物の寸法を検査する検査工程とを実行させるためのプログラムであることを特徴とする。

請求項１から請求項５に記載の発明によれば、ＣＡＤデータに含まれるアノテーション情報に基づいて計測対象物のプリミティブが特定され、計測対象物の３次元形状に関する計測データのうち、特定されたプリミティブに対応するデータを用いて計測対象物の寸法が検査されるので、検査に用いるべきデータを自動的に決定し、３次元計測による検査を簡易に行うことが可能である。

特に、請求項２に記載の発明によれば、アノテーション情報が自動的に検索されるので、計測の自動化を促進することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、アノテーション情報に含まれる公差情報を用いて、計測対象物の寸法が検査されるので、検査の自動化を促進することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜１．第１実施形態＞
＜システム構成＞
図１は、第１実施形態に係る３次元計測システム１を示す概略図である。図１に示すように、３次元計測システム１は、計測ユニット１０と駆動用アーム２０とコントローラ３０とを備える。

計測ユニット１０は、非接触式の３次元計測ユニットであり、より具体的には、光切断法を用いた画像式の３次元計測ユニットである。光切断法は、照射レーザ光の撮影画像に基づいて、三角測量の原理を用いて当該撮影画像内の各点の３次元位置のデータを求める手法である。また、計測ユニット１０は、計測用カメラ（ＣＣＤカメラ）１１とレーザ光出射部１２と位置算出部１３とを有している（図２参照）。計測ユニット１０は、レーザ光出射部１２からスリット状のレーザ光を計測対象物に対して照射し、その反射光を計測用カメラ１１で受光し、当該レーザ光が照射された状態の計測対象物の画像を計測用カメラ１１で撮影する。位置算出部１３は、三角測量の原理を用いて被写体との距離を画面内の各位置において算出する。これによって、計測対象物の表面の３次元座標値（すなわち計測対象物の３次元形状）が算出される。また、算出された３次元座標値はコントローラ３０に出力される。なお、位置算出部１３で算出される３次元座標値はカメラ座標系で表現された値である。

駆動用アーム２０は、その先端部に計測ユニット１０を装着する。駆動用アーム２０は、複数の自由度を有するアームであり、先端部に装着された計測ユニット１０の位置および姿勢を変更することができる。具体的には、駆動用アーム２０は、鉛直方向に駆動可能な１つの直動関節と水平方向に駆動可能な２つの回転関節とを有しており、計測ユニット１０の位置を３次元空間内の所定範囲の任意の位置に変更することが可能である。また、駆動用アーム２０は、さらにその手先部に３つの回転自由度を有する回転駆動部を有しており、計測ユニット１０の姿勢を所定範囲内の任意の姿勢に変更することが可能である。したがって、コントローラ３０は、計測ユニット１０の撮影位置および撮影姿勢を適宜に設定することができる。なお、駆動用アーム２０の位置および姿勢は、コントローラ３０からの指令に基づいて制御される。

コントローラ３０は、コンピュータシステム（以下、単に「コンピュータ」とも称する）として構成される。具体的には、当該コンピュータ（コントローラ）３０は、ＣＰＵ２と、記憶部３と、メディアドライブ４と、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示部５と、キーボード６ａおよびマウス６ｂなどの操作入力部６と、計測ユニット１０および駆動用アーム２０との間で情報の授受を行う入出力部７とを備えている。記憶部３は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３ａと、ＲＡＭ（半導体メモリ）３ｂとを有している。また、メディアドライブ４は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、フレキシブルディスク、メモリカードなどの可搬性の記録媒体９からその中に記録されている情報を読み出すことができる。

コントローラ３０は、記録媒体９に記録されたソフトウエアプログラム（以下、単に「プログラム」とも称する）ＰＧ（不図示）を読み込み、そのプログラムＰＧをＣＰＵ２等を用いて実行することによって、後述するような各種の機能（計測制御機能等）を実現する。なお、各機能を有するプログラムは、記録媒体９を介して供給される場合に限定されず、ＬＡＮおよびインターネットなどのネットワークを介して、このコンピュータに対して供給されてもよい。

図２は、コントローラ３０の機能ブロックを示す図である。図２に示すように、コントローラ３０は、３次元ＣＡＤ３１と、座標変換部３２と、検索部３３と、特定部３４と、記憶部３６と、検査部３７と、制御部３８とを有している。

