JP2008145321A - 外周長測定装置および断面積測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い精度で手軽に物体の外周長または断面積を測定する装置を提供する。
【解決手段】外周長測定装置１０は、被測定物１８が内側に配置される枠体１２と、枠体１２に取り付けられ、複数の既知の位置と被測定物１８の外周上の複数の被測定点との距離を非接触式で測定する光学式距離センサ１４とを有する。外周長測定装置１０の中央演算処理装置は、既知の位置および光学式距離センサ１４で測定された距離に基づいて被測定点の各々の座標を算出し、被測定点の各々の座標に基づいて被測定点同士の距離を判定し、被測定点同士の距離を合計する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外周長測定装置および断面積測定装置に関する。

円形、楕円形、または複雑な形状の物体の外周長を測定するには、巻き尺を用いるのが一般的である。また、例えば二重エネルギーＸ線吸収測定法（ＤＸＡ）またはＣＴ（Computed Tomography）スキャンのようなＸ線撮影で得られた画像の分析によって、外周長を測定することができる。

円形または楕円形の物体の断面積は、外周長、直径、長径、短径などから算出することができる。複雑な形状の断面積は、Ｘ線撮影装置で得られた画像の分析によって測定することができる。

さらに、生産工場では、外周長および断面積を測定することができる各種の装置が使用されている。

さらに、特許文献１の従来技術の説明に記載されているように、レーザセンサなどの距離センサを人体の周りに回転させ、あるいは距離センサを固定し人体を回転させて水平方向の人体輪切りのデータを取り込み、データ処理で体寸法を計測する技術もある。

特開２００４−１４４７２７号公報

しかし、巻き尺を正確に所期の位置に巻き付けることは困難である。例えば、人体のウェストまたはヒップの外周長を測定する場合には、巻き尺は水平にする必要があるが、水平面に完全に一致するように巻き尺を巻き付けるのは難しい。また、軟らかい物体の外周長を測定する場合、巻き尺によって物体が変形して正確な測定ができないことがある。外周長の測定が不正確であると、それに基づいて算出される断面積も不正確になる。

Ｘ線撮影装置を利用する場合には、装置が大がかりで高価であるという問題がある。また、医師またはＸ線技師などの専門の測定者でなければ装置を操作することができない。生産工場の測定装置は、大がかりで高価であるという問題がある。

本発明は、高い精度で手軽に物体の外周長または断面積を測定する装置を提供する。

本発明に係る外周長測定装置は、被測定物が内側に配置される枠体と、前記枠体に取り付けられ、複数の既知の位置と前記被測定物の外周上の複数の被測定点との距離を非接触式で測定する距離測定装置と、前記既知の位置および前記距離測定装置で測定された距離に基づいて、前記被測定点の各々の座標を算出する座標算出部と、前記被測定点の各々の座標に基づいて、前記被測定点同士の距離を判定する被測定点距離判定部と、前記被測定点同士の距離を合計する合計部とを備える。

この外周長測定装置によれば、距離測定装置が既知の位置と被測定点の距離を非接触式で測定し、距離測定装置で測定された距離に基づいて、被測定点同士の距離を判定するので、高い精度で手軽に物体の外周長を測定することができる。被測定点同士の距離は、物体の輪郭に近似する多角形の辺の長さであるので、これらを合計することで、外周長が得られる。

一つの形態として、前記被測定点距離判定部は、複数の被測定点のうち一つの被測定点を基準点として選択する基準点選択部と、前記被測定点の各々の座標に基づいて、基準点と他の被測定点との距離を算出する被測定点距離算出部と、前記基準点と他の被測定点との距離のうち最小値を選択する最小値選択部と、前記基準点選択部で一旦選択された基準点の座標を、前記被測定点距離算出部で基準点からの距離を算出すべき被測定点から除外する除外部と、前記最小値選択部で選択された前記最小値に対応する被測定点を新たな基準点として選択する新基準点選択部とを備えてよい。この形態では、基準点と他の被測定点との距離のうち最小値が選択され、このような最小値の選択が繰り返されることによって、物体の輪郭に近似する多角形の辺の長さの測定が繰り返される。従って、物体の輪郭に近似する多角形の辺の長さの合計が正確に算出される。

さらに、前記新基準点選択部で選択された新たな基準点からの距離を算出すべき被測定点がないときに、前記被測定点距離算出部は、前記新たな基準点の座標と前記基準点選択部で最初に選択された基準点の座標に基づいて、前記新たな基準点と前記最初に選択された基準点の距離を算出すると好ましい。この形態では、最後に選択された基準点と最初に選択された基準点の距離を算出するので、物体の輪郭に近似する多角形の辺のうち、最後に算出すべき辺を容易に特定し、その長さを容易に算出することができる。

一つの形態として、前記被測定点の各々の座標を記憶する被測定点座標記憶部をさらに備え、前記被測定点距離判定部は、複数の被測定点のうち一つの被測定点を基準点として選択する基準点選択部と、前記被測定点座標記憶部から読み出された前記被測定点の各々の座標に基づいて、基準点と他の被測定点との距離を算出する被測定点距離算出部と、前記基準点と他の被測定点との距離のうち最小値を選択する最小値選択部と、前記基準点選択部で一旦選択された基準点の座標を、前記被測定点座標記憶部から消去する消去部と、前記最小値選択部で選択された前記最小値に対応する被測定点を新たな基準点として選択する新基準点選択部とを備えてよい。この形態では、基準点と他の被測定点との距離のうち最小値が選択され、このような最小値の選択が繰り返されることによって、物体の輪郭に近似する多角形の辺の長さの測定が繰り返される。従って、物体の輪郭に近似する多角形の辺の長さの合計が正確に算出される。

