JP2011047863A - Three-dimensional shape data processing apparatus, three-dimensional shape data processing system, and three-dimensional shape measurement system - Google Patents

Three-dimensional shape data processing apparatus, three-dimensional shape data processing system, and three-dimensional shape measurement system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a scheme for determining whether alignment in the arrangement of shape data is proper for a target. <P>SOLUTION: The first shape data and the second-shape data expressing respective three-dimensional shapes of a first region and a second region having overlapping areas on the target are acquired; a plurality of third-shape data expressing a plurality of mutually different geometrical conditions are generated based on the second-shape data; and the respective third-shape data which have been generated are aligned in arrangement with the first-shape data, thereby generating a plurality of fourth-shape data. Whether the three-dimensional shape of the target can be reproduced with accuracy of a predetermined allowable range for a range containing the first region and the second region is determined, based on the correlation of the arrangement of the shape for the plurality of fourth-shape data. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、対象物の全体的な三次元形状を表す形状データを生成する三次元形状測定システムに関する。   The present invention relates to a three-dimensional shape measurement system that generates shape data representing an overall three-dimensional shape of an object.

近年、工業製品の検査の1つとして、CADデータなどの設計データに基づいて作成された工業製品の部品の三次元形状を計測し、計測された三次元形状とCADデータとをコンピュータを用いて比較することによって、その部品が、設計データに対して所定の公差内の形状誤差で作成されたものであるか否かを調べるCAT(Computer-Aided Testing)が行われている。   In recent years, as one of the inspections of industrial products, the three-dimensional shape of parts of industrial products created based on design data such as CAD data is measured, and the measured three-dimensional shape and CAD data are measured using a computer. By comparison, CAT (Computer-Aided Testing) is performed to check whether or not the part is created with a shape error within a predetermined tolerance with respect to the design data.

CATに用いられる三次元形状の測定は、しばしば、物体表面上の多くの点の三次元座標を短時間に非接触で測定することができる三次元デジタイザ(「三次元測定機」などとも称する)を用いた三次元測定(三次元計測)によって行われる。   The three-dimensional shape measurement used in CAT is often a three-dimensional digitizer (also referred to as a “three-dimensional measuring machine”) that can measure the three-dimensional coordinates of many points on the surface of an object in a short time without contact. It is performed by three-dimensional measurement (three-dimensional measurement) using.

三次元デジタイザには、ステレオ画像法などを用いる受動型、光レーダ法や光投影法などの能動型、およびそれらを組合わせた能動受動型とがある。例えば、ステレオ画像法を用いる三次元デジタイザでは、複数のカメラを用いて互いに異なる複数の方向から測定対象物を撮影し、得られた複数の画像から三角測量の原理によって、測定対象物上の各点の三次元座標を算出する三次元測定を行う。   The three-dimensional digitizer includes a passive type using a stereo image method and the like, an active type such as an optical radar method and an optical projection method, and an active passive type combining them. For example, in a three-dimensional digitizer using a stereo imaging method, a measurement object is photographed from a plurality of different directions using a plurality of cameras, and each of the measurement objects on the measurement object is obtained from the obtained images according to the principle of triangulation. Perform 3D measurement to calculate 3D coordinates of a point.

また、光投影法を用いる三次元デジタイザは、測定対象物に対して投射装置から検出光を投射し、測定対象物からの反射光をカメラの撮像素子で受光する。検出光としてスリット光を用いたものがスリット光投影法(光切断法ともいう)である。スリット光投影法では、スリット光を偏向して測定対象物を光学的に走査し、測定対象物の表面形状に基づくスリット光の変形の程度から、三角測量の原理によって測定対象物上の各点の三次元座標を算出する三次元測定を行う。なお、これら各点の三次元座標の集合を「三次元形状データ」または「形状データ」などと称する。   In addition, a three-dimensional digitizer using a light projection method projects detection light from a projection device onto a measurement target, and receives reflected light from the measurement target with an imaging element of a camera. A slit light projection method (also called a light cutting method) uses slit light as detection light. In the slit light projection method, the slit light is deflected to optically scan the measurement object, and each point on the measurement object is determined by the principle of triangulation based on the degree of deformation of the slit light based on the surface shape of the measurement object. The three-dimensional measurement for calculating the three-dimensional coordinates is performed. A set of three-dimensional coordinates of each point is referred to as “three-dimensional shape data” or “shape data”.

このように、三次元デジタイザは、そのカメラおよび投射装置などに面している対象物の形状のみを測定することが可能であり、三次元デジタイザに面していない側の対象物表面の形状は測定することができない。また、三次元デジタイザが三次元測定することができる範囲は、カメラ間などの基線長、カメラの画角および被写界深度などによって定められる所定の立体的な範囲(「測定範囲」とも称する)によっても制限されており、測定範囲の大きさが対象物よりも小さいこともしばしばある。   In this way, the three-dimensional digitizer can measure only the shape of the object facing the camera, the projection device, etc., and the shape of the object surface on the side not facing the three-dimensional digitizer is It cannot be measured. In addition, the range in which the 3D digitizer can perform the 3D measurement is a predetermined three-dimensional range (also referred to as “measurement range”) determined by the baseline length between the cameras, the angle of view of the camera, the depth of field, and the like. The measurement range is often smaller than the object.

このため、部品の全体的(全周的)な形状をCATによる検査対象として測定するためには、部品に対して三次元デジタイザの位置や姿勢を変えることにより、異なる複数の方向から複数回の三次元測定を行い、得られた複数の三次元形状データが、部品についての全体的な三次元形状を表すように、各三次元形状データが表す三次元形状の位置および姿勢を示す配置(「形状配置」とも称する)をそれぞれ調整することによって、部品の全体的な形状を表すCAT用の形状データを生成する必要がある。   Therefore, in order to measure the overall (circumferential) shape of a part as an inspection object by CAT, by changing the position and orientation of the three-dimensional digitizer with respect to the part, a plurality of times from different directions can be obtained. Arrangement indicating the position and orientation of the 3D shape represented by each 3D shape data so that the obtained 3D shape data represents the overall 3D shape of the part. It is necessary to generate shape data for CAT that represents the overall shape of the component by adjusting each of the shapes (also referred to as “shape arrangement”).

なお、このような複数の三次元形状データについての各形状配置の調整は、それら複数の三次元形状データについての複数の三次元形状をそれぞれ本来あるべき形状配置に合わせる調整であることから「配置合わせ」または、「位置合わせ」などとも称される。   The adjustment of each shape arrangement for the plurality of three-dimensional shape data is an adjustment to match the plurality of three-dimensional shapes for the plurality of three-dimensional shape data with the original shape arrangement. Also referred to as “alignment” or “positioning”.

配置合わせの手法としてはいくつかの手法があるが、1つ目の手法として、対象物上で測定範囲が重複するように対象物に対して異なる複数の方向から複数回の三次元測定を行って、各測定範囲の三次元形状を表す複数の形状データを得た後、例えば、ICP(Iterative Closest Points)法を用いることで、得複数の形状データそれぞれについての測定範囲が重複している部分の三次元形状間の対応関係に基づいて、各形状データについての配置合わせを行う手法がある。特許文献1では、1つ目の手法が採用されている。   There are several methods for alignment, but the first method is to perform three-dimensional measurement multiple times from different directions on the object so that the measurement ranges overlap on the object. Then, after obtaining a plurality of shape data representing the three-dimensional shape of each measurement range, for example, by using the ICP (Iterative Closest Points) method, a portion where the measurement ranges for each of the obtained plurality of shape data overlap There is a method of performing alignment for each piece of shape data based on the correspondence between the three-dimensional shapes. In patent document 1, the 1st method is employ | adopted.

また、配置合わせの2つ目の手法として、複数のマーカが貼付された対象物に対して1つ目の手法と同様の三次元測定を行って、対象物の三次元形状のうち、対象物上で重複部分を有する2つの測定範囲の三次元形状を表すそれぞれ表す2つの形状データを得た後、2つの測定範囲の重複部分に存在する3以上の複数のマーカの位置をそれぞれ代表的に表す複数の三次元座標(「三次元位置」とも称する)からなる「マーカ位置データ」を各形状データについてそれぞれ求め、各形状データそれぞれにおけるマーカ位置データ間の対応関係に基づいて、各形状データについての配置合わせを行う手法などがある。   Further, as a second method of alignment, the same three-dimensional measurement as that of the first method is performed on the target object to which a plurality of markers are attached, and the target object is selected from the three-dimensional shapes of the target object. After obtaining two shape data respectively representing the three-dimensional shapes of the two measurement ranges having overlapping portions, the positions of the three or more markers existing in the overlapping portions of the two measurement ranges are representatively represented. “Marker position data” composed of a plurality of three-dimensional coordinates (also referred to as “three-dimensional positions”) is obtained for each shape data, and each shape data is determined based on the correspondence between the marker position data in each shape data. There is a method of performing the alignment of the above.

特開2007−303839号公報JP 2007-303839 A

しかしながら、特許文献1が採用するICP法は、反復演算を繰り返すことにより複数の形状データが表す各三次元形状間の面と面との距離が最小になるような座標変換情報を求めるアルゴリズムであるため、ICP法を適用して、相互に略同一の形状を有する複数の三次元形状を配置合わせする場合には、例えば、平面同士や、曲率が一定の曲面同士など、ICP法を適用する三次元形状の特徴によっては配置合わせに失敗する場合がある。   However, the ICP method employed in Patent Document 1 is an algorithm for obtaining coordinate conversion information that minimizes the distance between surfaces between three-dimensional shapes represented by a plurality of shape data by repeating iterative calculations. Therefore, in the case where a plurality of three-dimensional shapes having substantially the same shape are arranged by applying the ICP method, for example, a third order applying the ICP method such as planes or curved surfaces having a constant curvature. Depending on the features of the original shape, alignment may fail.

図1は、ICP法による配置合わせの失敗例を示す図である。図1の例では2つの形状は、重なり合う部分が互いに密着するように配置合わせされているが、上下方向(矢印Y1方向)には、本来あるべき位置からずれて配置合わせされてしまっている。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of failure in alignment by the ICP method. In the example of FIG. 1, the two shapes are arranged so that the overlapping portions are in close contact with each other, but are arranged in the vertical direction (in the direction of the arrow Y <b> 1) so as to deviate from their intended positions.

このように、検査対象の部品を測定して得られた複数の形状データについての略同一の三次元形状部がICP法による配置合わせに不向きな形状である場合には、検査対象の部品の全体的な三次元形状を表す形状データを正確に生成することができない。   As described above, when substantially the same three-dimensional shape portion of the plurality of shape data obtained by measuring the part to be inspected is a shape unsuitable for alignment by the ICP method, the entire part to be inspected Shape data representing a typical three-dimensional shape cannot be generated accurately.

つまり、特許文献1の手法では、複数の形状データに対して配置合わせを試みた結果、例えば、それらについての三次元形状同士が本来あるべき配置からずれて重なり合っているものの、それら三次元形状同士の面と面との距離がほとんど無いような場合には、配置合わせ後の形状データ間の相互関係によっては、配置合わせの誤りを検出できないという問題がある。   That is, in the method of Patent Document 1, as a result of attempting to align the plurality of shape data, for example, the three-dimensional shapes of the three-dimensional shapes overlap with each other while deviating from the original arrangement. When there is almost no distance between the two surfaces, there is a problem that an alignment error cannot be detected depending on the mutual relationship between the shape data after the alignment.

また、2つ目の配置合わせ方法においても、複数の測定範囲の重複部分に存在する各マーカの三次元位置が全て誤差なく測定される場合には、各マーカに対応する三次元位置同士が全て一致するか否かによって、複数の測定範囲に対応する形状データ間の配置合わせが正しいか否かを判定できるが、実際に三次元測定される各形状データについては、三次元測定時の測定誤差のために、各マーカの三次元位置は、実際の三次元位置に対して種々の3次元的な方向にずれて測定される。従って、各マーカに対応する三次元位置同士が全て一致することは、通常、あり得ない。このため、配置合わせ後の各形状データのマーカ位置データの相互関係によっては、正しい配置合わせであるか否かを判定することが困難であるという問題がある。   Also in the second alignment method, when all the three-dimensional positions of the markers existing in the overlapping portions of the plurality of measurement ranges are measured without error, all the three-dimensional positions corresponding to the markers are all Whether or not the alignment between shape data corresponding to multiple measurement ranges is correct can be determined based on whether or not they match, but for each shape data that is actually measured three-dimensionally, measurement errors during three-dimensional measurement Therefore, the three-dimensional position of each marker is measured by being shifted in various three-dimensional directions with respect to the actual three-dimensional position. Therefore, it is usually impossible for all three-dimensional positions corresponding to the markers to match each other. For this reason, there is a problem that it is difficult to determine whether or not the alignment is correct depending on the mutual relationship between the marker position data of each shape data after the alignment.

また、配置合わせが正しいか否かをオペレータが目視で判定する場合には、例えば、判定対象の複数の形状データを取得する三次元測定時における対象物上での三次元デジタイザの測定範囲の配置を記憶しておき、この配置と、透視投影などによって表示装置上に二次元画像として表示された、配置合わせ後の形状データについての配置とを対比することによって、形状データについての配置合わせにおいて許容できない配置ズレが生じていないかどうかを検証するとともに、三次元形状間の重なりの具合が適正範囲内であるか否かを、表示された画像間の相互関係を目視に基づいて判定することによって、微視的な配置ズレが生じていないかどうかを検証することが必要となる。   Further, when the operator visually determines whether or not the alignment is correct, for example, the arrangement of the measurement range of the three-dimensional digitizer on the object at the time of three-dimensional measurement for acquiring a plurality of shape data to be determined By comparing this arrangement with the arrangement of the shape data after alignment displayed as a two-dimensional image on the display device by perspective projection or the like, it is allowable in the arrangement of the shape data. By verifying whether or not there is an impossible displacement, and determining whether or not the degree of overlap between the three-dimensional shapes is within an appropriate range based on the visual relationship between the displayed images Therefore, it is necessary to verify whether or not a microscopic misalignment has occurred.

これらの検証を効率的に行うためには、検証部位や視線の角度を変更するために透視投影の視点を様々に変更すること、全体的・部分的な検証のために表示画像の拡大・縮小をすること、および三次元形状間の区別を容易にするための色彩・パターンを変更することなどが必要であるため、判定処理に手間が掛かり、配置合わせの可否を判定する「配置合わせ可否判定処理」を多くの形状データに対して行うことが困難であるという問題がある。   In order to efficiently perform these verifications, the perspective of the perspective projection is changed in various ways to change the verification part and the angle of the line of sight, and the display image is enlarged or reduced for full or partial verification. And it is necessary to change the colors and patterns to facilitate the distinction between the three-dimensional shapes, so it takes time for the determination process and determines whether or not alignment is possible. There is a problem that it is difficult to perform “processing” on a lot of shape data.

また、配置合わせの可否を客観的な指標によらずに判定することから、オペレータの熟練度などによって、判定結果が異なったり、所要時間の長短が生ずるという問題もある。   In addition, since it is determined whether or not the alignment is possible without using an objective index, there are problems that the determination result varies depending on the skill level of the operator and the required time is long or short.

そこで、本発明は、対象物の三次元形状を測定して得られる三次元形状データについての配置合わせの可否を判定する手法を改善する技術を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a technique for improving a technique for determining whether or not alignment is possible for three-dimensional shape data obtained by measuring a three-dimensional shape of an object.

上記の課題を解決するために、請求項1の発明は、対象物の三次元形状のうち、当該対象物上で互いに重なる部分を有する第1領域と第2領域とについて、前記第1領域の三次元形状を表現した第1形状データと、前記第2領域の三次元形状を表現した第2形状データとを取得する取得手段と、前記第2形状データに基づいて、互いに異なる複数の幾何学的状態を表現した複数の第3形状データを生成する派生データ生成処理を行う派生データ生成手段と、前記複数の第3形状データのそれぞれについて、所定の座標系において前記第1形状データへの配置合わせ処理を試みることによって、当該処理の結果として複数の第4形状データを生成する形状配置調整手段と、単一の座標系で前記第1形状データと前記第2形状データとの配置合わせを試みたときに、前記対象物のうち前記第1領域と前記第2領域とを包含する範囲について、所定の許容範囲内の精度で前記対象物の三次元形状を再現可能か否かを、前記複数の第4形状データについての形状配置の相互関係に基づいて判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 relates to a first area and a second area, which have portions overlapping each other on the object, in the three-dimensional shape of the object. An acquisition means for acquiring first shape data representing a three-dimensional shape and second shape data representing a three-dimensional shape of the second region, and a plurality of different geometries based on the second shape data Derivation data generating means for performing a derivation data generation process for generating a plurality of third shape data expressing a target state, and arranging each of the plurality of third shape data in the first shape data in a predetermined coordinate system By trying the alignment process, the shape arrangement adjusting means for generating a plurality of fourth shape data as a result of the process, and the arrangement of the first shape data and the second shape data in a single coordinate system Whether or not the three-dimensional shape of the object can be reproduced with accuracy within a predetermined allowable range for the range including the first area and the second area of the object. Determining means for determining based on the mutual relationship of the shape arrangement of the plurality of fourth shape data.

また、請求項2の発明は、対象物の三次元形状のうち、当該対象物上で互いに重なる部分を有する第1領域と第2領域とについて、前記第1領域の三次元形状を表現した第1形状データと、前記第2領域の三次元形状を表現した第2形状データとを取得する取得手段と、前記第2形状データに基づいて、互いに異なる複数の幾何学的状態を表現した複数の第3形状データを生成する派生データ生成処理を行う派生データ生成手段と、前記複数の第3形状データのそれぞれについて、所定の座標系において前記第1形状データへの配置合わせ処理を試みる形状配置調整手段と、単一の座標系で前記第1形状データと前記第2形状データとの配置合わせを試みたときに、前記対象物のうち前記第1領域と前記第2領域とを包含する範囲について、所定の許容範囲内の精度で前記対象物の三次元形状を再現可能か否かを、前記派生データ生成処理において前記複数の第3形状データが生成されるときの前記第2形状データについての複数の形状配置の変動情報と、前記配置合わせ処理における前記複数の第3形状データについての複数の形状配置の変動情報とが、それぞれ合成された複数の形状配置の変動情報の相互関係に基づいて判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。   Further, the invention of claim 2 is the first representation of the three-dimensional shape of the first region with respect to the first region and the second region having portions overlapping each other on the target among the three-dimensional shape of the target. An acquisition means for acquiring one shape data and second shape data representing a three-dimensional shape of the second region, and a plurality of different geometric states expressed based on the second shape data; Derived data generation means for performing derived data generation processing for generating third shape data, and shape arrangement adjustment for each of the plurality of third shape data to attempt alignment processing to the first shape data in a predetermined coordinate system And a range including the first region and the second region of the object when attempting to align the first shape data and the second shape data in a single coordinate system. , Whether the three-dimensional shape of the object can be reproduced with an accuracy within a certain allowable range, whether or not the plurality of second shape data when the plurality of third shape data is generated in the derived data generation processing The shape arrangement variation information and the plurality of shape arrangement variation information for the plurality of third shape data in the arrangement matching process are determined based on the interrelationships between the plurality of shape arrangement variation information respectively synthesized. Determining means for performing the above-described operation.

また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載された三次元形状データ処理装置であって、前記複数の幾何学的状態は、(a)前記所定の座標系における三次元的な位置および姿勢に相当する形状配置のズレ状態と、(b)三次元的な歪み状態と、のうち、少なくとも一方が互いに異なる状態であることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the three-dimensional shape data processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the plurality of geometric states are: (a) a three-dimensional shape in the predetermined coordinate system; At least one of the dislocation state of the shape arrangement corresponding to the general position and orientation and (b) the three-dimensional distortion state is a different state.

また、請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれか1つの請求項に記載された三次元形状データ処理装置であって、前記複数の第3形状データのうちのひとつは、前記第2形状データ自身であることを特徴とする。   The invention of claim 4 is the three-dimensional shape data processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein one of the plurality of third shape data is: It is the second shape data itself.

また、請求項5の発明は、請求項1から請求項3のいずれか1つの請求項に記載された三次元形状データ処理装置であって、前記複数の第3形状データのすべては、前記第2形状データとは異なる幾何学的状態を表現していることを特徴とする。   Further, the invention of claim 5 is the three-dimensional shape data processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein all of the plurality of third shape data is the first shape data. It is characterized by expressing a geometric state different from the two-shape data.

また、請求項6の発明は、請求項1から請求項5のいずれか1つの請求項に記載された三次元形状データ処理装置と、前記三次元形状データ処理装置で用いる前記第1形状データと前記第2形状データとを生成する形状データ生成手段と、を備えることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional shape data processing device according to any one of the first to fifth aspects, and the first shape data used in the three-dimensional shape data processing device. And shape data generating means for generating the second shape data.

また、請求項7の発明は、請求項6に記載された三次元形状データ処理システムであって、前記形状データ生成手段は、前記第1形状データおよび前記第2形状データの少なくとも一方を、前記対象物の形状を設計数値的に表現した既知の形状データに基づいて生成することを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the three-dimensional shape data processing system according to claim 6, wherein the shape data generation means receives at least one of the first shape data and the second shape data as the It generates based on the known shape data which expressed the shape of the target object numerically by design.

また、請求項8の発明は、請求項6に記載された三次元形状データ処理システムであって、前記形状データ生成手段は、前記第1形状データおよび前記第2形状データの少なくとも一方を、三次元形状を測定して形状データを取得する測定装置を用いて測定された前記対象物についての形状データに基づいて生成することを特徴とする。   The invention of claim 8 is the three-dimensional shape data processing system according to claim 6, wherein the shape data generation means performs at least one of the first shape data and the second shape data as a third order. It produces based on the shape data about the said object measured using the measuring apparatus which measures original shape and acquires shape data, It is characterized by the above-mentioned.

また、請求項9の発明は、請求項6から請求項8のいずれか1つの請求項に記載された三次元形状データ処理システムであって、前記判定手段において前記再現の可能性を否定する判定結果が出たときには、(a)前記形状データ生成手段は、前記第1領域および前記第2領域のいずれとも異なる前記対象物上の第3領域の三次元形状を表現する第5形状データを、前記対象物の形状を設計数値的に表現した既知の形状データに基づいて生成し、(b)前記取得手段は、前記第2形状データに替えて前記第5形状データを取得することを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the three-dimensional shape data processing system according to any one of claims 6 to 8, wherein the determination means denies the possibility of reproduction. When the result is obtained, (a) the shape data generating means generates fifth shape data representing a three-dimensional shape of the third region on the object different from any of the first region and the second region, The shape of the object is generated based on known shape data expressing the design numerically, and (b) the acquisition means acquires the fifth shape data instead of the second shape data. To do.

また、請求項10の発明は、対象物の三次元形状を複数の方向から測定して得られる複数の個別形状データに基づいて前記対象物の全体的な三次元形状を表す形状データを生成する三次元形状測定システムであって、三次元測定を行って前記複数の個別形状データを取得する測定装置と、前記測定装置と前記対象物とを相対的に配置する配置手段と、請求項6から請求項9のいずれか1つの請求項に記載された三次元形状データ処理システムと、を備え、前記測定装置が前記複数の個別形状データを取得する際には、前記再現の可能性を肯定する判定が前記判定手段で得られたことを条件として、前記対象物のうち前記第1領域と前記第2領域とを包含する範囲については、前記第1形状データと前記第2形状データとにそれぞれ対応する、前記測定装置と前記対象物との配置関係に基づいて前記測定装置と前記対象物とを相対的に配置することを特徴とする。   The invention according to claim 10 generates shape data representing an overall three-dimensional shape of the object based on a plurality of individual shape data obtained by measuring the three-dimensional shape of the object from a plurality of directions. A three-dimensional shape measurement system, comprising: a measurement device that performs three-dimensional measurement to acquire the plurality of individual shape data; and an arrangement unit that relatively arranges the measurement device and the object. And a three-dimensional shape data processing system according to any one of claims 9 to 10, wherein the reproducibility is affirmed when the measuring device acquires the plurality of individual shape data. On the condition that the determination is obtained by the determination means, the range including the first region and the second region of the object is respectively included in the first shape data and the second shape data. Corresponding, Serial characterized by relatively disposed with said object and the measuring device on the basis of the measuring device and the positional relationship between the object.

また、請求項11の発明は、複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち、当該対象物上で互いに重なる部分に3点以上の識別点を有する第1領域と第2領域とについて、前記第1領域における前記3点以上の識別点のうち3以上の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データと、前記第2領域における前記3以上の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第2位置データとを取得する取得手段と、前記第2位置データに基づいて、前記3以上の着目識別点の分布の歪み状態が互いに異なる複数の状態をそれぞれ表現した複数の第3位置データを生成する派生データ生成処理を行う派生データ生成手段と、前記複数の第3位置データのそれぞれについて、所定の座標系において前記第1位置データへの配置合わせ処理を試みることによって、当該処理の結果として複数の第4位置データを生成する形状配置調整手段と、単一の座標系で前記第1領域および前記第2領域についての前記対象物の三次元形状をそれぞれ表現した各形状データの配置合わせを試みたときに、前記対象物のうち前記第1領域と前記第2領域とを包含する範囲について、所定の許容範囲内の精度で前記対象物の三次元形状を再現可能か否かを、前記複数の第4位置データについての形状配置の相互関係に基づいて判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 11 is the first region and the second region having three or more identification points in a portion overlapping each other on the target among the three-dimensional shape of the object provided with a plurality of identification points. And each of the three or more target identification points in the second region and the first position data representing the positions of three or more target identification points among the three or more identification points in the first region. Acquisition means for acquiring the second position data representing the position of the plurality, and based on the second position data, a plurality of states each representing a plurality of states having different distortion states of the distribution of the three or more identification points of interest Derived data generating means for generating derived data for generating third position data, and each of the plurality of third position data are subjected to an alignment process for the first position data in a predetermined coordinate system. The shape arrangement adjusting means for generating a plurality of fourth position data as a result of the processing, and the three-dimensional shape of the object with respect to the first region and the second region in a single coordinate system, respectively When trying to align the expressed shape data, the three-dimensional shape of the object with a precision within a predetermined allowable range with respect to a range including the first area and the second area of the object. And determining means for determining whether or not can be reproduced based on the mutual relationship of the shape arrangement of the plurality of fourth position data.

また、請求項12の発明は、複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち、当該対象物上で互いに重なる部分に3点以上の識別点を有する第1領域と第2領域とについて、前記第1領域における前記3点以上の識別点のうち3以上の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データと、前記第2領域における前記3以上の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第2位置データとを取得する取得手段と、前記第2位置データに基づいて、前記3以上の着目識別点の分布の歪み状態が互いに異なる複数の状態をそれぞれ表現した複数の第3位置データを生成する派生データ生成処理を行う派生データ生成手段と、前記複数の第3位置データのそれぞれについて、所定の座標系において前記第1位置データへの配置合わせ処理を試みる形状配置調整手段と、単一の座標系で前記第1領域および前記第2領域についての前記対象物の三次元形状をそれぞれ表現した各形状データの配置合わせを試みたときに、前記対象物のうち前記第1領域と前記第2領域とを包含する範囲について、所定の許容範囲内の精度で前記対象物の三次元形状を再現可能か否かを、前記配置合わせ処理における前記複数の第3位置データのそれぞれについての形状配置の変動情報の相互関係に基づいて判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 12 is the first region and the second region having three or more identification points in a part of the three-dimensional shape of the object provided with a plurality of identification points on the target object. And each of the three or more target identification points in the second region and the first position data representing the positions of three or more target identification points among the three or more identification points in the first region. Acquisition means for acquiring the second position data representing the position of the plurality, and based on the second position data, a plurality of states each representing a plurality of states having different distortion states of the distribution of the three or more identification points of interest Derived data generating means for generating derived data for generating third position data, and each of the plurality of third position data are subjected to an alignment process for the first position data in a predetermined coordinate system. The object to be arranged when trying to align the shape data representing the three-dimensional shape of the object with respect to the first area and the second area in a single coordinate system. Of the first region and the second region, whether or not the three-dimensional shape of the object can be reproduced with an accuracy within a predetermined allowable range is determined by the plurality of second in the alignment process. Determination means for determining based on the mutual relationship of the variation information of the shape arrangement for each of the three position data.

また、請求項13の発明は、請求項11または請求項12に記載された三次元形状データ処理装置と、前記三次元形状データ処理装置で用いる前記第1位置データと前記第2位置データとのそれぞれの生成に用いられる、前記第1領域についての前記対象物の三次元形状を表現した第1形状データと、前記第2領域についての前記対象物の三次元形状を表現した第2形状データとを生成する形状データ生成手段と、を備えることを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided the three-dimensional shape data processing apparatus according to the eleventh or twelfth aspect, and the first position data and the second position data used in the three-dimensional shape data processing apparatus. First shape data representing the three-dimensional shape of the object for the first region, and second shape data representing the three-dimensional shape of the object for the second region, used for each generation And a shape data generating means for generating.

また、請求項14の発明は、複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状を複数の方向から測定して得られる複数の個別形状データに基づいて前記対象物の全体的な三次元形状を表す形状データを生成する三次元形状測定システムであって、三次元測定を行って前記複数の個別形状データを取得する測定装置と、前記測定装置と前記対象物とを相対的に配置する配置手段と、請求項13に記載された三次元形状データ処理システムと、を備え、前記測定装置が前記複数の個別形状データを取得する際には、前記再現の可能性を肯定する判定が前記判定手段で得られたことを条件として、前記対象物のうち前記第1領域と前記第2領域とを包含する範囲については、前記第1形状データと前記第2形状データとにそれぞれ対応する、前記測定装置と前記対象物との配置関係に基づいて前記測定装置と前記対象物とを相対的に配置することを特徴とする。   Further, the invention of claim 14 is based on a plurality of individual shape data obtained by measuring a three-dimensional shape of an object provided with a plurality of identification points from a plurality of directions. A three-dimensional shape measurement system for generating shape data representing a shape, wherein a measurement device that performs three-dimensional measurement to acquire the plurality of individual shape data, and the measurement device and the object are relatively arranged An arrangement unit and a three-dimensional shape data processing system according to claim 13, wherein when the measuring device acquires the plurality of individual shape data, the determination to affirm the possibility of reproduction is With respect to the range including the first region and the second region of the object on the condition that it is obtained by the determination unit, the range corresponds to the first shape data and the second shape data, respectively. Measurement Wherein the relative arrangement between the object and the measuring device on the basis of the positional relationship between the a location object.

請求項1の発明によれば、対象物上の第2領域の三次元形状を表現した第2形状データに基づいて生成された複数の第3形状データが、第2領域と重なる部分を有する第1領域の三次元形状を表現した第1形状データに対して配置合わせされた後の複数の第4形状データについての形状配置の相互関係に基づいて、第1形状データと第2形状データとが配置合わせによって所定の許容範囲内の精度で対象物の形状を再現できるか否かを判定するので、第1形状データと第2形状データとの相互関係によっては、第1形状データと第2形状データとが所定の許容範囲内の精度で対象物の形状を再現できるか否かを判定できない場合であっても、配置合わせの可否を正しく判定できる確率を向上させることができる。   According to the first aspect of the present invention, the plurality of third shape data generated based on the second shape data representing the three-dimensional shape of the second region on the object has a portion overlapping the second region. The first shape data and the second shape data are based on the mutual relationship of the shape arrangement of the plurality of fourth shape data after being arranged with respect to the first shape data representing the three-dimensional shape of one region. Since it is determined whether or not the shape of the object can be reproduced with accuracy within a predetermined allowable range by arrangement, depending on the mutual relationship between the first shape data and the second shape data, the first shape data and the second shape Even when it is not possible to determine whether or not the data can reproduce the shape of the object with accuracy within a predetermined allowable range, it is possible to improve the probability of correctly determining whether or not alignment is possible.