コントローラ３０は、計測ユニット１０の位置算出部１３によって算出された計測対象物の３次元座標値と、カメラ座標系およびベース座標系相互間の関係とに基づいて、計測対象物のベース座標系における３次元座標位置を算出する。ベース座標系は空間内に固定された基準となる座標系である。複数の位置および姿勢で撮影されて取得された（計測ユニット１０による）カメラ座標系による３次元座標値をそれぞれベース座標系に変換することによって、これら３次元座標値を統一的に扱うことが可能になる。この座標変換処理は、コントローラ３０内の座標変換部３２（図２）で行われる。また、得られた３次元座標値の集合すなわち３次元データは記憶部３６に格納される。そして、コントローラ３０の検査部３７は、取得された計測対象物に関する３次元データ（計測データ）と、３次元ＣＡＤ３１のデータとを用いて、計測対象物が設計時の指示通りに加工されているか否かを検査する。

この実施形態においては、コントローラ３０の特定部３４は、ＣＡＤデータに含まれるアノテーション情報（後述）に基づいて、計測対象物のプリミティブを特定する。そして、検査部３７は、計測対象物について計測された３次元データ（計測データ）のうち、特定されたプリミティブに対応するデータを用いて、計測対象物の寸法を検査する。なお、計測対象物に関するアノテーション情報は、検索部３３によって、ＣＡＤデータの中から検索されて取得される。また、制御部３８は、駆動用アーム２０の駆動制御を行うとともに、計測ユニット１０に対する制御動作（制御指令の送出等を含む）を行う機能部である。

以下では、計測対象物の検査動作を詳細に説明する。ここでは、円柱形状を有する部品６１（図５参照）を計測対象物として３次元データの計測動作を行った上で、当該部品６１の良否を検査する場合を想定する。

＜動作＞
図３は、計測対象物に関する検査動作を示すフローチャートである。

ステップＳＰ１において、計測対象物としての部品６１が適宜の保持部材（不図示）によって３次元計測システム１内の適宜の位置に固定され、操作者の開始指示が上記の操作入力部６等を介して入力されると、計測ユニット１０等を用いた計測動作が開始される。コントローラ３０は、計測ユニット１０からの情報に基づいて３次元データを取得する。

具体的には、計測ユニット１０は、駆動用アーム２０によって目標変位に駆動された後、レーザ光出射部１２からのレーザ光を出射するとともにその反射光を計測用カメラ１１で受光して撮影画像を取得する。その後、計測ユニット１０は、計測対象物の表面の３次元座標値を光切断法を用いて算出する。算出された３次元座標値はコントローラ３０に出力され、コントローラ３０の座標変換部３２は、カメラ座標系による３次元座標値をベース座標系による３次元座標値へと変換する。変換後のベース座標系による３次元座標値は、コントローラ３０内の記憶部３６に記憶される。また、複数の計測位置および姿勢からの計測ユニット１０による撮影動作が適宜繰り返し行われることによって、コントローラ３０は、部品６１の全表面の３次元座標値に関する３次元データを取得する。

また、正確な計測動作のためには、ステップＳＰ１に先立ってキャリブレーションを行い、計測対象物の配置状態と３次元ＣＡＤデータとの対応関係を予め求めておくことが好ましい。ここでは、ステップＳＰ１に先立ってプレ撮影動作を行い、計測対象物の位置および姿勢がＣＡＤデータ内の所定の位置および姿勢となるように、３次元ＣＡＤデータの座標系に合わせて計測対象物の実際の配置状態を調整するものとする。なお、実際の位置合わせを行う必要はなく、計測対象物の実際の配置状態と３次元ＣＡＤデータとの対応関係を求めておけば十分である。このようなキャリブレーション動作（座標系相互間における対応関係の同定動作）によって、３次元計測システム１は、計測対象物の配置状態を３次元ＣＡＤデータに基づいてより正確に把握することが可能になる。

ところで、この実施形態に係るコントローラ３０は、「アノテーション情報」を利用することによって、計測対象物に関する全データの中から検査対象部位に関連するデータを自動的に抽出する。ここで、アノテーション情報（注釈情報）は、３次元ＣＡＤデータに含まれる情報であり、寸法情報と公差情報とを含む情報として構成される。