さらに、前記基準点選択部で最初に選択された基準点の座標を記憶する最初基準点座標記憶部と、前記新基準点選択部で選択された新たな基準点のほかに前記被測定点座標記憶部に記憶された被測定点があるか否かを判断する判断部とをさらに備え、
前記新基準点選択部で選択された新たな基準点のほかに前記被測定点座標記憶部に記憶された被測定点がないと前記判断部が判断したときに、前記被測定点距離算出部は、前記最初基準点座標記憶部から前記最初に選択された基準点の座標を読み出して、前記新たな基準点の座標と前記最初に選択された基準点の座標に基づいて、前記新たな基準点と前記最初に選択された基準点の距離を算出すると好ましい。この形態では、最後に選択された基準点と最初に選択された基準点の距離を算出するので、物体の輪郭に近似する多角形の辺のうち、最後に算出すべき辺を容易に特定し、その長さを容易に算出することができる。

本発明に係る断面積測定装置は、被測定物が内側に配置される枠体と、前記枠体に取り付けられ、複数の既知の位置と前記被測定物の外周上の複数の被測定点との距離を非接触式で測定する距離測定装置と、前記既知の位置および前記距離測定装置で測定された距離に基づいて、前記被測定点の各々の座標を算出する座標算出部と、前記被測定点の各々の座標に基づいて、前記被測定点で画定される複数の多角形の面積を判定する部分面積判定部と、前記多角形の面積を合計する合計部とを備える。

この断面積測定装置によれば、距離測定装置が既知の位置と被測定点の距離を非接触式で測定し、距離測定装置で測定された距離に基づいて、被測定点で画定される多角形の面積を判定するので、高い精度で手軽に物体の断面積を測定することができる。部分面積判定部で面積が判定される多角形は、物体の輪郭に近似する多角形の一部であるので、これらを合計することで、断面積が得られる。

一つの形態として、前記座標算出部は、前記被測定点の各々の直交座標を算出し、前記部分面積判定部は、前記被測定点のうち直交座標の一方の座標の最大値または最小値を持つ二つの被測定点を基準点として選択する基準点選択部と、前記被測定点のうち直交座標の前記一方の座標が前記基準点の前記一方の座標に最も近い二つの被測定点を第２の基準点として選択する第２の基準点選択部と、二つの前記基準点および二つの前記第２の基準点で画定される台形の面積を、前記基準点および前記第２の基準点の直交座標に基づいて算出する台形面積算出部と、前記基準点選択部で一旦選択された基準点の座標を、前記基準点選択部が基準点を選択する被測定点から除外する除外部とを備えてよい。ここでいう「直交座標の一方の座標」とはｘ座標またはｙ座標である。この形態では、物体の輪郭に近似する多角形を構成する複数の台形が一方向において次々と選択されて、それらの面積が合計されることによって、物体の輪郭に近似する多角形の面積が正確に計算される。従って、物体の輪郭に近似する多角形の面積が正確に算出される。

一つの形態として、前記被測定点の各々の座標を記憶する被測定点座標記憶部をさらに備え、前記座標算出部は、前記被測定点の各々の直交座標を算出し、前記部分面積判定部は、前記被測定点のうち直交座標の一方の座標の最大値または最小値を持つ二つの被測定点を基準点として選択する基準点選択部と、前記被測定点のうち直交座標の前記一方の座標が前記基準点の前記一方の座標に最も近い二つの被測定点を第２の基準点として選択する第２の基準点選択部と、二つの前記基準点および二つの前記第２の基準点で画定される台形の面積を、前記基準点および前記第２の基準点の直交座標に基づいて算出する台形面積算出部と、前記基準点選択部で選択された基準点の座標を、前記被測定点座標記憶部から消去する消去部とを備えてよい。ここでいう「直交座標の一方の座標」とはｘ座標またはｙ座標である。この形態では、物体の輪郭に近似する多角形を構成する複数の台形が一方向において次々と選択されて、それらの面積が合計されることによって、物体の輪郭に近似する多角形の面積が正確に計算される。従って、物体の輪郭に近似する多角形の面積が正確に算出される。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。なお、図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異なる。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る外周長測定装置１０の概略を示す断面図である。この外周長測定装置１０は、例えば人間のウェストまたはヒップの外周長を測定するために使用される。

図に例示された外周長測定装置１０は、例えば人体のような被測定物１８が内側に配置されるフレームすなわち枠体（筐体）１２を有する。枠体１２はこの実施の形態では矩形であるが、枠体１２の形状は他の形状であってもよい。

枠体１２には、複数の既知の位置と、被測定物１８の外周上の複数の被測定点との距離を非接触式で測定する距離測定装置が取り付けられている。この実施の形態では、距離測定装置は、枠体１２の内側に固定された複数の光学式距離センサ１４を有する。光学式距離センサ１４は図１の紙面に相当する同一平面に配置されている。図において、光学式距離センサ１４の各々を識別するために添字１〜１８を付ける。図の実施の形態では、１８個の光学式距離センサ１４_１〜１４_１８が設けられているが、光学式距離センサ１４の個数は実施の形態には限定されない。

図示しないが、光学式距離センサ１４の各々は、例えば赤外線のような光を発光する発光素子と、被測定物１８上の被測定点からの反射光を受けて電気信号を発する受光素子とを有する。受光素子は、受光状態に基づいて光学式距離センサ１４と被測定物１８上の被測定点との距離に相当する電気信号を発する。

各光学式距離センサ１４の受光素子は、その光学式距離センサ１４に直交する直線と被測定物１８が交わる点からの反射光を受ける。その点が、その光学式距離センサ１４が測定する被測定点である。例えば、光学式距離センサ１４_３の受光素子は、光学式距離センサ１４_３に直交する直線と被測定物１８が交わる点からの光を受けて、この点と光学式距離センサ１４_３自身との距離に相当する電気信号を発する。