また、請求項11の発明によれば、複数の識別点が設けられた対象物上の第2領域における3以上の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第2位置データに基づいて生成された複数の第3位置データが、第2領域と重なる部分を有する第1領域における3以上の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データに配置合わせさることによって生成された複数の第4位置データについての形状配置の相互関係に基づいて、第1領域および第2領域についての対象物の三次元形状をそれぞれ表現した各形状データが、所定の許容範囲内の精度で対象物の三次元形状を再現可能か否かを判定するので、第1位置データと第2位置データとについての形状配置の相互関係によっては、第1領域および第2領域についての対象物の三次元形状をそれぞれ表現した各形状データが、所定の許容範囲内の精度で対象物の三次元形状を再現可能か否かを判定できない場合であっても、配置合わせの可否を正しく判定できる確率を向上させることができる。   According to the eleventh aspect of the invention, it is generated based on the second position data representing the positions of three or more target identification points in the second region on the object provided with a plurality of identification points. A plurality of fourth position data generated by arranging the plurality of third position data to the first position data representing the positions of three or more target identification points in the first area having a portion overlapping the second area. Each shape data representing the three-dimensional shape of the object for the first region and the second region based on the mutual relationship of the shape arrangement for the position data is the three-dimensional shape of the object with a precision within a predetermined tolerance. Since it is determined whether or not the shape is reproducible, the three-dimensional shape of the object for the first region and the second region is determined depending on the mutual relationship between the shape positions of the first position data and the second position data. Improves the probability of correctly determining whether or not alignment is possible even if it is not possible to determine whether each represented shape data can reproduce the three-dimensional shape of the target with accuracy within a predetermined tolerance. Can be made.

ICP法による三次元形状の配置合わせの失敗例を示す図である。It is a figure which shows the example of a failure of arrangement | positioning of the three-dimensional shape by ICP method. 実施形態に係る三次元形状測定システムおよび三次元形状データ処理システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the three-dimensional shape measurement system which concerns on embodiment, and a three-dimensional shape data processing system. 実施形態に係る三次元形状データ処理装置の機能構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the functional composition of the three-dimensional shape data processing device concerning an embodiment. 対象物に対する測定範囲の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the measurement range with respect to a target object. 対象物に対する測定範囲の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the measurement range with respect to a target object. 対象物についての個別形状データの取得を説明する図である。It is a figure explaining acquisition of the individual shape data about a subject. 対象物についての個別形状データの取得を説明する図である。It is a figure explaining acquisition of the individual shape data about a subject. 2つの個別形状データが1の座標系に座標変換された様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that two individual shape data were coordinate-transformed into 1 coordinate system. 2つの個別形状データが配置合わせされた様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that two separate shape data were arrange | positioned. 凹凸のある形状データ間の異なる配置関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the different arrangement | positioning relationship between uneven | corrugated shape data. 図10に示される形状データの配置合わせが成功した例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the alignment of the shape data illustrated in FIG. 10 is successful. 形状データの配置合わせが失敗した例を示す図である。It is a figure which shows the example which the alignment of shape data failed. 基準形状データと原参照形状データの取得を説明する図である。It is a figure explaining acquisition of standard shape data and original reference shape data. 基準形状データと原参照形状データを例示する図である。It is a figure which illustrates standard shape data and original reference shape data. 基準形状データと原参照形状データを例示する図である。It is a figure which illustrates standard shape data and original reference shape data. CADデータから判定用形状データを生成する様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the shape data for determination is produced | generated from CAD data. 歪みの付与により生成されるズレ歪み含有参照形状データを例示する図である。It is a figure which illustrates deviation distortion content reference shape data generated by giving distortion. 配置ズレの付与により生成されるズレ歪み含有参照形状データを、三次元測定によって生成する様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the shift distortion content reference shape data generated by grant of arrangement gap is generated by three-dimensional measurement. 配置ズレの付与により生成されるズレ歪み含有参照形状データを、三次元測定によって生成する様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the shift distortion content reference shape data generated by grant of arrangement gap is generated by three-dimensional measurement. 原参照形状データと実測により生成されるズレ歪み含有参照形状データの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the original reference shape data and deviation distortion content reference shape data produced | generated by measurement. 測定装置の装置配置の変動を説明する図である。It is a figure explaining the fluctuation | variation of the apparatus arrangement | positioning of a measuring apparatus. 配置ズレを付与されたズレ歪み含有参照形状データを演算によって生成する様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the shift distortion content reference shape data to which arrangement gap was given is generated by operation. 配置ズレを付与されたズレ歪み含有参照形状データを演算によって生成する様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that the shift distortion content reference shape data to which arrangement gap was given is generated by operation. 基準形状データと原参照形状データとズレ歪み含有参照形状データとが1の座標系に変換された様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that standard shape data, original reference shape data, and shift distortion content reference shape data were changed into one coordinate system. 配置調整済み参照形状データが生成される過程を例示する図である。It is a figure which illustrates the process in which the arrangement | positioning adjusted reference shape data are produced | generated. 配置合わせが成功した配置調整済み参照形状データを例示する図である。It is a figure which illustrates the arrangement | positioning adjusted reference shape data which arrangement | positioning succeeded. 配置合わせが失敗した配置調整済み参照形状データを例示する図である。It is a figure which illustrates the arrangement | positioning adjusted reference shape data in which arrangement alignment failed. 配置調整済み参照形状データが生成される過程を例示する図である。It is a figure which illustrates the process in which the arrangement | positioning adjusted reference shape data are produced | generated. 対象物の全体的な三次元形状を表す形状データを作成する手順例の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the example of a procedure which produces the shape data showing the whole three-dimensional shape of a target object. 第2の装置配置情報を生成する手順例の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the example of a procedure which produces | generates 2nd apparatus arrangement | positioning information. 配置合わせ可否判定処理の手順例の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the example of a procedure of arrangement | positioning permission determination processing. 変形例に係る三次元形状測定システムおよび三次元形状データ処理システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the three-dimensional shape measurement system which concerns on a modification, and a three-dimensional shape data processing system. 変形例に係る三次元形状データ処理装置の機能構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the functional structure of the three-dimensional shape data processing apparatus which concerns on a modification. マーカが貼付された対象物に対する測定範囲の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the measurement range with respect to the target object to which the marker was stuck. マーカが貼付された対象物の個別形状データを例示する図である。It is a figure which illustrates the individual shape data of the target object with which the marker was stuck. マーカに基づいて配置合わせされた個別形状データを例示する図である。It is a figure which illustrates the individual shape data arranged based on the marker. マーカ位置形状に起因した配置合わせの誤りを説明する図である。It is a figure explaining the error of arrangement alignment resulting from a marker position shape. マーカ位置形状に起因した配置合わせの誤りを説明する図である。It is a figure explaining the error of arrangement alignment resulting from a marker position shape. マーカ位置形状に起因した配置合わせの誤りを説明する図である。It is a figure explaining the error of arrangement alignment resulting from a marker position shape. マーカ位置形状に起因した配置合わせの誤りを説明する図である。It is a figure explaining the error of arrangement alignment resulting from a marker position shape. マーカが貼付された対象物についての基準形状データおよび原参照形状データの生成例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a production | generation of the reference | standard shape data and original reference shape data about the target object to which the marker was stuck. マーカが貼付された対象物についての基準形状データおよび原参照形状データの生成例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a production | generation of the reference | standard shape data and original reference shape data about the target object to which the marker was stuck. 、マーカ位置データ取得部および対応関係取得部の動作例を説明する図である。It is a figure explaining the operation example of a marker position data acquisition part and a corresponding relationship acquisition part. 歪み含有参照マーカ位置データの生成例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a production | generation of distortion containing reference marker position data. 配置合わせが成功した配置調整済みマーカ位置データの生成過程を説明する図である。It is a figure explaining the production | generation process of arrangement | positioning adjusted marker position data which arrangement | positioning succeeded. 配置合わせが失敗した配置調整済みマーカ位置データの生成過程を説明する図である。It is a figure explaining the production | generation process of arrangement | positioning adjusted marker position data in which arrangement alignment failed. 配置合わせ可否判定処理の手順例の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the example of a procedure of arrangement | positioning permission determination processing.

<実施形態1について:>
[三次元形状測定システム500Aおよび三次元形状データ処理システム300A:]
図2は、実施形態1に係る三次元形状測定システム500Aおよび三次元形状データ処理システム300Aの構成例を示すブロック図である。
<About Embodiment 1:>
[Three-dimensional shape measurement system 500A and three-dimensional shape data processing system 300A:]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the three-dimensional shape measurement system 500A and the three-dimensional shape data processing system 300A according to the first embodiment.

図2に示される三次元形状処理装置100A、三次元デジタイザ2、マニピュレータ3a、マニピュレータ制御部3bおよびCADシステム8は、三次元形状測定システム500Aおよび三次元形状データ処理システム300Aの主要部をなしており、三次元形状測定システム500Aとして機能する場合と、三次元形状データ処理システム300Aとして機能する場合とがある。   The three-dimensional shape processing apparatus 100A, the three-dimensional digitizer 2, the manipulator 3a, the manipulator control unit 3b, and the CAD system 8 shown in FIG. 2 form the main parts of the three-dimensional shape measurement system 500A and the three-dimensional shape data processing system 300A. In some cases, it functions as the three-dimensional shape measurement system 500A, and it functions as the three-dimensional shape data processing system 300A.

三次元形状データ処理システム300Aは、マニピュレータ3aの台座部に対する三次元デジタイザ2の位置および姿勢を示す複数の第1の装置配置情報に基づいて配置された三次元デジタイザ2が対象物1を測定範囲が重複するように複数の方向から測定したとすれば得られるべき複数の形状データと略同一の三次元形状をそれぞれ表す複数の形状データ(「判定用形状データ」と称する)を生成するとともに、それらの判定用形状データが、例えば、後述するICP法、スピンイメージ法などの、配置合わせ対象の三次元形状間に動的または静的に複数組みの対応点をそれぞれ設定し、これらの対応点に基づいて配置合わせを行う「形状対応点に基づく配置合わせ方法」によって適正に配置合わせ可能なものであるか否かを配置合わせ可否判定処理(後述)によって判定し、配置合わせ可能であると判定された各判定用形状データにそれぞれ対応する第1の装置配置情報を複数の第2の装置配置情報として生成する。   In the three-dimensional shape data processing system 300A, the three-dimensional digitizer 2 arranged based on a plurality of first apparatus arrangement information indicating the position and orientation of the three-dimensional digitizer 2 with respect to the base portion of the manipulator 3a measures the object 1. And a plurality of shape data (referred to as “determination shape data”) each representing a three-dimensional shape substantially the same as a plurality of shape data to be obtained if measured from a plurality of directions so as to overlap. The shape data for the determination sets, for example, a plurality of sets of corresponding points dynamically or statically between the three-dimensional shapes to be aligned, such as an ICP method and a spin image method, which will be described later. It is possible to align whether or not it can be properly aligned by the “alignment method based on shape correspondence points” that performs alignment based on Determined by the determination process (described later), and generates a second device arrangement information first device arrangement information of a plurality each corresponding to each determination shape data it is determined to be disposed aligned.

三次元形状測定システム500Aは、あらかじめ三次元形状データ処理システム300Aとして機能することによって複数の第2の装置配置情報を生成した後、生成された複数の第2の装置配置情報に基づいて対象物1と三次元デジタイザ2とを相対的に配置し、対象物1の三次元形状を複数の方向から測定して得られる複数の形状データ(「個別形状データ」と称する)にICP法などの形状対応点に基づく配置合わせ方法を適用して対象物1の全体的な三次元形状を表す形状データを生成する。   The three-dimensional shape measurement system 500A functions as the three-dimensional shape data processing system 300A in advance to generate a plurality of second device arrangement information, and then based on the generated plurality of second device arrangement information 1 and a three-dimensional digitizer 2 are relatively arranged, and a plurality of shape data (referred to as “individual shape data”) obtained by measuring the three-dimensional shape of the object 1 from a plurality of directions are shaped by an ICP method or the like. Shape data representing the overall three-dimensional shape of the object 1 is generated by applying an alignment method based on corresponding points.

本実施形態においては、三次元形状測定システム500Aと三次元形状データ処理システム300Aとは、同一の構成要素により構成されているが、三次元形状測定システムおよび三次元形状データ処理システムは、例えば、それぞれ同一性能の三次元デジタイザならびにマニピュレータおよびその制御装置などを備えた別個の構成要素により構成されてもよいし、例えば、三次元形状データ処理システム300Aのマニピュレータおよびその制御装置については、三次元形状測定システム500Aのものよりも配置決め精度が高いものを採用してもよい。   In the present embodiment, the three-dimensional shape measurement system 500A and the three-dimensional shape data processing system 300A are configured by the same components, but the three-dimensional shape measurement system and the three-dimensional shape data processing system are, for example, The three-dimensional digitizer and the manipulator having the same performance, and a separate component including the control device thereof may be configured. For example, for the manipulator and the control device of the three-dimensional shape data processing system 300A, You may employ | adopt a thing with higher arrangement determination precision than the thing of the measurement system 500A.

なお、同一形状の多くの部品に対して、それぞれ形状検査に用いられる形状データを生成する必要がある場合には、先ず、三次元形状データ処理システム300Aによって1つ目の部品を対象として複数の第2の装置配置情報を求めておき、次に、マニピュレータ3aの台座部に対して1つ目の部品と略同一の配置に設置された他の部品についても求められた複数の第2の装置配置情報を適用して三次元形状測定システム500Aによって三次元測定を行えば他の部品についても適正に配置合わせできる個別形状データが測定でき、多くの部品の検査用の形状測定にかかる時間を短縮することができる。ここでの、1つ目の部品に基づく複数の第2の装置配置情報の取得作業は、「ティーチング」などとも称される。   When it is necessary to generate shape data used for shape inspection for many parts having the same shape, first, the three-dimensional shape data processing system 300A uses a plurality of parts for the first part. Second apparatus arrangement information is obtained, and then a plurality of second apparatuses obtained for other parts installed in substantially the same arrangement as the first part with respect to the base part of the manipulator 3a. If 3D measurement is performed by the 3D shape measurement system 500A using the arrangement information, individual shape data that can be properly arranged for other parts can be measured, and the time required for shape measurement for inspection of many parts can be reduced. can do. The operation of acquiring a plurality of pieces of second apparatus arrangement information based on the first part here is also referred to as “teaching” or the like.

次に、三次元形状測定システム500Aおよび三次元形状データ処理システム300Aを構成する主要部について説明する。   Next, main parts constituting the three-dimensional shape measurement system 500A and the three-dimensional shape data processing system 300A will be described.

○三次元デジタイザ2:
三次元デジタイザ2は、対象物1の三次元形状を測定し、その三次元形状を表す形状データを取得する三次元デジタイザであり、本発明の「測定装置」に相当する。三次元デジタイザ2は、三次元形状データ処理装置100Aに接続されており(図3)、三次元形状データ処理装置100Aからの制御命令に従って対象物1の三次元測定を行い、測定した形状データを三次元形状データ処理装置100Aに供給するとともに、後述する変形例に係る実施形態などのように、例えば、対象物上に貼付されたマーカなどを画像処理によって抽出する用途などに供するために、必要に応じて、測定した対象物の画像データを三次元形状処理装置100Aへと供給する。なお、通常、三次元デジタイザ2は、測定時の対象物との距離を示す測定距離を変更することが可能であり、測定距離が長くなると対象物上での測定範囲が拡大することにより得られる形状データの解像度が低くなり、測定距離が短くなると逆に、得られる形状データの解像度は高くなる。
○ 3D digitizer 2:
The three-dimensional digitizer 2 is a three-dimensional digitizer that measures the three-dimensional shape of the object 1 and acquires shape data representing the three-dimensional shape, and corresponds to the “measuring device” of the present invention. The three-dimensional digitizer 2 is connected to the three-dimensional shape data processing device 100A (FIG. 3), performs three-dimensional measurement of the object 1 in accordance with a control command from the three-dimensional shape data processing device 100A, and uses the measured shape data. Necessary for supplying to the three-dimensional shape data processing apparatus 100A and for use in extracting a marker or the like affixed on an object by image processing, as in an embodiment according to a modified example to be described later. Accordingly, the measured image data of the object is supplied to the three-dimensional shape processing apparatus 100A. In general, the three-dimensional digitizer 2 can change the measurement distance indicating the distance to the object at the time of measurement, and can be obtained by increasing the measurement range on the object as the measurement distance becomes longer. Conversely, when the resolution of the shape data is reduced and the measurement distance is shortened, the resolution of the obtained shape data is increased.

三次元デジタイザ2が、三次元形状データ処理システム300Aおよび三次元形状測定システム500Aのそれぞれの構成要素として機能するときは、三次元デジタイザ2は、三次元測定で得た複数の形状データをそれぞれ複数の判定用形状データd1(図3)または複数の個別形状データd2(図3)として三次元形状処理装置100Aへ供給する。   When the three-dimensional digitizer 2 functions as each component of the three-dimensional shape data processing system 300A and the three-dimensional shape measurement system 500A, the three-dimensional digitizer 2 uses a plurality of pieces of shape data obtained by the three-dimensional measurement. Is supplied to the three-dimensional shape processing apparatus 100A as shape data for determination d1 (FIG. 3) or a plurality of individual shape data d2 (FIG. 3).

ここで、三次元デジタイザ2によって測定された形状データには、通常、測定装置の制御上の誤差、および測定した画像データに含まれるノイズなどのために、同じ配置において同じ測定パラメータに基づいて連続的に三次元測定を行ったとしても測定毎に僅かなばらつきが発生する。   Here, the shape data measured by the three-dimensional digitizer 2 is usually continuous based on the same measurement parameter in the same arrangement due to an error in the control of the measurement apparatus and noise included in the measured image data. Even if three-dimensional measurement is performed, slight variations occur for each measurement.

また、三次元デジタイザ2においては、三次元測定を正確に行うために形状が既知の校正用対象物などに基づいて校正が行われるが、この校正残差、装置の姿勢および使用中の温度ドリフトなどによっても三次元測定の誤差が発生する。   In the 3D digitizer 2, calibration is performed based on a calibration object whose shape is known in order to accurately perform 3D measurement. This calibration residual, the attitude of the apparatus, and the temperature drift during use The error of three-dimensional measurement also occurs due to the above.

通常、三次元デジタイザ2では、上述した三次元測定の誤差およびばらつきに基づいて、三次元測定の確からしさを表わした「測定精度」が規定されており、形状検査などを行う際には測定精度に留意する必要がある。また、測定精度は、通常、例えば、測定距離などによって定められるいくつかの測定条件ごとにそれぞれ規定されている。   In general, the 3D digitizer 2 defines “measurement accuracy” representing the accuracy of 3D measurement based on the errors and variations of the 3D measurement described above. It is necessary to pay attention to. In addition, the measurement accuracy is normally defined for each of several measurement conditions determined by, for example, a measurement distance.

三次元デジタイザ2の測定精度d18は、三次元デジタイザ2から三次元形状処理装置100Aに供給されることにより、または操作部4(図3)などから入力することにより、あらかじめ記憶部14(図3)に記憶されており、必要に応じて使用される。   The measurement accuracy d18 of the three-dimensional digitizer 2 is supplied to the three-dimensional shape processing apparatus 100A from the three-dimensional digitizer 2 or input from the operation unit 4 (FIG. 3) or the like, so that the storage unit 14 (FIG. 3 ) And used as needed.

また、三次元デジタイザ2としては、測定した対象物の画像データをその内部で処理して形状データを生成する上述したタイプの他に、測定した対象物の画像データを三次元形状データ処理装置100Aへ供給し、画像データから形状データへの変換は、三次元形状データ処理装置100Aにおいて行うタイプのものを採用してもよい。この場合には、三次元デジタイザ2と三次元形状処理装置100Aとで本発明の測定装置を構成することとなる。   Further, as the three-dimensional digitizer 2, in addition to the above-described type in which image data of the measured object is processed therein to generate shape data, the measured object image data is converted into the three-dimensional shape data processing apparatus 100A. The conversion from the image data to the shape data may be a type performed in the three-dimensional shape data processing apparatus 100A. In this case, the three-dimensional digitizer 2 and the three-dimensional shape processing apparatus 100A constitute the measuring apparatus of the present invention.

また、本願発明のうち、マーカが添付された対象物の三次元計測を行わない発明に係る測定装置としては、例えば、画像に基づく三角測量とは異なる方法により三次元測定を行うレーザトラッカーなども採用することができる。   In addition, as a measuring apparatus according to the invention that does not perform three-dimensional measurement of an object with a marker attached among the inventions of the present application, for example, a laser tracker that performs three-dimensional measurement by a method different from triangulation based on images Can be adopted.

○マニピュレータ3aおよびマニピュレータ制御部3b:
マニピュレータ3aは、多関節のアーム部およびアーム部を設置する台座部などから構成される。マニピュレータ3aは、マニピュレータ制御部3bからの制御によって、アーム部を台座部に対して回転させるとともに、アーム部を曲げ伸ばしすることが可能であり、これらの動作によって、アーム部の先端は、台座部を中心とする所定範囲の空間内の任意の位置に所定の範囲の姿勢で配置決めされ得る。アーム部の先端には、三次元デジタイザ2が取り付けられている。
Manipulator 3a and manipulator controller 3b:
The manipulator 3a includes an articulated arm portion and a pedestal portion on which the arm portion is installed. The manipulator 3a can rotate the arm part with respect to the pedestal part and bend and extend the arm part by the control from the manipulator control part 3b. Can be determined at an arbitrary position in a space within a predetermined range centered on the screen with a posture within the predetermined range. A three-dimensional digitizer 2 is attached to the tip of the arm portion.

マニピュレータ制御部3bは、接続ケーブルを介して三次元形状データ処理装置100Aに接続されており、三次元形状データ処理装置100Aからは、各種の制御命令およびマニピュレータ3aの台座部に対する三次元デジタイザ2の位置および姿勢を示す装置配置情報d4(図3)がマニピュレータ制御部3bへと供給される。   The manipulator control unit 3b is connected to the three-dimensional shape data processing device 100A via a connection cable. The three-dimensional shape data processing device 100A receives various control commands and the three-dimensional digitizer 2 for the pedestal portion of the manipulator 3a. Device arrangement information d4 (FIG. 3) indicating the position and orientation is supplied to the manipulator control unit 3b.

マニピュレータ制御部3bは、三次元デジタイザ2が装置配置情報d4に基づく所定の配置に配置決めされるように、マニピュレータ3aの動作を制御する。マニピュレータ制御部3bへの装置配置情報d4の入力は、測定者が、マニピュレータ制御部3bに設けられた不図示の入力部から入力することなどによっても行われ得るとともに、マニピュレータ3aの動作についても、この入力部から制御し得る。   The manipulator control unit 3b controls the operation of the manipulator 3a so that the three-dimensional digitizer 2 is arranged in a predetermined arrangement based on the apparatus arrangement information d4. The input of the device arrangement information d4 to the manipulator control unit 3b can be performed by the measurer inputting from an input unit (not shown) provided in the manipulator control unit 3b, and the operation of the manipulator 3a is also as follows. It can be controlled from this input.

なお、通常、装置配置情報d4は、記憶部14(図3)に記憶されているマニピュレータ3aの台座部に対する対象物の位置および姿勢を示す対象物配置情報d20に基づいて、対象物1に対して、三次元デジタイザ2を所望の相対的な配置に配置決めできるように設定される。従って、三次元デジタイザ2は、対象物1と三次元デジタイザ2との相対的な配置関係に基づいて設定された装置配置情報d4に基づいて配置決めされることになる。   Normally, the device arrangement information d4 is based on the object arrangement information d20 indicating the position and orientation of the object with respect to the pedestal of the manipulator 3a stored in the storage unit 14 (FIG. 3). Thus, the three-dimensional digitizer 2 is set so as to be arranged in a desired relative arrangement. Therefore, the three-dimensional digitizer 2 is determined based on the device arrangement information d4 set based on the relative arrangement relationship between the object 1 and the three-dimensional digitizer 2.

マニピュレータ制御部3bは、装置配置情報d4に基づいた三次元デジタイザ2の配置決めが終了すると、配置決め終了の合図および装置配置情報d4の確認のために、装置配置情報d4を三次元形状処理装置100Aにフィードバックする。三次元形状処理装置100Aは、三次元デジタイザ2の配置決めが終了したことを認識すると、三次元デジタイザ2に三次元測定を実行させる。なお、装置配置情報d4については、三次元デジタイザ2自体の三次元形状や、三次元デジタイザ2に取り付けられた装置配置検出用の構造物の三次元形状を他の形状測定機などを用いて測定することによって取得してもよいし、三次元デジタイザ2に装置配置情報d4を検出可能なセンサを設けて、その出力を取得するなどしても良い。   When the placement of the 3D digitizer 2 based on the device placement information d4 is finished, the manipulator control unit 3b sends the device placement information d4 to the 3D shape processing device in order to confirm the placement decision and to confirm the device placement information d4. Feedback to 100A. When the three-dimensional shape processing apparatus 100A recognizes that the arrangement of the three-dimensional digitizer 2 has been completed, the three-dimensional shape processing apparatus 100A causes the three-dimensional digitizer 2 to perform three-dimensional measurement. As for the device arrangement information d4, the three-dimensional shape of the three-dimensional digitizer 2 itself and the three-dimensional shape of the device arrangement detection structure attached to the three-dimensional digitizer 2 are measured using another shape measuring instrument. It is also possible to acquire the output by providing a sensor capable of detecting the device arrangement information d4 in the three-dimensional digitizer 2 and acquiring the output.

ここで、マニピュレータ3aには、通常、アーム部の先端に取り付けられた三次元デジタイザ2などの位置および姿勢の配置決めに際して、取り付けられたものの重量などに応じた配置決めの誤差が発生するため、配置決めの確からしさを表わした「配置決め精度」が規定されている。   Here, in the manipulator 3a, when determining the position and orientation of the three-dimensional digitizer 2 attached to the tip of the arm unit, an error in determining the arrangement according to the weight of the attached one or the like occurs. “Positioning accuracy” representing the certainty of placement is defined.

マニピュレータ3aの配置決め精度d19は、マニピュレータ制御部3bから三次元形状処理装置100Aに供給されることにより、または操作部4(図3)などから入力することにより、あらかじめ記憶部14(図3)に記憶されており、必要に応じて使用される。   The placement accuracy d19 of the manipulator 3a is supplied in advance to the three-dimensional shape processing apparatus 100A from the manipulator control unit 3b, or input from the operation unit 4 (FIG. 3) or the like, so that the storage unit 14 (FIG. 3) in advance. And used as needed.

また、図3に示される構成の他に、マニピュレータ3aのアーム部に対象物1を取り付け、固定された三次元デジタイザ2に対して、対象物1を移動される構成などを採用してもよい。   In addition to the configuration shown in FIG. 3, a configuration in which the object 1 is attached to the arm portion of the manipulator 3 a and the object 1 is moved with respect to the fixed three-dimensional digitizer 2 may be employed. .

マニピュレータ3aおよびマニピュレータ制御部3bは、本発明の「配置手段」に相当する。配置手段としては、マニピュレータの他に、接触式プローブによって対象物の形状を測定するCMM(座標測定機 Coordinate-measuring machine)の接触式プローブを取り外し、三次元デジタイザ2などを取り付け可能なマウント部を備えたものなどの、三次元デジタイザ2などを複数の配置に設定可能な各種の配置決め機構が採用され得る。   The manipulator 3a and the manipulator control unit 3b correspond to the “placement unit” of the present invention. As a placement means, in addition to the manipulator, a CMM (Coordinate-measuring machine) contact type probe that measures the shape of the object with a contact type probe is removed, and a mount part to which a three-dimensional digitizer 2 or the like can be attached is provided. Various arrangement determining mechanisms that can set the three-dimensional digitizer 2 and the like to a plurality of arrangements, such as those provided, may be employed.

また、配置手段としては、ベルトコンベアや回転ステージなどの、対象物を複数の配置に設定可能な各種の配置決め機構を採用してもよく、また、三次元デジタイザ2および対象物1をそれぞれ複数の配置に設定可能な各種の配置決め機構を共に採用しても良い。   Further, as the arrangement means, various arrangement determining mechanisms such as a belt conveyor and a rotary stage that can set the object in a plurality of arrangements may be adopted, and a plurality of three-dimensional digitizers 2 and objects 1 may be used. Various arrangement determining mechanisms that can be set for the arrangement of the above may be employed together.

なお、対象物1を移動させる場合も、三次元デジタイザ2を移動させる場合と同様に、対象物1と三次元デジタイザ2との相対的な配置関係に基づいて設定された対象物1の配置情報に基づいて、配置手段は、対象物1の配置決めを行う。   Note that when the object 1 is moved, the arrangement information of the object 1 set based on the relative arrangement relationship between the object 1 and the three-dimensional digitizer 2 is the same as when the three-dimensional digitizer 2 is moved. Based on the above, the placement means determines the placement of the object 1.

すなわち、本発明の配置手段は、三次元デジタイザ2などの測定装置と対象物とを相対的に配置する配置手段である。   That is, the arrangement means of the present invention is an arrangement means for relatively arranging a measuring device such as the three-dimensional digitizer 2 and an object.

○CADシステム8:
CADシステム8は、種々の機械装置、製品、実用品、その他の物品について設計三次元形状を表す情報であるCADデータを作成しまたは蓄積するものである。また、CADデータは、設計三次元形状を表す情報の他に、これら各物品の材料、材質、各部の表面粗さ、寸法公差などの特性情報を含んでいてもよい。CADシステム8は、通信回線などを介して三次元形状データ処理装置100Aに接続されている。
○ CAD system 8:
The CAD system 8 creates or accumulates CAD data that is information representing the design three-dimensional shape of various mechanical devices, products, practical products, and other articles. Further, the CAD data may include characteristic information such as the material and material of each article, the surface roughness of each part, and dimensional tolerance in addition to the information representing the design three-dimensional shape. The CAD system 8 is connected to the three-dimensional shape data processing apparatus 100A via a communication line or the like.

三次元形状データ処理システム300Aが機能している場合には、三次元形状処理装置100Aは、操作部4(図3)から入力された部品番号などの対象物の識別情報に対応するCADデータの供給を要求し、CADシステム8は、その要求に応じたCADデータd5(図3)を三次元形状処理装置100Aへと供給する。ここで、CADデータd5は、部品単位のデータであってもよいし、1つの部品が部品の特徴部である部位毎に分割されたデータであっても良い。   When the three-dimensional shape data processing system 300A is functioning, the three-dimensional shape processing apparatus 100A has the CAD data corresponding to the object identification information such as a part number input from the operation unit 4 (FIG. 3). Requesting the supply, the CAD system 8 supplies the CAD data d5 (FIG. 3) according to the request to the three-dimensional shape processing apparatus 100A. Here, the CAD data d5 may be data in parts, or may be data in which one part is divided for each part that is a characteristic part of the part.