図４は、アノテーション情報を構成するデータ構造の一例を示す図である。図４に示すように、アノテーション情報は、「アノテーション情報名」、「種類」、「第１要素（プリミティブ）」、「第２要素（プリミティブ）」、「設計値」（ｍｍ）、「公差＋」（ｍｍ）、「公差−」（ｍｍ）の各項目のデータを有している。

ここでは各項目のデータは、それぞれ、アノテーション情報名＝Ｓ、種類＝面間距離、第１要素＝平面Ｐａ、第２要素＝Ｐｂ、設計値（ｍｍ）＝１００、公差＋（ｍｍ）＝＋０．５、公差−（ｍｍ）＝−０．５、を表す値を有している。すなわち、このアノテーション情報は、平面Ｐａと平面Ｐｂとの間の距離（面間距離）に関する情報であること示すとともに、当該面間距離の設計値は１００ｍｍであり、当該設計値に関する公差は＋０．５，−０．５であることを示している。この実施形態においては、円柱形状部品６１の上面である平面Ｐａと底面（下面）である平面Ｐｂとの間の距離が上記の公差の範囲内に収まっていることを検査する。より詳細には、上面Ｐａ上の各点と底面Ｐｂ上の各対応点との距離の全てが、上記の公差の範囲内の値に収まっているか否かを検査する。

なお、このようなアノテーション情報は、設計時等に設計情報として３次元ＣＡＤにおいてデータ入力されていることが多く、そのような場合（すなわち既に設計時等に入力されている場合）には、検査目的のためだけにわざわざ入力する必要はない。

次のステップＳＰ２（図３）において、コントローラ３０の検索部３３は、計測対象物に関するアノテーション情報を、３次元ＣＡＤデータの中から検索して取得する。この後、この取得動作によって取得されたアノテーション情報に関する検査動作（ステップＳＰ４）が行われることになる。すなわち、この取得動作によって、検査内容が決定されることになる。ここでは、図４のアノテーション情報の内容が取得され、平面Ｐａと平面Ｐｂとの面間距離Ｓを検査することが決定される場合を例示する。

また、ステップＳＰ３において、コントローラ３０の特定部３４は、アノテーション情報Ｓに基づいて、計測対象物のプリミティブ（基本形状）を特定する。

図４および図５に示すように、このアノテーション情報Ｓには、２つのプリミティブ、具体的には部品６１の平面（上面）Ｐａと平面（底面）Ｐｂとが含まれる。ここでは、これら２つのプリミティブＰａ，Ｐｂが検査対象部位として特定される。

その後、ステップＳＰ４において、コントローラ３０は、ステップＳＰ３で特定された２つのプリミティブＰａ，Ｐｂに関する計測データを用いて、計測対象物の寸法に関する検査動作を行う。なお、この検査動作においては、アノテーション情報に含まれるデータ、具体的には、設計値と公差とに関するデータが利用される。

図６は、検査動作の概要を示す概念図である。また、図７および図８は、計測動作によって得られた３次元データを表す概念図である。図７は斜視図であり、図８は側面図である。以下、これらの図を参照しながら、ステップＳＰ４の検査動作についてさらに詳細に説明する。なお、図７においては、図示の簡略化のため、比較的大きな間隔で格子点が表現されているが、実際には微小間隔で格子点を設定することによって高精度の３次元データを得ることができる。他の図面においても同様である。

図６および図７に示すように、部品６１の全表面に関する計測データ（計測点群Ｃ）が記憶部３６に記憶されている。このうち、面間距離Ｓの検査に必要な計測データは２つのプリミティブＰａ，Ｐｂに関するデータである。そこで、この実施形態においては、上記ステップＳＰ３で特定された２つのプリミティブＰａ，Ｐｂに関する計測データのみを抽出する。

以下では、上面Ｐａに関する計測データの抽出動作について詳細に説明する。

まず、コントローラ３０は、ＣＡＤデータに基づいて、計測点群Ｃにおける全計測点のうち上面Ｐａの理想位置の近傍に存在する計測点の計測データを、上面Ｐａに関する計測データの候補とする。具体的には、円形状の面Ｐａを包含する薄板状の円柱領域ＤＫ１（図８参照）を想定し、当該円柱領域ＤＫ１内の計測点の計測データを、上面Ｐａに関する計測データの候補として選定する。このような選定動作によって選定された計測点は、上面Ｐａに存在することが想定される計測点である。なお、円柱領域ＤＫ１の上面および底面は、平面Ｐａに対してそれぞれ値α離間されて平行に配置されており、円柱領域ＤＫ１の直径は、円形状の面Ｐａの直径よりも値（２×α）大きい。また、値αは、たとえば面Ｐａの直径の数パーセント程度以内の値として、適宜に定められる。