枠体１２には、コンソール１６が取り付けられている。コンソール１６には、図２に示すスイッチ２０、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器２２、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２４、表示装置２６、ＲＯＭ（read only memory）２７およびメモリ２８が設けられている。スイッチ２０は、光学式距離センサ１４_１〜１４_１８の出力信号を次々とＡ／Ｄ変換器２２に供給し、Ａ／Ｄ変換器２２は供給された信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２２からのデジタル信号は、ＣＰＵ２４に供給される。従って、ＣＰＵ２４には、光学式距離センサ１４_１〜１４_１８の出力信号に基づくデジタルの距離信号が次々と供給される。デジタルの距離信号の各々は、対応する光学式距離センサ１４と、被測定物１８上のその光学式距離センサ１４に対応する被測定点との距離を示す。メモリ２８は例えば揮発性のメモリであって、ＣＰＵ２４のワークエリアとして使用される。

ＣＰＵ２４は、ＲＯＭ２７に記憶されたコンピュータプログラムまたはプログラム要素に従って、メモリ２８にこれらの距離信号の示す距離のデータを記憶する。また、ＣＰＵ２４は、このプログラムに従って、複数の既知の位置および光学式距離センサ１４_１〜１４_１８で測定された距離に基づいて被測定物１８上の被測定点の各々の座標を算出する座標算出部と、被測定点の各々の座標に基づいて被測定点同士の距離を判定する被測定点距離判定部と、被測定点同士の距離を合計する合計部として機能する。被測定点同士の距離の合計は、被測定物１８の外周長の近似値であり、ＣＰＵ２４は、この合計値を表示装置２６に表示させる。

被測定点の各々の座標を算出するしくみを説明する。図３に示すように、この外周長測定装置では、直交座標系（ｘ−ｙ座標系）が使用される。枠体１２の内側において、光学式距離センサ１４_１〜１４_４を結ぶ仮想線、光学式距離センサ１４_５〜１４_９を結ぶ仮想線、光学式距離センサ１４_１０〜１４_１３を結ぶ仮想線、および光学式距離センサ１４_１４〜１４_１８を結ぶ仮想線を図３に示す。これらの仮想線から矩形が構成される。この仮想線の矩形の図３での左下の点を原点Ｏ（０，０）と想定する。また、この仮想線の矩形の図３での右上の点を（Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ）と想定する。（Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ）は既知である。

このように座標系を想定すると、光学式距離センサ１４の各々のｘ座標またはｙ座標が定まる。つまり、光学式距離センサ１４_１〜１４_４はｙ軸にあるので、それらのｘ座標は０である。光学式距離センサ１４_５〜１４_９のｙ座標は、Ｙｍａｘである。光学式距離センサ１４_１０〜１４_１３のｘ座標は、Ｘｍａｘである。光学式距離センサ１４_１４〜１４_１８はｘ軸にあるので、それらのｙ座標は０である。

また、光学式距離センサ１４を既知の位置に取り付けることによって、光学式距離センサ１４の各々のｘ座標およびｙ座標が既知になる。図４に、センサ１４のｘ座標およびｙ座標、ならびに被測定点のｘ座標およびｙ座標を示す。大文字Ｘ，Ｙは既知の値を示し、小文字ｘ，ｙは対応するセンサで測定された値を示す。光学式距離センサ１４_１，１４_１０のｙ座標はＹ１、光学式距離センサ１４_２，１４_１１のｙ座標はＹ２、光学式距離センサ１４_３，１４_１２のｙ座標はＹ３、光学式距離センサ１４_４，１４_１３のｙ座標はＹ４となるように、これらのセンサは配置される。

このようにセンサ１４の各々のｘ座標およびｙ座標が既知なので、各センサ１４が測定した距離から、被測定点の座標が簡単に算出される。ｙ軸にある光学式距離センサ１４_ａ（１４_１〜１４_４）が測定する被測定点のｘ座標は、そのセンサと被測定点の距離（そのセンサの測定値）ｘａなので、被測定点のｘ座標およびｙ座標は（ｘａ，Ｙａ）である。ｙ座標がＹｍａｘである光学式距離センサ１４_ａ（１４_５〜１４_９）が測定する被測定点のｙ座標は、そのセンサと被測定点の距離（そのセンサの測定値）ｙａからＹｍａｘ−ｙａで求められるので、被測定点のｘ座標およびｙ座標は（Ｘａ，Ｙｍａｘ−ｙａ）である。ｘ座標がＸｍａｘである光学式距離センサ１４_ａ（１４_１０〜１４_１３）が測定する被測定点のｘ座標は、そのセンサと被測定点の距離（そのセンサの測定値）ｘａからＸｍａｘ−ｘａで求められるので、被測定点のｘ座標およびｙ座標は（Ｘｍａｘ−ｘａ、Ｙａ）である（但し、Ｙ１０＝Ｙ４、Ｙ１１＝Ｙ３、Ｙ１２＝Ｙ２、Ｙ１１＝Ｙ１である）。ｘ軸にある光学式距離センサ１４_ａ（１４_１４〜１４_１８）が測定する被測定点のｙ座標は、そのセンサと被測定点の距離（そのセンサの測定値）ｙａなので、被測定点のｘ座標およびｙ座標は（Ｘａ，ｙａ）である。

図５に、光学式距離センサ１４の各々に対応する被測定点を示す。最も近い被測定点同士を結んで得られる多角形は被測定物１８の輪郭に近似する。従って、この多角形の辺の長さの合計、つまり最も近い被測定点同士の距離の合計は、被測定物１８の外周長に近似する。

ある被測定点を基準点（ｘｒ，ｙｒ）と想定する。基準点（ｘｒ，ｙｒ）と他の被測定点（ｘｎ，ｙｎ）の距離Ｌｒｎは、ピタゴラスの定理から式（１）のように算出される。
Ｌｒｎ＝｛（ｙｎ−ｙｒ）^２＋（ｘｎ−ｘｒ）^２｝^１／２．．．．．．（１）

他の被測定点（ｘｎ，ｙｎ）は多数ありうるので、多数のＬｒｎが算出される。そのようなＬｒｎのうち最小値が、基準点（ｘｒ，ｙｒ）とその基準点に最も近い被測定点の距離である。この後、その最も近い被測定点を基準点と想定し、その基準点とこれに最も近い被測定点（既に基準点として使用した点を除く）の距離を算出する。このような被測定点の距離の算出を繰り返し、最終的に最後の基準点と最初の基準点の距離を算出する。これらの被測定点の距離の合計が被測定物１８の外周長とみなされる。