[実施形態1に係る配置合わせ可否判定処理の原理の概要:]
次に、三次元形状処理装置100Aの説明に先立って、実施形態1に係る配置合わせ可否判定処理の原理の概要を、三次元形状測定システム500Aの動作の概要と合わせて説明する。
[Overview of Principle of Arrangement Acceptability Determination Processing According to Embodiment 1]
Next, prior to the description of the three-dimensional shape processing apparatus 100A, the outline of the principle of the alignment possibility determination process according to the first embodiment will be described together with the outline of the operation of the three-dimensional shape measurement system 500A.

○三次元形状測定システム500Aの動作の概要:
図4および図5は、三次元形状測定システム500Aが、複数の方向から対象物の三次元形状を測定するときの測定範囲の設定を説明する図である。図4では、装置配置情報d4aおよびd4bに基づいて配置決めされた三次元デジタイザ2が異なる複数の方向から、対象物1を三次元測定している。また、図4に示された異なる三次元デジタイザ2aおよび2bのように複数の三次元デジタイザを組合わせて三次元測定してもよい。このように、マニピュレータの可動範囲の制限によって1組のマニピュレータと測定装置によっては、対象物の着目部分の全ての三次元形状を測定することができない場合や、マニピュレータの移動時間のために測定所要時間が所定の制限時間を超える場合などでは複数台の測定装置をマニピュレータと組合わせて使用してもよい。また、対象物を回転ステージなどに載置することにより、対象物の全周的な三次元形状を測定してもよい。
○ Outline of operation of the three-dimensional shape measurement system 500A:
4 and 5 are diagrams for explaining setting of a measurement range when the three-dimensional shape measurement system 500A measures the three-dimensional shape of an object from a plurality of directions. In FIG. 4, the object 1 is three-dimensionally measured from a plurality of directions in which the three-dimensional digitizer 2 determined based on the device arrangement information d4a and d4b is different. Further, three-dimensional measurement may be performed by combining a plurality of three-dimensional digitizers such as the different three-dimensional digitizers 2a and 2b shown in FIG. Thus, depending on the limitation of the manipulator's movable range, some manipulators and measuring devices cannot measure all three-dimensional shapes of the target portion of the object, or measurement is necessary due to the movement time of the manipulator. When the time exceeds a predetermined time limit, a plurality of measuring devices may be used in combination with a manipulator. Further, the entire three-dimensional shape of the object may be measured by placing the object on a rotary stage or the like.

ここで、測定範囲n1およびn2は、それぞれ装置配置情報d4aおよび装置配置情報d4bに対応する三次元デジタイザ2の測定範囲を示しており、測定範囲n1およびn2にそれぞれ対応する三次元形状を表す形状データは、複数の個別形状データd2(図3)として、三次元形状処理装置100Aに供給される。測定範囲n1およびn2は対象物1上で重複する部分を有しており、その重複部分には、円柱状および四角柱状の部位が設けられている。測定範囲n1およびn2に対応する複数の個別形状データd2は、三次元形状処理装置100AによってICP法などを用いて、主に円柱状および四角柱状の部位に基づいて配置合わせされる。このように、ICP法などの形状対応点に基づく配置合わせ方法を用いる場合には、配置合わせされる形状データを取得するための測定範囲の重複部分に、凹凸形状が存在するように、測定範囲を設定する必要がある。   Here, the measurement ranges n1 and n2 indicate the measurement ranges of the three-dimensional digitizer 2 corresponding to the device arrangement information d4a and the device arrangement information d4b, respectively, and represent the three-dimensional shapes corresponding to the measurement ranges n1 and n2, respectively. The data is supplied to the three-dimensional shape processing apparatus 100A as a plurality of individual shape data d2 (FIG. 3). The measurement ranges n1 and n2 have overlapping portions on the object 1, and the overlapping portions are provided with cylindrical and quadrangular columnar portions. The plurality of individual shape data d2 corresponding to the measurement ranges n1 and n2 are arranged based on the cylindrical and quadrangular column portions by the three-dimensional shape processing apparatus 100A using the ICP method or the like. Thus, when using the alignment method based on the shape corresponding points such as the ICP method, the measurement range is such that the uneven shape exists in the overlapping portion of the measurement range for obtaining the shape data to be aligned. Need to be set.

これらの円柱状および四角柱状の部位のような凹凸などを形成する特徴的な形状が重複部分に存在せず、重複部分が、例えば平面である場合などでは、ICP法などの形状対応点に基づく配置合わせ方法を適用しても正しく配置合わせがなされないため、このような場合には、例えば、後述するマーカに基づく配置合わせなどが採用される。   In the case where there is no characteristic shape that forms irregularities such as these cylindrical and quadrangular columnar portions in the overlapping portion, and the overlapping portion is, for example, a flat surface, it is based on a shape corresponding point such as the ICP method. Even if the alignment method is applied, correct alignment is not performed. In such a case, for example, alignment based on a marker described later is employed.

図5では、四角錐状の対象物1aに対する測定範囲の設定例が示されており、相互に重複する部分を有する測定範囲n1からn4が時計回りに隙間無く設定されている。各測定範囲に対応する複数の個別形状データd2は、主に、重複部分に設けられた円柱状の部位に基づいて、ICP法などによって位置合わせされる。欠落がない形状データを取得する必要がある場合には、このように対象物の検査対象などの着目部分において、すきまなく測定範囲を設定する必要がある。   FIG. 5 shows an example of setting the measurement range for the quadrangular pyramid-shaped object 1a, and the measurement ranges n1 to n4 having overlapping portions are set clockwise with no gaps. The plurality of individual shape data d2 corresponding to each measurement range is aligned by the ICP method or the like mainly based on the cylindrical portion provided in the overlapping portion. When it is necessary to acquire shape data that is not missing, it is necessary to set the measurement range without any gaps in the target portion such as the inspection target of the object.

図6および図7は、対象物についての個別形状データの取得を説明する図である。図6では、凹凸のある曲面によって形成される対象物1の三次元形状を、矢印Y2に沿って装置配置情報d4aおよび装置配置情報d4bに基づいて順次配置決めされ、各配置においてそれぞれ測定範囲n1およびn2を有する三次元デジタイザ2を用いて測定している。   6 and 7 are diagrams for explaining acquisition of individual shape data for an object. In FIG. 6, the three-dimensional shape of the object 1 formed by the curved surface with unevenness is sequentially arranged based on the device arrangement information d4a and the device arrangement information d4b along the arrow Y2, and the measurement range n1 in each arrangement. And a three-dimensional digitizer 2 having n2.

ここで、測定範囲n1およびn2の一部は、対象物1上で重複しているため、測定される形状データは、略同一の三次元形状を表す形状データを有することとなる。   Here, since part of the measurement ranges n1 and n2 overlaps on the object 1, the measured shape data has shape data representing substantially the same three-dimensional shape.

図7は、図6に示された、装置配置情報d4aおよび装置配置情報d4bに基づいて配置決めされ三次元デジタイザ2がそれぞれ測定した個別形状データd2aおよびd2bを、それらが表す三次元形状として示している。   FIG. 7 shows the individual shape data d2a and d2b determined based on the device arrangement information d4a and the device arrangement information d4b and measured by the three-dimensional digitizer 2 shown in FIG. 6 as the three-dimensional shapes they represent. ing.

図8は、図7に示された個別形状データd2aおよびd2bが、1の座標系に座標変換された様子を示す図である。なお、図8から図12においては、三次元形状間の配置ずれ量を、三次元形状の大きさに対して誇張して表示している。   FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the individual shape data d2a and d2b illustrated in FIG. 7 are coordinate-converted into one coordinate system. 8 to 12, the amount of displacement between the three-dimensional shapes is exaggerated with respect to the size of the three-dimensional shape.

この座標変換は、装置配置情報d4aおよびd4bに基づいて行うことができる。すなわち、装置配置情報d4aおよびd4bと、装置配置情報d4aおよびd4bに基づいて配置決めされた三次元デジタイザ2の実際の配置とには、既述したマニピュレータ3aの配置決め誤差に起因した誤差があり、この誤差のために図8に示されるように、個別形状データd2aとd2bとは、通常、重なることがない。   This coordinate conversion can be performed based on the device arrangement information d4a and d4b. That is, the apparatus arrangement information d4a and d4b and the actual arrangement of the three-dimensional digitizer 2 decided based on the apparatus arrangement information d4a and d4b have errors due to the arrangement error of the manipulator 3a described above. Because of this error, as shown in FIG. 8, the individual shape data d2a and d2b usually do not overlap.

図9は、図8に示された配置がずれた2つの個別形状データd2aおよびd2bが配置合わせされた様子を示す図であり、この配置合わせは、個別形状データd2aおよびd2bがそれぞれ表す三次元形状の略同一の形状部分に基づいて、ICP法、スピンイメージ法などの形状対応点に基づく配置合わせ方法によって行われている。   FIG. 9 is a diagram showing a state in which the two individual shape data d2a and d2b whose arrangement shown in FIG. 8 is shifted are arranged, and this arrangement is a three-dimensional representation represented by the individual shape data d2a and d2b, respectively. Based on shape portions having substantially the same shape, an alignment method based on shape corresponding points such as an ICP method and a spin image method is used.

ここで、配置合わせ対象の複数の三次元形状データのそれぞれをスピンイメージに変換し、各スピンイメージ間で複数組みの対応点を探索することによって三次元形状データ間に複数組みの対応点を設定し、三次元形状データ間の配置合わせを行う手法を、本出願においては「スピンイメージ法」と称する。   Here, multiple sets of corresponding points are set between 3D shape data by converting each of multiple 3D shape data to be aligned into spin images and searching for multiple sets of corresponding points between each spin image. In this application, a technique for performing alignment between three-dimensional shape data is referred to as “spin image method”.

なお、「スピンイメージ」は、三次元形状データの各点について、当該各点とその周囲の各点との三次元的な位置関係に基づいて、三次元形状データの配置に依存しない所定の特徴量を特定することによって得られる画像である。   The “spin image” is a predetermined feature that does not depend on the arrangement of the three-dimensional shape data for each point of the three-dimensional shape data, based on the three-dimensional positional relationship between each point and the surrounding points. It is an image obtained by specifying the amount.

スピンイメージは、三次元形状データの配置に依存しないため、スピンイメージ法では、通常、三次元形状データ間の対応関係が静的に求められて三次元形状データ間の配置合わせが行われる。   Since the spin image does not depend on the arrangement of the three-dimensional shape data, in the spin image method, the correspondence between the three-dimensional shape data is normally obtained statically and the arrangement between the three-dimensional shape data is performed.

○実施形態1における配置合わせ可否判定処理の原理の概要:
次に、2つの形状データにICP法を適用して形状データ間の配置合わせを行う場合を例に、ICP法について説明する。ここで、これら2つの形状データがそれぞれ表す三次元形状は、相互に略同一の三次元形状を含んでおり、図8に示される個別形状データd2aおよびd2bのように、相互にずれて配置されているものとする。
○ Outline of Principle of Arrangement Acceptability Determination Processing in Embodiment 1:
Next, the ICP method will be described using an example in which the ICP method is applied to two shape data to perform alignment between the shape data. Here, the three-dimensional shapes represented by the two shape data respectively include substantially the same three-dimensional shapes, and are shifted from each other as in the individual shape data d2a and d2b shown in FIG. It shall be.

ICP法は、毎回の演算毎に配置合わせの基準となる基準形状データと配置合わせされる参照形状データとの対応関係を求め、その対応関係に基づいて各形状データがそれぞれ表す三次元形状の面と面との距離を短くする座標変換情報を求める。   The ICP method obtains a correspondence relationship between the reference shape data serving as a reference for alignment for each calculation and the reference shape data for alignment, and the surface of the three-dimensional shape represented by each shape data based on the correspondence relationship. The coordinate conversion information for shortening the distance between the surface and the surface is obtained.

求められた座標変換情報に基づく座標変換を参照形状データに施すという座標変換情報の算出および座標変換を繰り返し行うことによって、各三次元形状間の面と面との距離が最小になるような座標変換情報を求めるアルゴリズムを基本とする手法であり、面と面との距離に応じて、その距離を短くする割合を変更する手法など各種の派生方法がある。   Coordinates that minimize the distance between surfaces between each three-dimensional shape by repeatedly calculating the coordinate conversion information and applying the coordinate conversion based on the obtained coordinate conversion information to the reference shape data. This method is based on an algorithm for obtaining conversion information, and there are various derivation methods such as a method of changing the ratio of shortening the distance according to the distance between the surfaces.

従って、既述したように、例えば、凹凸の少ない平面状の三次元形状を表す形状データなど、形状データ間の適正な対応関係を求めにくい形状においては、ICP法を適用しても配置合わせに失敗する場合が多くなる。   Therefore, as described above, in the shape where it is difficult to obtain an appropriate correspondence between the shape data, such as shape data representing a planar three-dimensional shape with less unevenness, the ICP method can be used for alignment. There are many cases of failure.

なお、三次元デジタイザ2が取得した形状データにおいては、取得された形状データに対する三次元デジタイザ2の存在方向が判別可能であるため、ICP法における基準形状データと参照形状データとの対応関係の取得は、通常、三次元デジタイザ2側のみから観察される各形状データの三次元形状に基づいて行われる。このため、表裏の誤認識に起因する誤った配置合わせが防止される。   In addition, in the shape data acquired by the 3D digitizer 2, the existence direction of the 3D digitizer 2 with respect to the acquired shape data can be determined, and therefore, the correspondence relationship between the reference shape data and the reference shape data in the ICP method is acquired. Is normally performed based on the three-dimensional shape of each shape data observed only from the three-dimensional digitizer 2 side. For this reason, erroneous alignment due to erroneous recognition of the front and back sides is prevented.

また、ICP法は、凹凸のある形状データについては、通常、各形状データが表す三次元形状間の距離の遠近など、各形状データ間の配置関係の影響をあまり受けることなく形状データ間の適切な対応関係を求めることができるので、多くの場合、各形状データ間の当初の配置関係に関わらず配置合わせを成功させることができる。この状態を図10および図11を参照しつつ説明する。   In addition, the ICP method is generally suitable for shape data with unevenness, without being affected by the positional relationship between the shape data, such as the distance between the three-dimensional shapes represented by the shape data. In many cases, the alignment can be successful regardless of the initial arrangement relationship between the shape data. This state will be described with reference to FIGS.

図10は、2つの凹凸のある形状データ間の異なる配置関係の例を示す図である。ここでは、凹凸のある形状データとして図9に示された個別形状データd2aおよびd2bが採用されている。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a different arrangement relationship between two uneven shape data. Here, the individual shape data d2a and d2b shown in FIG. 9 are adopted as the shape data having unevenness.

個別形状データd2aおよびd2bは、それぞれ配置合わせの基準となる基準形状データおよび配置合わせされる参照形状データとして設定されている。また、形状データe1およびe2は、それぞれ個別形状データd2bの配置を図中の矢印に沿ってずらすことにより生成されており各形状データd2b、e1およびe2は、同一形状を表わし、かつ、個別形状データd2aに対して、それぞれ異なった配置関係である。   The individual shape data d2a and d2b are set as standard shape data serving as a basis for alignment and reference shape data to be aligned, respectively. Further, the shape data e1 and e2 are generated by shifting the arrangement of the individual shape data d2b along the arrows in the drawing, and the shape data d2b, e1 and e2 represent the same shape, and the individual shape The data d2a has different arrangement relations.

図11は、図10に示された各形状データd2b、e1およびe2が、ICP法によって配置合わせを試みられた結果、それぞれ形状データd2b’、e1’およびe2’として座標変換され、個別形状データd2aに適切に配置合わせされた状態を示している。   FIG. 11 shows that individual shape data d2b, e1, and e2 shown in FIG. 10 are coordinate-converted as shape data d2b ′, e1 ′, and e2 ′, respectively, as a result of an attempt to align them by the ICP method. The state where it is appropriately aligned with d2a is shown.

このように、凹凸のある形状データ間では、通常、当初の配置関係の影響をほとんど受けることなくICP法によって、適切に配置合わせすることができ、配置合わせされた各形状データは、当初配置に関わらず、通常、略同一の配置に座標変換されている。   As described above, between uneven shape data, it can be properly arranged by the ICP method with almost no influence of the original arrangement relationship, and each arranged shape data is in the initial arrangement. Regardless, the coordinates are usually converted to substantially the same arrangement.

これに対して、凹凸の少ない形状データ間にICP法を適用する場合には、形状データ間の対応関係を適切に求めることが困難であり、さらに、各データ間の当初の配置関係を変えると対応関係の取得にも影響が生じるため、各データ間の当初の配置のズレが大きくなるにつれて、対応関係も間違った対応関係がより設定されやすくなる。   On the other hand, when the ICP method is applied between shape data with less unevenness, it is difficult to appropriately obtain the correspondence between the shape data. Further, if the initial arrangement relationship between the data is changed, Since the acquisition of the correspondence relationship is also affected, the correspondence relationship with the wrong correspondence relationship is more likely to be set as the initial layout deviation between the data increases.

このため、凹凸の少ない形状データ間に複数の異なる当初の配置関係を設定して、各配置関係毎にICP法による配置合わせを試みると、通常、各配置関係毎に配置合わせが失敗するだけでなく、配置合わせ後の形状データの配置は、各配置関係毎に、ばらついてしまう。また、そのばらつき方は、当初の配置のズレが大きくなるにつれて、大きくなる。ここで、上述した配置合わせの失敗例を、図12を参照して説明する。   For this reason, when a plurality of different initial arrangement relationships are set between shape data with few irregularities and an attempt is made to align each IC using the ICP method for each arrangement relationship, the alignment usually only fails for each arrangement relationship. In addition, the arrangement of the shape data after the arrangement is varied for each arrangement relationship. Further, the variation becomes larger as the initial dislocation becomes larger. Here, a failure example of the alignment described above will be described with reference to FIG.

図12は、凹凸の少ない円弧状の断面を有する三次元形状を表す形状データの配置合わせが失敗した例を示す図である。図12では、円弧状の断面を有する三次元形状を表す個別形状データd2fおよびd2gがあり、それぞれ配置合わせの基準となる基準形状データおよび配置合わせされる参照形状データとして設定されている。個別形状データd2gからは、その配置をずらした形状データe3およびe4が生成されており、各形状データd2g、e3およびe4が個別形状データd2fに対して配置合わせを試みられた結果、ICP法によってそれぞれ各形状データd2g’、e3’およびe4’に座標変換された様子を示している。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which alignment of shape data representing a three-dimensional shape having an arc-shaped cross section with less unevenness has failed. In FIG. 12, there are individual shape data d2f and d2g representing a three-dimensional shape having an arcuate cross section, which are set as reference shape data serving as a basis for alignment and reference shape data to be aligned, respectively. From the individual shape data d2g, shape data e3 and e4 whose positions are shifted are generated. As a result of each shape data d2g, e3 and e4 being tried to be aligned with the individual shape data d2f, the ICP method is used. Each of the shape data d2g ′, e3 ′, and e4 ′ is shown in FIG.

図12に示される例では、各形状データd2g’、e3’およびe4’は、個別形状データd2fに対して、配置合わせが失敗しているとともに、それぞれの配置は相互にばらついている。   In the example shown in FIG. 12, the shape data d2g ′, e3 ′, and e4 ′ have failed to be aligned with respect to the individual shape data d2f, and the respective positions vary from one another.

なお、図10から図12をそれぞれ参照した上記説明においては、各形状データの形状は全て同じであり、配置のみが異なるという前提で説明したが、各形状データそれぞれの形状が相互に多少異なったものであっても配置合わせにおいては配置合わせ対象である形状データ間における略同一形状部の全体にわたって配置合わせの誤差が分散されるので、凹凸のある形状データ間および凹凸の少ない形状データ間のそれぞれについての配置合わせの結果は、通常、上述した配置合わせの結果と同様の結果となる。   In the above description referring to FIG. 10 to FIG. 12, the description is based on the premise that the shapes of the shape data are all the same and only the arrangement is different, but the shapes of the shape data are slightly different from each other. Even in the case of alignment, since alignment errors are distributed over substantially the same shape portion between the shape data to be aligned, each of the shape data with unevenness and between the shape data with few unevennesses. The result of the alignment for is usually the same as the result of the alignment described above.

上記に説明したように、凹凸のある三次元形状を有する形状データ間のICP法による配置合わせにおいては、相互の配置関係が種々に異なったとしても、多少の形状の歪みの有無に関わらず、通常、配置関係にかかわらずほぼ同じ適切な配置に配置合わせされるのに対して、凹凸の少ない三次元形状を有する形状データ間のICP法による配置合わせにおいては、その相互の配置関係が種々に異なった場合、多少の形状の歪みの有無に関わらず、通常、配置合わせは失敗し、かつ、配置合わせされる参照形状データのそれぞれの配置合わせ後の配置は、相互にばらつきを生じ、そのばらつき方は、当初の配置のズレが大きくなるにつれて大きくなる。   As described above, in the alignment by the ICP method between the shape data having the uneven three-dimensional shape, even if the mutual arrangement relationship is variously different, regardless of the presence or absence of some shape distortion, Usually, the arrangement is almost the same regardless of the arrangement relationship, but in the arrangement by the ICP method between the shape data having a three-dimensional shape with few irregularities, there are various mutual arrangement relationships. If they are different, the alignment usually fails regardless of the presence or absence of some shape distortion, and the arrangement of the reference shape data to be aligned after each alignment varies, and the variation The direction becomes larger as the displacement of the initial arrangement becomes larger.

ここで、例えば、既述したように、図1に示された例では、配置合わせは失敗しているものの形状データが表す形状間の距離はほぼなくなっているため、配置合わせの基準となる基準形状データと配置合わせされる参照形状データとの相互関係に着目して配置合わせの成否(可否)を判定したとしても、必ずしも正しく判定することができない。   Here, for example, as described above, in the example shown in FIG. 1, although the alignment has failed, the distance between the shapes represented by the shape data is almost eliminated. Even if the success or failure (possibility) of the alignment is determined by paying attention to the mutual relationship between the shape data and the reference shape data to be aligned, it cannot always be determined correctly.

しかし、例えば、図1に示される例であっても、基準形状データと参照形状データとの配置関係を種々に変更して、それぞれの配置関係毎に配置合わせを試みると、各配置関係に対応する参照形状データのそれぞれの配置についての相互関係は、上記に説明したように、通常、ばらついたものとなる。   However, for example, even in the example shown in FIG. 1, if the arrangement relationship between the standard shape data and the reference shape data is changed variously and the arrangement is tried for each arrangement relationship, it corresponds to each arrangement relationship. As described above, the mutual relationship between the arrangements of the reference shape data is usually varied.

実施形態1に係る配置合わせ可否判定処理は、このばらつきに着目して、基準形状データと参照形状データとの正しい配置関係が不明である場合であっても、基準形状データに対する当初の配置が種々に異なる複数の参照形状データのそれぞれについて、基準形状データへの配置合わせを施したときに、これら複数の参照形状データについての形状配置のばらつきが少ない場合は、正しい配置への配置合わせが行われているとして配置合わせの可否を判定する処理である。   In the alignment feasibility determination processing according to the first embodiment, paying attention to this variation, even if the correct arrangement relationship between the reference shape data and the reference shape data is unknown, there are various initial arrangements for the reference shape data. When each of a plurality of different reference shape data is subjected to alignment with the standard shape data, if there is little variation in the shape arrangement for the plurality of reference shape data, alignment to the correct arrangement is performed. This is a process for determining whether or not alignment is possible.

具体的には、参照形状データから基準形状データに対してそれぞれ当初の形状配置が異なる複数の形状データを作成して、それぞれの形状データについて基準形状データへの配置合わせを試みた後、それぞれの形状データについての形状配置の相互関係を表す評価値を求めるとともに、この評価値と、配置合わせの成否を判定するための判定用閾値とを比較することによって配置合わせの可否を判定する。   Specifically, after creating a plurality of shape data each having a different initial shape arrangement from the reference shape data with respect to the reference shape data, and trying to align each shape data to the reference shape data, The evaluation value indicating the mutual relationship of the shape arrangement with respect to the shape data is obtained, and whether or not the alignment is possible is determined by comparing the evaluation value with a determination threshold value for determining the success or failure of the alignment.

参照形状データが基準形状データに対して配置合わせ可能であると判定された場合は、参照形状データを得た三次元デジタイザ2についての装置配置の設定も適切であり、逆に、参照形状データが配置合わせ可能ではないと判定された場合には、三次元デジタイザ2についての装置配置の設定も適切ではないこととなる。   If it is determined that the reference shape data can be aligned with the standard shape data, the device layout setting for the three-dimensional digitizer 2 that has obtained the reference shape data is also appropriate. If it is determined that the alignment is not possible, the device arrangement setting for the three-dimensional digitizer 2 is not appropriate.

なお、上述したように、この相互関係における配置のばらつきなどは、基準形状データと参照形状データとの配置のズレが大きくなるにつれて、通常、大きくなるので、配置のズレの与え方と判定用閾値とは、システムに対する要求に応じて適切に調整される。   Note that, as described above, the variation in the arrangement in the interrelationship and the like usually increases as the arrangement deviation between the standard shape data and the reference shape data increases. Is appropriately adjusted according to the demands on the system.

なお、配置合わせ可否判定処理における判定方法の詳細については、三次元形状処理装置100Aの説明において後述する。   The details of the determination method in the alignment possibility determination process will be described later in the description of the three-dimensional shape processing apparatus 100A.

[三次元形状処理装置100A:]
図3は、実施形態に係る三次元形状データ処理装置100Aの各機能部の構成を例示するブロック図である。図3には、各機能部とともに、各機能部間で授受される主な情報が記載されている。また、制御信号などについての記載は省略されている。
[Three-dimensional shape processing apparatus 100A:]
FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of each functional unit of the three-dimensional shape data processing apparatus 100A according to the embodiment. In FIG. 3, main information exchanged between the functional units is described together with the functional units. In addition, descriptions of control signals and the like are omitted.

図3に示されるように、三次元形状処理装置100Aは、操作部4、表示部5、入出力部6、抽出部7、形状データ取得部10A、ズレ歪み付与部11、形状配置調整部12、配置合わせ可否判定部13A、記憶部14および制御処理部15を主に備えて構成される。   As illustrated in FIG. 3, the three-dimensional shape processing apparatus 100A includes an operation unit 4, a display unit 5, an input / output unit 6, an extraction unit 7, a shape data acquisition unit 10A, a displacement distortion imparting unit 11, and a shape arrangement adjustment unit 12. The arrangement determination unit 13A, the storage unit 14, and the control processing unit 15 are mainly provided.

三次元形状処理装置100Aは、三次元形状データ処理システム300Aの構成要素として機能する際には、供給される複数の判定用形状データd1が適正に配置合わせ可能なものであるか否かを判定する配置合わせ可否判定処理を行って、配置合わせ可能であると判定された判定用形状データd1に対応する装置配置情報を、三次元形状測定システム500Aが複数の個別形状データを測定するときの装置配置情報である第2の装置配置情報として求める処理などを行う。   When the three-dimensional shape processing apparatus 100A functions as a component of the three-dimensional shape data processing system 300A, the three-dimensional shape processing apparatus 100A determines whether or not the supplied plurality of determination shape data d1 can be appropriately arranged. An apparatus used when the 3D shape measurement system 500A measures a plurality of individual shape data using apparatus arrangement information corresponding to the shape data for determination d1 that is determined to be able to be arranged by performing the arrangement adequacy determination process to be performed. A process for obtaining the second apparatus arrangement information as arrangement information is performed.

また、三次元形状処理装置100Aが、三次元形状測定システム500Aの構成要素として機能する際には、三次元形状処理装置100Aは、三次元デジタイザ2から供給される複数の個別形状データd2を、ICP法などを用いて配置合わせし、対象物1についての全体的な三次元形状を表す形状データを生成する処理などを行う。   When the 3D shape processing apparatus 100A functions as a component of the 3D shape measurement system 500A, the 3D shape processing apparatus 100A receives a plurality of individual shape data d2 supplied from the 3D digitizer 2 as follows. Arrangement is performed using an ICP method or the like, and processing for generating shape data representing the overall three-dimensional shape of the object 1 is performed.

図3に示される操作部4は、例えば、キーボード、マウスおよび操作ボタンなどを備えて構成されており、制御処理部15への操作信号の入力や、部品番号などの対象物の識別情報の入力、三次元形状処理装置100Aの各部の制御および処理に使用される処理装置パラメータの設定、マニピュレータ3aの台座部に対する対象物の位置および姿勢を示す対象物配置情報d20、三次元測定時の三次元デジタイザ2と対象物との距離を示す測定距離および測定範囲を示す画角などの測定パラメータd3の設定、および三次元デジタイザ2の装置配置情報d4の設定などの用途に使用され、設定された処理装置パラメータ、測定パラメータd3および装置配置情報d4などは、制御処理部15によって、記憶部14に記憶される。記憶された測定パラメータd3および装置配置情報d4は、必要時に制御処理部15によって取得されて、それぞれ三次元形状処理装置100Aの各部、三次元デジタイザ2およびマニピュレータ制御部3bに供給される。なお、処理装置パラメータとしては、後述する配置合わせ可否判定処理に用いられる判定閾値th1などが挙げられる。   The operation unit 4 shown in FIG. 3 includes, for example, a keyboard, a mouse, an operation button, and the like, and inputs an operation signal to the control processing unit 15 and an input of object identification information such as a part number. , Setting of processing apparatus parameters used for control and processing of each part of the three-dimensional shape processing apparatus 100A, object arrangement information d20 indicating the position and orientation of the object with respect to the pedestal part of the manipulator 3a, three-dimensional at the time of three-dimensional measurement Processes used and set for applications such as setting of measurement parameters d3 such as a measurement distance indicating the distance between the digitizer 2 and the object and an angle of view indicating a measurement range, and setting of device arrangement information d4 of the three-dimensional digitizer 2 Device parameters, measurement parameters d3, device arrangement information d4, and the like are stored in the storage unit 14 by the control processing unit 15. The stored measurement parameter d3 and device arrangement information d4 are acquired by the control processing unit 15 when necessary, and are supplied to each unit of the three-dimensional shape processing device 100A, the three-dimensional digitizer 2, and the manipulator control unit 3b, respectively. Examples of the processing apparatus parameter include a determination threshold th1 used for an alignment determination process described later.

表示部5は、例えば液晶ディスプレイ、CRTなどで構成されて、動画などを表示可能であり、測定された形状データの三次元形状などの画像情報や、各種メッセージ、後述する配置合わせ可否判定処理の判定結果d21(図3)などが表示部5に表示される。また、操作部4から各種パラメータや装置配置情報などが入力される際には、これらの情報は表示部5に表示され、入力値の確認などに供される。   The display unit 5 is composed of, for example, a liquid crystal display, a CRT, and the like, and can display a moving image. Image information such as a three-dimensional shape of measured shape data, various messages, and an alignment possibility determination process described later. The determination result d21 (FIG. 3) or the like is displayed on the display unit 5. Further, when various parameters, device arrangement information, and the like are input from the operation unit 4, these information are displayed on the display unit 5 and used for confirmation of input values.