このような選定動作によれば、上面Ｐａから遠く離れた点の計測データ点を、上面Ｐａに関する計測データの候補から排除することができる。

つぎに、コントローラ３０は、円柱領域ＤＫ１内の各計測点の位置での法線ベクトルを算出する。上面Ｐａの法線ベクトルＡＺの向きは、図８の上向き（＋Ｚの向き）であるから、或る計測点での法線ベクトルがこの向き（＋Ｚの向き）とほぼ同一の場合には、その計測点は平面Ｐａに属するものと判定される。一方、或る計測点での法線ベクトル（たとえばＰＺ）の向きがこの向き（＋Ｚの向き）と大きく異なる場合には、その計測点は平面Ｐａに属しないものと判定される。これによって、エッジ近傍における円柱側面上の点を排除した計測点群Ｃａ（図６）を得ることが出来る。

以上のようにして、上面Ｐａに対応する計測点群Ｃａが抽出される。このような計測点群Ｃａの抽出処理によれば、プリミティブに関するＣＡＤデータと、計測データから導出される面の法線情報とを用いることによって、正確に輪郭の抽出動作を行うことができる。

また、同様にして、底面Ｐｂに対応する計測点群Ｃｂも抽出される。

図９は、計測動作によって得られた３次元データを表す概念図である。図９においては、上面Ｐａの計測点群Ｃａと底面Ｐｂの計測点群Ｃｂとの位置関係が示されている。図９の縦方向はＺ軸方向（円柱の高さ方向）に対応する。また、図９においては、各計測点群Ｃａ，Ｃｂ内でのＺ座標の相違が実際よりも誇張されて表現されている。

コントローラ３０の検査部３７は、上面Ｐａ上の計測点群Ｃａと、底面Ｐｂ上の計測点群Ｃｂとを用いて検査を行う。具体的には、まず、計測点Ｃａに基づいて平面Ｐａの近似面ＡＰａ（図６および図９参照）を求めるとともに、計測点Ｃｂに基づいて平面Ｐｂの近似面ＡＰｂを求める。次に、計測点群Ｃａにおける各点と、対向する近似面ＡＰｂとの距離Ｓａを求めるとともに、計測点群Ｃｂにおける各点と、対向する近似面ＡＰａとの距離Ｓｂを求める。そして、計測点群Ｃａ内の全ての点に関する距離Ｓａがいずれも設計値に対して公差の範囲内に収まっており、且つ、計測点群Ｃｂ内の全ての点に関する距離Ｓｂがいずれも設計値に対して公差の範囲内に収まっていると判定される場合に、当該部品６１の面間距離Ｓが指示通りに仕上げられている旨を判定する。具体的には、各Ｓａ，Ｓｂが、いずれも、値（１００．０−０．５）以上且つ値（１００．０＋０．５）以下である、との条件を満たす場合に合格であると判定する。

このようにして、上面Ｐａと底面Ｐｂとの面間距離Ｓに関する検査動作が行われる。

以上のような態様によれば、３次元ＣＡＤデータに含まれるアノテーション情報Ｓに基づいて、計測対象物のプリミティブ（平面Ｐａ，Ｐｂ）が特定され（ステップＳＰ３）、計測対象物について取得された３次元データ（計測データ）のうち、特定されたプリミティブに対応するデータを用いて、計測対象物の寸法が検査される（ステップＳＰ４）。したがって、検査に用いるべきデータを自動的に決定し、３次元計測による検査を簡易に行うことが可能である。

また、アノテーション情報に含まれる公差情報を用いて、計測対象物の寸法が検査されるので、検査の自動化を促進することができる。

さらに、計測対象物に関するアノテーション情報Ｓがコントローラ３０によってＣＡＤデータの中から検索され自動的に取得されるので、検査の自動化を一層促進させることができる。

＜２．第２実施形態＞
この第２実施形態においては、穴の直径の検査を行う場合について説明する。より詳細には、穴が設けられた平面上の各点の３次元座標値を用いることによって、当該穴の直径が所定の条件を満たすように、当該穴が加工されているか否かを検査する場合を例示する。

