JP2010145148A

JP2010145148A - 三次元形状計測装置、三次元形状計測方法、三次元形状計測プログラム

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Publication number: JP2010145148A
Application number: JP2008320501A
Authority: JP
Inventors: Masashi Aiiso; 政司相磯
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】被測定物の材質が、例えば、透明な樹脂などであるときは、被測定部に照射された光が被測定物の内部で散乱してしまうため、ストライプがぼけてしまうことがある。そのため、カメラによって撮像された画像において、ストライプとして識別できない場合がある。
【解決手段】第２のストライプを、第１の隣接距離以下の移動距離で移動させる第２のストライプ移動制御部と、マスターとなる三次元形状物の画像の座標、移動距離から算出された位置、長さが記憶されたテーブルを参照し、第２のストライプが照射された被測定部の画像の座標から被測定部の長さを検出する第２の長さ検出部と、を備え、ストライプ選択制御部は、第１のストライプが照射された被測定部の画像において、ストライプとして識別されたときは、第１のストライプを選択制御し、ストライプとして識別されなかったときは、第２のストライプを選択制御する。
【選択図】図９

Description

本発明は、三次元形状計測装置、三次元形状計測方法、三次元形状計測プログラムに関する。

製品の検査を自動化するために、被測定物に光を照射して、非接触で被測定物の長さを計測することが行われる。例えば、特許文献１では、三次元形状の測定対象物の測定部位にスリット光からなるストライプを照射し、カメラによって測定部位を撮像し、撮像されたストライプの画像における座標から測定部位の長さを計測する方法が行われる。

特開平１１−６３９５４号公報

しかしながら、被測定物の材質が、例えば、透明な樹脂などであるときは、被測定部に照射された光が被測定物の内部で散乱してしまうため、ストライプがぼけてしまうことがある。そのため、カメラによって撮像された画像において、ストライプとして識別できない場合があるという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］第１の隣接距離で複数の線が並ぶ第１のストライプまたは前記第１の隣接距離より長い第２の隣接距離で複数の線が並ぶ第２のストライプを被測定部に照射するストライプ照射部と、前記第１のストライプまたは前記第２のストライプが照射された前記被測定部の画像を撮像するカメラと、前記ストライプ照射部から前記第１のストライプを照射させるか、または前記第２のストライプを照射させるかを選択制御するストライプ選択制御部と、前記第１のストライプが照射された前記被測定部の画像の座標から前記被測定部の長さを検出する第１の長さ検出部と、前記被測定部に照射される前記第２のストライプを、前記複数の線が並ぶ方向に、前記第１の隣接距離以下の移動距離で移動させる第２のストライプ移動制御部と、一定の精度で保証された長さを有するマスターとなる三次元形状物に、前記移動距離で移動させた前記第２のストライプを照射して撮像された画像から得られた座標、前記移動距離から算出された位置、前記保証された長さが記憶されたテーブルと、前記テーブルを参照し、前記移動距離で移動させた前記第２のストライプが照射された前記被測定部の画像の座標から前記被測定部の長さを検出する第２の長さ検出部と、を備え、前記ストライプ選択制御部は、前記第１のストライプが照射された前記被測定部の画像において、ストライプとして識別されたときは、前記第１のストライプを選択制御し、前記画像においてストライプとして識別されなかったときは、前記第２のストライプを選択制御することを特徴とする三次元形状計測装置。

この構成によれば、被測定部に照射される第２のストライプを、複数の線が並ぶ方向に、第１の隣接距離以下の移動距離で移動させる第２のストライプ移動制御部と、第２のストライプが照射されたマスターとなる三次元形状物の画像から得られた座標、移動距離から算出された位置、前記保証された長さが記憶されたテーブルを参照し、第２のストライプが照射された被測定部の画像における座標から被測定部の長さを検出する第２の長さ検出部と、を備える。さらに、ストライプ選択制御部は、第１のストライプが照射された被測定部の画像において、ストライプとして識別されたときは、第１のストライプを選択制御し、画像においてストライプとして識別されなかったときは、第２のストライプを選択制御する。

これにより、被測定物の材質が、例えば、透明な樹脂などであるため、被測定部に照射された光が被測定物の内部で散乱し、第１のストライプがぼけてしまう場合であっても、第２の長さ検出部によって、第２のストライプが照射された被測定部の画像から被測定部の長さを検出することが可能となる。