図６は、この外周長測定装置１０の動作を示すフローチャートである。ＲＯＭ２７には、このフローチャートに相当するコンピュータプログラムまたはプログラム要素が記憶されており、このコンピュータプログラムまたはプログラム要素に従ってＣＰＵ２４は動作する。この実施の形態では、コンピュータプログラムまたはプログラム要素を記憶した媒体としてＲＯＭ２７を使用するが、ハードディスク、コンパクトディスク、デジタルバーサタイルディスク、フレキシブルディスク、またはその他の適切な記憶媒体をコンピュータプログラムまたはプログラム要素を記憶するために使用してもよい。

まず、ＣＰＵ２４は、光学式距離センサ１４_１〜１４_１８に駆動指令信号を与えることによって光学式距離センサ１４を駆動し、さらにＡ／Ｄ変換器２２からのデジタルの距離信号が入力されると、メモリ２８の距離データ記憶領域２８ａ（図２参照）にこれらの距離信号の示す距離のデータを記憶する。このようにして、各センサから被測定点までの距離を測定する（ステップＳ１）。

次に、ＣＰＵ２４は、座標算出部として機能して、測定結果である距離のデータを距離データ記憶領域２８ａから読み出して、既知の位置（センサの位置）および測定結果（測定された距離）に基づいて、各被測定点のｘ座標およびｙ座標を算出する（ステップＳ２）。各センサ１４が測定した距離から、被測定点の座標を算出する手法は上述の通りである。ＣＰＵ２４は、算出した各被測定点のｘ座標およびｙ座標をメモリ２８の被測定点座標記憶領域２８ｂ（図２参照）つまり被測定点座標記憶部に記憶する。

さらにＣＰＵ２４は、被測定点距離判定部および合計部として機能し、外周長演算処理を実行する（ステップＳ３）。図７は外周長演算処理を示すフローチャートである。

外周長演算処理では、ＣＰＵ２４は、まず基準点選択部として機能し、被測定点座標記憶領域２８ｂに記憶された複数の被測定点のうち一つの被測定点を選択する（ステップＳ５）。この選択の手法は、例えば無作為選択でもよいし、特定のセンサ（例えば光学式距離センサ１４_１）が測定した被測定点を選択するのでもよい。そして、ＣＰＵ２４は、選択された基準点の座標を最初の基準点の座標として、メモリ２８の最初基準点座標記憶領域２８ｃ（図２参照）つまり最初基準点座標記憶部に記憶する（ステップＳ６）。

さらにＣＰＵ２４は、被測定点距離算出部として機能し、被測定点座標記憶領域２８ｂから被測定点の各々の座標を読み出し、被測定点の各々の座標に基づいて、選択された基準点から他の各被測定点までの距離を算出する（ステップＳ７）。算出の手法は、上述の通りピタゴラスの定理に従えばよい。次にＣＰＵ２４は、最小値選択部として機能し、算出した距離のうち最小値を選択する（ステップＳ８）。

また、ＣＰＵ２４は、合計部として機能し、過去に得られた最小値の合計をメモリ２８の合計値記憶領域２８ｄ（図２参照）から読み出して、ステップＳ８で選択した最小値を過去に得られた最小値の合計に加算する（ステップＳ９）。最初の基準点と他の被測定点との距離推定では、過去の最小値の合計はゼロなので、ステップＳ９で得られる合計値は、ステップＳ８で選択した最小値そのものである。ＣＰＵ２４は、得られた合計値をメモリ２８の合計値記憶領域２８ｄに記憶する。

次にＣＰＵ２４は、除外部として機能し、基準点からの距離を算出すべき被測定点から既に選択した基準点を除外する（ステップＳ１０）。より具体的には、ＣＰＵ２４は、消去部として機能し、既に選択した基準点の座標をメモリ２８の被測定点座標記憶領域２８ｂ（図２参照）から消去する。

さらにＣＰＵ２４は、新基準点選択部として機能し、ステップＳ８で選択された最小値に対応する被測定点を新たな基準点として選択する（ステップＳ１１）。

次にＣＰＵ２４は、判断部として機能し、ステップＳ１１で選択した新たな基準点のほかに被測定点座標記憶領域２８ｂに記憶された被測定点があるか否かを判断する（ステップＳ１２）。この判断が肯定的である場合には、ＣＰＵ２４は処理をステップＳ７に戻す。従って、新たに選択された基準点から他の各被測定点までの距離を算出して（ステップＳ７）、算出した距離のうち最小値を選択して（ステップＳ８）、選択した最小値を過去に得られた最小値の合計に加算する（ステップＳ９）。このようにして、被測定物１８の輪郭に近似する多角形の辺の長さが順次加算されてゆく。

他方、ステップＳ１２の判断が否定的である場合には、ＣＰＵ２４は処理をステップＳ１３に進める。この状態では、上記の多角形のすべての頂点が基準点としてすでに選択されている。そこで、ステップＳ１３では、ＣＰＵ２４は、被測定点距離算出部として機能し、メモリ２８の最初基準点座標記憶領域２８ｃ（図２参照）から最初に選択された基準点の座標を読み出して、新たな基準点（最後に選択された基準点）の座標と最初に選択された基準点の座標に基づいて、新たな基準点（最後に選択された基準点）と最初に選択された基準点の距離を算出する。

さらにＣＰＵ２４は、合計部として機能し、過去に得られた最小値の合計をメモリ２８の合計値記憶領域２８ｄ（図２参照）から読み出して、ステップＳ１３での算出値を過去に得られた最小値の合計に加算する（ステップＳ１４）。ＣＰＵ２４は、得られた合計値をメモリ２８の合計値記憶領域２８ｄに記憶する。ここで得られた合計値が、被測定物１８の輪郭に近似する多角形の辺の長さの合計、つまり被測定物１８の外周長の近似値である。このようにして外周長演算処理を終えて、処理は図６のステップＳ４に進む。