この第２実施形態は、第１実施形態とほぼ同様の構成等を有しており、以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

図１０は、この第２実施形態での検査対象となる部品６３を示す図であり、図１１は、部品６３について設計段階で入力されたアノテーション情報（注釈情報）を示す図である。

図１１に示すように、このアノテーション情報には、アノテーション情報名＝Ｒｈ、種類＝穴の直径、第１要素＝平面Ｐｈ、第２要素＝なし、設計値（ｍｍ）＝２０、公差＋（ｍｍ）＝＋０．２、公差−（ｍｍ）＝０、を表す値を有している。すなわち、このアノテーション情報は、平面Ｐｈに設けられた穴の直径に関する情報であること示すとともに、当該穴の直径の設計値は２０ｍｍであり、当該設計値に関する公差は＋０．２，−０であることを示している。

この第２実施形態における動作も図３のフローチャートと同様である。以下、図３を参照しながら説明する。

まず、ステップＳＰ１において、計測ユニット１０等を用いて計測対象物である部品６３に対する３次元計測動作が行われ、コントローラ３０は、計測ユニット１０からの情報に基づいて３次元データを取得する。

次に、ステップＳＰ２（図３）において、コントローラ３０の検索部３３は、計測対象物に関するアノテーション情報を、３次元ＣＡＤデータの中から検索して取得する。ここでは、図１１のアノテーション情報Ｒｈの内容が取得され、平面Ｐｈの穴の径を検査することが決定される。

また、ステップＳＰ３において、コントローラ３０の特定部３４は、アノテーション情報Ｒｈに基づいて、計測対象物のプリミティブ（基本形状）を特定する。

図１０に示すように、このアノテーション情報Ｒｈには、１つのプリミティブ、具体的には平面Ｐｈが含まれる。ここでは、このプリミティブＰｈが検査対象部位として特定される。

その後、ステップＳＰ４において、コントローラ３０は、ステップＳＰ３で特定されたプリミティブＰｈに関する計測データを用いて、計測対象物の寸法に関する検査動作を行う。なお、この検査動作においては、アノテーション情報に含まれるデータ、具体的には、設計値と公差とに関するデータが利用される。

図１２は、検査動作の概要を示す概念図である。また、図１３〜図１５は、計測動作によって得られた３次元データを表す概念図である。図１３は斜視図であり、図１４は側面図であり、図１５は上面図である。これらの図を参照しながら、検査動作についてさらに詳細に説明する。

図１２および図１３に示すように、部品６３の全表面に関する計測データ（３次元データ）が記憶部３６に記憶されている。このうち、平面Ｐｈに設けられた穴Ｈの径Ｒｈの検査に必要な計測データは、プリミティブＰｈに関するデータである。そこで、この実施形態においては、全計測点群Ｃの中から、上記ステップＳＰ３で特定されたプリミティブＰｈ内の各計測点に関する計測データのみを抽出する。さらに、ここでは、プリミティブＰｈの計測データの中から、穴Ｈのエッジ部分に関する計測データを抽出するものとする。

以下では、穴Ｈに関する計測データの抽出動作について詳細に説明する。

まず、コントローラ３０は、ＣＡＤデータに基づいて、穴Ｈのエッジの理論位置近傍に存在する計測点を平面Ｐｈに関する計測データの候補とする。具体的には、平面Ｐｈ上の点であって穴Ｈを取り囲む円柱領域ＤＫ２（図１４参照）を想定し、当該円柱領域ＤＫ２内の計測点の計測データを候補として選定する。なお、円柱領域ＤＫ２は、穴Ｈの中心軸ＢＺと同一の中心軸を有しており、円柱領域ＤＫ２の上面および底面は、基準となる平面Ｐｈに対してそれぞれ値α離間されて平行に配置されており、円柱領域ＤＫ２の直径は、穴Ｈの直径よりも値（２×α）大きい。値αは、たとえば面Ｐａの直径の数パーセント程度以内の値として、適宜に定められる。