［適用例２］前記第２のストライプ移動制御部は、前記ストライプ照射部から照射された前記第２のストライプを反射するミラーを備え、前記ミラーが反射する角度を変更することを特徴とする上記三次元形状計測装置。

この構成によれば、第２のストライプを反射するミラーを備え、ミラーが反射する角度を変更する。これにより、第２のストライプを第１の隣接距離以下の移動距離で移動させることができる。従って、第１の隣接距離以下の距離だけ離れた位置における被測定部の長さを検出することができる。

［適用例３］第１の隣接距離で複数の線が並ぶ第１のストライプまたは前記第１の隣接距離より長い第２の隣接距離で複数の線が並ぶ第２のストライプを被測定部に照射するストライプ照射工程と、カメラによって、前記第１のストライプまたは前記第２のストライプが照射された前記被測定部の画像を撮像する工程と、前記ストライプ照射工程において、前記第１のストライプを照射させるか、または前記第２のストライプを照射させるかを選択制御するストライプ選択制御工程と、前記第１のストライプが照射された前記被測定部の画像の座標から前記被測定部の長さを検出する第１の長さ検出工程と、前記被測定部に照射される前記第２のストライプを、前記複数の線が並ぶ方向に、前記第１の隣接距離以下の移動距離で移動させる第２のストライプ移動制御工程と、一定の精度で保証された長さを有するマスターとなる三次元形状物に、前記移動距離で移動させた前記第２のストライプを照射して撮像された画像から得られた座標、前記移動距離から算出される位置、前記長さが記憶されたテーブルを参照し、前記移動距離で移動させた前記第２のストライプが照射された前記被測定部の画像の座標から前記被測定部の長さを検出する第２の長さ検出工程と、を備え、前記ストライプ選択制御工程は、前記第１のストライプが照射された前記被測定部の画像において、ストライプとして識別されたときは、前記第１のストライプを選択制御し、前記画像においてストライプとして識別されなかったときは、前記第２のストライプを選択制御することを特徴とする三次元形状計測方法。

［適用例４］ストライプ照射部から第１の隣接距離で複数の線が並ぶ第１のストライプを照射させるか、または前記第１の隣接距離より長い第２の隣接距離で複数の線が並ぶ第２のストライプを照射させるかを選択制御するストライプ選択制御機能と、前記第１のストライプが照射された被測定部を、カメラによって撮像された画像の座標から前記被測定部の長さを検出する第１の長さ検出機能と、前記被測定部に照射される前記第２のストライプを、前記複数の線が並ぶ方向に、前記第１の隣接距離以下の移動距離で移動させる第２のストライプ移動制御機能と、一定の精度で保証された長さを有するマスターとなる三次元形状物に、前記移動距離で移動させた前記第２のストライプを照射し、前記カメラによって撮像された画像から得られた座標、前記移動距離から算出される位置、前記長さが記憶されたテーブルを参照し、前記移動距離で移動させた前記第２のストライプが照射された前記被測定部の画像の座標から前記被測定部の長さを検出する第２の長さ検出機能と、を備え、前記ストライプ選択制御機能は、前記第１のストライプが照射された前記被測定部の画像において、ストライプとして識別されたときは、前記第１のストライプを選択制御し、前記画像においてストライプとして識別されなかったときは、前記第２のストライプを選択制御することをコンピュータに実現させることを特徴とする三次元形状計測プログラム。

以下、図を用いて実施例を説明する。
（実施例）
図１は、本実施例における三次元形状計測装置１を用いて、被測定物２０の被測定部２１における方向Ｄ２の長さｈを計測する様子を説明する図である。ストライプ照射部２に備えた光源（不図示）から照射された光線Ｌ１は、ミラー３の反射面５に向かう。

図１の反射面５は、破線Ｆ１に示す角度の位置に固定される。光線Ｌ１は、反射面５で反射され、光線Ｌ２として垂線Ｖに対して照射角度θ１で、基準面６０に置かれた被測定部２１に照射される。