ステップＳ４で、ＣＰＵ２４は、表示装置２６に演算結果を表示させる。具体的には、ステップＳ１４で得られた合計値が被測定物１８の外周長として表示装置２６に表示される。

以上のようにこの実施の形態では、光学式の距離測定装置が既知の位置と被測定点の距離を非接触式で測定し、距離測定装置で測定された距離に基づいて、ＣＰＵ２４が被測定点同士の距離を判定するので、高い精度で手軽に被測定物１８の外周長を測定することができる。被測定点同士の距離は、被測定物１８の輪郭に近似する多角形の辺の長さであるので、これらを合計することで、外周長が得られる。

また、この実施の形態では、基準点と他の被測定点との距離のうち最小値が選択され、このような最小値の選択が繰り返されることによって、物体の輪郭に近似する多角形の辺の長さの測定が繰り返される。

別の形態として、センサの番号の順序に従って被測定点同士の距離を計測し、それらの距離を合計してゆく方法も考えられる。例えば、センサ１４_１の被測定点とセンサ１４_２の被測定点の距離を得て、次にセンサ１４_２の被測定点とセンサ１４_３の被測定点の距離を得る方法がある。しかし、図５に示すように、センサ１４_１の被測定点（ｘ１，Ｙ１）とセンサ１４_２の被測定点（ｘ２，Ｙ２）の距離よりも、センサ１４_１の被測定点（ｘ１，Ｙ１）とセンサ１４_１７の被測定点（Ｘ１７，ｙ１７）の距離がはるかに小さいこともある。このような場合には、センサの番号の順序に従って被測定点同士の距離を計測する方法では、正確な外周長の算出が不可能である。

この実施の形態では、実際に基準点と他の被測定点との距離のうち最小値を選択するので、物体の輪郭に近似する多角形の辺の長さの合計が正確に算出される。

さらに、この実施の形態では、最終段階では、最後に選択された基準点と最初に選択された基準点の距離を算出するので、物体の輪郭に近似する多角形の辺のうち、最後に算出すべき辺を容易に特定し、その長さを容易に算出することができる。

この実施の形態では、被測定点の位置を示すのに直交座標系が使用されているが、他の座標系を使用してもよい。さらに、外周長演算処理において、本発明から逸脱しない範囲で、ステップの順序を適宜変更してもよい。例えば、ステップＳ１０はステップＳ７の前に実行してもよい。また、上記の最小値を選択するたびに最小値を記憶し、記憶した最小値のすべてを最後に合計してもよい。

＜第２の実施の形態＞
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る断面積測定装置３０の概略を示す断面図である。この断面積測定装置３０は、例えば人間のウェストまたはヒップの断面積を測定するために使用される。断面積測定装置の機械的要素は、図１に示す第１の実施の形態に係る外周長測定装置１０と同じでよい。但し、図１の横方向（ｘ方向）に並んだ光学式距離センサ１４_５〜１４_９および光学式距離センサ１４_１４〜１４_１８は設けなくてよい。光学式距離センサ１４の個数は実施の形態には限定されない。

図９は、第２の実施の形態に係る断面積測定装置３０の制御系統を示す。枠体１２に取り付けられたコンソール１６（図８参照）には、図９に示すスイッチ２０、Ａ／Ｄ変換器２２、ＣＰＵ３４、表示装置２６、ＲＯＭ２７およびメモリ３８が設けられている。スイッチ２０およびＡ／Ｄ変換器２２の機能は、第１の実施の形態でのそれらの機能と同じである。従って、ＣＰＵ３４には、光学式距離センサ１４_１〜１４_１８の出力信号に基づくデジタルの距離信号が次々と供給される。デジタルの距離信号の各々は、対応する光学式距離センサ１４と、被測定物１８上のその光学式距離センサ１４に対応する被測定点との距離を示す。メモリ３８は例えば揮発性のメモリであって、ＣＰＵ３４のワークエリアとして使用される。

ＣＰＵ３４は、ＲＯＭ２７に記憶されたコンピュータプログラムまたはプログラム要素に従って、メモリ３８にこれらの距離信号の示す距離のデータを記憶する。また、ＣＰＵ３４は、このプログラムに従って、複数の既知の位置および光学式距離センサ１４_１〜１４_１８で測定された距離に基づいて被測定物１８上の被測定点の各々の座標を算出する座標算出部と、被測定点の各々の座標に基づいて被測定点で画定される複数の多角形の面積を判定する部分面積判定部と、これらの多角形の面積を合計する合計部として機能する。これらの多角形の面積の合計は、被測定物１８の断面積の近似値であり、ＣＰＵ３４は、この合計値を表示装置２６に表示させる。

被測定点の各々の座標を算出するしくみは、第１の実施の形態に関して説明したものと同じである。センサ１４の数は、第１の実施の形態より少ないが、センサ１４のｘ座標およびｙ座標、ならびに被測定点のｘ座標およびｙ座標は図４に示す通りである。図１０に、第２の実施の形態の光学式距離センサ１４の各々に対応する被測定点を示す。最も近い被測定点同士を結んで得られる多角形は被測定物１８の輪郭に近似する。従って、この多角形を構成する複数の多角形、例えば台形の面積の合計は、被測定物１８の断面積に近似する。

同じｙ座標を持つ二つの被測定点を基準点（ｘｍ１，ｙｍ）および基準点（ｘｍ２，ｙｍ）と想定する。基準点（ｘｍ１，ｙｍ）および基準点（ｘｍ２，ｙｍ）と、これらの基準点に近いｙ座標を持つ二つの被測定点（ｘｎ１，ｙｎ）および（ｘｎ２，ｙｎ）で画定される台形の面積ΔＳは、式（２）のように算出される。
ΔＳ＝｜｛（ｘｍ２−ｘｍ１）＋（ｘｎ２−ｘｎ１）｝×（ｙｎ−ｙｍ）／２｜．．．．．．（２）