このような選定動作によれば、穴Ｈから遠く離れた点の計測データ点を、穴Ｈに関する計測データの候補から排除することができる。

つぎに、コントローラ３０は、ＣＡＤデータに基づいて穴Ｈのエッジ付近に存在することが想定される各計測点（すなわち、円柱領域ＤＫ２内の各計測点）について、当該各計測点の位置での法線ベクトルを算出する。平面Ｐｈの法線ベクトルＥＺの向きは、図１４の上向き（＋Ｚの向き）であるから、或る計測点での法線ベクトルがこの向き（＋Ｚの向き）とほぼ同一の場合には、その計測点は平面Ｐｈに属するものと判定する。一方、或る計測点での法線ベクトル（たとえばＱＺ）の向きがこの向き（＋Ｚの向き）と大きく異なる場合には、その計測点は平面Ｐｈに属しないものと判定する。これによって、円柱領域ＤＫ２内の複数の計測点から、穴Ｈのエッジ近傍における内側面上の点を排除した計測点群Ｃｋを得ることが出来る。

さらに、コントローラ３０は、平面Ｐｈに属する計測点群Ｃｋの中から穴Ｈのエッジに相当する計測点群Ｃｈを選出する。具体的には、図１５に示すように、所定方向（たとえばＹ方向）に配置された計測点列ごとに、穴Ｈの中心位置に最も近い２点（図中白丸を付した点）を、エッジに相当する計測点として、計測点群Ｃｋの中から選出する。このような動作を複数の列について繰り返すことによって、計測点群Ｃｈを選出することができる。このような選出動作は、中心軸ＢＺに近い点群をエッジに対応する計測点群Ｃｈであるとみなすものである。なお、図１５に示すように、当該所定方向（たとえばＹ方向）に直交する方向（たとえばＸ方向）において穴Ｈの中心から比較的離れた部分に関しては、当該所定方向に直交する方向（たとえばＸ方向）に配置された計測点列ごとに、穴Ｈの中心位置に最も近い２点を、エッジに相当する計測点（図中白丸を付した点）として、計測点群Ｃｋの中から選出することが好ましい。

以上のようにして、計測点群Ｃｈが抽出される。

図１６は、計測動作によって得られた３次元データを表す概念図である。図１６においては、穴Ｈのエッジに相当する計測点群Ｃｈが示されている。

図１６には、半径（（Ｒｃ＋ｄ１）／２）の円Ｒａと、半径（（Ｒｃ−ｄ２）／２）の円Ｒｂとが描かれている。ここで、値ｄ１は＋側の公差の値（絶対値）であり、値ｄ２は−側の公差の値（絶対値）である。また、両円Ｒａ，Ｒｂの中心は、いずれも、穴Ｈの中心点である。なお、図１６においては、穴Ｈの径方向における位置の相違が実際よりも誇張されて表現されている。

コントローラ３０の検査部３７は、計測点群Ｃｈの全ての点が両円Ｒａ，Ｒｂの間に存在する場合には、穴Ｈを合格として判定する。

以上のような態様によれば、３次元ＣＡＤデータに含まれるアノテーション情報Ｒｈに基づいて、計測対象物のプリミティブ（平面Ｐｈ）が特定され（ステップＳＰ３）、計測対象物について取得された３次元データのうち、特定されたプリミティブに対応するデータを用いて、計測対象物の寸法が検査される（ステップＳＰ４）。したがって、検査に用いるべきデータを自動的に決定し、３次元計測による検査を簡易に行うことが可能である。

＜３．変形例＞
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。

たとえば、上記各実施形態においては、３次元ＣＡＤデータに単一のアノテーション情報のみが含まれる場合について説明しているが、これに限定されず、複数のアノテーション情報が含まれる場合にも適用可能である。２つ目以降のアノテーション情報に対しても、ステップＳＰ１〜ＳＰ４の動作等を繰り返して行えばよい。

また、上記第１実施形態においては、近似面ＡＰａ，ＡＰｂを用いて検査を行う場合を例示したが、検査手法はこれに限定されない。たとえば、上面Ｐａ上の各点のＺ座標と、底面Ｐｂ上の各点のＺ座標とを対応点相互間で比較してその差Ｓｉを求め、全ての差Ｓｉが設計値に対して公差の範囲内に収まっていると判定される場合に、当該部品６１の面間距離Ｓが指示通りに仕上げられている旨を判定するようにしてもよい。具体的には、各Ｓｉが、いずれも、（１００．０−０．５）≦Ｓｉ≦（１００．０＋０．５）を満たす場合に合格であると判定すればよい。

また、上記第２実施形態においては、穴Ｈの内壁部分の情報をも利用して判定する場合を例示したが、平面Ｐｈのうち穴Ｈに相当する部分についてのみ計測データが得られていない場合には、次のような処理を行うようにしてもよい。