ストライプ照射部２は、被測定部２１にストライプを形成するための光線Ｌ１，Ｌ２を照射する。カメラ４は、ストライプが形成された被測定部２１の画像を撮像する。

図２は、ストライプ照射部２の内部を説明する図である。図２の円盤状のスリット形成盤３４には、第１のスリット３２、第２のスリット３３が回転軸３５を中心として反対側の位置に形成されている。第２のスリット３３を構成する一つのスリットにおける方向Ｄ２の幅は、第１のスリット３２を構成する一つのスリットにおける方向Ｄ２の幅より長い。

図２に示すように、ストライプ照射部２に備えられた光源３０から照射された光線Ｌ３は、レンズ３１によって集光され、第１のスリット３２を通り、ミラー３の反射面５によって光線Ｌ２として反射される。

ストライプ照射部２には、エンコーダー付きのステッピングモータ３７が備えられ、ギア３６、回転軸３５を介してスリット形成盤３４を回転させる。ステッピングモータ３７によって、スリット形成盤３４の回転角度の位置を設定することができる。図２に示す回転角度の位置にあるスリット形成盤３４が、矢印Ｄ３の方向に１８０度回転すると、光源３０から照射された光線Ｌ３は、レンズ３１によって集光され、第２のスリット３３を通り、ミラー３の反射面５によって反射される。

図３（ａ）は、図２の第１のスリット３２を通った光線Ｌ１がミラー３で反射された光線Ｌ２によって被測定物２０の被測定部２１に形成された第１のストライプ２２を示す図である。ストライプ２３は、被測定物２０が置かれた面に形成されたものである。第１のストライプ２２は、太い実線で示した影となる複数の線が方向Ｄ１の方向に、第１の隣接距離Ｍ１の間隔で並んで形成される。

図３（ｂ）は、図２の第２のスリット３３を通った光線Ｌ１がミラー３で反射された光線Ｌ２によって被測定物２０の被測定部２１に形成された第２のストライプ２４を示す図である。ストライプ２５は、被測定物２０が置かれた面に形成されたものである。第２のストライプ２４は、太い実線で示した影となる複数の線が方向Ｄ１の方向に、第２の隣接距離Ｍ２の間隔で並んで形成される。第２の隣接距離Ｍ２は、第１の隣接距離Ｍ１より長い。

次に、樹脂などの透明な被測定物の被測定部を計測する場合について説明する。図４（ａ）は、樹脂などの透明な被測定物２０ａの被測定部２１ａに形成された第１のストライプ２２を示す図である。樹脂などの透明な被測定物２０ａに光線Ｌ２が照射されると、被測定物２０ａの内部で散乱するため、縞模様がぼけてしまうことがある。

そのような場合、図４（ａ）に示すように、影となる線の方向Ｄ１における幅が広くなり、隣接する影となる線が重なってしまったり、隣接する影となる線どうしの隙間が短くなってしまったりすることがある。あるいは、影となる線が薄くなってしまうことがある。

このような第１のストライプ２２が形成された被測定部２１ａをカメラ４によって撮像した画像を、画像処理により白と黒とに２値化処理しても、第１のストライプ２２に対応するストライプにおける境界を検出することができない。従って、被測定部２１ａの方向Ｄ２における長さを検出しようとすると、撮像された画像において、ストライプとして識別することができない場合がある。

図４（ｂ）は、樹脂などの透明な被測定物２０ａの被測定部２１ａに形成された第２のストライプ２４を示す図である。被測定部２１ａには、図４（ｂ）に示すような第２のストライプ２４が形成される。ストライプ２５は、被測定物２０ａが置かれた面に形成されたものである。

図４（ｂ）に示す第２のストライプ２４における第２の隣接距離Ｍ２は、第１の隣接距離Ｍ１より長い。このため、影となり隣接する線における隙間は長くなる。

このような第２のストライプ２４が形成された被測定部２１ａをカメラ４によって撮像した画像を用いて、被測定部２１ａの方向Ｄ２における長さを検出しようとすると、撮像された画像において、ストライプとして識別することができる。