入出力部6は、例えばマルチメディアドライブやネットワークのインタフェースなどを備えて構成され、光ディスクなどの記憶媒体9を受け付けるとともに、記憶媒体9およびネットワークを介した情報の授受を制御処理部15との間で行うものである。三次元デジタイザ2からの判定用形状データd1および個別形状データd2、ならびにCADシステム8からのCADデータd5は、三次元デジタイザ2およびCADシステム8からそれぞれ直接入力されるだけでなく、入出力部6によって、記憶媒体9や、ネットワーク経由でも入力され得る。   The input / output unit 6 includes, for example, a multimedia drive, a network interface, and the like. The input / output unit 6 receives a storage medium 9 such as an optical disk, and exchanges information with the control processing unit 15 via the storage medium 9 and the network. Is what you do. The determination shape data d1 and individual shape data d2 from the three-dimensional digitizer 2 and the CAD data d5 from the CAD system 8 are not only directly input from the three-dimensional digitizer 2 and the CAD system 8, respectively, but also the input / output unit 6 Thus, it can also be input via the storage medium 9 or via a network.

記憶部14は、例えばハードディスク、ROMおよびRAMなどを備えて構成されており、配置合わせされた各種形状データおよび画像データなどの三次元形状処理装置100Aの各部が出力する情報、三次元形状処理装置100Aの各部を制御するために設定された処理装置パラメータ、対象物配置情報d20、測定パラメータd3および装置配置情報d4などの三次元形状測定システム500Aおよび三次元形状データ処理システム300Aの各部に必要なパラメータ、ならびに三次元形状処理装置100Aの各部の動作を制御する制御プログラムなどの恒久的な記憶と、各種情報の一時的な記憶とに使用される。また、三次元デジタイザ2が、その測定した対象物の二次元画像から形状データへの変換を三次元形状処理装置100Aに処理させるタイプのものである場合には、その変換に必要な三次元化パラメータなども記憶部14に記憶される。   The storage unit 14 includes, for example, a hard disk, a ROM, a RAM, and the like. Information output from each unit of the 3D shape processing apparatus 100A such as various arranged shape data and image data, the 3D shape processing apparatus Necessary for each part of the three-dimensional shape measurement system 500A and the three-dimensional shape data processing system 300A such as processing device parameters, object placement information d20, measurement parameters d3, and device placement information d4 set to control each part of 100A. It is used for permanent storage of parameters and a control program for controlling the operation of each part of the three-dimensional shape processing apparatus 100A, and temporary storage of various information. If the 3D digitizer 2 is of a type that causes the 3D shape processing apparatus 100A to process the conversion of the measured 2D image of the object into shape data, the 3D conversion necessary for the conversion is performed. Parameters and the like are also stored in the storage unit 14.

三次元形状データ処理システム300Aが機能しているときは、配置調整可否判定処理において得られた配置調整済み参照形状データd16および基準形状データd6は、記憶部14に記憶された後、次の配置合わせ可否判定処理における基準形状データd6として用いられるべき判定用形状データd1として、制御処理部15を介して形状データ取得部10Aへと供給される。   When the three-dimensional shape data processing system 300A is functioning, the arrangement adjusted reference shape data d16 and the reference shape data d6 obtained in the arrangement adjustment availability determination processing are stored in the storage unit 14, and then the next arrangement is made. The shape data for determination d1 to be used as the reference shape data d6 in the alignment determination process is supplied to the shape data acquisition unit 10A via the control processing unit 15.

また、三次元形状測定システム500Aが機能しているときは、配置合わせされた個別形状データd2である配置合わせ済み個別形状データd17は、次の配置合わせにおいて基準形状データd6として用いられるべき個別形状データd2として、制御処理部15を介して形状データ取得部10Aへと供給される。   When the three-dimensional shape measurement system 500A is functioning, the arranged individual shape data d17 that is the arranged individual shape data d2 is used as the individual shape data to be used as the reference shape data d6 in the next arrangement. The data d2 is supplied to the shape data acquisition unit 10A via the control processing unit 15.

なお、以下に説明する抽出部7、形状データ取得部10A、ズレ歪み付与部11、形状配置調整部12、配置合わせ可否判定部13Aおよび制御処理部15は、CPUで所定の制御プログラムを実行することで実現しても良いし、専用のハードウェア回路を用いて実現しても良い。   The extraction unit 7, the shape data acquisition unit 10 </ b> A, the misalignment imparting unit 11, the shape arrangement adjustment unit 12, the alignment availability determination unit 13 </ b> A, and the control processing unit 15 described below execute a predetermined control program on the CPU. It may be realized by using a dedicated hardware circuit.

○制御処理部15:
制御処理部15は、三次元形状処理装置100Aの他の機能部を制御および他の機能部との必要な情報の授受を行うとともに、三次元形状測定システム500Aおよび三次元形状データ処理システム300Aを構成する三次元デジタイザ2、マニピュレータ制御部3bおよびCADシステム8の制御や、これらとの情報の授受などを行う。
○ Control processing unit 15:
The control processing unit 15 controls the other functional units of the 3D shape processing apparatus 100A and exchanges necessary information with the other functional units, and also controls the 3D shape measurement system 500A and the 3D shape data processing system 300A. It controls the three-dimensional digitizer 2, the manipulator control unit 3b, and the CAD system 8, and exchanges information with them.

◎形状データ取得部10A:
○三次元形状データ処理システム300A機能時の形状データ取得部10A:
三次元形状データ処理システム300Aが機能しているときは、形状データ取得部10Aには、三次元デジタイザ2、抽出部7、および制御処理部15から、それぞれ三次元測定された対象物1の形状データ、CADシステム8から供給される対象物1についてのCADデータd5、および記憶部14に記憶されている原参照形状データd7に対応した配置調整済み参照形状データd16および基準形状データd6に基づいた複数の判定用形状データd1であって、1以上の判定用形状データと、それらの表す三次元形状の一部または全部と略同一の三次元形状を表す形状データをそれぞれ有する1以上の他の判定用形状データとを含んだ複数の判定用形状データd1が適宜供給される。
Shape data acquisition unit 10A:
○ Shape data acquisition unit 10A when functioning 3D shape data processing system 300A:
When the three-dimensional shape data processing system 300A is functioning, the shape data acquisition unit 10A includes a shape of the object 1 that is three-dimensionally measured from the three-dimensional digitizer 2, the extraction unit 7, and the control processing unit 15, respectively. Data, CAD data d5 about the object 1 supplied from the CAD system 8, and reference adjusted shape data d16 and reference shape data d6 corresponding to the original reference shape data d7 stored in the storage unit 14. A plurality of pieces of determination shape data d1, each having one or more pieces of determination shape data, and one or more other pieces of shape data representing substantially the same three-dimensional shape as part or all of the three-dimensional shapes represented by the shape data A plurality of determination shape data d1 including the determination shape data is appropriately supplied.

形状データ取得部10Aは、供給された複数の判定用形状データd1から基準形状データd6と原参照形状データd7を取得して形状配置調整部12へ供給するとともに、原参照形状データd7をズレ歪み付与部11へ供給する。   The shape data acquisition unit 10A acquires the reference shape data d6 and the original reference shape data d7 from the supplied plurality of determination shape data d1 and supplies the reference shape data d7 to the shape arrangement adjustment unit 12, and the original reference shape data d7 is misaligned. It supplies to the grant part 11.

後述する配置合わせ可否判定処理の信頼性を高める観点から、判定用形状データは、三次元デジタイザ2によって測定されるべき形状データとできるだけ同一の形状を有することが望ましい。   From the viewpoint of improving the reliability of the alignment possibility determination process described later, it is desirable that the determination shape data has the same shape as possible as the shape data to be measured by the three-dimensional digitizer 2.

しかしながら、ICP法などの形状対応点に基づく配置合わせ方法においては形状データが表す形状間の重複部分が主に用いられること、および、形状の外縁部分を構成する形状データは、形状対応点に基づく配置合わせ方法ではあまり用いられないことなどから、三次元デジタイザ2によって測定されるべき形状データと、その形状データに対応する判定用形状データとが、それぞれ表す三次元形状が相互に多少異なっていたとしても本発明の有用性を損なうことはない。   However, in an alignment method based on shape correspondence points such as the ICP method, an overlapping portion between shapes represented by shape data is mainly used, and shape data constituting an outer edge portion of the shape is based on shape correspondence points. The shape data to be measured by the three-dimensional digitizer 2 and the shape data for determination corresponding to the shape data are slightly different from each other because they are not often used in the alignment method. However, the usefulness of the present invention is not impaired.

図13は、形状データ取得部10Aが複数の判定用形状データd1から基準形状データd6aおよび原参照形状データd7aを取得する様子を例示説明する図である。   FIG. 13 is a diagram illustrating the manner in which the shape data acquisition unit 10A acquires the reference shape data d6a and the original reference shape data d7a from the plurality of determination shape data d1.

図13(a)では、装置配置情報d4aに対応して配置決めされ、測定範囲n1を有する三次元デジタイザ2が対象物1の三次元形状を測定した形状データが、判定用形状データd1aとして形状データ取得部10Aに供給されて、形状データ取得部10Aによって基準形状データd6aとして取得されることを示している。   In FIG. 13A, the shape data obtained by determining the three-dimensional shape of the object 1 by the three-dimensional digitizer 2 having the measurement range n1 determined in accordance with the device arrangement information d4a is formed as the determination shape data d1a. It is supplied to the data acquisition unit 10A and acquired as reference shape data d6a by the shape data acquisition unit 10A.

また、図13(b)では、装置配置情報d4bに対応して配置決めされ、測定範囲n2を有する三次元デジタイザ2が対象物1の三次元形状を測定した形状データが、判定用形状データd1bとして形状データ取得部10Aに供給されて、形状データ取得部10Aによって原参照形状データd7aとして取得されることを示している。   Further, in FIG. 13B, shape data obtained by determining the three-dimensional shape of the object 1 by the three-dimensional digitizer 2 having a measurement range n2 and determined in correspondence with the device arrangement information d4b is the shape data for determination d1b. Is supplied to the shape data acquisition unit 10A and acquired as original reference shape data d7a by the shape data acquisition unit 10A.

なお、基準形状データd6aは、配置合わせの基準となる形状データである。例えば、形状検査用の形状データを取得するための一連の三次元測定のうち最初の三次元測定で得られるべき形状データに対応した判定用形状データを三次元測定またはCADデータに基づいて取得したものが基準形状データとして採用される。また、基準形状データd6aに対して既に配置合わせされて記憶部14に記憶されている原参照形状データd7は、新たな配置合わせのための基準形状データとして採用される。   The reference shape data d6a is shape data serving as a reference for alignment. For example, shape data for determination corresponding to shape data to be obtained in the first three-dimensional measurement among a series of three-dimensional measurements for obtaining shape data for shape inspection is obtained based on the three-dimensional measurement or CAD data Those are adopted as reference shape data. Further, the original reference shape data d7 that has already been aligned with respect to the standard shape data d6a and stored in the storage unit 14 is adopted as standard shape data for new alignment.

基準形状データは、表示部5に表示された複数の判定用形状データの中から、測定者が操作部4からの入力により設定してもよいし、上述のように、初回の三次元測定に対応する判定用形状データおよび既に配置合わせされた原参照形状データを、自動的に基準形状データとして設定してもよい。また、各判定用形状データの生成時に、基準形状データを設定して判別用データを付加し、該付加データを形状データ取得部10Aが取得することによって設定するなどしてもよい。   The reference shape data may be set by the measurer through input from the operation unit 4 from among a plurality of pieces of determination shape data displayed on the display unit 5, or as described above, for the first three-dimensional measurement. Corresponding shape data for determination and original reference shape data already arranged may be automatically set as reference shape data. Further, when each shape data for determination is generated, the reference shape data may be set and the determination data may be added, and the additional data may be set by acquiring the shape data acquisition unit 10A.

また、原参照形状データd7aとしては、基準形状データd6aに対して配置合わせ可能か否かを未だ判定されていない判定用形状データが採用される。例えば、基準形状データが設定された後に、三次元測定またはCADデータに基づいて形状データ取得部10Aに供給される判定用形状データが、原参照形状データd7aとして設定される。   As the original reference shape data d7a, determination shape data that has not yet been determined whether or not it can be aligned with the standard shape data d6a is employed. For example, after the reference shape data is set, determination shape data supplied to the shape data acquisition unit 10A based on the three-dimensional measurement or CAD data is set as the original reference shape data d7a.

図14および図15は、基準形状データと原参照形状データを例示する図である。図14および図15におけるn1〜n4は不図示の平面状の対象物上に設定された三次元デジタイザ2の測定範囲を、d1e〜d1hは判定用形状データを、d6e〜d6gは基準形状データを、d7e〜d7hは原参照形状データをそれぞれ示している。なお、本出願においては、形状データを座標値ではなく、その表す三次元形状を模式的に表示することによって示している。ここで、図14および図15における、例えば、n1(d1e)(d6e)という表記は、測定範囲n1に対応する判定用形状データd1eが形状データ取得部10Aに供給され、形状データ取得部10Aによって基準形状データd6eとして取得されることを示している。   14 and 15 are diagrams illustrating the standard shape data and the original reference shape data. 14 and 15, n1 to n4 are measurement ranges of the three-dimensional digitizer 2 set on a planar object (not shown), d1e to d1h are shape data for determination, and d6e to d6g are reference shape data. , D7e to d7h respectively indicate the original reference shape data. In the present application, the shape data is shown not by coordinate values but by schematically displaying the three-dimensional shape represented by the shape data. Here, for example, in the notation of n1 (d1e) (d6e) in FIGS. 14 and 15, the shape data for determination d1e corresponding to the measurement range n1 is supplied to the shape data acquisition unit 10A, and the shape data acquisition unit 10A It is shown that it is acquired as reference shape data d6e.

図14(a)は、測定範囲n1およびn2が部分的に重複することによって、基準形状データd6eと原参照形状データd7fが略同一の部分的な三次元形状を共有する例を示している。   FIG. 14A shows an example in which the reference shape data d6e and the original reference shape data d7f share substantially the same partial three-dimensional shape by partially overlapping the measurement ranges n1 and n2.

また、図14(b)は、原参照形状データd7fが表す三次元形状の中に、基準形状データd6eが表す三次元形状の全てが含まれる例を示す。このような関係は、例えば、先に高分解能で三次元測定された部分を基準として、その低解像度で三次元測定された周辺部の形状を位置合わせする場合などに採用される。   FIG. 14B shows an example in which all the three-dimensional shapes represented by the standard shape data d6e are included in the three-dimensional shapes represented by the original reference shape data d7f. Such a relationship is employed, for example, when the shape of the peripheral portion that has been three-dimensionally measured at a low resolution is aligned with respect to the portion that has been previously three-dimensionally measured at a high resolution.

また、図14(c)は、図14(b)と逆に、原参照形状データd7fが表す三次元形状の全てが、基準形状データd6eが表す三次元形状に含まれる例を示す。このような関係は、先に低解像度で三次元測定された大きな領域を基準として、その領域中の特徴部分を高解像度で三次元測定する場合などに採用される。   FIG. 14C shows an example in which all of the three-dimensional shape represented by the original reference shape data d7f is included in the three-dimensional shape represented by the standard shape data d6e, contrary to FIG. 14B. Such a relationship is used when, for example, a large area that has been previously measured three-dimensionally at a low resolution is used as a reference, and a feature portion in that area is three-dimensionally measured at a high resolution.

また、図14(d)は、図14(c)に示される基準形状データd6eが表す三次元形状に、死角などによって生じた穴部SH1がある例を示す。このような関係は、その穴部を基準形状データd6eとは異なる方向から、より高解像度で死角が生じないように原参照形状データd7fによって測定し直す場合などに採用される。   FIG. 14D shows an example in which a hole SH1 generated by a blind spot or the like is present in the three-dimensional shape represented by the reference shape data d6e shown in FIG. Such a relationship is adopted when the hole is re-measured from the direction different from the standard shape data d6e with the original reference shape data d7f so as not to cause a blind spot with higher resolution.

また、図15(a)は、コの字形の測定漏れ領域SH2を形成する3つの基準形状データd6e〜d6gに対して、測定漏れ領域SH2を1つの原参照形状データd7hが取得される例を示す。   FIG. 15A shows an example in which one original reference shape data d7h is acquired for the measurement leakage region SH2 with respect to the three pieces of standard shape data d6e to d6g forming the U-shaped measurement leakage region SH2. Show.

また、図15(b)は、2つの基準形状データd6eおよびd6fを完全に覆う測定範囲に対応した原参照形状データd7gが取得される例を示す。   FIG. 15B shows an example in which original reference shape data d7g corresponding to a measurement range that completely covers the two reference shape data d6e and d6f is acquired.

また、図15(c)は、部分的に重複する2つの測定範囲n1およびn2に対応する基準形状データd6eおよびd6fに対して、測定範囲n1およびn2とそれぞれ部分的に重複するとともに、相互に部分的に重複する測定範囲n3およびn4に対応する原参照形状データd7gおよびd7hが取得される例を示す。   Further, FIG. 15C shows that the reference shape data d6e and d6f corresponding to two partially overlapping measurement ranges n1 and n2 partially overlap with the measurement ranges n1 and n2, respectively. An example is shown in which original reference shape data d7g and d7h corresponding to partially overlapping measurement ranges n3 and n4 are acquired.

なお、複数の基準形状データd6(図3)が採用される場合は、後述する形状配置調整部12が行う形状配置の調整においては、複数の基準形状データd6の相互関係は変更されることなく原参照形状データd7(図3)との形状配置の調整が行われる。   When a plurality of reference shape data d6 (FIG. 3) is employed, the mutual relationship between the plurality of reference shape data d6 is not changed in the adjustment of the shape arrangement performed by the shape arrangement adjustment unit 12 described later. The shape arrangement with the original reference shape data d7 (FIG. 3) is adjusted.

また、過去に行われた配置合わせ可否判定処理において配置合わせされた判定用形状データと、今の配置合わせ可否判定処理における各基準形状データd6との相互関係も、通常は変更されることがなく、配置合わせ可否判定処理が行われる。   In addition, the mutual relationship between the shape data for determination that has been aligned in the alignment determination process performed in the past and the reference shape data d6 in the alignment determination process that is currently performed is generally not changed. Then, an alignment determination process is performed.

また、複数の原参照形状データd7が採用された場合、原参照形状データd7ごとに配置合わせ可否判定処理を行ってもよいし、複数の原参照形状データd7に対して同時に配置合わせ可否判定処理を実施して配置合わせ可否の判定を原参照形状データd7ごとに行うようにしてもよい。   Further, when a plurality of original reference shape data d7 is adopted, the alignment possibility determination process may be performed for each original reference shape data d7, or the alignment possibility determination process is simultaneously performed on the plurality of original reference shape data d7. To determine whether or not alignment is possible for each original reference shape data d7.

以上に説明したように、図3に示される形状データ取得部10Aは、対象物1についての複数の三次元形状をそれぞれ表す複数の判定用形状データd1のうち、1以上の判定用形状データd1を1以上の基準形状データd6として取得するとともに、1以上の基準形状データd6が表す三次元形状の一部または全部と略同一の三次元形状を表す形状データを有する他の判定用形状データd1を原参照形状データd7として取得する。   As described above, the shape data acquisition unit 10A illustrated in FIG. 3 includes one or more pieces of determination shape data d1 among the plurality of pieces of determination shape data d1 each representing a plurality of three-dimensional shapes of the object 1. Is obtained as one or more reference shape data d6, and other determination shape data d1 having shape data representing a three-dimensional shape substantially the same as a part or all of the three-dimensional shape represented by the one or more reference shape data d6. Is obtained as original reference shape data d7.

また、基準形状データd6と原参照形状データd7とは、対象物1上で互いに重なる部分を有する各測定範囲についての対象物1の三次元形状をそれぞれ表している。   Further, the standard shape data d6 and the original reference shape data d7 represent the three-dimensional shape of the object 1 for each measurement range having portions that overlap each other on the object 1.

○三次元形状測定システム500A機能時の形状データ取得部10A:
三次元形状測定システム500Aが機能しているときは、形状データ取得部10Aには、三次元デジタイザ2および制御処理部15から、それぞれ三次元デジタイザ2が対象物1の三次元形状を測定した形状データ、および記憶部14に記憶されている配置合わせ済み個別形状データd17に基づいた複数の個別形状データd2が適宜供給される。
○ Shape data acquisition unit 10A when the three-dimensional shape measurement system 500A functions:
When the three-dimensional shape measurement system 500A is functioning, the shape data acquisition unit 10A includes a shape in which the three-dimensional digitizer 2 measures the three-dimensional shape of the object 1 from the three-dimensional digitizer 2 and the control processing unit 15, respectively. Data and a plurality of individual shape data d2 based on the arranged individual shape data d17 stored in the storage unit 14 are appropriately supplied.

形状データ取得部10Aは、供給された複数の個別形状データd2から基準形状データd6と原参照形状データd7とを取得して形状配置調整部12へ供給する。   The shape data acquisition unit 10A acquires the reference shape data d6 and the original reference shape data d7 from the supplied plurality of individual shape data d2, and supplies the acquired reference shape data d7 to the shape arrangement adjustment unit 12.

◎抽出部7:
次に、CADデータに基づく判定用形状データの生成について説明する。図3に示される抽出部7は、三次元形状データ処理システム300Aが機能しているときに作動する機能部であり、不図示の入力インタフェースを介してCADシステム8と接続されている。抽出部7には、CADシステム8からCADデータd5が、制御処理部15からは測定パラメータd3、装置配置情報d4および対象物配置情報d20がそれぞれ入力される。
Extraction unit 7:
Next, generation of shape data for determination based on CAD data will be described. The extraction unit 7 shown in FIG. 3 is a functional unit that operates when the three-dimensional shape data processing system 300A is functioning, and is connected to the CAD system 8 via an input interface (not shown). The extraction unit 7 receives CAD data d5 from the CAD system 8, and the control processing unit 15 receives measurement parameters d3, device arrangement information d4, and object arrangement information d20.

抽出部7に供給されたCADデータd5は、先ず、対象物配置情報d20に基づいてマニピュレータ3aの台座部に対する対象物の配置に等しくなるように必要な座標変換が施され、次に、装置配置情報d4に基づいて配置された三次元デジタイザ2によって測定されるべき形状データと略同一の三次元形状を表す判定用形状データd1が座標変換されたCADデータd5から抽出される。この抽出処理は、測定パラメータd3、装置配置情報d4および対象物配置情報d20などに基づいて、行われる。   The CAD data d5 supplied to the extraction unit 7 is first subjected to necessary coordinate transformation based on the object arrangement information d20 so as to be equal to the arrangement of the object with respect to the pedestal part of the manipulator 3a. Shape data for determination d1 representing a three-dimensional shape substantially the same as the shape data to be measured by the three-dimensional digitizer 2 arranged based on the information d4 is extracted from the CAD data d5 obtained by coordinate conversion. This extraction process is performed based on the measurement parameter d3, the device arrangement information d4, the object arrangement information d20, and the like.

また、CADデータd5の座標系を基準として、CADデータd5と対象物とが重なるように仮想三次元デジタイザ2iの配置を変更するなどしたのちに、CADデータd5に基づく判定用形状データd1を抽出するようにしてもよい。   Further, after changing the arrangement of the virtual three-dimensional digitizer 2i so that the CAD data d5 and the object overlap with each other based on the coordinate system of the CAD data d5, the shape data for determination d1 based on the CAD data d5 is extracted. You may make it do.

図16は、CADデータd5から判定用形状データd1を生成する様子を説明する図である。図16に示されるCADデータd5は、平面部位を表すCADデータd5d、該平面部位上に設けられた四角柱部位および円柱部位をそれぞれ表すCADデータd5a、d5c、およびCADデータd5dの外縁部を表すCADデータd5bによって構成されている。   FIG. 16 is a diagram for explaining how the shape data for determination d1 is generated from the CAD data d5. CAD data d5 shown in FIG. 16 represents CAD data d5d representing a planar part, CAD data d5a and d5c representing a quadrangular column part and a cylindrical part provided on the planar part, and the outer edge of CAD data d5d, respectively. It consists of CAD data d5b.

このようにCADシステム8から供給されるCADデータは、部品を形成する各部位単位で構成されていてもよいし、また、部品全体を1単位とするものであってもよい。部位単位のCADデータを用いる場合の必要な部位の指定については、例えば、部品単位のCADデータを対象物と同じ配置になるように座標変換したときに、測定パラメータd3および装置配置情報d4に基づいて求められる対象物上での三次元デジタイザ2の測定範囲に入る各部位のCADデータを、三次元形状処理装置100AからCADシステム8へ要求するなどして指定すればよい。   In this way, the CAD data supplied from the CAD system 8 may be configured in units of parts that form a component, or may be one unit of the entire component. Regarding the specification of a necessary part when using CAD data for each part, for example, when coordinate conversion is performed so that the CAD data for each part has the same arrangement as the object, it is based on the measurement parameter d3 and the apparatus arrangement information d4. The CAD data of each part that falls within the measurement range of the three-dimensional digitizer 2 on the object obtained in this way may be specified by requesting the CAD system 8 from the three-dimensional shape processing apparatus 100A.

抽出部7は、三次元デジタイザ2についての装置配置情報d4aに基づいて、CADデータd5の座標系に仮想的な三次元デジタイザ2を表す仮想三次元デジタイザ2iを想定するとともに、三次元デジタイザ2の測定パラメータd3に基づいて仮想三次元デジタイザ2iのカメラが備える撮像素子の各画素について、それぞれ仮想カメラ視線30を想定する。ここで、図16のn3は、仮想三次元デジタイザ2iの測定範囲を示す。   The extraction unit 7 assumes a virtual three-dimensional digitizer 2i representing the virtual three-dimensional digitizer 2 in the coordinate system of the CAD data d5 based on the device arrangement information d4a for the three-dimensional digitizer 2, and the three-dimensional digitizer 2 A virtual camera line of sight 30 is assumed for each pixel of the image sensor provided in the camera of the virtual three-dimensional digitizer 2i based on the measurement parameter d3. Here, n3 in FIG. 16 indicates the measurement range of the virtual three-dimensional digitizer 2i.

仮想カメラ視線30が想定されると、抽出部7は、それぞれの仮想カメラ視線30について、CADデータd5との交点座標を求めることによって、CADデータd5から判定用形状データd1を生成する。   When the virtual camera line of sight 30 is assumed, the extraction unit 7 generates the shape data for determination d1 from the CAD data d5 by obtaining the intersection coordinates with the CAD data d5 for each virtual camera line of sight 30.

なお、部品全体が細かく分割されて部位単位のCADデータの範囲が、三次元デジタイザ2の測定範囲より小さい、または同等の大きさである場合には、上述の仮想カメラ視線30を用いた抽出作業は不要であり、1以上の部位単位のCADデータは、そのまま判定用形状データd1として出力される。   In addition, when the whole part is finely divided and the range of the CAD data for each part is smaller than or equivalent to the measurement range of the three-dimensional digitizer 2, the extraction work using the above-described virtual camera line of sight 30 is performed. The CAD data for one or more parts is output as it is as the shape data for determination d1.

また、配置合わせ可否判定処理において、原参照形状データd7が配置合わせ可能ではないと判定された場合には、通常、原参照形状データd7に対応する判定用形状データd1を異なるものに変更して、配置合わせ可否判定処理をやり直す。   If it is determined in the alignment possibility determination process that the original reference shape data d7 cannot be aligned, the determination shape data d1 corresponding to the original reference shape data d7 is usually changed to a different one. Then, the alignment determination process is performed again.

ここで、CADデータd5から判定用形状データd1を生成する手法によれば、仮想三次元デジタイザ2iの装置配置情報を配置合わせ可能ではないと判定された原参照形状データd7を得た装置配置情報とは異なる装置配置情報に変更して新たに原参照形状データd7となるべき新たな判定用形状データd1を取得し直すことが容易になるとともに、判定用形状データd1の測定作業のために、三次元デジタイザ2を移動する時間や作業の手間を省くことができる。   Here, according to the method of generating the shape data for determination d1 from the CAD data d5, the device arrangement information obtained from the original reference shape data d7 determined that the apparatus arrangement information of the virtual three-dimensional digitizer 2i cannot be arranged. It is easy to re-acquire new determination shape data d1 to be the original reference shape data d7 by changing to device arrangement information different from the above, and for measuring the determination shape data d1, It is possible to save time and work for moving the three-dimensional digitizer 2.

従って、例えば、この新たな判定用形状データd1の取得と、新たな判定用形状データd1に基づく配置合わせ可否判定処理とを、対象物についての形状データの取得を所望する部位の近傍において、配置合わせ可能であると判定される原参照形状データd7が得られるまで繰り返して行ったとしても、三次元デジタイザ2を用いて判定用形状データd1を得る場合に比べて所要時間を大幅に短縮することができる。   Therefore, for example, the acquisition of the new determination shape data d1 and the alignment determination process based on the new determination shape data d1 are performed in the vicinity of a portion where the acquisition of the shape data of the object is desired. Even if it is repeated until the original reference shape data d7 determined to be able to be obtained is obtained, the required time is greatly reduced compared to the case where the determination shape data d1 is obtained using the three-dimensional digitizer 2. Can do.

また、例えば、あらかじめ複数の判定用形状データd1を得るための仮想三次元デジタイザ2iの装置配置情報d4を、測定パラメータd3、CADデータd5および対象物配置情報d20などに基づいて、対象物1についての形状検査に用いられる全体的な形状データを、測定漏れを生ずることがないように設定しておくとともに、上記の新たな判定用形状データd1をえるための装置配置情報d4のずらし量と方向とを予め設定しておけば、一度も三次元デジタイザ2による三次元測定を行うことなく、また、対象物1をも使用することなく、CADシステム8と三次元形状処理装置100Aのみによって、対象物1についての所望の全体的な形状データに対応する複数の判定用形状データd1を得ることができる。   Further, for example, the apparatus arrangement information d4 of the virtual three-dimensional digitizer 2i for obtaining a plurality of pieces of determination shape data d1 in advance is obtained for the object 1 based on the measurement parameter d3, CAD data d5, object arrangement information d20, and the like. The overall shape data used in the shape inspection is set so as not to cause measurement omission, and the shift amount and direction of the apparatus arrangement information d4 for obtaining the new determination shape data d1 Are set in advance, without performing the three-dimensional measurement by the three-dimensional digitizer 2 and without using the object 1, the object can be obtained only by the CAD system 8 and the three-dimensional shape processing apparatus 100A. A plurality of determination shape data d1 corresponding to the desired overall shape data for the object 1 can be obtained.

従って、得られた複数の判定用形状データd1に対応する仮想三次元デジタイザ2iの装置配置情報d4に基づいて、実際の対象物の形状検査工程における形状測定のための三次元デジタイザ2の装置配置情報d4を生成することができる。   Therefore, the device arrangement of the three-dimensional digitizer 2 for measuring the shape in the shape inspection process of the actual object based on the device arrangement information d4 of the virtual three-dimensional digitizer 2i corresponding to the obtained plurality of determination shape data d1. Information d4 can be generated.