具体的には、円柱領域ＤＫ２を用いた選定動作および法線ベクトルを用いた排除処理を行うことなく、図１５を用いて説明した処理と同様の処理によって、計測点群Ｃの全ての計測点の中から直接的に選択された点群を、穴Ｈのエッジに対応する計測点群Ｃｈであるとみなすようにしてもよい。すなわち、所定方向の計測点列ごとに穴Ｈの中心位置に最も近い２点を選択する動作を複数の計測点列について繰り返して選択された点群を、計測点群Ｃｈであるとみなすようにしてもよい。

あるいは、図１７に示すように、計測データ（３次元データ）におけるポリゴンの連続性に基づいて計測点群Ｃの全ての計測点の中から直接的に選択された点群を、計測点群Ｃｈとして決定するようにしてもよい。具体的には、平面Ｐｈ上の格子点のうち、有効なデータが得られた隣接計測点を連結してポリゴンを構成し、当該ポリゴンが連続して存在する領域を、穴Ｈ以外の平面Ｐｈ上の点であると判定する。そして、連続するポリゴンに囲まれた、穴Ｈの理論中心位置付近の閉領域を穴Ｈであるとみなし、連続ポリゴンを構成する計測点のうち、最も内側の点群を、穴Ｈのエッジに対応する計測点群Ｃｈであるとみなすようにしてもよい。このように、プリミティブに関するＣＡＤデータと、有効な計測点で構成されるポリゴンの連続性とに基づいて、計測点群Ｃｈを抽出することによれば、穴Ｈのエッジ（輪郭）を正確に抽出することができる。

３次元計測システムを示す概略図である。 コントローラの機能ブロックを示す図である。 計測対象物に関する検査動作を示すフローチャートである。 アノテーション情報を構成するデータ構造の一例を示す図である。 円柱形状の部品を示す斜視図である。 検査動作の概要を示す概念図である。 計測データを表す概念図（斜視図）である。 計測データを表す概念図（側面図）である。 計測データを表す概念図である。 第２実施形態での検査対象となる部品を示す図である。 第２実施形態での検査対象部品のアノテーション情報を示す図である。 検査動作の概要を示す概念図である。 計測データを表す概念図（斜視図）である。 計測データを表す概念図（側面図）である。 計測データを表す概念図（上面図）である。 計測データを表す概念図（上面図）である。 計測データを表す概念図（上面図）である。

符号の説明

１ ３元計測システム
１０ 計測ユニット
２０ 駆動用アーム
３０ コントローラ
３１ ３次元ＣＡＤ
６１，６３ 計測対象物
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｈ プリミティブ
Ｒｈ，Ｓ アノテーション情報

Claims (5)

1. ３次元計測システムであって、
   計測対象物の３次元形状に関する計測データを取得する３次元計測手段と、
   ＣＡＤデータに含まれるアノテーション情報に基づいて、計測対象物のプリミティブを特定する特定手段と、
   前記計測データのうち、前記特定されたプリミティブに対応するデータを用いて、前記計測対象物の寸法を検査する検査手段と、
   を備えることを特徴とする３次元計測システム。
2. 請求項１に記載の３次元計測システムにおいて、
   前記計測対象物に関する前記アノテーション情報を、前記ＣＡＤデータの中から検索して取得する検索手段、
   をさらに備えることを特徴とする３次元計測システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の３次元計測システムにおいて、
   前記検査手段は、前記アノテーション情報に含まれる公差情報を用いて、前記計測対象物の寸法を検査することを特徴とする３次元計測システム。
4. 検査方法であって、
   ＣＡＤデータに含まれるアノテーション情報に基づいて、計測対象物のプリミティブを特定する特定工程と、
   前記計測対象物の３次元形状に関する計測データのうち、前記特定されたプリミティブに対応するデータを用いて、前記計測対象物の寸法を検査する検査工程と、
   を含むことを特徴とする検査方法。
5. コンピュータに、
   ＣＡＤデータに含まれるアノテーション情報に基づいて、計測対象物のプリミティブを特定する特定工程と、
   前記計測対象物の３次元形状に関する計測データのうち、前記特定されたプリミティブに対応するデータを用いて、前記計測対象物の寸法を検査する検査工程と、
   を実行させるためのプログラム。
   

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