例えば、基準点を図５の（ｘ１，Ｙ１）および（Ｘｍａｘ−ｘ１３，Ｙ１）とした場合、これらの基準点と、被測定点（ｘ２、Ｙ２）および（Ｘｍａｘ−ｘ１２，Ｙ２）で画定される台形の面積ΔＳ１は、式（３）のように算出される。
ΔＳ１＝｜｛（Ｘｍａｘ−ｘ１３−ｘ１）＋（Ｘｍａｘ−ｘ１２−ｘ２）｝×（Ｙ２−Ｙ１）／２｜．．．．．．（３）

このような台形の面積の算出を繰り返す。これらの台形の面積の合計が被測定物１８の断面積とみなされる。

図１１は、この断面積測定装置３０の動作を示すフローチャートである。ＲＯＭ２７には、このフローチャートに相当するコンピュータプログラムまたはプログラム要素が記憶されており、このコンピュータプログラムまたはプログラム要素に従ってＣＰＵ３４は動作する。この実施の形態では、コンピュータプログラムまたはプログラム要素を記憶した媒体としてＲＯＭ２７を使用するが、ハードディスク、コンパクトディスク、デジタルバーサタイルディスク、フレキシブルディスク、またはその他の適切な記憶媒体をコンピュータプログラムまたはプログラム要素を記憶するために使用してもよい。

まず、ＣＰＵ３４は、ｙ方向に並ぶ光学式距離センサ１４_１〜１４_４、１４_１０〜１４_１３に駆動指令信号を与えることによって光学式距離センサ１４を駆動し、さらにＡ／Ｄ変換器２２からのデジタルの距離信号が入力されると、メモリ３８の距離データ記憶領域３８ａ（図９参照）にこれらの距離信号の示す距離のデータを記憶する。このようにして、各センサから被測定点までの距離を測定する（ステップＳ２１）。

次に、ＣＰＵ３４は、座標算出部として機能して、測定結果である距離のデータを距離データ記憶領域３８ａから読み出して、既知の位置（センサの位置）および測定結果（測定された距離）に基づいて、各被測定点のｘ座標およびｙ座標を算出する（ステップＳ２２）。各センサ１４が測定した距離から、被測定点の座標を算出する手法は上述の通りである。ＣＰＵ３４は、算出した各被測定点のｘ座標およびｙ座標をメモリ３８の被測定点座標記憶領域３８ｂ（図９参照）つまり被測定点座標記憶部に記憶する。

さらにＣＰＵ３４は、部分面積判定部および合計部として機能し、断面積演算処理を実行する（ステップＳ２３）。図１２は断面積演算処理を示すフローチャートである。

断面積演算処理では、ＣＰＵ３４は、まず基準点選択部として機能し、被測定点座標記憶領域３８ｂに記憶された複数の被測定点の座標を読み出し、これらの被測定点のうちｙ座標の最小値を持つ二つの被測定点を基準点（第１の基準点）として選択する（ステップＳ２５）。そして、ＣＰＵ３４は、選択された基準点（第１の基準点）の座標をメモリ３８の第１基準点座標記憶領域３８ｅ（図９参照）つまり第１基準点座標記憶部に記憶する（ステップＳ２６）。

次にＣＰＵ３４は、第２の基準点選択部として機能し、被測定点のうち次に小さいｙ座標を持つ二つの被測定点を第２の基準点として選択する（ステップＳ２７）。そして、ＣＰＵ３４は、選択された第２の基準点の座標をメモリ３８の第２基準点座標記憶領域３８ｆ（図９参照）つまり第２基準点座標記憶部に記憶する（ステップＳ２８）。

さらにＣＰＵ３４は、台形面積算出部として機能し、二つの第１の基準点および二つの第２の基準点で画定される台形の面積を、第１の基準点および第２の基準点の直交座標に基づいて算出する（ステップＳ２９）。つまり四つの被測定点の座標に基づいて、四つの被測定点を頂点とする台形の面積（部分面積）を算出する。算出の手法は、上述の通り式（２）に従えばよい。

また、ＣＰＵ３４は、合計部として機能し、過去に得られた部分面積の合計をメモリ３８の合計値記憶領域３８ｇ（図９参照）から読み出して、ステップＳ２９で算出した部分面積を過去に得られた部分面積の合計に加算する（ステップＳ３０）。最初の台形の面積推定では、過去の部分面積の合計はゼロなので、ステップＳ３０で得られる合計値は、ステップＳ２９で算出した部分面積そのものである。ＣＰＵ３４は、得られた合計値をメモリ３８の合計値記憶領域３８ｇに記憶する。

次にＣＰＵ３４は、除外部として機能し、ステップＳ２５で選択した第１の基準点（最小のｙ座標を持つ二つの被測定点）の座標を、この後に面積算出のために第１の基準点として選択される被測定点の候補から除外する（ステップＳ１０）。より具体的には、ＣＰＵ３４は、消去部として機能し、ステップＳ２５で選択した第１の基準点の座標をメモリ３８の被測定点座標記憶領域３８ｂ（図９参照）から消去する。

さらにＣＰＵ３４は、再び基準点選択部として機能し、被測定点座標記憶領域３８ｂに記憶された複数の被測定点の座標を読み出し、これらの被測定点のうちｙ座標の最小値を持つ二つの被測定点を基準点（第１の基準点）として選択する（ステップＳ３２）。そして、ＣＰＵ３４は、選択された基準点（第１の基準点）の座標をメモリ３８の第１基準点座標記憶領域３８ｅ（図９参照）つまり第１基準点座標記憶部に記憶する（ステップＳ３３）。ステップＳ３２で選択される第１の基準点は、最後にステップＳ２８で選択された第２の基準点と同じである。