また、対象物1についての所望の全体的な形状データに対応する全ての判定用形状データd1が得られたか否かの判定においては、表示部5に表示された判定用形状データd1の配置結果などに基づいて測定者が目視によって判定してもよく、また、対象物1の全体を表すCADデータd5と、配置合わせされた判定用形状データd1とを、同一の座標系において重なるように座標変換し、対象物1の測定所望部分に対応する部分について、離散的に複数のチェック箇所を設け、各チェック箇所において所定の近傍内に配置合わせされた判定用形状データd1があるかないかを、ICP法、スピンイメージ法などの形状対応点に基づく配置合わせ方法における対応関係設定時のアルゴリズムを応用することして判定することによって、配置合わせ可否判定処理の作業の完了を自動的に検出してもよい。   In determining whether or not all the determination shape data d1 corresponding to the desired overall shape data for the object 1 has been obtained, the arrangement result of the determination shape data d1 displayed on the display unit 5 Based on the above, the measurer may make the determination visually, and the CAD data d5 representing the entire object 1 and the arranged shape data for determination d1 are coordinated so as to overlap in the same coordinate system. Whether or not there is the shape data for determination d1 arranged in a predetermined neighborhood at each check location, with a plurality of check locations discretely provided for the portion corresponding to the measurement desired portion of the object 1 By determining the application of the algorithm when setting the correspondence in the alignment method based on the shape corresponding points such as the ICP method and the spin image method, It may automatically detect the completion of the operations acceptability decision process allowed.

◎ズレ歪み付与部11:
図3に示されるズレ歪み付与部11は、三次元形状データ処理システム300Aが機能しているときに作動する機能部である。ズレ歪み付与部11は、形状データ取得部10Aから原参照形状データd7を供給されるとともに、制御処理部15から三次元デジタイザ2の測定精度d18およびマニピュレータ3aの配置決め精度d19を供給され、三次元形状の位置および姿勢を示す形状配置のズレ、ならびに三次元形状の歪みの少なくとも一方である、1または相互に異なる複数のズレ歪みが原参照形状データd7が表す三次元形状に付与された各三次元形状を、それぞれ表す1または複数のズレ歪み含有参照形状データd8を生成し、形状配置調整部12へと供給するとともに、ズレ歪み含有参照形状データd8の生成過程で形状配置の付与に用いられた形状配置ずらし変換M2を配置合わせ可否判定部13Aへと供給する。
◎ Displacement imparting unit 11:
The misalignment imparting unit 11 shown in FIG. 3 is a functional unit that operates when the three-dimensional shape data processing system 300A is functioning. The misalignment imparting unit 11 is supplied with the original reference shape data d7 from the shape data acquisition unit 10A, and is supplied with the measurement accuracy d18 of the three-dimensional digitizer 2 and the positioning accuracy d19 of the manipulator 3a from the control processing unit 15, Each of the three-dimensional shapes represented by the original reference shape data d7 is one or a plurality of mutually different displacement distortions, which is at least one of the displacement of the shape arrangement indicating the position and orientation of the original shape and the distortion of the three-dimensional shape. One or a plurality of misalignment distortion-containing reference shape data d8 each representing a three-dimensional shape is generated and supplied to the shape arrangement adjusting unit 12, and used to give shape arrangement in the generation process of the misalignment distortion containing reference shape data d8. The obtained shape arrangement shift conversion M2 is supplied to the arrangement determination unit 13A.

生成されるズレ歪み含有参照形状データd8の数が多いほど後述する形状配置調整部12において、多くの相互に異なった配置調整済み参照形状データd16を生成することができるので、個別形状データd2の測定に先立って数多くの配置合わせの試みを模擬することができ、配置合わせ可否判定処理の信頼性を高めることができる。   As the number of misalignment-containing reference shape data d8 generated increases, the shape arrangement adjustment unit 12 described later can generate more different arrangement-adjusted reference shape data d16. Prior to the measurement, many arrangement attempts can be simulated, and the reliability of the arrangement determination process can be improved.

ここで、配置合わせ可否判定処理の原理の概要において説明したように、三次元形状に付与される形状配置のズレおよび歪みについては、ズレおよび歪みが大きいほど、配置合わせ可否判定処理によって、配置合わせ可能であると判定された原参照形状データd7の判定に対する信頼性は高くなる。   Here, as described in the outline of the principle of the alignment possibility determination process, as for the displacement and distortion of the shape arrangement given to the three-dimensional shape, the larger the deviation and distortion, the alignment alignment determination process is performed. The reliability with respect to the determination of the original reference shape data d7 determined to be possible increases.

従って、システムの要求仕様などのために配置合わせ可能であるとの判定に対する信頼性をできるだけ高めたい場合などでは、例えば、安全係数をみこんで、個別形状データを取得する際に使用されるマニピュレータ3aの配置決め精度d19および三次元デジタイザ2の測定精度d18のそれぞれ数倍程度の配置のズレおよび歪みの少なくとも一方を、原参照形状データに付与するなどすることが望ましい。また、この場合、配置合わせ可否判定部13Aにおいて用いられる判定用閾値th1を、通常よりも配置合わせ可能であるとの判定がされにくい閾値とする変更を併用するなどしてもよい。   Accordingly, when it is desired to increase the reliability of the determination that the arrangement is possible due to the required specification of the system as much as possible, for example, the manipulator 3a used when acquiring the individual shape data by taking into account the safety factor. It is desirable to add to the original reference shape data at least one of the displacement and distortion of several times the arrangement determination accuracy d19 and the measurement accuracy d18 of the three-dimensional digitizer 2 respectively. In this case, the determination threshold th1 used in the alignment possibility determination unit 13A may be used in combination with a threshold that makes it difficult to determine that the alignment is possible than usual.

また、例えば、配置合わせ可能であるとの判定が得られた判定に対する信頼性の向上と、配置合わせ可否判定処理の測定作業および処理のコストとのバランスをとることが、システムに要求されている場合には、例えば、マニピュレータ3aの配置決め精度d19および三次元デジタイザ2の測定精度d18とそれぞれ同程度の配置のズレおよび歪みを採用することが望ましい。   In addition, for example, the system is required to balance the improvement in reliability with respect to the determination that the determination that the alignment is possible is obtained, and the measurement work and the cost of the alignment determination process. In this case, for example, it is desirable to employ a displacement and distortion of the same degree as the placement accuracy d19 of the manipulator 3a and the measurement accuracy d18 of the three-dimensional digitizer 2, respectively.

この場合には、実際の三次元測定の状況により近い状況で配置合わせ可否判定処理の判定ができる。また、システムへの要求によっては、マニピュレータ3aの配置決め精度d19および三次元デジタイザ2の測定精度d18のよりも小さい配置のズレおよび歪みを採用してもよい。   In this case, it is possible to determine the alignment possibility determination process in a situation closer to the actual three-dimensional measurement situation. Further, depending on the requirements of the system, an arrangement displacement and distortion smaller than the arrangement determining accuracy d19 of the manipulator 3a and the measurement accuracy d18 of the three-dimensional digitizer 2 may be employed.

また、形状配置のズレは、実際に使用するマニピュレータ3aの配置決め精度d19に基づくことなく設定しても良い。例えば、一般的なマニピュレータの配置決め精度に基づいて適切な形状配置のズレを付与するなどしても、本発明の有用性を損なうものではない。   Further, the displacement of the shape arrangement may be set without being based on the arrangement determining accuracy d19 of the manipulator 3a actually used. For example, even if a displacement of an appropriate shape arrangement is given based on the arrangement accuracy of a general manipulator, the usefulness of the present invention is not impaired.

同様に、三次元形状に付与される歪みについても三次元デジタイザ2の測定精度d18に基づくことなく適切な歪みを設定してもよい。   Similarly, for the distortion applied to the three-dimensional shape, an appropriate distortion may be set without being based on the measurement accuracy d18 of the three-dimensional digitizer 2.

また、例えば、多くの量産品の形状検査における事前のティーチング作業として配置合わせ可否判定処理を行う場合には、マニピュレータ3aの配置決め精度d19に加えて対象物配置情報d20と実際の対象物設置時との対象物の配置ズレの公差を更に加味して、配置のズレを設定するなどしてもよい。   In addition, for example, in the case of performing the alignment feasibility determination process as a prior teaching work in the shape inspection of many mass-produced products, in addition to the arrangement determination accuracy d19 of the manipulator 3a, the object arrangement information d20 and the actual object installation time Further, the positional deviation of the object may be set in consideration of the tolerance of the positional deviation of the object.

なお、三次元形状処理装置100A内のズレ歪み付与部11の他に、三次元デジタイザ2およびCADシステム8がそれぞれズレ歪み付与部として機能する場合があり、この場合には、生成されたズレ歪み含有参照形状データd8はそれぞれ不図示のデータ線を介して形状配置調整部12へと供給される。   In addition to the misalignment imparting unit 11 in the three-dimensional shape processing apparatus 100A, the 3D digitizer 2 and the CAD system 8 may function as misalignment imparting units, respectively. In this case, the generated misalignment distortion is provided. The contained reference shape data d8 is supplied to the shape arrangement adjusting unit 12 via a data line (not shown).

以下に、ズレ歪み付与部11の動作について、1つのズレ歪み含有参照形状データd8を生成する場合を例に図17〜図23を参照しつつ説明する。なお、複数のズレ歪み含有参照形状データd8を生成する場合には、1つのズレ歪み含有参照形状データd8を生成する場合と同様に生成すればよい。   Hereinafter, the operation of the misalignment imparting unit 11 will be described with reference to FIGS. 17 to 23, taking as an example the case of generating one misalignment-containing reference shape data d8. In addition, what is necessary is just to produce | generate similarly to the case where one misalignment content reference shape data d8 is produced | generated when generating several misalignment content reference shape data d8.

図17は、歪みの付与により生成されるズレ歪み含有参照形状データを例示する図である。なお、図17においては、三次元形状に付与される歪み量を、三次元形状の大きさに対して誇張して表示している。   FIG. 17 is a diagram exemplifying deviation distortion-containing reference shape data generated by applying distortion. In FIG. 17, the amount of distortion applied to the three-dimensional shape is displayed exaggerated with respect to the size of the three-dimensional shape.

先ず、図17(a)においては、ズレ歪み付与部11が、円筒状の対象物についての原参照形状データd7iが表す三次元形状に対して歪みを付与することによって、ズレ歪み含有参照形状データd8iを生成している。   First, in FIG. 17 (a), the displacement distortion imparting unit 11 imparts distortion to the three-dimensional shape represented by the original reference shape data d7i for the cylindrical target object, whereby the displacement distortion-containing reference shape data. d8i is generated.

具体的には、ズレ歪み付与部11は、原参照形状データd7iが表す形状の中央部を構成する形状データに対して、円筒の外部から内部へと変形する方向の歪みを発生させる形状歪み変換M1bを付与するとともに、原参照形状データd7iが表す形状の円筒の両端部を構成する形状データに対して、円筒の内部から外部へと変形する方向の歪みを発生させる形状歪み変換M1aおよびM1cを付与することによって、ズレ歪み含有参照形状データd8iを生成する。   Specifically, the displacement distortion imparting unit 11 performs shape distortion conversion that generates distortion in the direction of deformation from the outside to the inside of the cylinder with respect to the shape data constituting the central portion of the shape represented by the original reference shape data d7i. Shape distortion transformations M1a and M1c that generate distortion in the direction of deformation from the inside of the cylinder to the outside are applied to the shape data that forms both ends of the cylinder of the shape represented by the original reference shape data d7i, while giving M1b. By giving, deviation distortion content reference shape data d8i is generated.

また、図17(b)においては、ズレ歪み付与部11が、凹凸を持つ対象物についての原参照形状データd7jが表す三次元形状に対して歪みを付与することによって、ズレ歪み含有参照形状データd8jを生成している。   Also, in FIG. 17B, the deviation distortion applying unit 11 applies the distortion to the three-dimensional shape represented by the original reference shape data d7j for the object having unevenness, thereby including the deviation distortion-containing reference shape data. d8j is generated.

具体的には、ズレ歪み付与部11は、原参照形状データd7jが表す形状の中央部を構成する形状データに対して、局所的な歪みを発生させる形状歪み変換M1dを付与することによって、局所的な凸形状を表す形状データd8hjを有するズレ歪み含有参照形状データd8jを生成する。なお、図17(b)においては、原参照形状データd7jとズレ歪み含有参照形状データd8jとを便宜上僅かにずらして表示している。   Specifically, the deviation distortion imparting unit 11 imparts a local distortion to the shape data that forms the central portion of the shape represented by the original reference shape data d7j, thereby giving a local distortion. Deviation distortion-containing reference shape data d8j having shape data d8hj representing a typical convex shape is generated. In FIG. 17B, the original reference shape data d7j and the misaligned distortion-containing reference shape data d8j are displayed slightly shifted for convenience.

図17(a)における形状歪み変換M1a、M1bおよびM1cは、これらの変換が施される原参照形状データd7aの部位をそれぞれ構成する各三次元座標を変動させる変換として求めることができる。   The shape distortion transformations M1a, M1b, and M1c in FIG. 17A can be obtained as transformations that vary the three-dimensional coordinates that respectively constitute the parts of the original reference shape data d7a to which these transformations are applied.

また、図17(b)における形状歪み変換M1dは、この変換が施される原参照形状データd7jの部位をそれぞれ構成する各三次元座標を変動させる変換として求めることができる。   Also, the shape distortion transformation M1d in FIG. 17B can be obtained as a transformation that varies each three-dimensional coordinate that constitutes the part of the original reference shape data d7j to which this transformation is applied.

ここで、後述する形状配置のズレを付与する変換では、ズレを付与される形状データを構成する全ての各三次元座標に対して、同じアフィン変換が施されることによって、その形状データが表す三次元形状は保たれたまま、すなわち、歪みを生ずることなく、回転および平行移動することで形状配置のズレが付与されるが、例えば、図17(a)に例示される歪みの付与においては、形状歪み変換M1aおよびM1cと、形状歪み変換M1cとは形状データを構成する各三次元座標を変動させる方向が大きく異なっている。   Here, in the conversion that gives the displacement of the shape arrangement described later, the shape data is represented by performing the same affine transformation on all the three-dimensional coordinates constituting the shape data to which the displacement is given. While the three-dimensional shape is maintained, that is, without causing distortion, the displacement of the shape arrangement is given by rotating and translating, but for example, in the application of the distortion illustrated in FIG. The shape distortion conversions M1a and M1c and the shape distortion conversion M1c are greatly different in the direction in which the three-dimensional coordinates constituting the shape data are changed.

また各形状歪み変換がそれぞれ付与される部位毎に、全く同じ変換がその部位を構成する各三次元座標に対して与えられてもよいし、それら各三次元座標のそれぞれに対して多少異なる変換が付与されてもよい。   Also, for each part to which each shape distortion transformation is applied, the exact same transformation may be given to each three-dimensional coordinate constituting the part, or a slightly different transformation for each of these three-dimensional coordinates. May be given.

図18および図19は、三次元形状データ処理システム300Aの三次元デジタイザ2がズレ歪み付与部11として機能して、原参照形状データd7aに対するズレ歪み含有参照形状データd8a’を三次元測定によって生成する様子を説明する図である。なお、三次元デジタイザ2をズレ歪み付与部11として機能させる場合のマニピュレータ3aの配置決め精度d19に求められる条件については、配置合わせ可否判定部13Aの説明において後述する。   18 and 19, the three-dimensional digitizer 2 of the three-dimensional shape data processing system 300A functions as the misalignment imparting unit 11 to generate misalignment-containing reference shape data d8a ′ with respect to the original reference shape data d7a by three-dimensional measurement. It is a figure explaining a mode to do. The conditions required for the placement accuracy d19 of the manipulator 3a when the 3D digitizer 2 functions as the misalignment imparting unit 11 will be described later in the description of the placement alignment determination unit 13A.

図18および図19に示されるように、三次元デジタイザ2は、装置配置情報d4bおよびd4b’に基づいて配置決めされており、測定範囲n2およびn2’によって対象物1を三次元測定している。   As shown in FIGS. 18 and 19, the three-dimensional digitizer 2 is arranged based on the apparatus arrangement information d4b and d4b ′, and three-dimensionally measures the object 1 using the measurement ranges n2 and n2 ′. .

図18に示される原参照形状データd7aは、装置配置情報d4bに基づいて配置された三次元デジタイザ2によって測定された形状データである。また、図19に示されるズレ歪み含有参照形状データd8a’は、装置配置情報d4b’に基づいて配置された三次元デジタイザ2によって測定された形状データである。   The original reference shape data d7a shown in FIG. 18 is shape data measured by the three-dimensional digitizer 2 arranged based on the device arrangement information d4b. Further, the misalignment-containing reference shape data d8a 'shown in FIG. 19 is shape data measured by the three-dimensional digitizer 2 arranged based on the device arrangement information d4b'.

このように三次元デジタイザ2をズレ歪み付与部11として機能させることによって、装置配置情報d4bに対する三次元デジタイザ2の配置のズレを設定し、この配置のズレに起因する形状配置のズレが原参照形状データd7aに付与されたズレ歪み含有参照形状データd8a’を取得することができる。   In this way, by causing the 3D digitizer 2 to function as the displacement distortion imparting unit 11, the displacement of the 3D digitizer 2 with respect to the device arrangement information d4b is set, and the displacement of the shape arrangement due to the displacement of the arrangement is originally referred to. The shift distortion-containing reference shape data d8a ′ given to the shape data d7a can be acquired.

三次元デジタイザ2をズレ歪み付与部11として機能させる場合は、多くのズレ歪み含有参照形状データd8a’を生成するためには、三次元デジタイザ2を多くの装置配置情報に基づいて実際に配置して形状データを測定する必要があるため、所要時間が長くなるが、最初の対象物に基づくティーチングの所要時間が長くなったとしても、以降の対象物の測定においてはティーチングの結果に基づいて短時間で三次元測定を行うことができるため、本発明の有用性を損なうものではない。   When the 3D digitizer 2 is to function as the misalignment imparting unit 11, in order to generate a large amount of misalignment-containing reference shape data d8a ', the 3D digitizer 2 is actually arranged based on a lot of device arrangement information. However, even if the time required for teaching based on the first object becomes longer, the time required for the subsequent object measurement will be shorter based on the results of teaching. Since three-dimensional measurement can be performed in time, the usefulness of the present invention is not impaired.

次に、図19に示された三次元測定によって得られたズレ歪み含有参照形状データd8a’に相当するズレ歪み含有参照形状データを演算によって生成する手法を説明する。   Next, a method for generating the displacement distortion-containing reference shape data corresponding to the displacement distortion-containing reference shape data d8a ′ obtained by the three-dimensional measurement shown in FIG. 19 will be described.

図20は、図18および図19で説明した原参照形状データd7aとズレ歪み含有参照形状データd8a’との関係を説明する図である。ここでΔ1およびΔ2はそれぞれ、測定範囲n2およびn2’の相互のズレを示している。   FIG. 20 is a diagram for explaining the relationship between the original reference shape data d7a described in FIGS. 18 and 19 and the displacement distortion-containing reference shape data d8a '. Here, Δ1 and Δ2 indicate the mutual displacements of the measurement ranges n2 and n2 ′, respectively.

図20に示されるように、原参照形状データd7aとズレ歪み含有参照形状データd8a’とは、対象物1についての略同一の部分の三次元形状を表す形状データであり、その相違部分は、測定範囲のズレΔ1およびΔ2に対応した小さな領域である。既述したように、例えば、この相違部分が基準形状データd6と原参照形状データd7aとの略同一形状部分の中の一部分であるような場合には、ICP法などによる配置合わせにはほとんど影響を与えない。このため、原参照形状データd7aを座標変換することによって、ズレ歪み含有参照形状データd8a’に相当するズレ歪み含有参照形状データを生成することが可能となる。   As shown in FIG. 20, the original reference shape data d7a and the misalignment-containing reference shape data d8a ′ are shape data representing the three-dimensional shape of substantially the same portion of the object 1, and the different portions are This is a small area corresponding to the deviations Δ1 and Δ2 of the measurement range. As described above, for example, when this different part is a part of substantially the same shape part of the standard shape data d6 and the original reference shape data d7a, the arrangement by the ICP method is hardly affected. Not give. For this reason, it is possible to generate misalignment-containing reference shape data corresponding to the misalignment-containing reference shape data d8a ′ by converting the coordinates of the original reference shape data d7a.

図21は、図20に示された三次元デジタイザ2についての装置配置の変動を説明する図である。   FIG. 21 is a diagram for explaining fluctuations in the device arrangement of the three-dimensional digitizer 2 shown in FIG.

図21に示される座標系XYZおよびX’Y’Z’は、それぞれ装置配置情報d4bおよびd4b’に基づいて配置された三次元デジタイザ2が測定した形状データの各三次元座標を表す当初の座標系であるローカル座標系を表わしている。   The coordinate systems XYZ and X′Y′Z ′ shown in FIG. 21 are initial coordinates representing the three-dimensional coordinates of the shape data measured by the three-dimensional digitizer 2 arranged based on the device arrangement information d4b and d4b ′, respectively. It represents a local coordinate system that is a system.

なお、本出願に係る図面においては、三次元デジタイザ2の装置配置情報に対応する箇所を示す印として各三次元デジタイザを示す図中に記載されている丸印が、各三次元デジタイザのローカル座標系の原点であり、ローカル座標系の向きと、各装置の位置および姿勢を示す装置配置情報の姿勢を表す座標系の向きとは一致しているものとする。   In the drawings according to the present application, the circles described in the drawings showing the three-dimensional digitizers as the marks indicating the locations corresponding to the device arrangement information of the three-dimensional digitizer 2 are the local coordinates of the three-dimensional digitizers. It is the origin of the system, and the orientation of the local coordinate system and the orientation of the coordinate system representing the orientation of the device arrangement information indicating the position and orientation of each device are the same.

従って、図21では、装置配置情報d4bの姿勢をZ軸まわりに角度θ1回転させた後、平行移動T1を付与することによって、装置配置情報d4b’が与えられる例が示されている。   Therefore, FIG. 21 shows an example in which the device arrangement information d4b ′ is given by giving the parallel movement T1 after rotating the attitude of the device arrangement information d4b by the angle θ1 around the Z axis.

図22および図23は、配置ズレを付与されたズレ歪み含有参照形状データd8a(図23)を演算によって生成する様子を説明する図である。   FIG. 22 and FIG. 23 are diagrams illustrating a state in which the displacement distortion-containing reference shape data d8a (FIG. 23) to which the displacement is given is generated by calculation.

図22に示される原参照形状データd7aおよびズレ歪み含有参照形状データd8a’は、三次元デジタイザ2を用いた三次元測定によってそれぞれ取得された図20に示される原参照形状データd7aおよびズレ歪み含有参照形状データd8a’を装置配置情報d4bおよびd4b’の関係に基づいて1の座標系に座標変換して表示したものである。   The original reference shape data d7a and the deviation distortion-containing reference shape data d8a ′ shown in FIG. 22 are respectively acquired by three-dimensional measurement using the three-dimensional digitizer 2 and the original reference shape data d7a and the deviation distortion-containing data shown in FIG. The reference shape data d8a ′ is displayed after being transformed into one coordinate system based on the relationship between the device arrangement information d4b and d4b ′.

この座標変換は、三次元測定により得られたズレ歪み含有参照形状データd8a’を、装置配置情報d4b’についてのZ軸(図21のZ’軸)の周りに、角度−θ1回転させた後、−T1平行移動させることによって得ることができる。   This coordinate transformation is performed after the deviation distortion-containing reference shape data d8a ′ obtained by the three-dimensional measurement is rotated by an angle −θ1 around the Z axis (the Z ′ axis in FIG. 21) about the device arrangement information d4b ′. , −T1 can be obtained by translation.

図23は、図22に示される原参照形状データd7aがズレ歪み含有参照形状データd8a’にできるだけ重なるように、原参照形状データd7aに対して形状配置ずらし変換M2を施すことによって生成されたズレ歪み含有参照形状データd8aを、図22に追加して表示した様子を表している。なお、図23の表示では、視認性を高めるためにズレ歪み含有参照形状データd8a’とズレ歪み含有参照形状データd8aとは便宜上僅かにずらして表示されている。   FIG. 23 shows a shift generated by applying the shape placement shift conversion M2 to the original reference shape data d7a so that the original reference shape data d7a shown in FIG. 22 overlaps the shift distortion-containing reference shape data d8a ′ as much as possible. 22 shows a state where the strain-containing reference shape data d8a is added to and displayed in FIG. In the display of FIG. 23, the misalignment-containing reference shape data d8a 'and the misalignment-containing reference shape data d8a are displayed slightly shifted for convenience in order to improve visibility.

ここでは、ズレ歪み含有参照形状データd8aを得る形状配置ずらし変換M2は、原参照形状データd7aを−T1平行移動した後、Z軸周りに角度−θ1回転させる変換として求められる。   Here, the shape displacement shift conversion M2 for obtaining the reference distortion shape data d8a containing the distortion distortion is obtained as a conversion for rotating the original reference shape data d7a by −T1 and then rotating the angle −θ1 around the Z axis.

この例のように、形状配置ずらし変換M2は、(1)式または(2)式の形式で表現されるアフィン変換で表現される。   As in this example, the shape placement shift conversion M2 is expressed by affine conversion expressed in the form of the expression (1) or (2).

Figure 2011047863
Figure 2011047863

ここで、原参照形状データd7aからのズレ歪み含有参照形状データd8aの生成においては、原参照形状データd7aの構成する全ての各三次元座標のそれぞれついて、同一のアフィン変換である形状配置ずらし変換M2を施すことによって生成することができる。   Here, in the generation of misalignment-distorted reference shape data d8a from the original reference shape data d7a, the shape arrangement shift conversion which is the same affine transformation is performed for each of all the three-dimensional coordinates constituting the original reference shape data d7a. It can be generated by applying M2.

このように、元の配置からZ軸周りに角度−θ1回転させた後、−T1平行移動させる配置のズレが与えられた三次元デジタイザ2によって、実際に三次元測定によって取得されるズレ歪み含有参照形状データd8a’に相当するズレ歪み含有参照形状データd8aは、元の配置にある三次元デジタイザ2によって測定されるべき原参照形状データd7aを−T1平行移動した後、Z軸周りに角度−θ1回転させる演算によって生成することができる。   In this way, after the rotation by the angle −θ1 around the Z axis from the original arrangement, the three-dimensional digitizer 2 provided with the deviation of the arrangement to be translated by −T1 actually includes the deviation distortion obtained by the three-dimensional measurement. The reference shape data d8a including misalignment distortion corresponding to the reference shape data d8a ′ is obtained by converting the original reference shape data d7a to be measured by the three-dimensional digitizer 2 in the original arrangement into the angle − It can generate | occur | produce by the calculation which rotates (theta) 1.

演算によってズレ歪み含有参照形状データを生成することにより、三次元測定によってズレ歪み含有参照形状データを生成する場合に比べて数多くのズレ歪み含有参照形状データを短時間で生成することができるので、ズレ歪み含有参照形状データの個数を増やすことが容易となり、後述する配置合わせ可能形状データであると判定された原参照形状データに対応する装置配置情報に基づいて実際に取得された個別形状データの配置合わせが成功する確率を高めることができる。   By generating misalignment distortion-containing reference shape data by calculation, it is possible to generate a large amount of misalignment distortion-containing reference shape data in a shorter time than when generating misalignment distortion-containing reference shape data by three-dimensional measurement. It becomes easy to increase the number of misalignment-containing reference shape data, and the individual shape data actually acquired based on the device arrangement information corresponding to the original reference shape data determined to be alignment-possible shape data described later. The probability of successful alignment can be increased.

以上に説明した図18〜図23に係る説明では、実測された原参照形状データd7aに基づく演算によりズレ歪み含有参照形状データを生成する手法と、実測によってズレ歪み含有参照形状データを生成する手法とを説明したが、図16を用いて説明したように、原参照形状データをCADデータから生成し、その原参照形状データを座標変換する演算によってズレ歪み含有参照形状データを生成してもよい。また、ズレ歪み含有参照形状データを原参照形状データに基づく座標変換ではなく、装置配置がずらされた複数の仮想三次元デジタイザを必要なズレ歪み含有参照形状データの個数に応じて想定し、CADデータに基づいてそれぞれの仮想三次元デジタイザに対応するズレ歪み含有参照形状データを生成しても良い。   In the description according to FIGS. 18 to 23 described above, a method of generating misalignment-containing reference shape data by calculation based on the actually measured original reference shape data d7a, and a method of generating misalignment-distortion-containing reference shape data by actual measurement. However, as described with reference to FIG. 16, the original reference shape data may be generated from the CAD data, and the reference shape data including misalignment distortion may be generated by performing a coordinate conversion on the original reference shape data. . Also, the reference shape data including misalignment distortion is not coordinate conversion based on the original reference shape data, but a plurality of virtual three-dimensional digitizers in which the device arrangement is shifted are assumed according to the number of necessary misalignment reference shape data, CAD Based on the data, deviation distortion-containing reference shape data corresponding to each virtual three-dimensional digitizer may be generated.

また、基準形状データ、原参照形状データおよびズレ歪み含有参照形状データに対応する判定用形状データの全てをCADデータに基づいて生成すれば、三次元デジタイザ2を一度も用いることなく、後述する配置合わせ可否判定処理を行って個別形状データを得るための装置配置情報を生成することができので、三次元測定作業を省くことができ作業コストを抑制することができる。   Further, if all of the determination shape data corresponding to the reference shape data, the original reference shape data, and the deviation distortion-containing reference shape data are generated based on the CAD data, the arrangement described later is used without using the three-dimensional digitizer 2 even once. Since the apparatus arrangement information for obtaining the individual shape data by performing the alignment determination process can be generated, the three-dimensional measurement work can be omitted and the work cost can be suppressed.

また、複数のズレ歪み含有参照形状データのいくつかをCADデータから生成し、残りを実測もしくは、実測した基準形状データから生成してもよい。CADデータから生成されたズレ歪み含有参照形状データについては、その生成時間を短縮することができ、実測した原参照形状データに基づいて、または実測によってズレ歪み含有参照形状データを生成する場合には、反射率や粗さなどの対象物の表面状態が実際の三次元測定に与える影響を反映した状態で配置合わせの可否を判定できる。   Alternatively, some of the plurality of misalignment-containing reference shape data may be generated from CAD data, and the rest may be generated from actual measurement or from measured standard shape data. The generation time can be shortened for the reference shape data containing deviation distortion generated from the CAD data. When generating the reference shape data containing deviation distortion based on the measured original reference shape data or by actual measurement, In addition, it is possible to determine whether or not the alignment can be performed in a state in which the influence of the surface state of the object such as reflectance and roughness on the actual three-dimensional measurement is reflected.

また、1つのズレ歪み含有参照形状データに対して、形状配置のズレと、形状の歪みとは、それぞれ単独で付与されても良いし、両方が付与されていてもよい。   In addition, the displacement of the shape arrangement and the distortion of the shape may be applied singly or both to one reference distortion-containing reference shape data.