図５は、ミラー３の反射面５の傾斜角度を変更して第２のストライプ２４を、方向Ｄ１に移動させる場合について説明する図である。ミラー３には、回転軸７を中心としてミラー３を回転させるためのアクチュエータ６が備えられる。アクチュエータ６には、棒状部材８、電磁石（不図示）、バネ部材（不図示）が備えられる。電磁石に通電されると、棒状部材８は、バネ部材による力に抗して方向Ｄ４に突出し、ミラー３を、回転軸７を中心として角度φだけ回転させる。これにより、反射面５がＦ１に示す傾斜角度の位置からＦ２に示す傾斜角度の位置になるように設定される。電磁石への通電が遮断されると、棒状部材８は、バネ部材の力によって、突出していた位置から戻り、反射面５は、Ｆ１に示す傾斜角度の位置に戻る。

垂線Ｖに対する照射角度θ１（図１参照）で、基準面６０に置かれた被測定部２１ａに照射されていた光線Ｌ２は、ミラー３の反射面５の傾斜角度における角度φの変更により、図５に示すように、垂線Ｖに対する照射角度θ２で被測定部２１ａに照射される。これにより、被測定物２０ａの被測定部２１ａに形成された第２のストライプ２４は、方向Ｄ１において図面右側に移動する。

図６（ａ）は、垂線Ｖに対する照射角度θ１で被測定部２１ａに照射する光線Ｌ２の拡大図である。図６（ｂ）は、方向Ｄ２におけるミラー３側から見た被測定部２１ａに形成された第２のストライプ２４を示す図である。それぞれの矢印の先端Ｐ１〜Ｐ４は、被測定部２１ａに形成された第２のストライプ２４を構成する影となる線の中心となる位置を示す。

反射面５で反射される位置を中心とすると、位置Ｐ１〜Ｐ４は角度α１、α２、α３、α４として位置を示す。位置Ｐ１を通るＡ１−Ａ２で示す角度α１の位置を基準の位置とすると、角度α１、α２、α３、α４は、０度、０．２度、０．４度、０．６度である。

図７（ａ）は、垂線Ｖに対する照射角度θ２で被測定部２１ａに照射する光線Ｌ２の拡大図である。それぞれの矢印の先端Ｑ１〜Ｑ４は、被測定部２１ａに形成された第２のストライプ２４を構成する影となる線の中心となる位置を示す。

被測定部２１ａに形成される第２のストライプ２４を構成していた線の中心となる位置Ｐ１〜Ｐ４は、それぞれ位置Ｑ１〜Ｑ４に示す位置に移動する。位置Ｑ１〜Ｑ４の位置は、位置Ｐ１を通る基準線Ａ１−Ａ２との角度であるβ１〜β４で示す。

図７（ｂ）は、被測定部２１ａを方向Ｄ２におけるミラー３側から見た図で、位置Ｐ１〜Ｐ４における第２のストライプ２４（太い破線）、位置Ｑ１〜Ｑ４における第２のストライプ２４（太い実線）を示す図である。

図５のミラー３を回転し反射面５の傾斜角度を角度φだけ変更すると、垂線Ｖに対する光線Ｌ２の照射角度θ１と照射角度θ２との差は、角度φの２倍となる。本実施例では、角度φを０．０５度とすると、照射角度θ１と照射角度θ２との差は０．１度である。従って、角度β１、β２、β３、β４は、それぞれ０．１度、０．３度、０．５度、０．７度となる。

位置Ｐ１から位置Ｑ１までの移動距離Ｍ３は、図３（ａ）の第１のストライプ２２における第１の隣接距離Ｍ１と同じであるかまたは第１の隣接距離Ｍ１より短い。

図８（ａ）は、図５で説明したミラー３の反射面５の傾斜角度を角度φだけ変更し、方向Ｄ１に移動距離Ｍ３だけ移動した第２のストライプ２４を用いて、基準面６０に置かれたマスターとなる三次元形状物を計測して得られたテーブルである。マスターとなる三次元形状物における方向Ｄ２の長さは、予め一定の精度で保証される。テーブル内のハイフンは、数値の記載を省略したことを示す。

テーブルにおける縦の欄は、図７（ａ）、（ｂ）で示した第２のストライプ２４を構成する線の中心である位置Ｑ１〜Ｑ４を示し、角度β１〜β４で示される位置である。

テーブルにおける横の欄は、カメラ４で撮像された画像における第２のストライプ２４を構成する線の中心である位置を示し、画素単位で表現される。表中の数値は、計測したときのマスターとなる三次元形状物の被測定部における方向Ｄ２の長さを示す（単位：ｍｍ）。