次にＣＰＵ３４は、判断部として機能し、ステップＳ３２で選択した新たな基準点のほかに被測定点座標記憶領域３８ｂに記憶された被測定点があるか否かを判断する（ステップＳ３４）。この判断が肯定的である場合には、ＣＰＵ３４は処理をステップＳ２７に戻す。従って、次に小さいｙ座標を持つ二つの被測定点を第２の基準点として選択および記憶して（ステップＳ２７，Ｓ２８）、四つの被測定点で画定される台形の部分面積を算出して（ステップＳ２９）、算出した部分面積を過去に得られた部分面積の合計に加算する（ステップＳ３０）。このようにして、被測定物１８の輪郭に近似する多角形を構成する台形の部分面積が順次加算されてゆく。

他方、ステップＳ３４の判断が否定的である場合には、断面積演算処理を終えて、処理は図１１のステップＳ２４に進む。ステップＳ２４で、ＣＰＵ３４は、表示装置２６に演算結果を表示させる。具体的には、ステップＳ３０で得られた合計値が被測定物１８の断面積として表示装置２６に表示される。

以上のようにこの実施の形態では、光学式の距離測定装置が既知の位置と被測定点の距離を非接触式で測定し、距離測定装置で測定された距離に基づいて、ＣＰＵ３４が被測定点で画定される多角形の部分面積を判定するので、高い精度で手軽に物体の断面積を測定することができる。ＣＰＵ３４で部分面積が判定される多角形は、物体の輪郭に近似する多角形の一部であるので、これらを合計することで、断面積が得られる。

また、この実施の形態では、物体の輪郭に近似する多角形を構成する複数の台形がｙ方向において次々と選択されることによって、物体の輪郭に近似する多角形の面積が計算される。従って、物体の輪郭に近似する多角形の面積が正確に算出される。

この実施の形態では、最小のｙ座標を持つ被測定点を選択してその後に次に小さいｙ座標を持つ被測定点を選択するが、逆に、最大のｙ座標を持つ被測定点を選択してその後に次に大きいｙ座標を持つ被測定点を選択してもよい。また、この実施の形態では、図の縦方向（ｙ方向）に並んだ光学式距離センサ１４を使用するが、代替的な例として、図の横方向（ｘ方向）に並んだ光学式距離センサ１４を使用して、物体の輪郭に近似する多角形を構成する複数の台形をｘ方向において次々と選択してもよい。この代替的な例では、最小のｘ座標を持つ被測定点を選択してその後に次に小さいｘ座標を持つ被測定点を選択してもよいし、逆に、最大のｘ座標を持つ被測定点を選択してその後に次に大きいｘ座標を持つ被測定点を選択してもよい。

さらに、断面積演算処理において、本発明から逸脱しない範囲で、ステップの順序を適宜変更してもよい。例えば、ステップＳ３１はステップＳ２７の前に実行してもよい。また、上記の部分面積を算出するたびに部分面積を記憶し、記憶した部分面積のすべてを最後に合計してもよい。

＜他の実施の形態＞
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、以下のような変形も可能であり、このような変形は本発明の範囲にある。

上記の実施の形態では、複数のセンサ１４が枠体１２に固定されているが、枠体１２における所望の辺に距離センサ１４を移動可能に取り付けてもよい。図１３はそのような変形の形態に係る外周長測定装置または断面積測定装置を示す。この形態では、可動式の距離センサ１４_ｙ１，１４_ｙ２が図の縦方向に延びる二つの辺にそれぞれ取り付けられ、可動式の距離センサ１４_ｘ１，１４_ｘ２が図の横方向に延びる二つの辺にそれぞれ取り付けられている。図中の矢印は、センサの移動方向を示す。

図１３に示す各センサは、既知の位置で被測定物１８上の被測定点までの距離を測定する。例えば、距離センサ１４_ｙ１は、既知の位置Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４で被測定点までの距離を測定し、距離センサ１４_ｘ１は、既知の位置Ｘ１８，Ｘ１７，Ｘ１６，Ｘ１５，Ｘ１４で被測定点までの距離を測定する。このためには、各センサを既知の位置で停止させて距離測定を行ってもよいし、各センサを等速で移動させたまま既知の位置に相当する時期に距離測定を行ってもよい。このように、移動可能なセンサを利用することにより、センサの個数を削減することができる。

上記の実施の形態では、既知の位置と被測定物１８の外周上の被測定点との距離を非接触式で測定する距離測定装置として、光学式距離センサ１４が使用されているが、距離測定装置は他の非接触式距離測定装置であってもよい。

第１の実施の形態に係る外周長測定装置の機能と、第２の実施の形態に係る断面積測定装置の機能を両方とも、一つの装置で実行してもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る外周長測定装置の概略を示す断面図である。 図１の外周長測定装置の制御系統を示すブロック図である。 図１の外周長測定装置で被測定点の各々の座標を算出するしくみを示す図である。 図１の外周長測定装置のセンサのｘ座標およびｙ座標、ならびに被測定点のｘ座標およびｙ座標を示す表である。 図１の外周長測定装置のセンサの各々に対応する被測定点を示す図である。 図１の外周長測定装置の動作を示すフローチャートである。 図６の外周長演算処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る断面積測定装置の概略を示す断面図である。 図８の断面積測定装置の制御系統を示すブロック図である。 図８の断面積測定装置のセンサの各々に対応する被測定点を示す図である。 図８の断面積測定装置の動作を示すフローチャートである。 図１１の断面積演算処理を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係る外周長測定装置または断面積測定装置の概略を示す断面図である。