また、歪みを付与するタイミングは、全てのズレ歪み含有参照形状データに同一の歪みを付与する場合には、例えば、原参照形状データに先ず、歪みを付与してから、次に配置のズレを付与してズレ歪み含有参照形状データを生成してもよい。   In addition, when applying the same distortion to all reference information including misalignment distortion, for example, the distortion is first applied to the original reference shape data, and then the displacement of the arrangement is applied. It is also possible to generate deviation distortion-containing reference shape data.

以上に説明したように、ズレ歪み付与部11は、形状データが表す三次元形状の位置および姿勢を示す形状配置のズレ、ならびに形状データが表す三次元形状の歪みの少なくとも一方である、1または相互に異なる複数のズレ歪みが、図3に示される原参照形状データd7が表す三次元形状である原参照三次元形状に付与された各三次元形状を、それぞれ表す1または複数のズレ歪み含有参照形状データd8を生成する。   As described above, the displacement distortion imparting unit 11 is at least one of the displacement of the shape arrangement indicating the position and orientation of the three-dimensional shape represented by the shape data, and the distortion of the three-dimensional shape represented by the shape data. One or a plurality of misalignment distortions each representing a three-dimensional shape given to the original reference three-dimensional shape, which is a three-dimensional shape represented by the original reference shape data d7 shown in FIG. Reference shape data d8 is generated.

◎形状配置調整部12:
○三次元形状データ処理システム300A機能時の形状配置調整部12:
三次元形状データ処理システム300Aが機能しているときは、図3に示される形状配置調整部12は、形状データ取得部10Aから基準形状データd6および原参照形状データd7を、ズレ歪み付与部11からズレ歪み含有参照形状データd8を、制御処理部15から装置配置情報d4をそれぞれ供給されて、これらのデータに基づいて複数の配置調整済み参照形状データd16を生成して、基準形状データd6とともに表示部5への表示に供するなどするために記憶部14へと供給する。また、複数の配置調整済み参照形状データd16を生成する過程で得られた複数の形状配置合わせ変換M3を配置合わせ可否判定部13Aへと供給する処理を行う。
◎ Shape arrangement adjusting unit 12:
○ Shape arrangement adjusting unit 12 when functioning 3D shape data processing system 300A:
When the three-dimensional shape data processing system 300A is functioning, the shape arrangement adjustment unit 12 shown in FIG. 3 receives the reference shape data d6 and the original reference shape data d7 from the shape data acquisition unit 10A, and the deviation distortion applying unit 11 The reference shape data d8 including misalignment distortion and the device arrangement information d4 from the control processing unit 15 are respectively supplied, and a plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 are generated based on these data, and together with the reference shape data d6 It supplies to the memory | storage part 14 in order to use for the display on the display part 5, etc. In addition, a process of supplying the plurality of shape arrangement alignment conversions M3 obtained in the process of generating the plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 to the alignment possibility determination unit 13A is performed.

また、既述したように、複数の配置調整済み参照形状データd16のうち、配置合わせ可能であると判定された原参照形状データd7に対応する形状データは、基準形状データd6とともに新たな配置合わせ可否判定処理における判定用形状データd1(通常は、基準形状データd6として使用される)として用いられる。   Further, as described above, the shape data corresponding to the original reference shape data d7 determined to be able to be aligned among the plurality of alignment adjusted reference shape data d16 is newly aligned with the standard shape data d6. Used as determination shape data d1 (usually used as reference shape data d6) in the determination process.

以下に、形状配置調整部12の動作について、図24〜図28を参照しつつ説明する。なお、図24から図28においては、三次元形状間の配置ずれ量を、三次元形状の大きさに対して誇張して表示している。   Below, operation | movement of the shape arrangement | positioning adjustment part 12 is demonstrated, referring FIGS. 24-28. In FIG. 24 to FIG. 28, the displacement amount between the three-dimensional shapes is exaggerated with respect to the size of the three-dimensional shape.

図24は、基準形状データd6a、原参照形状データd7a、ズレ歪み含有参照形状データd8aおよびd8bが1の座標系に変換された様子を説明する図である。ここでは、これらの各データは、基準形状データd6aおよび原参照形状データd7aにそれぞれ対応する装置配置情報d4に基づいて、形状配置調整部12によって、1の座標系に変換されている。   FIG. 24 is a diagram illustrating a state in which the standard shape data d6a, the original reference shape data d7a, and the displacement distortion-containing reference shape data d8a and d8b are converted into one coordinate system. Here, each of these data is converted into one coordinate system by the shape arrangement adjusting unit 12 based on the apparatus arrangement information d4 corresponding to the standard shape data d6a and the original reference shape data d7a.

ここで、基準形状データd6aと、原参照形状データd7aとのズレは、既述したようにマニピュレータ3aの配置決めの誤差などに起因するものである。また、ズレ歪み含有参照形状データd8aおよびd8bは、ズレ歪み付与部11において、原参照形状データd7aに対してそれぞれ異なる形状配置ずらし変換M2aおよびM2bが付与されたことによって生成されており、原参照形状データd7aと、ズレ歪み含有参照形状データd8aおよびd8bとのズレは、形状配置ずらし変換M2aおよびM2bによるものである。   Here, the deviation between the standard shape data d6a and the original reference shape data d7a is caused by an error in determining the arrangement of the manipulator 3a as described above. Further, the deviation distortion-containing reference shape data d8a and d8b are generated by the deviation distortion applying unit 11 having been given different shape arrangement shift conversions M2a and M2b to the original reference shape data d7a, respectively. The deviation between the shape data d7a and the deviation distortion-containing reference shape data d8a and d8b is due to the shape arrangement shift conversion M2a and M2b.

なお、ここでの形状配置ずらし変換M2aおよびM2bにおいては、それぞれ(1)式または(2)式における変換行列が異なったものとなる。   In addition, in the shape arrangement shift conversions M2a and M2b here, the conversion matrices in the expressions (1) and (2) are different.

また、不図示の形状歪み変換がさらに付与されることによってズレ歪み含有参照形状データd8aおよびd8bに形状の歪みがさらに付与されていてもよい。   Further, a shape distortion may be further added to the misalignment-containing reference shape data d8a and d8b by further adding a shape distortion conversion (not shown).

図25は、配置調整済み参照形状データd16a、d16b、およびd16c(図26)が生成される過程を例示する図である。図25では、図24に示された原参照形状データd7a、ズレ歪み含有参照形状データd8aおよびd8bが1の座標系において基準形状データd6aになるべく重なるように、形状配置調整部12が、原参照形状データd7a、ズレ歪み含有参照形状データd8aおよびd8bに対してそれぞれ形状配置合わせ変換M3a、M3bおよびM3cを施すことによって、配置の調整を試みる様子を示している。   FIG. 25 is a diagram exemplifying a process in which the arrangement-adjusted reference shape data d16a, d16b, and d16c (FIG. 26) are generated. In FIG. 25, the shape arrangement adjustment unit 12 makes the original reference so that the original reference shape data d7a and the reference distortion shape data d8a and d8b shown in FIG. 24 overlap with the reference shape data d6a as much as possible in one coordinate system. The figure shows a state in which adjustment of the arrangement is attempted by applying shape arrangement alignment conversions M3a, M3b, and M3c to the shape data d7a and the reference distortion shape data d8a and d8b, respectively.

図26は、配置合わせが成功した配置調整済み参照形状データd16a、d16bおよびd16cを例示する図である。配置調整済み参照形状データd16a、d16bおよびd16cは、それぞれ図25に示される原参照形状データd7a、ズレ歪み含有参照形状データd8a、およびd8bがそれぞれ形状配置合わせ変換M3a、M3bおよびM3cによって、基準形状データd6aに適切に配置合わせされた形状データである。   FIG. 26 is a diagram exemplifying the arrangement-adjusted reference shape data d16a, d16b, and d16c that have been successfully arranged. The reference shape data d16a, d16b, and d16c whose arrangement has been adjusted are the reference shape data d7a, the reference shape data d8a and d8b containing misalignment distortion shown in FIG. 25, respectively, and the reference shape data obtained by the shape alignment conversion M3a, M3b, and M3c The shape data is appropriately arranged in the data d6a.

図27は、配置合わせが失敗した配置調整済み参照形状データd16d、d16eおよびd16fを例示する図である。   FIG. 27 is a diagram exemplifying the arrangement-adjusted reference shape data d16d, d16e, and d16f for which the alignment has failed.

図27では、基準形状データd6cおよび原参照形状データd7cが凹凸の少ない円筒状の三次元形状を有している。また、原参照形状データd7cに対して形状配置ずらし変換M2aおよびM2bがそれぞれ施されることによってズレ歪み含有参照形状データd8cおよびd8dが生成されている。   In FIG. 27, the standard shape data d6c and the original reference shape data d7c have a cylindrical three-dimensional shape with little unevenness. In addition, displacement distortion-containing reference shape data d8c and d8d are generated by performing shape arrangement shift conversions M2a and M2b on the original reference shape data d7c, respectively.

原参照形状データd7cならびにズレ歪み含有参照形状データd8cおよびd8dに対して、図26に示された例と同様に、それぞれ形状配置合わせ変換M3a、M3bおよびM3cが施されることにより基準形状データd6aへの配置合わせが試みられた結果、配置調整済み参照形状データd16d、d16eおよびd16fがそれぞれ生成されているが、これらは基準形状データd6cに重なっていない。   Similarly to the example shown in FIG. 26, the original reference shape data d7c and the reference distortion shape containing reference shape data d8c and d8d are respectively subjected to the shape arrangement matching conversions M3a, M3b and M3c, so that the reference shape data d6a As a result of the attempt to align the positions, the reference shape data d16d, d16e, and d16f that have been adjusted for alignment are generated, but these do not overlap the reference shape data d6c.

すなわち、ここでは、凹凸の少ない形状間の配置合わせが試みられたため、配置合わせが失敗している。   That is, here, since the alignment between the shapes with less unevenness was attempted, the alignment failed.

形状配置合わせ変換M3a、M3bおよびM3cは、配置合わせの結果に関わらず、それぞれ形状配置合わせ変換M3(図3)として配置合わせ可否判定部13Aへと供給されて、配置合わせ可否判定処理に供せられる。また、配置調整済み参照形状データd16a、d16bおよびd16cも配置合わせの結果に関わらず、それぞれ配置調整済み参照形状データd16として基準形状データd6とともに記憶部14へと供給された後、表示部5に表示されて測定者の目視による配置合わせ可否の判定などに供せられる。   Regardless of the result of the alignment, the shape alignment conversions M3a, M3b, and M3c are respectively supplied as the shape alignment conversion M3 (FIG. 3) to the alignment appropriateness determination unit 13A for use in the alignment appropriateness determination process. It is done. Also, the arrangement-adjusted reference shape data d16a, d16b, and d16c are supplied to the storage unit 14 together with the reference shape data d6 as the arrangement-adjusted reference shape data d16 regardless of the result of the arrangement, and then displayed on the display unit 5. It is displayed and used for determination of whether or not the alignment can be made visually by the measurer.

上述したように、原参照形状データd7aを用いて複数の配置調整済み参照形状データd16を生成する場合には、ズレ歪み付与部11において、1以上のズレ歪み含有参照形状データd8を生成し、形状配置調整部12において、生成された1以上のズレ歪み含有参照形状データd8と原参照形状データd7とに対して基準形状データd6への配置合わせを試みればよい。   As described above, when generating a plurality of arrangement-adjusted reference shape data d16 using the original reference shape data d7a, the displacement distortion applying unit 11 generates one or more displacement distortion-containing reference shape data d8, The shape arrangement adjustment unit 12 may try to align the one or more generated distortion distortion-containing reference shape data d8 and the original reference shape data d7 with the standard shape data d6.

次に、原参照形状データd7aに対して、形状配置合わせ変換M3aが適用されない場合、すなわち、原参照形状データd7aに対して、基準形状データd6aへの配置合わせが試みられない場合を説明する。   Next, the case where the shape alignment matching conversion M3a is not applied to the original reference shape data d7a, that is, the case where the alignment of the original reference shape data d7a with the standard shape data d6a is not attempted will be described.

図28は、原参照形状データd7aが用いられることなく配置調整済み参照形状データd16bおよびd16cが生成される過程を例示する図である。図28において、ズレ歪み含有参照形状データd8aおよびd8bは、原参照形状データd7aに対して、それぞれ形状配置ずらし変換M2aおよびM2bが付与されることによって生成された形状データであり、形状配置ずらし変換M2aおよびM2bに対して形状配置合わせ変換M3bおよびM3cがそれぞれ施されることによって配置調整済み参照形状データd16bおよびd16cが生成されている。   FIG. 28 is a diagram exemplifying a process in which the placement-adjusted reference shape data d16b and d16c are generated without using the original reference shape data d7a. In FIG. 28, misalignment distortion-containing reference shape data d8a and d8b are shape data generated by adding shape placement shift conversion M2a and M2b to the original reference shape data d7a, respectively, and shape placement shift conversion Arrangement-adjusted reference shape data d16b and d16c are generated by performing shape arrangement matching conversions M3b and M3c on M2a and M2b, respectively.

このように、原参照形状データd7aを用いることなく複数の配置調整済み参照形状データd16を生成する場合には、ズレ歪み付与部11において、複数のズレ歪み含有参照形状データd8を生成し、形状配置調整部12において、生成された複数のズレ歪み含有参照形状データd8に対して基準形状データd6への配置合わせを試みればよい。   As described above, when generating a plurality of arrangement-adjusted reference shape data d16 without using the original reference shape data d7a, the displacement distortion applying unit 11 generates a plurality of displacement distortion-containing reference shape data d8, The arrangement adjustment unit 12 may try to arrange the plurality of generated distortion distortion-containing reference shape data d8 to the standard shape data d6.

以上に説明したように、形状配置調整部12は、図3に示される原参照形状データd7および、1または複数のズレ歪み含有参照形状データd8、あるいは、複数のズレ歪み含有参照形状データd8がそれぞれ表す各三次元形状についての略同一の三次元形状が、1の座標系において1以上の基準形状データd6が表す三次元形状になるべく重ね合わせられるように、原参照形状データd7と、1または複数のズレ歪み含有参照形状データd8とが表す各三次元形状についての複数の形状配置、あるいは複数のズレ歪み含有参照形状データd8が表す各三次元形状についての複数の形状配置のそれぞれを調整することによって、複数の配置調整済み参照形状データ16を生成する。   As described above, the shape arrangement adjustment unit 12 includes the original reference shape data d7 and one or more misalignment-containing reference shape data d8 shown in FIG. 3, or a plurality of misalignment-containing reference shape data d8. The original reference shape data d7 and 1 or so that substantially the same three-dimensional shape for each three-dimensional shape to be represented is superimposed on the three-dimensional shape represented by one or more standard shape data d6 in one coordinate system. Each of the plurality of shape arrangements for each three-dimensional shape represented by the plurality of deviation distortion-containing reference shape data d8 or each of the plurality of shape arrangements for each three-dimensional shape represented by the plurality of deviation distortion-containing reference shape data d8 is adjusted. As a result, a plurality of arrangement-adjusted reference shape data 16 is generated.

○三次元形状測定システム500A機能時の形状配置調整部12:
三次元形状処理装置100Aが、三次元形状測定システム500Aの機能要素となる場合には、形状配置調整部12は、個別形状データd2に基づく基準形状データd6および原参照形状データd7の供給を形状データ取得部10Aから受けて、基準形状データd6と原参照形状データd7についての配置合わせを行って配置合わせ済み個別形状データd17を生成し、記憶部14へと供給する。
○ Shape arrangement adjusting unit 12 when functioning three-dimensional shape measuring system 500A:
When the 3D shape processing apparatus 100A is a functional element of the 3D shape measurement system 500A, the shape arrangement adjusting unit 12 supplies the reference shape data d6 and the original reference shape data d7 based on the individual shape data d2. Received from the data acquisition unit 10A, the arrangement of the standard shape data d6 and the original reference shape data d7 is performed to generate the arranged individual shape data d17, which is supplied to the storage unit 14.

◎配置合わせ可否判定部13A:
図3に示される配置合わせ可否判定部13Aは、三次元形状データ処理システム300Aが機能しているときに作動する機能部である。配置合わせ可否判定部13Aは、ズレ歪み付与部11および形状配置調整部12からそれぞれ形状配置ずらし変換M2および形状配置合わせ変換M3を表す変換行列を供給されて、これらの変換行列に基づいて、形状配置調整部12において生成された複数の配置調整済み参照形状データd16についての形状配置の相互関係を表す評価値を求め、この評価値を判定用閾値th1と比較することにより、原参照形状データd7が、形状データ取得部10Aから形状配置調整部12へと供給された1以上の基準形状データd6に配置合わせされることによって、基準形状データd6とともに対象物についての1の全体的な三次元形状を表すように形状配置を調整することができる配置合わせ可能形状データであるか否かを判定する配置合わせ可否判定処理を行う。なお、判定用閾値th1は、記憶部14に記憶されており、制御処理部15から配置合わせ可否判定部13Aへ供給される。
Arrangement determination unit 13A:
3A is a functional unit that operates when the three-dimensional shape data processing system 300A is functioning. Arrangement adequacy determination unit 13A is supplied with transformation matrices representing shape arrangement shift conversion M2 and shape arrangement adjustment conversion M3 from deviation distortion imparting unit 11 and shape arrangement adjustment unit 12, respectively, and based on these conversion matrices, shapes are obtained. By obtaining an evaluation value representing the mutual relationship of the shape arrangement for the plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 generated in the arrangement adjusting unit 12, and comparing this evaluation value with the determination threshold th1, the original reference shape data d7. Are aligned with one or more reference shape data d6 supplied from the shape data acquisition unit 10A to the shape arrangement adjustment unit 12, so that one overall three-dimensional shape of the object together with the reference shape data d6. Alignment is possible to determine whether the shape data can be adjusted so that the shape can be adjusted to represent The decision process is performed. The determination threshold th1 is stored in the storage unit 14, and is supplied from the control processing unit 15 to the alignment possibility determination unit 13A.

また、原参照形状データd7が、配置合わせ可能形状データであるか否か、すなわち原参照形状データd7の配置合わせが適切にできるか否かを判定した判定結果d21は、制御処理部15へと供給されて、表示部5に表示される。   The determination result d21 that determines whether or not the original reference shape data d7 is shape data that can be arranged, that is, whether or not the original reference shape data d7 can be appropriately arranged, is sent to the control processing unit 15. Is supplied and displayed on the display unit 5.

判定結果d21が表示部5に表示されることによって、測定者は、表示部5に表示された配置調整済み参照形状データd16および基準形状データd6の表示状態を種々に変更しつつ目視による配置合わせの確認をする必要が無くなり、客観的な数値によって配置合わせの可否(成否)を判断できるので、目視による判定の誤りを防止することができるとともに、作業効率を向上させることができる。   When the determination result d21 is displayed on the display unit 5, the measurer can visually adjust the alignment while changing the display state of the reference shape data d16 and the reference shape data d6 that have been adjusted in alignment displayed on the display unit 5. Therefore, it is possible to determine whether or not the alignment is possible (success / failure) based on objective numerical values, so that it is possible to prevent an erroneous determination by visual observation and to improve work efficiency.

次に、図25に示された形状配置ずらし変換および形状配置合わせ変換を用いて、複数の配置調整済み参照形状データd16についての形状配置の相互関係を表す評価値を求める手法の例を説明する。   Next, an example of a technique for obtaining an evaluation value representing the mutual relationship between the shape arrangements of the plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 will be described using the shape arrangement shift conversion and the shape arrangement alignment conversion shown in FIG. .

図25に示される形状配置合わせ変換M3a、形状配置ずらし変換M2aおよび形状配置合わせ変換M3b、ならびに形状配置ずらし変換M2bおよび形状配置合わせ変換M3cは、それぞれ、配置調整済み参照形状データd16a、d16bおよびd16c(図26)が、原参照形状データd7から生成される過程における、各配置調整済み参照形状データについての「形状配置の変動情報」を表わしている。   The shape arrangement alignment conversion M3a, the shape arrangement displacement conversion M2a and the shape arrangement alignment conversion M3b, and the shape arrangement displacement conversion M2b and the shape arrangement alignment conversion M3c shown in FIG. 25, respectively, are the arrangement-adjusted reference shape data d16a, d16b, and d16c. (FIG. 26) represents “shape arrangement variation information” for each arrangement adjusted reference shape data in the process of generating from the original reference shape data d7.

ここで、形状配置合わせ変換M3a、ならび形状配置ずらし変換M2aおよび形状配置合わせ変換M3bの合成変換M3b*M2a、ならびに形状配置ずらし変換M2bおよび形状配置合わせ変換M3cの合成変換M3c*M2bは、それぞれ、原参照形状データd7aについての形状配置を基準とした配置調整済み参照形状データd16a、d16b、およびd16cについての相対的な形状配置、すなわち、各配置調整済み参照形状データについての形状配置の相互関係を表わしている。   Here, the shape arrangement alignment conversion M3a, the shape arrangement displacement conversion M2a and the combination conversion M3b * M2a of the shape arrangement alignment conversion M3b, and the shape arrangement displacement conversion M2b and the combination conversion M3c * M2b of the shape arrangement alignment conversion M3c are respectively The relative shape arrangement for the arrangement-adjusted reference shape data d16a, d16b, and d16c based on the shape arrangement for the original reference shape data d7a, that is, the interrelationship of the shape arrangement for each arrangement-adjusted reference shape data. It represents.

なお、合成変換に使用されている記号*は、行列と行列の積を表わしており、記号*の左右の変換を(1)式で表わしたときの各変換を表す変換行列の積によって、合成変換を表す変換行列が求められている。   Note that the symbol * used in the composite conversion represents a product of the matrix and the matrix, and the product of the conversion matrix representing each conversion when the left and right conversion of the symbol * is expressed by equation (1) is combined. There is a need for a transformation matrix that represents the transformation.

図26に示されるように配置合わせが成功する場合は、任意の形状配置に対する配置調整済み参照形状データd16a、d16b、およびd16cのそれぞれの相対的な形状配置は略同一となるので、変換M3a、合成変換M3b*M2a、および合成変換M3c*M2b(それぞれ「相対的形状配置変換」と称する)をそれぞれ表す複数の変換行列は略同一の変換行列となる。   When the alignment is successful as shown in FIG. 26, the relative shape arrangements of the arrangement-adjusted reference shape data d16a, d16b, and d16c with respect to an arbitrary shape arrangement are substantially the same, so that the conversion M3a, A plurality of transformation matrices respectively representing the synthetic transformation M3b * M2a and the synthetic transformation M3c * M2b (each referred to as “relative shape arrangement transformation”) are substantially the same transformation matrix.

しかし、図27に示されるように配置合わせが失敗した場合は、配置調整済み参照形状データd16a、d16b、およびd16cについての相対的形状配置変換をそれぞれ表す複数の変換行列は略同一の変換行列とはならない。   However, when the alignment fails as shown in FIG. 27, the plurality of transformation matrices respectively representing the relative shape arrangement transformation for the arrangement-adjusted reference shape data d16a, d16b, and d16c are substantially the same transformation matrix. Must not.

従って、配置合わせ可否判定処理の原理の概要において説明したように、それぞれの相対的形状配置変換に基づいて、複数の配置調整済み参照形状データd16の基準形状データd6に対する配置合わせが成功しているか否か、すなわち、基準形状データd6と原参照形状データd7とが所定の許容範囲内の精度で前記対象物の三次元形状を再現可能か否かを判定することができるとともに、原参照形状データd7を得た三次元デジタイザ2の装置配置情報d4についても適切であったか否かを判定することもできる。   Therefore, as described in the outline of the principle of the alignment possibility determination process, whether alignment of the plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 with respect to the reference shape data d6 is successful based on the respective relative shape arrangement conversion. In other words, it is possible to determine whether the reference shape data d6 and the original reference shape data d7 can reproduce the three-dimensional shape of the object with accuracy within a predetermined allowable range, and the original reference shape data It can also be determined whether or not the device arrangement information d4 of the three-dimensional digitizer 2 that has obtained d7 is also appropriate.

なお、図28に示される例のように、形状配置調整部12において原参照形状データd7aが基準形状データd6aへの配置合わせを試みられなかった場合においても、図25に示される例と同様に、合成変換M3b*M2aおよび合成変換M3c*M2bとして与えられる相対的形状配置変換によって、原参照形状データd7aについての形状配置を基準とした配置調整済み参照形状データd16bおよびd16cについての相対的な形状配置を表すことができる。   As in the example shown in FIG. 28, even in the case where the original reference shape data d7a is not attempted to be aligned with the standard shape data d6a in the shape arrangement adjusting unit 12 as in the example shown in FIG. Relative shapes with respect to the reference shape data d16b and d16c whose arrangement is adjusted based on the shape arrangement with respect to the original reference shape data d7a by the relative shape arrangement conversion given as the synthesis conversion M3b * M2a and the synthesis conversion M3c * M2b An arrangement can be represented.

次に、相対的形状配置変換として表された、複数の配置調整済み参照形状データd16についての形状配置の相互関係を評価するための評価値を求め、複数の配置調整済み参照形状データd16の配置合わせが成功したか否かを判定する手法を説明する。   Next, an evaluation value for evaluating the mutual relationship between the shape arrangements for the plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 expressed as relative shape arrangement conversion is obtained, and the arrangement of the plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 is performed. A method for determining whether or not the alignment is successful will be described.

具体的な判定手法としてはいくつかあるが、1つ目の判定手法の例として、例えば、相対的形状配置変換をそれぞれ表す各変換行列の各対応する成分同士の偏差を配置情報の相互関係を表す評価値として求めて判定用閾値th1と比較し、評価値が判定用閾値th1以下であれば配置合わせが成功したと判定し、そうでなければ、配置合わせが失敗したと判定する手法を採用し得る。   Although there are several specific determination methods, as an example of the first determination method, for example, the deviation between the corresponding components of each conversion matrix that represents the relative shape arrangement conversion is expressed as the correlation between the arrangement information. A method is adopted in which it is obtained as an evaluation value to be expressed and compared with the determination threshold th1 and if the evaluation value is equal to or less than the determination threshold th1, it is determined that the alignment is successful, and otherwise, the alignment is determined to have failed. Can do.

また、2つ目の判定手法の例として、相対的形状配置変換をそれぞれ表す各変換行列の各対応する成分毎に最大値と最小値との差をそれぞれ配置情報の相互関係を表す評価値として求めて、判定用閾値th1と比較し、各評価値が判定用閾値th1以下であれば配置合わせが成功したと判定し、そうでなければ、配置合わせが失敗したと判定する手法を採用し得る。また、これらの手法の他に、1つ目と2つ目の判定手法を併用するなど各種の手法が採用され得る。   In addition, as an example of the second determination method, the difference between the maximum value and the minimum value for each corresponding component of each transformation matrix representing each relative shape arrangement transformation is used as an evaluation value representing the mutual relationship between the arrangement information. A method of determining and determining that the alignment is successful if each evaluation value is equal to or less than the determination threshold th1 can be obtained and compared with the determination threshold th1. . In addition to these methods, various methods such as a combination of the first and second determination methods may be employed.

また、変換行列のうち、回転を表す要素と、平行移動を表す要素とを(2)式のように分けて、それぞれ毎に配置情報の相互関係を表す評価値を求めてもよく、また、対象物の表面状態、大きさなどの対象物の状態や、測定距離、画角などの三次元デジタイザ2の状態に応じて評価値を求める手法を変更してもよい。   Further, in the transformation matrix, an element representing rotation and an element representing translation may be divided as shown in the equation (2), and an evaluation value representing an interrelationship of the arrangement information may be obtained for each, The method for obtaining the evaluation value may be changed according to the state of the object such as the surface state and size of the object and the state of the three-dimensional digitizer 2 such as the measurement distance and the angle of view.

また、判定用閾値th1としては、変換行列の要素毎に判定用閾値を設定しても良いし、例えば、変換行列のうち、回転を表す要素と、平行移動を表す要素とで、異なる判定用閾値th1を採用する手法、また、対象物に対する検査規格、対象物の表面状態および大きさなどの対象物の状態や、測定距離および画角などの三次元デジタイザ2の状態に応じて判定用閾値th1を適宜変更するなど、判定用閾値th1の設定については各種設定方法を取り得る。   Further, as the determination threshold th1, a determination threshold may be set for each element of the transformation matrix. For example, different judgment thresholds may be used for an element representing rotation and an element representing translation in the transformation matrix. A threshold value for determination according to a method that employs the threshold th1, and the inspection standard for the object, the state of the object such as the surface state and size of the object, and the state of the three-dimensional digitizer 2 such as the measurement distance and the angle of view. Various setting methods can be used for setting the determination threshold th1 such as changing th1 appropriately.

なお、上述の説明例では、基準形状データd6についての形状配置を基準とした配置調整済み参照形状データd16についての相対的な形状配置を例に説明したが、例えば、図25の例では、ズレ歪み含有参照形状データd8bについての形状配置を基準とすると、配置調整済み参照形状データd16a、d16b、およびd16cについての相対的な形状配置をそれぞれ表す相対的形状配置変換は、M3a*M2b-1、およびM3b*M2a*M2b-1、およびM3cとなる。なお、M2b-1は、M2bの逆変換を表す。 In the above description example, the relative shape arrangement of the reference shape data d16 whose arrangement has been adjusted based on the shape arrangement of the reference shape data d6 has been described as an example. However, in the example of FIG. Based on the shape arrangement for the distortion-containing reference shape data d8b, the relative shape arrangement conversion representing the relative shape arrangement for the arrangement-adjusted reference shape data d16a, d16b, and d16c, respectively, is M3a * M2b −1 , And M3b * M2a * M2b −1 and M3c. M2b −1 represents the inverse transformation of M2b.

これらの相対的形状配置変換は、原参照形状データd7aを基準とした各配置調整済み参照形状データの形状配置を与える相対的形状配置変換M2a、M3b*M2a、およびM3c*M2bのそれぞれに、ズレ歪み含有参照形状データd8bを基準とした原参照形状データd7aの形状配置を与える相対的形状配置変換M2b-1を合成した変換である。 These relative shape arrangement conversions are performed on each of the relative shape arrangement conversions M2a, M3b * M2a, and M3c * M2b that give the shape arrangement of each arrangement adjusted reference shape data based on the original reference shape data d7a. This is a conversion obtained by synthesizing a relative shape arrangement conversion M2b- 1 that gives the shape arrangement of the original reference shape data d7a with the distortion-containing reference shape data d8b as a reference.

このように、配置調整済み参照形状データd16a、d16bおよびd16cが原参照形状データd7から生成される過程における、各配置調整済み参照形状データについてのそれぞれの形状配置の変動情報である、形状配置合わせ変換M3a、形状配置ずらし変換M2aおよび形状配置合わせ変換M3b、ならびに形状配置ずらし変換M2bおよび形状配置合わせ変換M3cのそれぞれを用いることによって、形状配置、装置配置、その他の座標空間における任意の配置を基準とする各配置調整済み参照形状データについての相対的な形状配置を与える相対的形状配置変換を表すことができる。また、座標間の関係が既知であれば、配置調整済み参照形状データが存在している座標系とは異なる座標系における配置を基準とすることもできる。   As described above, in the process in which the arrangement-adjusted reference shape data d16a, d16b, and d16c are generated from the original reference shape data d7, the shape arrangement adjustment, which is variation information of each shape arrangement for each arrangement-adjusted reference shape data By using each of the transformation M3a, the shape placement shift conversion M2a and the shape placement alignment transformation M3b, and the shape placement displacement transformation M2b and the shape placement matching transformation M3c, the shape placement, the device placement, and any other placement in the coordinate space are used as a reference The relative shape arrangement conversion that gives the relative shape arrangement for each arrangement adjusted reference shape data can be expressed. If the relationship between coordinates is known, the arrangement in a coordinate system different from the coordinate system in which the arrangement-adjusted reference shape data exists can be used as a reference.