例えば、第２のストライプ２４を構成する線の中心となる位置Ｑ１（角度β１）は、撮像された画像において、２０画素の位置にあるとき、被測定部２１ａの長さは１０ｍｍであることを示す。同様に、例えば、線の中心となる位置Ｑ３（角度β３）は、撮像された画像において、７０画素の位置にあるとき、被測定部２１ａの長さは１５ｍｍであることを示す。

図８（ｂ）は、被測定物２０ｂの被測定部２１ｂに形成された第２のストライプ２４をカメラ４で撮像された画像を示す図である。撮像された画像において、線の中心となる位置Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４における座標は、２０画素、４０画素、６０画素、８０画素の位置にある。図８（ａ）のテーブルを参照すると、それぞれ画素の位置に対応する長さが１０ｍｍである。従って、被測定物２０ｂの被測定部２１ｂの方向Ｄ２における長さは１０ｍｍであることが検出される。

図８（ｃ）は、被測定物２０ｃの被測定部２１ｃに形成された第２のストライプ２４をカメラ４で撮像された画像を示す図である。線の中心となる位置Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４における座標は、３０画素、５０画素、７０画素、９０画素の位置にある。図８（ａ）のテーブルを参照すると、それぞれ画素の位置に対応する位置が１５ｍｍである。従って、被測定物２０ｃの被測定部２１ｃの方向Ｄ２における長さは１５ｍｍであることが検出される。

線の中心となる位置Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４が、図８（ａ）に無い場合は、座標の値で線形補間することにより、対応する方向Ｄ２における長さを算出する。

図９は、本実施例における三次元形状計測装置１の構成図である。制御部４０は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、インターフェース（Ｉ／Ｆ）４７、駆動回路４５、４６から構成される。ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３に記憶されたプログラムをＲＡＭ４２に読み出して実行する。

図８（ａ）を用いて説明したテーブル４４は、ＲＯＭ４３に記憶される。駆動回路４５は、ミラー３に備えられたアクチュエータ６を駆動させる。駆動回路４６は、ミラー３に備えられたステッピングモータ３７を駆動させる。

ストライプ選択制御部５０は、駆動回路４６を介して図２のストライプ照射部２に備えられたステッピングモータ３７を制御し、スリット形成盤３４の回転位置を設定する。これにより、第１のスリット３２を光線Ｌ３が通るようにするか、第２のスリット３３を光線Ｌ３が通るようにするか、を選択することができる。従って、ストライプ選択制御部５０は、被測定部２１，２１ａに形成される第１のストライプ２２または第２のストライプ２４のいずれかを選択することができる。

ストライプ選択制御部５０は、被測定部２１または被測定部２１ａに形成された第１のストライプ２２の画像を、カメラ４を用いて撮像する。ストライプ選択制御部５０は、カメラ４から撮像された画像を取得し、取得された画像を画像処理することにより、第１のストライプ２２に対応するストライプとして識別されたか否かを判定する。

ストライプ選択制御部５０が、第１のストライプ２２が照射された被測定部２１の被測定物２０の画像において、ストライプとして識別されたときは、第１のストライプ２２を選択制御する（図３（ａ）参照）。

第１の長さ検出部５３は、撮像された第１のストライプ２２の画素の位置に基づいて、被測定部２１の方向Ｄ３における長さを検出する。

ストライプ選択制御部５０が、例えば樹脂などの透明な被測定物２０ａの被測定部２１ａに、第１のストライプ２２が照射された画像において、ストライプとして識別されなかったとき（図４（ａ）参照）は、第２のストライプ２４を選択制御する（図４（ｂ）参照）。

第２のストライプ移動制御部５１は、被測定部２１ａに照射される第２のストライプ２４を、複数の線が並ぶ方向Ｄ１に、第１の隣接距離Ｍ１以下の移動距離Ｍ３で移動させる（図７（ａ）、（ｂ）参照）。

第２の長さ検出部５２は、第２のストライプ２４が照射されたマスターとなる三次元形状物の画像における移動距離Ｍ３と座標と長さとが記憶されたテーブル４４を参照し、第２のストライプ２４が照射された被測定部２１ａの画像における移動距離Ｍ３と座標とから被測定部２１ａの長さを検出する。