符号の説明

１０…外周長測定装置、１２…枠体、１４…光学式距離センサ（距離測定装置）、１６…コンソール、１８…被測定物、２４…ＣＰＵ（座標算出部、被測定点距離判定部、合計部、基準点選択部、被測定点距離算出部、最小値選択部、除外部、新基準点選択部、消去部、判断部）、２６…表示装置、２８…メモリ（被測定点座標記憶部、最初基準点座標記憶部）、２８ａ…距離データ記憶領域、２８ｂ…被測定点座標記憶領域（被測定点座標記憶部）、２８ｃ…最初基準点座標記憶領域（最初基準点座標記憶部）、２８ｄ…合計値記憶領域、３０…断面積測定装置、３４…ＣＰＵ（座標算出部、部分面積判定部、合計部、基準点選択部、第２の基準点選択部、台形面積算出部、除外部、消去部）、３８…メモリ（被測定点座標記憶部）、３８ａ…距離データ記憶領域、３８ｂ…被測定点座標記憶領域（被測定点座標記憶部）、３８ｅ…第１基準点座標記憶領域、３８ｆ…第２基準点座標記憶領域、３８ｇ…合計値記憶領域。

Claims (8)

1. 被測定物が内側に配置される枠体と、
   前記枠体に取り付けられ、複数の既知の位置と前記被測定物の外周上の複数の被測定点との距離を非接触式で測定する距離測定装置と、
   前記既知の位置および前記距離測定装置で測定された距離に基づいて、前記被測定点の各々の座標を算出する座標算出部と、
   前記被測定点の各々の座標に基づいて、前記被測定点同士の距離を判定する被測定点距離判定部と、
   前記被測定点同士の距離を合計する合計部とを備えることを特徴とする外周長測定装置。
2. 前記被測定点距離判定部は、
   複数の被測定点のうち一つの被測定点を基準点として選択する基準点選択部と、
   前記被測定点の各々の座標に基づいて、基準点と他の被測定点との距離を算出する被測定点距離算出部と、
   前記基準点と他の被測定点との距離のうち最小値を選択する最小値選択部と、
   前記基準点選択部で一旦選択された基準点の座標を、前記被測定点距離算出部で基準点からの距離を算出すべき被測定点から除外する除外部と、
   前記最小値選択部で選択された前記最小値に対応する被測定点を新たな基準点として選択する新基準点選択部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の外周長測定装置。
3. 前記新基準点選択部で選択された新たな基準点からの距離を算出すべき被測定点がないときに、前記被測定点距離算出部は、前記新たな基準点の座標と前記基準点選択部で最初に選択された基準点の座標に基づいて、前記新たな基準点と前記最初に選択された基準点の距離を算出することを特徴とする請求項２に記載の外周長測定装置。
4. 前記被測定点の各々の座標を記憶する被測定点座標記憶部をさらに備え、
   前記被測定点距離判定部は、
   複数の被測定点のうち一つの被測定点を基準点として選択する基準点選択部と、
   前記被測定点座標記憶部から読み出された前記被測定点の各々の座標に基づいて、基準点と他の被測定点との距離を算出する被測定点距離算出部と、
   前記基準点と他の被測定点との距離のうち最小値を選択する最小値選択部と、
   前記基準点選択部で一旦選択された基準点の座標を、前記被測定点座標記憶部から消去する消去部と、
   前記最小値選択部で選択された前記最小値に対応する被測定点を新たな基準点として選択する新基準点選択部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の外周長測定装置。
5. 前記基準点選択部で最初に選択された基準点の座標を記憶する最初基準点座標記憶部と、
   前記新基準点選択部で選択された新たな基準点のほかに前記被測定点座標記憶部に記憶された被測定点があるか否かを判断する判断部とをさらに備え、
   前記新基準点選択部で選択された新たな基準点のほかに前記被測定点座標記憶部に記憶された被測定点がないと前記判断部が判断したときに、前記被測定点距離算出部は、前記最初基準点座標記憶部から前記最初に選択された基準点の座標を読み出して、前記新たな基準点の座標と前記最初に選択された基準点の座標に基づいて、前記新たな基準点と前記最初に選択された基準点の距離を算出することを特徴とする請求項４に記載の外周長測定装置。
6. 被測定物が内側に配置される枠体と、
   前記枠体に取り付けられ、複数の既知の位置と前記被測定物の外周上の複数の被測定点との距離を非接触式で測定する距離測定装置と、
   前記既知の位置および前記距離測定装置で測定された距離に基づいて、前記被測定点の各々の座標を算出する座標算出部と、
   前記被測定点の各々の座標に基づいて、前記被測定点で画定される複数の多角形の面積を判定する部分面積判定部と、
   前記多角形の面積を合計する合計部とを備えることを特徴とする断面積測定装置。
7. 前記座標算出部は、前記被測定点の各々の直交座標を算出し、
   前記部分面積判定部は、
   前記被測定点のうち直交座標の一方の座標の最大値または最小値を持つ二つの被測定点を基準点として選択する基準点選択部と、
   前記被測定点のうち直交座標の前記一方の座標が前記基準点の前記一方の座標に最も近い二つの被測定点を第２の基準点として選択する第２の基準点選択部と、
   二つの前記基準点および二つの前記第２の基準点で画定される台形の面積を、前記基準点および前記第２の基準点の直交座標に基づいて算出する台形面積算出部と、
   前記基準点選択部で一旦選択された基準点の座標を、前記基準点選択部が基準点を選択する被測定点から除外する除外部とを備えることを特徴とする請求項６に記載の断面積測定装置。
8. 前記被測定点の各々の座標を記憶する被測定点座標記憶部をさらに備え、
   前記座標算出部は、前記被測定点の各々の直交座標を算出し、
   前記部分面積判定部は、
   前記被測定点のうち直交座標の一方の座標の最大値または最小値を持つ二つの被測定点を基準点として選択する基準点選択部と、
   前記被測定点のうち直交座標の前記一方の座標が前記基準点の前記一方の座標に最も近い二つの被測定点を第２の基準点として選択する第２の基準点選択部と、
   二つの前記基準点および二つの前記第２の基準点で画定される台形の面積を、前記基準点および前記第２の基準点の直交座標に基づいて算出する台形面積算出部と、
   前記基準点選択部で選択された基準点の座標を、前記被測定点座標記憶部から消去する消去部とを備えることを特徴とする請求項６に記載の断面積測定装置。
   

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