また、座標空間における任意の配置を基準とする各配置調整済み参照形状データの形状配置間の相互関係は、原参照形状データd7aを基準とする各配置調整済み参照形状データの形状配置の相互関係と等しくなる。   Further, the interrelationship between the shape arrangements of each arrangement adjusted reference shape data based on an arbitrary arrangement in the coordinate space is the correlation between the shape arrangements of each arrangement adjusted reference shape data based on the original reference shape data d7a. Is equal to

以上に説明したように、配置合わせ可否判定部13Aは、原参照形状データd7が、1以上の基準形状データd6と原参照形状データd7とが対象物1についての1の全体的な三次元形状を表すように、原参照形状データd7についての形状配置を調整することができる配置合わせ可能形状データであるか否かを、原参照形状データd7からそれぞれ生成された複数の配置調整済み参照形状データd16がそれぞれ表す複数の三次元形状についての形状配置の相互関係に基づいて判定する判定処理を行う。   As described above, the alignment determination unit 13A determines that the original reference shape data d7 is one overall three-dimensional shape of one or more standard shape data d6 and original reference shape data d7 for the object 1. As shown, the plurality of arrangement-adjusted reference shape data respectively generated from the original reference shape data d7 as to whether the shape arrangement of the original reference shape data d7 can be adjusted. Judgment processing is performed based on the mutual relationship between the shape arrangements of the plurality of three-dimensional shapes represented by d16.

該相互関係に基づいて原参照形状データd7についての配置合わせの可否を判定する手法を採用すれば、対象物上の測定範囲に含まれる三次元形状を表現する原参照形状データd7に基づいて生成された1以上の歪み含有参照マーカ位置データd14および基準形状データd6、あるいは、複数の歪み含有参照マーカ位置データd14である複数の第3形状データが、原参照形状データd7の測定範囲と重なる測定範囲の三次元形状を表現した基準形状データd6に対して配置合わせされた後の複数の配置調整済み参照形状データd16についての形状配置の相互関係に基づいて、基準形状データd6と原参照形状データd7とが配置合わせによって所定の許容範囲内の精度で対象物の形状を再現できるか否かを判定する。   If a method for determining whether or not the original reference shape data d7 can be aligned based on the mutual relationship is used, the original reference shape data d7 is generated based on the original reference shape data d7 representing the three-dimensional shape included in the measurement range on the object. One or more of the distortion-containing reference marker position data d14 and the reference shape data d6, or a plurality of third shape data that is a plurality of distortion-containing reference marker position data d14 overlaps the measurement range of the original reference shape data d7. The reference shape data d6 and the original reference shape data are based on the mutual relationship of the shape arrangement of the plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 after being arranged with respect to the reference shape data d6 representing the three-dimensional shape of the range. It is determined whether or not the shape of the object can be reproduced with accuracy within a predetermined allowable range by the alignment with d7.

従って、基準形状データd6と原参照形状データd7との相互関係によっては、基準形状データd6と原参照形状データd7とが所定の許容範囲内の精度で対象物の形状を再現できるか否かを判定できない場合であっても、配置合わせの可否を正しく判定できる確率を向上させることができる。   Therefore, depending on the mutual relationship between the standard shape data d6 and the original reference shape data d7, it is determined whether or not the standard shape data d6 and the original reference shape data d7 can reproduce the shape of the object with accuracy within a predetermined allowable range. Even if it cannot be determined, it is possible to improve the probability of correctly determining whether alignment is possible.

また、配置合わせ可否判定部13Aは、この相互関係を、例えば、複数の配置調整済み参照形状データd16のそれぞれが原参照形状データd7から生成される過程における各配置調整済み参照形状データd16についての形状配置の変動情報に基づいて求める手法を採用し得る。なお、各配置調整済み参照形状データd16についての形状配置の変動情報については、ICP法を用いた逐次の演算の過程において、最終的な配置の各配置調整済み参照形状データd16を求める前に、この形状配置の変動情報が求められる。言い換えれば、最終的な配置の各配置調整済み参照形状データd16を求めなくても、この形状配置の変動情報を求めることができ、配置合わせの可否を判定することができる。   Further, the alignment determination unit 13A determines this mutual relationship with respect to each alignment adjusted reference shape data d16 in a process in which each of the plurality of alignment adjusted reference shape data d16 is generated from the original reference shape data d7, for example. A technique for obtaining the information based on the variation information of the shape arrangement can be adopted. Regarding the variation information of the shape arrangement for each arrangement adjusted reference shape data d16, in the process of sequential calculation using the ICP method, before obtaining each arrangement adjusted reference shape data d16 of the final arrangement, Variation information of this shape arrangement is obtained. In other words, it is possible to obtain the variation information of the shape arrangement without determining each arrangement adjusted reference shape data d16 of the final arrangement, and determine whether or not the alignment can be performed.

形状配置の変動情報に基づいて相互関係を求める手法を採用すれば、生成された複数の配置調整済み参照形状データd16がそれぞれ表す三次元形状間の形状配置を解析するなどして該相互関係を求める必要が無く、配置調整済み参照形状データd16が生成される過程における形状配置の変動情報に基づいて該相互関係を求めることができるので、原参照形状データd7の形状に関わらず、正確な相互関係を求めることができ、配置合わせの可否を正しく判定できる確率を向上させることができる。   If a method for obtaining the mutual relationship based on the variation information of the shape arrangement is adopted, the mutual relation is analyzed by analyzing the shape arrangement between the three-dimensional shapes respectively represented by the plurality of generated arrangement-adjusted reference shape data d16. Since it is not necessary to obtain the mutual relationship based on the variation information of the shape arrangement in the process of generating the arrangement-adjusted reference shape data d16, an accurate mutual relationship can be obtained regardless of the shape of the original reference shape data d7. The relationship can be obtained, and the probability of correctly determining whether or not the alignment is possible can be improved.

なお、生成された複数の配置調整済み参照形状データd16自体を解析することによって、各配置調整済み参照形状データd16についての形状配置の相互関係を求める手法としては、例えば、同一直線上にない3点以上の局所的な凹凸などの特徴部が原参照形状データd7にある場合には、該3点以上の特徴点にそれぞれ対応する複数の配置調整済み参照形状データd16についての3点以上の特徴点によって定められる形状間の相互関係に基づいて、複数の配置調整済み参照形状データd16がそれぞれ表す複数の三次元形状についての形状配置の相互関係を求める手法などを採用し得る。   In addition, as a technique for obtaining the mutual relationship between the shape arrangements for each arrangement adjusted reference shape data d16 by analyzing the generated plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 itself, for example, 3 In the case where the original reference shape data d7 has features such as local irregularities of more than three points, the three or more features of the plurality of arrangement-adjusted reference shape data d16 respectively corresponding to the three or more feature points. Based on the mutual relationship between the shapes defined by the points, a method of obtaining the mutual relationship between the shape arrangements for the plurality of three-dimensional shapes respectively represented by the plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 may be employed.

この場合には、各配置調整済み参照形状データd16についての形状配置の変動情報を保存していない場合であっても、各配置調整済み参照形状データd16についての形状配置の相互関係を求めることができる。   In this case, even if the shape placement variation information for each placement adjusted reference shape data d16 is not stored, the mutual relationship between the shape placements for each placement adjusted reference shape data d16 can be obtained. it can.

また、該3点以上の特徴点は、基準形状データd6と原参照形状データd7とについての測定範囲の重複部分に限られず、原参照形状データd7の全体において探索することができる。   Further, the three or more feature points are not limited to the overlapping portion of the measurement range for the standard shape data d6 and the original reference shape data d7, and can be searched for in the entire original reference shape data d7.

ここで、三次元デジタイザ2をズレ歪み付与部11として機能させる場合のマニピュレータ3aの配置決め精度に求められる条件について説明する。三次元デジタイザ2をズレ歪み付与部11として機能させる場合には、三次元デジタイザ2を配置決めする装置配置情報d4に基づいて形状配置ずらし変換M2を求める必要があるため、マニピュレータ3aの配置決め精度が悪ければ、求めた形状配置ずらし変換M2に実際の値との誤差を生じてしまうため判定結果10が誤ったものとなるおそれがある。   Here, conditions required for the placement accuracy of the manipulator 3a when the three-dimensional digitizer 2 functions as the misalignment imparting unit 11 will be described. When the three-dimensional digitizer 2 functions as the misalignment imparting unit 11, it is necessary to obtain the shape placement shift conversion M2 based on the device placement information d4 for placing the three-dimensional digitizer 2, so that the placement accuracy of the manipulator 3a is determined. If it is bad, an error from the actual value is generated in the obtained shape arrangement shift conversion M2, and therefore the determination result 10 may be erroneous.

従って、三次元デジタイザ2をズレ歪み付与部11として機能させる場合には、マニピュレータ3aの配置決め精度にのみに基づいて異なる複数の形状配置ずらし変換を模擬的に生成し、これらの形状配置ずらし変換から、生成される配置調整済み参照形状データd16についての相互関係の評価値を求めたときに、この評価値が判定用閾値th1よりも、例えば1/3以下程度に小さい必要がある。   Therefore, when the three-dimensional digitizer 2 functions as the misalignment imparting unit 11, a plurality of different shape placement shift conversions are generated based on only the placement accuracy of the manipulator 3a, and these shape placement shift conversions are generated. Therefore, when the evaluation value of the correlation with respect to the generated arrangement-adjusted reference shape data d16 is obtained, this evaluation value needs to be smaller than the determination threshold th1 by, for example, about 1/3 or less.

多くの場合では、この条件が満たされるため三次元デジタイザ2をズレ歪み付与部11として機能させることができる。また、ティーチング時の三次元測定では、量産品の形状検査時の三次元測定で実際に用いられるマニピュレータよりも配置決め精度が高いマニピュレータを用いれば、この条件は容易に満たされ得ることからも三次元デジタイザ2をズレ歪み付与部11として機能させることができる。   In many cases, since this condition is satisfied, the three-dimensional digitizer 2 can function as the displacement distortion applying unit 11. In 3D measurement during teaching, this condition can be easily satisfied by using a manipulator with higher positioning accuracy than the manipulator actually used in 3D measurement during shape inspection of mass-produced products. The original digitizer 2 can function as the misalignment imparting unit 11.

上述した判定方法においては、各配置調整済み参照形状データd16の形状配置の相互関係に着目して配置合わせの可否を判定したが、各配置調整済み参照形状データd16に対応する各装置配置情報d4に着目することによって配置合わせの可否を判定してもよい。   In the determination method described above, whether or not the alignment is possible is determined by paying attention to the mutual relationship of the shape arrangement of each arrangement adjusted reference shape data d16. However, each piece of apparatus arrangement information d4 corresponding to each arrangement adjusted reference shape data d16. It may be determined whether or not the alignment is possible by paying attention to.

具体的には、例えば、各配置調整済み参照形状データd16に対応する各装置配置情報、すなわち、各配置調整済み参照形状データd16についての形状配置の変動情報に基づいて推定される各ズレ歪み含有参照形状データd8についての各装置配置情報を求め、求められた各装置配置情報のばらつきが、所定の範囲に入るか否かを判定することによって原参照形状データd7についての配置合わせの可否を判定してもよい。   Specifically, for example, each device distortion information that is estimated based on each piece of device arrangement information corresponding to each arrangement adjusted reference shape data d16, that is, variation information of the shape arrangement about each arrangement adjusted reference shape data d16. Each device arrangement information for the reference shape data d8 is obtained, and whether or not the alignment of the original reference shape data d7 is possible is determined by determining whether or not the obtained variation in the device arrangement information falls within a predetermined range. May be.

また、推定された各ズレ歪み含有参照形状データd8についての各装置配置情報のそれぞれと、各ズレ歪み含有参照形状データd8を生成した際に設定された各装置配置情報のそれぞれとの差異が、所定の範囲に入るか否かを判定することによって原参照形状データd7についての配置合わせの可否を判定してもよい。   Further, the difference between each of the estimated device placement information for each misalignment-containing reference shape data d8 and each of the device placement information set when each misalignment-containing reference shape data d8 is generated, It may be determined whether or not the original reference shape data d7 can be aligned by determining whether or not it falls within a predetermined range.

[実施形態1に係る装置およびシステムの動作フロー:]
次に、図29から図31に示されるフローチャートを用いて三次元形状測定システム500A、三次元形状データ処理システム300Aおよび三次元形状処理装置100Aの動作フローを説明する。
[Operation Flow of Apparatus and System According to Embodiment 1]
Next, the operation flow of the three-dimensional shape measurement system 500A, the three-dimensional shape data processing system 300A, and the three-dimensional shape processing apparatus 100A will be described using the flowcharts shown in FIGS.

図29は、三次元形状測定システム500Aによって行われる、対象物1の全体的な三次元形状を表す形状データを生成する手順ステップS1の概要を例示するフローチャートである。   FIG. 29 is a flowchart illustrating an outline of a procedure step S1 that is performed by the three-dimensional shape measurement system 500A and generates shape data representing the overall three-dimensional shape of the target object 1.

三次元形状測定システム500Aは、先ず三次元形状データ処理システム300Aとして機能することにより、対象物1についての全体的な形状データとして配置合わせされる複数の個別形状データd2を三次元測定するために三次元デジタイザ2を配置する複数の第2の装置配置情報を生成する処理を行う(ステップS110)。   The three-dimensional shape measurement system 500A first functions as a three-dimensional shape data processing system 300A to measure three-dimensionally a plurality of individual shape data d2 arranged as overall shape data for the object 1. A process of generating a plurality of second apparatus arrangement information for arranging the three-dimensional digitizer 2 is performed (step S110).

図30は、三次元形状データ処理システム300Aによって行われる、ステップS110に記載された複数の第2の装置配置情報を生成する処理についての概要を例示するフローチャートである。   FIG. 30 is a flowchart illustrating an overview of a process for generating a plurality of second apparatus arrangement information described in step S110 performed by the three-dimensional shape data processing system 300A.

先ず、三次元形状データ処理システム300Aは、判定用形状データを生成するためのマニピュレータ3aの台座部に対する三次元デジタイザ2の位置および姿勢を示す複数の第1の装置配置情報を取得する(ステップS210)。この複数の第1の装置配置情報は、マニピュレータ3aの台座部に対する対象物の位置および姿勢を示す対象物配置情報d20に基づいて、対象物1に対して、三次元デジタイザ2を所望の相対的な配置に配置決めできるように測定者が操作部4のマウスやキーボードを用いて入力することなどによって設定される。   First, the three-dimensional shape data processing system 300A acquires a plurality of pieces of first apparatus arrangement information indicating the position and posture of the three-dimensional digitizer 2 with respect to the base portion of the manipulator 3a for generating the shape data for determination (step S210). ). The plurality of pieces of first apparatus arrangement information are obtained by using the object arrangement information d20 indicating the position and orientation of the object with respect to the pedestal portion of the manipulator 3a to determine the relative position of the three-dimensional digitizer 2 with respect to the object 1. It is set by the measurement person inputting using the mouse or keyboard of the operation unit 4 so that the user can determine the arrangement.

次に、三次元形状データ処理システム300Aは、複数の第1の装置配置情報(装置配置情報d4)に基づいて配置された三次元デジタイザ2を用いて対象物1を三次元測定したとすれば得られるべき複数の形状データと略同一の三次元形状をそれぞれ表す複数の判定用形状データd1を生成する(ステップS220)。   Next, it is assumed that the three-dimensional shape data processing system 300A performs three-dimensional measurement of the object 1 using the three-dimensional digitizer 2 arranged based on the plurality of first device arrangement information (device arrangement information d4). A plurality of pieces of determination shape data d1 respectively representing three-dimensional shapes that are substantially the same as the plurality of shape data to be obtained are generated (step S220).

ここでの判定用形状データd1の生成は、最初に配置合わせされる判定用形状データd1の生成であるので、通常、装置配置情報d4に基づいて配置された三次元デジタイザ2が三次元測定して得た対象物1の形状データまたはCADシステム8が出力するCADデータd5に基づいて生成される。   Since the generation of the determination shape data d1 here is the generation of the determination shape data d1 to be initially aligned, the three-dimensional digitizer 2 arranged based on the device arrangement information d4 usually performs three-dimensional measurement. It is generated based on the shape data of the object 1 obtained in this way or the CAD data d5 output by the CAD system 8.

生成された複数の判定用形状データd1は、三次元形状処理装置100Aの形状データ取得部10Aに供給され、三次元形状処理装置100Aによって配置合わせ可否判定処理が行われる(ステップS230)。   The generated plurality of shape data for determination d1 is supplied to the shape data acquisition unit 10A of the three-dimensional shape processing apparatus 100A, and the alignment possibility determination process is performed by the three-dimensional shape processing apparatus 100A (step S230).

図31は、三次元形状処理装置100Aによって行われる、配置合わせ可否判定処理(ステップS230)についての概要を例示するフローチャートである。   FIG. 31 is a flowchart exemplifying an outline of the alignment possibility determination process (step S230) performed by the three-dimensional shape processing apparatus 100A.

形状データ取得部10Aは、供給された複数の判定用形状データd1から1以上の判定用形状データd1を配置合わせの基準となる基準形状データd6として取得するとともに、これらの基準形状データd6が表す三次元形状の一部または全部と略同一の三次元形状を表す形状データを有する他の判定用形状データd1を原参照形状データd7として取得する(ステップS310)。   The shape data acquisition unit 10A acquires one or more pieces of determination shape data d1 from the supplied plurality of determination shape data d1 as reference shape data d6 serving as a reference for alignment, and these reference shape data d6 represent the shape data acquisition unit 10A. Other determination shape data d1 having shape data representing a three-dimensional shape substantially the same as a part or all of the three-dimensional shape is acquired as original reference shape data d7 (step S310).

形状データ取得部10Aに取得された原参照形状データd7は、ズレ歪み付与部11に供給されて、三次元形状についての形状配置のズレおよび三次元形状の歪みの少なくとも一方である、1または相互に異なる複数のズレ歪みが付与されることによって、1以上のズレ歪み含有参照形状データd8が生成される。また、形状配置のズレを付与するためにそれぞれ使用された形状配置ずらし変換M2は、配置合わせ可否判定部13Aへと供給される(ステップS320)。   The original reference shape data d7 acquired by the shape data acquisition unit 10A is supplied to the displacement distortion applying unit 11, and is one or both of at least one of the displacement of the shape arrangement and the distortion of the 3D shape with respect to the 3D shape. When a plurality of different displacement distortions are applied to one or more, one or more displacement distortion-containing reference shape data d8 is generated. Further, the shape placement shift conversion M2 respectively used for imparting the displacement of the shape placement is supplied to the placement alignment determination unit 13A (step S320).

ズレ歪み付与部11によって生成された1以上のズレ歪み含有参照形状データd8は、形状配置調整部12へと供給されるとともに、形状データ取得部10Aからは1以上の基準形状データd6および原参照形状データd7が形状配置調整部12へ供給される。   One or more misalignment-containing reference shape data d8 generated by the misalignment imparting unit 11 is supplied to the shape arrangement adjusting unit 12, and one or more standard shape data d6 and an original reference are received from the shape data acquiring unit 10A. The shape data d7 is supplied to the shape arrangement adjustment unit 12.

形状配置調整部12は、原参照形状データd7および1以上のズレ歪み含有参照形状データd8、または複数のズレ歪み含有参照形状データd8が、1の座標系において1以上の基準形状データd6になるべく重ね合わせられるように、原参照形状データd7と、1以上のズレ歪み含有参照形状データd8とが表す各三次元形状についての複数の形状配置を調整することによって、または、複数のズレ歪み含有参照形状データd8が表す各三次元形状についての複数の形状配置のそれぞれを調整することによって、複数の配置調整済み参照形状データd16を生成する。   The shape arrangement adjustment unit 12 is configured so that the original reference shape data d7 and one or more deviation distortion-containing reference shape data d8 or the plurality of deviation distortion-containing reference shape data d8 become one or more standard shape data d6 in one coordinate system. By adjusting a plurality of shape arrangements for each three-dimensional shape represented by the original reference shape data d7 and the one or more deviation distortion-containing reference shape data d8 so as to be overlaid, or a plurality of deviation distortion-containing references By adjusting each of the plurality of shape arrangements for each three-dimensional shape represented by the shape data d8, a plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 is generated.

また、配置調整に使用された形状配置合わせ変換M3を配置合わせ可否判定部13Aへと供給し、基準形状データd6および複数の配置調整済み参照形状データd16を記憶部14へ供給する(ステップS330)。   Further, the shape arrangement matching conversion M3 used for the arrangement adjustment is supplied to the arrangement possibility determination unit 13A, and the reference shape data d6 and the plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 are supplied to the storage unit 14 (step S330). .

配置合わせ可否判定部13Aへ供給された形状配置ずらし変換M2と形状配置合わせ変換M3は、配置合わせ可否判定部13Aによって、複数の配置調整済み参照形状データd16がそれぞれ表す複数の三次元形状についての形状配置の相互関係を表す評価値へと変換される(ステップS340)。   The shape placement shift conversion M2 and the shape placement conversion M3 supplied to the placement adequacy determination unit 13A are processed by the placement adequacy determination unit 13A for a plurality of three-dimensional shapes respectively represented by the plurality of placement adjusted reference shape data d16. It is converted into an evaluation value representing the mutual relationship of the shape arrangement (step S340).

配置合わせ可否判定部13Aは、この評価値と、制御処理部15から供給される判定用閾値th1とを比較する(ステップS350)。   The alignment possibility determination unit 13A compares this evaluation value with the determination threshold th1 supplied from the control processing unit 15 (step S350).

比較の結果、評価値が判定用閾値th1以下であれば、複数の配置調整済み参照形状データd16の配置合わせが成功した、すなわち、原参照形状データd7は基準形状データd6に対して適切に配置合わせ可能な配置合わせ可能形状データであると判定されて、この判定結果d21は制御処理部15へと供給され(ステップS360)、処理はステップS230(図30)へと戻される。   If the evaluation value is equal to or less than the determination threshold th1 as a result of the comparison, the arrangement of the plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 has succeeded, that is, the original reference shape data d7 is appropriately arranged with respect to the standard shape data d6. It is determined that the shape data can be aligned, and the determination result d21 is supplied to the control processing unit 15 (step S360), and the process returns to step S230 (FIG. 30).

比較の結果、評価値が判定用閾値th1よりも大きければ、複数の配置調整済み参照形状データd16の配置合わせが失敗した、すなわち、原参照形状データd7は基準形状データd6に対して適切に配置合わせ可能な配置合わせ可能形状データではないと判定されてこの判定結果を示す判定結果d21は制御処理部15へと供給され(ステップS370)、処理はステップS230へと戻される。   As a result of the comparison, if the evaluation value is larger than the determination threshold th1, the alignment of the plurality of arrangement-adjusted reference shape data d16 has failed, that is, the original reference shape data d7 is appropriately arranged with respect to the standard shape data d6. It is determined that it is not the shape data that can be aligned and the determination result d21 indicating this determination result is supplied to the control processing unit 15 (step S370), and the process returns to step S230.

ステップS230へ戻された処理は、ステップS240へ移され、制御処理部15は、配置合わせ可否判定部13Aから供給された判定結果d21を確認し、原参照形状データd7が配置合わせ可能形状データであるか否かを調べる。   The processing returned to step S230 is moved to step S240, and the control processing unit 15 confirms the determination result d21 supplied from the alignment possibility determination unit 13A, and the original reference shape data d7 is the alignmentable shape data. Check if there is any.

次に、判定結果d21が、原参照形状データd7を配置合わせ可能形状データであると判定するものである場合には、制御処理部15は、配置合わせされた1以上の基準形状データd6、および原参照形状データd7からなる判定用形状データd1に対応する第1の装置配置情報(装置配置情報d4)を第2の装置配置情報として記憶部14に記憶し(ステップS260)、処理はステップS270へ移される。   Next, when the determination result d21 determines that the original reference shape data d7 is the shape data that can be aligned, the control processing unit 15 includes one or more standard shape data d6 that are aligned, and The first device arrangement information (device arrangement information d4) corresponding to the shape data for determination d1 including the original reference shape data d7 is stored as second device arrangement information in the storage unit 14 (step S260), and the process is performed in step S270. Moved to.

また、判定結果d21が、原参照形状データd7を配置合わせ可能形状データではないと判定するものである場合には、制御処理部15が、この原参照形状データd7に対応する第1の装置配置情報を所定量ずらした装置配置情報を、新たな第1の装置配置情報として生成し、この新たな第1の装置配置情報に対応する判定用形状データが生成されるように、マニピュレータ3aおよび3bの配置決め動作ならびに三次元デジタイザ2の三次元測定動作の制御、または、CADシステム8および抽出部7の動作の制御を行うことによって、新たな原参照形状データd7となるべき判定用形状データd1が生成され(ステップS250)、処理は再びステップS230へと移される。   Further, when the determination result d21 determines that the original reference shape data d7 is not the shape data that can be arranged, the control processing unit 15 performs the first apparatus arrangement corresponding to the original reference shape data d7. Manipulators 3a and 3b are configured so that apparatus arrangement information obtained by shifting the information by a predetermined amount is generated as new first apparatus arrangement information, and shape data for determination corresponding to the new first apparatus arrangement information is generated. The shape determining data d1 to be the new original reference shape data d7 by controlling the arrangement determining operation and the three-dimensional measuring operation of the three-dimensional digitizer 2, or controlling the operations of the CAD system 8 and the extracting unit 7. Is generated (step S250), and the process again proceeds to step S230.

ステップS270では、適切に配置合わせされた各判定用形状データd1によって、形状検査の対象部位などの対象物1についての着目部分の三次元形状が漏れなく表されているか否かを、測定者が配置合わせされた各判定用形状データd1についての画像を表示部5で確認することなどにより、または、制御処理部15が、部品全体のCADデータと配置合わせされた各判定用形状データd1とを比較することなどにより、それぞれ確認する。   In step S270, the measurer determines whether or not the three-dimensional shape of the target portion of the target object 1 such as the target part of the shape inspection is represented without omission by the appropriately arranged shape data for determination d1. For example, by confirming an image of each of the arranged shape data for determination d1 on the display unit 5, or the control processing unit 15 obtains each piece of determination shape data d1 that is aligned with the CAD data of the entire component. Confirm by comparing each other.

各判定用形状データd1によって、対象物1についての着目部分の三次元形状が漏れなく表されておらず測定漏れがある場合には、他の第1の装置配置情報に対応する判定用形状データが生成されるように、制御処理部15がマニピュレータおよび三次元デジタイザ2、ならびにCADシステム8などを制御することによって、次回の配置合わせ可否判定処理において、通常、原参照形状データd7となるべき新たな判定用形状データが生成される。   When the three-dimensional shape of the target portion of the object 1 is not represented without omission due to each of the determination shape data d1, the determination shape data corresponding to the other first apparatus arrangement information Is generated by the control processing unit 15 by controlling the manipulator, the three-dimensional digitizer 2, the CAD system 8, and the like in the next alignment possibility determination process. Shape data for determination is generated.

また、配置合わせ済みの判定用形状データd1の中から次回の配置合わせ可否判定処理において、1以上の基準形状データd6となるべき判定用形状データが生成され(ステップS280)、処理はステップS230へと移されて配置合わせ可否判定処理が繰り返される。   Further, in the next alignment possibility determination process, determination shape data to be one or more reference shape data d6 is generated from the alignment shape data d1 that has been aligned (step S280), and the process proceeds to step S230. And the process for determining whether or not alignment is possible is repeated.

また、各判定用形状データd1によって、対象物1についての着目部分の三次元形状が漏れなく表されている場合は、処理はステップS110(図29)へ戻される。なお、処理がステップS110へと戻されるときには、対象物1についての着目部分の三次元形状を漏れなく測定可能な三次元デジタイザ2についての装置配置情報(複数の第2の装置配置情報)が生成されている。   If the three-dimensional shape of the target portion of the target object 1 is represented without omission by each determination shape data d1, the process returns to step S110 (FIG. 29). When the process returns to step S110, device arrangement information (a plurality of second device arrangement information) about the three-dimensional digitizer 2 that can measure the three-dimensional shape of the target portion of the object 1 without omission is generated. Has been.

ステップS110へ戻された処理は、ステップS120へと移され、三次元形状測定システム500Aは、ステップS110において生成された複数の第2の装置配置情報のそれぞれに基づいて三次元デジタイザ2を配置し、複数の個別形状データd2を測定する(ステップS130)。   The process returned to step S110 is moved to step S120, and the three-dimensional shape measurement system 500A arranges the three-dimensional digitizer 2 based on each of the plurality of second apparatus arrangement information generated in step S110. A plurality of individual shape data d2 are measured (step S130).

測定された複数の個別形状データd2は、三次元形状処理装置100Aの形状データ取得部10Aへと供給され、配置合わせの基準となる基準形状データd6または配置合わせされる原参照形状データd7として取得されて、形状配置調整部12へと供給され、形状配置調整部12において基準形状データd6と原参照形状データd7との配置合わせが行われて複数の配置合わせ済み個別形状データd17が生成されて記憶部14へと供給され、表示部5での表示などに用いられる。   The plurality of measured individual shape data d2 is supplied to the shape data acquisition unit 10A of the three-dimensional shape processing apparatus 100A, and is acquired as reference shape data d6 serving as a reference for alignment or original reference shape data d7 to be aligned. Then, it is supplied to the shape arrangement adjustment unit 12, where the arrangement of the standard shape data d6 and the original reference shape data d7 is performed in the shape arrangement adjustment unit 12, and a plurality of arranged individual shape data d17 is generated. The data is supplied to the storage unit 14 and used for display on the display unit 5.

以上の処理によって、三次元形状測定システム500Aは、対象物1の全体的な三次元形状を表す形状データを生成する。   Through the above processing, the three-dimensional shape measurement system 500A generates shape data representing the overall three-dimensional shape of the object 1.

<実施形態2について:>
[三次元形状測定システム500Bおよび三次元形状データ処理システム300B:]
図32は、実施形態1の変形例である実施形態2に係る三次元形状測定システム500Bおよび三次元形状データ処理システム300Bの構成例を示すブロック図である。
<About Embodiment 2:>
[Three-dimensional shape measurement system 500B and three-dimensional shape data processing system 300B:]
FIG. 32 is a block diagram illustrating a configuration example of a three-dimensional shape measurement system 500B and a three-dimensional shape data processing system 300B according to the second embodiment, which is a modification of the first embodiment.