ストライプ選択制御部５０、第２のストライプ移動制御部５１、第２の長さ検出部５２、第１の長さ検出部５３は、ＲＯＭ４３に格納されたプログラムから構成され、ＣＰＵ４１がプログラムをＲＯＭ４３から読み出し、ＲＡＭ４２で実行することにより機能する。

次に、本実施例におけるプログラムの処理について説明する。図１０は、本実施例におけるプログラムにおけるフローチャートである。ステップＳ１００では、ストライプ選択制御部５０は、ストライプ照射部２に備えられたステッピングモータ３７を制御し、図２の第１のスリット３２を光線Ｌ３が通るようにスリット形成盤３４の回転角度の位置を設定する。従って、光線Ｌ１，Ｌ２によって、被測定部２１または被測定部２１ａには、第１の隣接距離Ｍ１を有する第１のストライプ２２が照射される。

ステップＳ１１０では、ストライプ選択制御部５０は、カメラ４に撮像を指示し、第１のストライプ２２が照射された被測定部２１または被測定部２１ａの画像を撮像させ、カメラ４から画像を取得する。

ステップＳ１２０では、ストライプ選択制御部５０は、取得した画像において、画像処理を行い、ストライプとして識別できるか否かを判定する。本実施例の被測定部２１では、ストライプとして識別できたとき（Ｙｅｓ）、ステップＳ１３０に進む。本実施例の被測定部２１ａでは、ストライプとして識別できなかったとき（Ｎｏ）、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１３０では、第１の長さ検出部５３は、画像処理を行い、被測定部２１の方向Ｄ２における長さを検出する。

ステップＳ１４０では、ストライプ選択制御部５０は、ストライプ照射部２に備えられたステッピングモータ３７を制御し、図２の第２のスリット３３を光線Ｌ３が通るようにスリット形成盤３４の回転角度の位置を設定する。従って、光線Ｌ１，Ｌ２によって、被測定部２１ａには、第２の隣接距離Ｍ２を有する第２のストライプ２４が照射される。

ステップＳ１５０では、第２のストライプ移動制御部５１は、第２のストライプ２４を方向Ｄ１に移動距離Ｍ３だけ移動させる（図７（ａ）、（ｂ）参照）。

ステップＳ１６０では、第２の長さ検出部５２は、カメラ４に撮像を指示し、第２のストライプ２４が照射された被測定部２１ａの画像を撮像させ、カメラ４から画像を取得する。

ステップＳ１７０では、第２の長さ検出部５２は、第２のストライプ２４が照射されたマスターとなる三次元形状物の画像における移動距離Ｍ３と座標と長さとが記憶されたテーブル４４を参照し、ステップＳ１６０で取得した画像における移動距離Ｍ３と座標とから被測定部２１ａの方向Ｄ２における長さを検出する。

本実施例では、図８（ａ）に示す一つのテーブルを作成したが、第２のストライプ２４を、図３（ａ）の第１のストライプ２２における第１の隣接距離Ｍ１を３以上で分割した移動距離Ｍ３（図７（ｂ）参照）で複数回移動し、それぞれ移動した位置でマスターとなる三次元形状物の長さを計測し、複数のテーブルを作成するようにしてもよい。そのようにすることにより、方向Ｄ１における計測可能な距離を最小にすることができる。

図１１は、第１のスリット３２または第２のスリット３３を有し、方向Ｄ５にスライドするスリット形成板３８を備えたストライプ照射部２ａの図である。本実施例では、図２のストライプ照射部２に、回転軸３５に固定されたスリット形成盤３４を備えたが、図１１に示すようなアクチュエータ（不図示）により方向Ｄ５にスライドするスリット形成板３８を備えたストライプ照射部２ａを用いてもよい。方向Ｄ５にスライドすることにより、スリット形成板３８に備えられた第１のスリット３２または第２のスリット３３を選択することができる。

以上、本実施例で説明した三次元形状計測装置１は、第１の隣接距離Ｍ１で複数の線が並ぶ第１のストライプ２２または第１の隣接距離Ｍ１より長い第２の隣接距離Ｍ２で複数の線が並ぶ第２のストライプ２４を被測定部２１，２１ａに照射するストライプ照射部２と、第１のストライプ２２または第２のストライプ２４が照射された被測定部２１，２１ａの画像を撮像するカメラ４と、ストライプ照射部２から第１のストライプ２２を照射させるか、または第２のストライプ２４を照射させるかを選択制御するストライプ選択制御部５０と、第１のストライプ２２が照射された被測定部２１の画像の座標から被測定部２１の長さを検出する第１の長さ検出部５３と、被測定部２１ａに照射される第２のストライプ２４を、複数の線が並ぶ方向Ｄ１に、第１の隣接距離Ｍ１以下の移動距離Ｍ３で移動させる第２のストライプ移動制御部５１と、一定の精度で保証された長さを有するマスターとなる三次元形状物に、移動距離Ｍ３で移動させた第２のストライプ２４を照射して撮像された画像から得られた座標、移動距離Ｍ３から算出された位置Ｑ１〜Ｑ４、マスターとして一定の精度で保証された長さが記憶されたテーブル４４と、テーブル４４を参照し、移動距離Ｍ３で移動させた第２のストライプ２４が照射された被測定部２１ａの画像の座標から被測定部２１ａの位置Ｑ１〜Ｑ４における基準面６０からの長さｈを検出する第２の長さ検出部と５２、を備え、ストライプ選択制御部５０は、第１のストライプ２２が照射された被測定部２１，２１ａの画像において、ストライプとして識別されたときは、第１のストライプ２２を選択制御し、画像においてストライプとして識別されなかったときは、第２のストライプ２４を選択制御する。

この構成によれば、被測定物２０ａの材質が、例えば、透明な樹脂などであるため、被測定部２１ａに照射された光線が被測定物２０ａの内部で散乱し、第１のストライプ２２がぼけてしまう場合であっても、第２の長さ検出部５２によって、第２のストライプ２４が照射された被測定部２１ａの画像から被測定部２１ａの位置Ｑ１〜Ｑ４における長さｈを検出することが可能となる。

また、第２のストライプ移動制御部５１は、ストライプ照射部２から照射された第２のストライプ２４を反射するミラー３を備え、ミラー３が反射する角度φを変更する。

この構成によれば、第２のストライプ２４を第１の隣接距離Ｍ１より短い移動距離Ｍ３で移動させることができる。従って、第１の隣接距離Ｍ１より短い距離だけ離れた位置における被測定部２１ａの方向Ｄ２の長さを検出することができる。

三次元形状計測装置を用いて、被測定物の被測定部における長さを計測する様子を説明する図。ストライプ照射部の内部を説明する図。（ａ）は、被測定部に形成された第１のストライプを示す図、（ｂ）は、被測定部に形成された第２のストライプを示す図。（ａ）は、樹脂などの透明な被測定物の被測定部に形成された第１のストライプを示す図、（ｂ）は、樹脂などの透明な被測定物の被測定部に形成された第２のストライプを示す図。第２のストライプを移動させる場合について説明する図。（ａ）は、被測定部に照射する光線の拡大図、（ｂ）は、第２のストライプを示す図。（ａ）は、被測定部に照射する光線の拡大図、（ｂ）は、第２のストライプを示す図。マスターとなる三次元形状物を計測して得られたテーブル。三次元形状計測装置の構成図。プログラムにおけるフローチャート。スライドするスリット形成板を備えたストライプ照射部の図。

符号の説明

１…三次元形状計測装置、２…ストライプ照射部、３…ミラー、４…カメラ、２０，２０ａ…被測定物、２１，２１ａ…被測定部、２２…第１のストライプ、２４…第２のストライプ、４４…テーブル、５０…ストライプ選択制御部、５１…第２のストライプ移動制御部、５２…第２の長さ検出部、５３…第１の長さ検出部、Ｄ１，Ｄ２…方向、ｈ…長さ、Ｍ１…第１の隣接距離、Ｍ２…第２の隣接距離、Ｍ３…移動距離、Ｑ１〜Ｑ４…位置。

Claims

第１の隣接距離で複数の線が並ぶ第１のストライプまたは前記第１の隣接距離より長い第２の隣接距離で複数の線が並ぶ第２のストライプを被測定部に照射するストライプ照射部と、
前記第１のストライプまたは前記第２のストライプが照射された前記被測定部の画像を撮像するカメラと、
前記ストライプ照射部から前記第１のストライプを照射させるか、または前記第２のストライプを照射させるかを選択制御するストライプ選択制御部と、
前記第１のストライプが照射された前記被測定部の画像の座標から前記被測定部の長さを検出する第１の長さ検出部と、
前記被測定部に照射される前記第２のストライプを、前記複数の線が並ぶ方向に、前記第１の隣接距離以下の移動距離で移動させる第２のストライプ移動制御部と、
一定の精度で保証された長さを有するマスターとなる三次元形状物に、前記移動距離で移動させた前記第２のストライプを照射して撮像された画像から得られた座標、前記移動距離から算出された位置、前記保証された長さが記憶されたテーブルと、
前記テーブルを参照し、前記移動距離で移動させた前記第２のストライプが照射された前記被測定部の画像の座標から前記被測定部の長さを検出する第２の長さ検出部と、を備え、
前記ストライプ選択制御部は、前記第１のストライプが照射された前記被測定部の画像において、ストライプとして識別されたときは、前記第１のストライプを選択制御し、前記画像においてストライプとして識別されなかったときは、前記第２のストライプを選択制御することを特徴とする三次元形状計測装置。
請求項１に記載の三次元形状計測装置であって、
前記第２のストライプ移動制御部は、前記ストライプ照射部から照射された前記第２のストライプを反射するミラーを備え、前記ミラーが反射する角度を変更することを特徴とする三次元形状計測装置。
第１の隣接距離で複数の線が並ぶ第１のストライプまたは前記第１の隣接距離より長い第２の隣接距離で複数の線が並ぶ第２のストライプを被測定部に照射するストライプ照射工程と、
カメラによって、前記第１のストライプまたは前記第２のストライプが照射された前記被測定部の画像を撮像する工程と、
前記ストライプ照射工程において、前記第１のストライプを照射させるか、または前記第２のストライプを照射させるかを選択制御するストライプ選択制御工程と、
前記第１のストライプが照射された前記被測定部の画像の座標から前記被測定部の長さを検出する第１の長さ検出工程と、
前記被測定部に照射される前記第２のストライプを、前記複数の線が並ぶ方向に、前記第１の隣接距離以下の移動距離で移動させる第２のストライプ移動制御工程と、
一定の精度で保証された長さを有するマスターとなる三次元形状物に、前記移動距離で移動させた前記第２のストライプを照射して撮像された画像から得られた座標、前記移動距離から算出される位置、前記長さが記憶されたテーブルを参照し、前記移動距離で移動させた前記第２のストライプが照射された前記被測定部の画像の座標から前記被測定部の長さを検出する第２の長さ検出工程と、を備え、
前記ストライプ選択制御工程は、前記第１のストライプが照射された前記被測定部の画像において、ストライプとして識別されたときは、前記第１のストライプを選択制御し、前記画像においてストライプとして識別されなかったときは、前記第２のストライプを選択制御することを特徴とする三次元形状計測方法。
ストライプ照射部から第１の隣接距離で複数の線が並ぶ第１のストライプを照射させるか、または前記第１の隣接距離より長い第２の隣接距離で複数の線が並ぶ第２のストライプを照射させるかを選択制御するストライプ選択制御機能と、
前記第１のストライプが照射された被測定部を、カメラによって撮像された画像の座標から前記被測定部の長さを検出する第１の長さ検出機能と、
前記被測定部に照射される前記第２のストライプを、前記複数の線が並ぶ方向に、前記第１の隣接距離以下の移動距離で移動させる第２のストライプ移動制御機能と、
一定の精度で保証された長さを有するマスターとなる三次元形状物に、前記移動距離で移動させた前記第２のストライプを照射し、前記カメラによって撮像された画像から得られた座標、前記移動距離から算出される位置、前記長さが記憶されたテーブルを参照し、前記移動距離で移動させた前記第２のストライプが照射された前記被測定部の画像の座標から前記被測定部の長さを検出する第２の長さ検出機能と、を備え、
前記ストライプ選択制御機能は、前記第１のストライプが照射された前記被測定部の画像において、ストライプとして識別されたときは、前記第１のストライプを選択制御し、前記画像においてストライプとして識別されなかったときは、前記第２のストライプを選択制御することをコンピュータに実現させることを特徴とする三次元形状計測プログラム。