図32に示される三次元形状処理装置100B、三次元デジタイザ2、マニピュレータ3a、マニピュレータ制御部3bおよびCADシステム8は、三次元形状測定システム500Bおよび三次元形状データ処理システム300Bの主要部をなしており、三次元形状測定システム500Bとして機能する場合と、三次元形状データ処理システム300Bとして機能する場合とがある。   The three-dimensional shape processing apparatus 100B, the three-dimensional digitizer 2, the manipulator 3a, the manipulator control unit 3b, and the CAD system 8 shown in FIG. 32 constitute the main parts of the three-dimensional shape measurement system 500B and the three-dimensional shape data processing system 300B. In some cases, it functions as the three-dimensional shape measurement system 500B and in other cases it functions as the three-dimensional shape data processing system 300B.

三次元形状データ処理システム300Bは、マニピュレータ3aの台座部に対する三次元デジタイザ2の位置および姿勢を示す複数の第1の装置配置情報に基づいて配置された三次元デジタイザ2が、マーカが貼付された対象物1bを測定範囲が重複するように複数の方向から測定したとすれば得られるべき複数の形状データと略同一の三次元形状をそれぞれ表す複数の判定用形状データを生成するとともに、それらの判定用形状データが貼付されたマーカに基づいて適正に配置合わせ可能なものであるか否かを配置合わせ可否判定処理(後述)によって判定し、配置合わせ可能であると判定された各判定用形状データにそれぞれ対応する第1の装置配置情報を複数の第2の装置配置情報として生成する。   In the three-dimensional shape data processing system 300B, a marker is attached to the three-dimensional digitizer 2 arranged based on a plurality of first device arrangement information indicating the position and posture of the three-dimensional digitizer 2 with respect to the base portion of the manipulator 3a. If the object 1b is measured from a plurality of directions so that the measurement ranges overlap, a plurality of determination shape data respectively representing three-dimensional shapes that are substantially the same as the plurality of shape data to be obtained are generated, and those Each determination shape that is determined to be alignable by determining whether it can be properly aligned based on the marker to which the shape data for determination is attached is determined by an alignment determination process (described later). First apparatus arrangement information corresponding to each data is generated as a plurality of second apparatus arrangement information.

三次元形状測定システム500Bは、あらかじめ三次元形状データ処理システム300Bとして機能することによって複数の第2の装置配置情報を生成した後、生成された複数の第2の装置配置情報に基づいて、マーカが貼付された対象物1bと三次元デジタイザ2とを相対的に配置し、対象物1bの三次元形状を複数の方向から測定して得られる複数の個別形状データにマーカに基づく配置合わせを適用して対象物1bの全体的な三次元形状を表す形状データを生成する。   The three-dimensional shape measurement system 500B generates a plurality of second device arrangement information by functioning in advance as the three-dimensional shape data processing system 300B, and then, based on the generated second device arrangement information, the marker The object 1b and the three-dimensional digitizer 2 to which the mark is attached are relatively arranged, and the alignment based on the marker is applied to a plurality of individual shape data obtained by measuring the three-dimensional shape of the object 1b from a plurality of directions. Thus, shape data representing the overall three-dimensional shape of the object 1b is generated.

本実施形態においては、三次元形状測定システム500Bと三次元形状データ処理システム300Bとは、同一の構成要素により構成されているが、三次元形状測定システムおよび三次元形状データ処理システムは、例えば、それぞれ同一性能の三次元デジタイザならびにマニピュレータおよびその制御装置などを備えた別個の構成要素により構成されてもよいし、例えば、三次元形状データ処理システム300Bのマニピュレータおよびその制御装置については、三次元形状測定システム500Bのものよりも配置決め精度が高いものを採用してもよい。   In the present embodiment, the 3D shape measurement system 500B and the 3D shape data processing system 300B are configured by the same components, but the 3D shape measurement system and the 3D shape data processing system are, for example, The three-dimensional digitizer and the manipulator having the same performance may be configured by separate components including the control device thereof. For example, for the manipulator and the control device of the three-dimensional shape data processing system 300B, the three-dimensional shape You may employ | adopt the thing whose positioning accuracy is higher than the thing of the measurement system 500B.

なお、同一形状の数多くの部品の形状検査などのために、三次元形状データ処理システム300Bは、三次元形状データ処理システム300Aと同様のティーチングを行う。   Note that the 3D shape data processing system 300B performs the same teaching as the 3D shape data processing system 300A for the shape inspection of many parts having the same shape.

三次元形状測定システム500Bおよび三次元形状データ処理システム300Bを構成する主要部のうち三次元デジタイザ2、マニピュレータ3a、マニピュレータ制御部3bおよびCADシステム8については、三次元形状処理装置100Aに替えて三次元形状処理装置100Bに接続されていることを除いて、それぞれが対応する、三次元形状測定システム500Aを構成する主要各部と同一の構成および動作をするので説明を省略する。   Of the main parts constituting the three-dimensional shape measurement system 500B and the three-dimensional shape data processing system 300B, the three-dimensional digitizer 2, the manipulator 3a, the manipulator control unit 3b, and the CAD system 8 are replaced with the three-dimensional shape processing apparatus 100A. Except for being connected to the original shape processing apparatus 100B, the configuration and operation are the same as those of the main components constituting the corresponding three-dimensional shape measurement system 500A.

また、三次元デジタイザ2およびCADシステム8については、三次元デジタイザ2およびCADシステム8がそれぞれ行う三次元測定およびCADデータの保持の対象となる対象物はマーカが貼付された対象物1bであることが、三次元形状測定システム500Aおよび三次元形状データ処理システム300Aにおける三次元デジタイザ2およびCADシステム8とは異なる。   As for the three-dimensional digitizer 2 and the CAD system 8, the target for holding the three-dimensional measurement and CAD data performed by the three-dimensional digitizer 2 and the CAD system 8, respectively, is the target 1b to which a marker is attached. However, the three-dimensional shape measurement system 500A and the three-dimensional shape data processing system 300A are different from the three-dimensional digitizer 2 and the CAD system 8.

また、マーカが貼付された対象物1bについてのCADデータd5(図33)の生成については、例えば、大量生産における量産部品等の形状検査時に、各部品におけるマーカの貼付位置を予め指定する場合などに、マーカが貼付された状態の部品等の対象物1bのCADデータd5を生成することが可能である。   In addition, regarding the generation of CAD data d5 (FIG. 33) for the object 1b to which the marker is attached, for example, when the shape attachment position of a mass-produced part or the like in mass production is designated in advance, the marker attachment position in each part is designated. In addition, it is possible to generate CAD data d5 of an object 1b such as a component with a marker attached thereto.

[実施形態2に係る配置合わせ可否判定処理の原理の概要:]
次に、三次元形状処理装置100Bの説明に先立って、実施形態2に係る配置合わせ可否判定処理の原理の概要を、三次元形状測定システム500Bの動作の概要と合わせて説明する。
[Overview of Principle of Arrangement Acceptability Determination Processing According to Embodiment 2]
Next, prior to the description of the three-dimensional shape processing apparatus 100B, the outline of the principle of the alignment possibility determination process according to the second embodiment will be described together with the outline of the operation of the three-dimensional shape measurement system 500B.

○三次元形状測定システム500Bの動作の概要:
図34は、三次元形状測定システム500Bが、マーカが貼付された直方体状の対象物1bの三次元形状を複数の方向から測定するときの測定範囲の設定例を説明する図である。図34では、装置配置情報d4cおよびd4dに基づいて配置決めされた三次元デジタイザ2が異なる複数の方向から、f1からf5の5個のマーカが貼付された対象物1bの平面部位1sを三次元測定している。また、図34に示された異なる三次元デジタイザ2aおよび2bのように複数の三次元デジタイザを組合わせて三次元測定してもよい。
○ Outline of operation of the three-dimensional shape measurement system 500B:
FIG. 34 is a diagram for explaining an example of setting a measurement range when the three-dimensional shape measurement system 500B measures the three-dimensional shape of the rectangular parallelepiped object 1b with a marker attached thereto from a plurality of directions. In FIG. 34, the three-dimensional digitizer 2 arranged based on the device arrangement information d4c and d4d is three-dimensionally displayed on the planar portion 1s of the object 1b to which five markers f1 to f5 are attached from a plurality of different directions. Measuring. Further, three-dimensional measurement may be performed by combining a plurality of three-dimensional digitizers such as different three-dimensional digitizers 2a and 2b shown in FIG.

ここで、測定範囲n3およびn4は、それぞれ装置配置情報d4cおよび装置配置情報d4dに対応する三次元デジタイザ2の測定範囲を示しており、測定範囲n3およびn4にそれぞれ対応する三次元形状を表す形状データd2cおよびd2dは、複数の個別形状データd2(図33)として、三次元形状処理装置100Bに供給される。測定範囲n3およびn4は対象物1b上で重複する部分を有しており、その重複部分には、マーカf1、f2およびf3が貼付されている。   Here, the measurement ranges n3 and n4 indicate the measurement ranges of the three-dimensional digitizer 2 corresponding to the device arrangement information d4c and the device arrangement information d4d, respectively, and represent the three-dimensional shapes corresponding to the measurement ranges n3 and n4, respectively. The data d2c and d2d are supplied to the three-dimensional shape processing apparatus 100B as a plurality of individual shape data d2 (FIG. 33). The measurement ranges n3 and n4 have overlapping portions on the object 1b, and markers f1, f2, and f3 are attached to the overlapping portions.

測定範囲n3およびn4にそれぞれ対応する個別形状データd2cおよびd2dは、三次元形状処理装置100Bによって、測定範囲n3およびn4の重複部分に貼付されたマーカに基づく配置合わせ方法を用いて配置合わせされる。このように、マーカに基づく配置合わせ方法を用いる場合には、配置合わせされる形状データを取得するための測定範囲の重複部分に、同一直線上にない3以上のマーカが存在するように、測定範囲を設定する必要がある。なお、本発明において、単に「3以上のマーカ」というときは、「同一直線上にない3以上のマーカ」を意味している。   The individual shape data d2c and d2d respectively corresponding to the measurement ranges n3 and n4 are arranged by the three-dimensional shape processing apparatus 100B using the arrangement method based on the markers attached to the overlapping portions of the measurement ranges n3 and n4. . Thus, when using the alignment method based on the marker, the measurement is performed so that there are three or more markers that are not on the same straight line in the overlapping portion of the measurement range for acquiring the shape data to be aligned. It is necessary to set a range. In the present invention, simply “three or more markers” means “three or more markers that are not on the same straight line”.

マーカとしては、白色等の三次元デジタイザ2が測定可能な色彩が施された円形シールや、白色等の円形シールの上に所定幅の黒色のリングが描かれたものなどが採用される。   As the marker, a circular seal with a color that can be measured by the three-dimensional digitizer 2 such as white, or a marker in which a black ring with a predetermined width is drawn on a circular seal such as white is adopted.

貼付されたマーカは、三次元測定時に測定される二次元画像および三次元形状データなどに基づいて、マーカ毎にマーカの位置を代表的に表すマーカ上の点の三次元座標が求められる。ここで、マーカの位置を代表的に表すマーカ上の点の三次元座標は、本発明において「三次元位置」と称する。   Based on the two-dimensional image measured at the time of three-dimensional measurement, three-dimensional shape data, and the like, the pasted marker is obtained with three-dimensional coordinates of a point on the marker representatively representing the position of the marker for each marker. Here, the three-dimensional coordinates of a point on the marker representatively representing the position of the marker are referred to as “three-dimensional positions” in the present invention.

マーカに基づく配置合わせにおいては、測定範囲の重複部分に存在する3以上のマーカについて、各マーカの中心など、各マーカの位置を代表的に表すマーカ上の点を「識別点」として採用し、識別点の三次元座標である三次元位置の対応関係に基づいて、各測定範囲に対応する形状データの配置合わせが行われる。   In the alignment based on the markers, for three or more markers existing in the overlapping part of the measurement range, a point on the marker that representatively represents the position of each marker, such as the center of each marker, is adopted as an “identification point”. Based on the correspondence of the three-dimensional position, which is the three-dimensional coordinate of the identification point, the arrangement of the shape data corresponding to each measurement range is performed.

マーカに基づく配置合わせ方法を採用することによって、ICP法、スピンイメージ法などの形状対応点に基づく配置合わせ方法を適用しても正しく配置合わせがなされないような、例えば平面同士などの配置合わせを適切に行うことができる。   By adopting a marker-based alignment method, alignment such as planes can be performed so that alignment is not performed correctly even when an alignment method based on shape-corresponding points such as the ICP method and spin image method is applied. Can be done appropriately.

また、識別点としては、マーカの中心点などの他に、球状または半球状の部材を磁力や粘着力などによって対象物に取り付けて、三次元測定によって得られる該部材の形状データに該部材の既知の形状データをフィッティングするなどして求めた該部材の中心座標を採用してもよい。   In addition to the center point of the marker, etc., a spherical or hemispherical member is attached to the object by magnetic force or adhesive force as the identification point, and the shape data of the member obtained by three-dimensional measurement is included in the shape data of the member. You may employ | adopt the center coordinate of this member calculated | required by fitting known shape data.

このように識別点を与える部材としては、平面状のものに限られず立体形状のものでもよく、また、該部材の対象物への取り付け方法は、粘着力、磁力その他の各種手法を採用し得る。   As described above, the member that gives the identification point is not limited to a planar member, and may be a three-dimensional member. Adhesive force, magnetic force, and other various methods can be adopted as a method of attaching the member to an object. .

図35は、図34に示される測定範囲n3およびn4にそれぞれ対応して取得された個別形状データd2cおよびd2dを説明する図である。   FIG. 35 is a diagram for explaining the individual shape data d2c and d2d acquired corresponding to the measurement ranges n3 and n4 shown in FIG. 34, respectively.

個別形状データd2cにおける形状データd2cf1、d2cf2、d2cf3およびd2cf4は、それぞれ測定範囲n3にあるマーカf1、f2、f3およびf4の三次元形状を表し、個別形状データd2dにおける形状データd2df1、d2df2、d2df3およびd2df5は、それぞれ測定範囲n4にあるマーカf1、f2、f3およびf5の三次元形状を表している。   The shape data d2cf1, d2cf2, d2cf3 and d2cf4 in the individual shape data d2c represent the three-dimensional shapes of the markers f1, f2, f3 and f4 in the measurement range n3, respectively, and the shape data d2df1, d2df2, d2df3 and the individual shape data d2d d2df5 represents the three-dimensional shape of each of the markers f1, f2, f3, and f5 in the measurement range n4.

個別形状データd2cおよびd2dは三次元形状処理装置100Bに供給されて配置合わせされるが、その際に、形状データ取得部10B(図33)によって、例えば、個別形状データd2cは基準形状データd6として、個別形状データd2dは原参照形状データd7としてそれぞれ取得される。   The individual shape data d2c and d2d are supplied to the three-dimensional shape processing apparatus 100B and arranged. At that time, for example, the shape data acquisition unit 10B (FIG. 33) uses the individual shape data d2c as the reference shape data d6. Individual shape data d2d is acquired as original reference shape data d7.

取得された基準形状データd6および原参照形状データd7は、マーカ位置データ取得部16(図33)およびマーカ配置調整部19(図33)へと供給される。   The acquired standard shape data d6 and original reference shape data d7 are supplied to the marker position data acquisition unit 16 (FIG. 33) and the marker arrangement adjustment unit 19 (FIG. 33).

ここで、本出願においては、1以上のマーカの三次元位置によって構成されるデータを「マーカ位置データ」と称し、マーカ位置データが表す三次元形状、すなわち、マーカ位置データを構成するマーカの三次元位置が表す三次元形状を「マーカ位置形状」と称する。   Here, in the present application, data constituted by three-dimensional positions of one or more markers is referred to as “marker position data”, and the three-dimensional shape represented by the marker position data, that is, the tertiary of the markers constituting the marker position data. The three-dimensional shape represented by the original position is referred to as “marker position shape”.

マーカ位置データ取得部16は、供給された基準形状データd6および原参照形状データd7のそれぞれについて、それぞれに含まれる全てのマーカの三次元位置b1からb4およびb5からb8を求める。   The marker position data acquisition unit 16 obtains the three-dimensional positions b1 to b4 and b5 to b8 of all the markers included in each of the supplied standard shape data d6 and original reference shape data d7.

次に、各形状データにおける各マーカの三次元位置b1からb4およびb5からb8の中から、複数のマーカについてのマーカ位置形状の、各形状データ間にわたる相互関係において、マーカ位置形状が相互に最も合同関係に近い3以上のマーカの三次元位置b1からb3およびb5からb7をそれぞれ探索する。   Next, among the three-dimensional positions b1 to b4 and b5 to b8 of each marker in each shape data, the marker position shape is the most mutual among the shape data of the marker position shapes for a plurality of markers. Three-dimensional positions b1 to b3 and b5 to b7 of three or more markers close to the congruence relationship are searched for, respectively.

次に、探索されたマーカの三次元位置b1からb3およびb5からb7を、それぞれ、基準形状データd6および原参照形状データd7についての測定範囲n3およびn4が重複する部分に貼付された3以上のマーカf1、f2およびf3から成るマーカ群についての三次元位置である基準マーカ位置データd11(図33、図35)および原参照マーカ位置データd12(図33、図35)として生成し、対応関係取得部17(図33)およびマーカ配置調整部19(図33)へと供給する。   Next, the three-dimensional positions b1 to b3 and b5 to b7 of the searched marker are set to three or more pasted on the portions where the measurement ranges n3 and n4 for the standard shape data d6 and the original reference shape data d7 overlap, respectively. Generated as reference marker position data d11 (FIGS. 33 and 35) and original reference marker position data d12 (FIGS. 33 and 35), which are three-dimensional positions, for the marker group composed of the markers f1, f2 and f3, and obtained a correspondence relationship It supplies to the part 17 (FIG. 33) and the marker arrangement | positioning adjustment part 19 (FIG. 33).

なお、本出願の図面では、マーカの三次元位置をその三次元座標によって定まる図面中の点として表す。   In the drawings of the present application, the three-dimensional position of the marker is represented as a point in the drawing determined by the three-dimensional coordinates.

対応関係取得部17は、取得された基準マーカ位置データd11および原参照マーカ位置データd12間の対応関係であるマーカデータ対応関係d13(図33)を生成し、マーカ配置調整部19へと供給する。   The correspondence acquisition unit 17 generates a marker data correspondence d13 (FIG. 33), which is a correspondence between the acquired reference marker position data d11 and original reference marker position data d12, and supplies it to the marker arrangement adjustment unit 19. .

図35の例においては、マーカデータ対応関係d13は、マーカデータ対応関係d13aとして与えられる。具体的には、マーカデータ対応関係d13aは、原参照形状データd7についての原参照マーカ位置データd12における各マーカの三次元位置b5、b6およびb7をそれぞれ基準形状データd6についての基準マーカ位置データd11における各マーカの三次元位置b1、b2およびb3に対応させる対応関係として与えられる。   In the example of FIG. 35, the marker data correspondence d13 is given as the marker data correspondence d13a. Specifically, the marker data correspondence d13a indicates that the three-dimensional positions b5, b6, and b7 of each marker in the original reference marker position data d12 for the original reference shape data d7 are the reference marker position data d11 for the reference shape data d6, respectively. Is given as a correspondence relationship corresponding to the three-dimensional positions b1, b2 and b3 of each marker.

マーカ配置調整部19は、基準マーカ位置データd11における各マーカの三次元位置b1からb3のそれぞれと原参照マーカ位置データd12における各マーカの三次元位置b5からb7のそれぞれとが、マーカデータ対応関係d13(d13a)の対応関係に従って、できるだけ一致するような座標変換情報を求め、この座標変換情報によって基準形状データd6と原参照形状データd7との配置合わせを行う。   The marker arrangement adjustment unit 19 has a marker data correspondence relationship between each of the three-dimensional positions b1 to b3 of each marker in the reference marker position data d11 and each of the three-dimensional positions b5 to b7 of each marker in the original reference marker position data d12. Coordinate conversion information that matches as much as possible is obtained according to the correspondence relationship of d13 (d13a), and the reference shape data d6 and the original reference shape data d7 are aligned based on this coordinate conversion information.

本出願の図面では、マーカ位置データは、その表すマーカ位置形状によって表されており、図35においては、基準マーカ位置データd11および原参照マーカ位置データd12は、それぞれ基準マーカ位置形状c1および原参照マーカ位置形状c2によって表されている。   In the drawings of the present application, the marker position data is represented by the marker position shape that it represents. In FIG. 35, the reference marker position data d11 and the original reference marker position data d12 are the reference marker position shape c1 and the original reference, respectively. It is represented by the marker position shape c2.

なお、ここでの基準マーカ位置形状c1および原参照マーカ位置形状c2は、三次元デジタイザ2の測定誤差の影響は受けるものの、同じマーカf1、f2およびf3に対するマーカ位置形状であるので略合同となる。   The reference marker position shape c1 and the original reference marker position shape c2 here are substantially congruent because they are the marker position shapes for the same markers f1, f2, and f3, although they are affected by the measurement error of the three-dimensional digitizer 2. .

図36は、個別形状データd2cおよびd2dが、図35に示されるマーカデータ対応関係d13aに基づいて適切に配置合わせされた様子を説明する図である。   FIG. 36 is a diagram for explaining a state in which the individual shape data d2c and d2d are appropriately arranged based on the marker data correspondence d13a shown in FIG.

図36では、マーカデータ対応関係d13aに基づいて、原参照形状データd7として取得された個別形状データd2dにおける各マーカf1、f2およびf3それぞれについての形状データd2df1、d2df2およびd2df3が、それぞれ、基準形状データd6として取得された個別形状データd2cにおける各マーカf1、f2およびf3についての形状データd2cf1、d2cf2およびd2cf3にできるだけ重なって一致するような座標変換が、マーカ配置調整部19によって求められる。   In FIG. 36, based on the marker data correspondence d13a, the shape data d2df1, d2df2, and d2df3 for each of the markers f1, f2, and f3 in the individual shape data d2d acquired as the original reference shape data d7 are respectively the reference shape. The marker arrangement adjustment unit 19 obtains coordinate transformation that overlaps as much as possible with the shape data d2cf1, d2cf2, and d2cf3 for the markers f1, f2, and f3 in the individual shape data d2c acquired as the data d6.

すなわち、マーカf1、f2およびf3についての個別形状データd2dおよびd2cのそれぞれにおけるマーカの三次元位置b1からb3がマーカデータ対応関係d13aに基づいてそれぞれb5からb7にできるだけ一致するような座標変換が、マーカ配置調整部19によって求められ、この座標変換を用いて個別形状データd2dが個別形状データd2cへと配置合わせされている。   That is, coordinate conversion is performed such that the three-dimensional positions b1 to b3 of the markers in the individual shape data d2d and d2c for the markers f1, f2 and f3 respectively match b5 to b7 as much as possible based on the marker data correspondence d13a. It is calculated | required by the marker arrangement | positioning adjustment part 19, and the individual shape data d2d are aligned with the individual shape data d2c using this coordinate transformation.

以上に説明したように、重複した測定範囲n3およびn4のそれぞれについての個別形状データd2cおよびd2dは、測定範囲n3およびn4の重複部分における3以上のマーカf1からf3に基づいて三次元形状処理装置100Bにおいて配置合わせされる。   As described above, the individual shape data d2c and d2d for each of the overlapping measurement ranges n3 and n4 is based on the three or more markers f1 to f3 in the overlapping portion of the measurement ranges n3 and n4. 100B is aligned.

○マーカに基づく配置合わせの誤りの類型:
次に、図37から図40は、マーカ位置形状に起因する配置合わせの誤りを説明する図である。
○ Types of misalignment based on markers:
Next, FIGS. 37 to 40 are diagrams for explaining an alignment error caused by the marker position shape.

図37では、図37における測定範囲n2に替えて測定範囲n5が設定されており、個別形状データd2eが測定範囲n5に対応している。測定範囲n1およびn5の重複部分には、マーカf1、f3およびf6が貼付されている。また、個別形状データd2aおよびd2eにおけるマーカf1、f3およびf6についてのマーカ位置データv4aおよびv4eは、それぞれマーカ位置形状c4を表わしている。   In FIG. 37, a measurement range n5 is set instead of the measurement range n2 in FIG. 37, and the individual shape data d2e corresponds to the measurement range n5. Markers f1, f3, and f6 are affixed to overlapping portions of the measurement ranges n1 and n5. The marker position data v4a and v4e for the markers f1, f3, and f6 in the individual shape data d2a and d2e represent the marker position shape c4, respectively.

図38(a)は、図37に示される測定範囲n1およびn2の重複部分に存在するマーカf2、f3およびf4についての、マーカ位置データv1aおよびv1bがそれぞれ表すマーカ位置形状c1の特徴を示している。ここで、図38には、説明を簡単にするために座標軸XYZが設けられている。なお、他の図面においても適宜座標軸が設けられている。   FIG. 38A shows the characteristics of the marker position shape c1 represented by the marker position data v1a and v1b for the markers f2, f3, and f4 existing in the overlapping portions of the measurement ranges n1 and n2 shown in FIG. Yes. Here, in FIG. 38, coordinate axes XYZ are provided to simplify the description. In other drawings, coordinate axes are provided as appropriate.

また、図38(b)は、図37に示される測定範囲n1およびn5の重複部分に存在するマーカf1、f3およびf6についての、マーカ位置データv4aおよびv4eがそれぞれ表すマーカ位置形状c4の特徴を示している。   FIG. 38B shows the characteristics of the marker position shape c4 represented by the marker position data v4a and v4e for the markers f1, f3, and f6 existing in the overlapping portions of the measurement ranges n1 and n5 shown in FIG. Show.

図38(a)に示されるように、マーカf3と、マーカf2およびf4とのX軸方向の距離は、長さL1である。また、図38(b)に示されるように、マーカf3と、マーカf1およびf6とのX軸方向の距離は、長さL2である。ここで、L1はL2の数倍程度の長さである。   As shown in FIG. 38A, the distance in the X-axis direction between the marker f3 and the markers f2 and f4 is a length L1. As shown in FIG. 38B, the distance in the X-axis direction between the marker f3 and the markers f1 and f6 is a length L2. Here, L1 is about several times as long as L2.

図39(a)は、図37および図37に示される個別形状データd2aにおけるマーカf3の形状データd2af3近傍の形状データが表す三次元形状を示している。また、図39(b)は、図39(a)に示された三次元形状を、図39(a)における切断面線A−Aで切断した三次元形状を示している。   FIG. 39A shows a three-dimensional shape represented by shape data in the vicinity of the shape data d2af3 of the marker f3 in the individual shape data d2a shown in FIGS. FIG. 39 (b) shows a three-dimensional shape obtained by cutting the three-dimensional shape shown in FIG. 39 (a) along the cutting plane line AA in FIG. 39 (a).

図39(b)に示されるように、個別形状データd2aにおけるマーカf3の形状データd2af3が表す三次元形状は周辺部の形状よりも、+Y方向へ長さL3飛び出している。   As shown in FIG. 39B, the three-dimensional shape represented by the shape data d2af3 of the marker f3 in the individual shape data d2a protrudes by a length L3 in the + Y direction from the shape of the peripheral portion.

図39(c)は、図37および図37にそれぞれ示される個別形状データd2bおよびd2eのそれぞれにおけるマーカf3についての形状データd2bf3およびd2ef3近傍の形状データが表す三次元形状を示している。また、図39(d)は、図39(c)に示された三次元形状を、図39(c)における切断面線B−Bで切断した三次元形状を示している。   FIG. 39C shows a three-dimensional shape represented by shape data in the vicinity of the shape data d2bf3 and d2ef3 for the marker f3 in the individual shape data d2b and d2e shown in FIGS. 37 and 37, respectively. FIG. 39 (d) shows a three-dimensional shape obtained by cutting the three-dimensional shape shown in FIG. 39 (c) along the cutting plane line BB in FIG. 39 (c).

図39(d)に示されるように、個別形状データd2bおよびd2eにおけるマーカf3の形状データd2bf3およびd2ef3がそれぞれ表す三次元形状は周辺部の形状と同一平面上にある。   As shown in FIG. 39D, the three-dimensional shapes represented by the shape data d2bf3 and d2ef3 of the marker f3 in the individual shape data d2b and d2e are on the same plane as the shape of the peripheral portion.

なお、図37における個別形状データd2aおよびd2bのそれぞれにおけるマーカf2およびf4についての形状データd2af2およびd2af4、ならびにd2bf2およびd2bf4がそれぞれ表す三次元形状もまた、それぞれ周辺部の形状と同一平面上にある。   Note that the three-dimensional shapes represented by the shape data d2af2 and d2af4 and the d2bf2 and d2bf4 respectively for the markers f2 and f4 in the individual shape data d2a and d2b in FIG. 37 are also on the same plane as the shape of the peripheral portion, respectively. .

同様に、図37における個別形状データd2aおよびd2eのそれぞれにおけるマーカf1およびf6の形状データd2af1およびd2af6ならびにd2ef1およびd2ef6がそれぞれ表す三次元形状もまた、それぞれ周辺部の形状と同一平面上にある。   Similarly, the three-dimensional shapes represented by the shape data d2af1 and d2af6 and d2ef1 and d2ef6 of the markers f1 and f6 in the individual shape data d2a and d2e in FIG. 37 are also on the same plane as the shape of the peripheral portion, respectively.

図40(a)は、図37の個別形状データd2aおよびd2bが、マーカf2、f3およびf4に基づいて配置合わせされた三次元形状が図39の切断線A−Aで切断された形状を示している。   FIG. 40A shows a shape obtained by cutting the three-dimensional shape in which the individual shape data d2a and d2b in FIG. 37 are arranged based on the markers f2, f3, and f4 along the cutting line AA in FIG. ing.

また、図40(b)は、図37に示された個別形状データd2aおよびd2eが、マーカf1、f3およびf6に基づいて配置合わせされた三次元形状が図39の切断線A−Aで切断された形状を示している。   FIG. 40B shows a three-dimensional shape in which the individual shape data d2a and d2e shown in FIG. 37 are arranged based on the markers f1, f3 and f6, and cut along the cutting line AA in FIG. Is shown.

図40(a)では、個別形状データd2aにおけるマーカf2、f3およびf4についての形状データd2af2、d2af3およびd2af4は、個別形状データd2bにおけるマーカf2、f3およびf4についての形状データd2bf2、d2bf3およびd2bf4とそれぞれ合わせられており、図39(b)に示された形状データd2af3が表す三次元形状と、その周辺の形状データが表す三次元形状とのY軸方向の差異である長さL3のために、個別形状データd2aおよびd2bがそれぞれ表す三次元形状には、角度θ1のズレが生じている。   In FIG. 40A, the shape data d2af2, d2af3 and d2af4 for the markers f2, f3 and f4 in the individual shape data d2a are the shape data d2bf2, d2bf3 and d2bf4 for the markers f2, f3 and f4 in the individual shape data d2b. For the length L3 that is the difference in the Y-axis direction between the three-dimensional shape represented by the shape data d2af3 shown in FIG. 39B and the three-dimensional shape represented by the surrounding shape data shown in FIG. In the three-dimensional shapes represented by the individual shape data d2a and d2b, there is a deviation of the angle θ1.

また、図40(b)では、個別形状データd2aにおけるマーカf1、f3およびf6についての形状データd2af1、d2af3およびd2af6は、個別形状データd2eにおけるマーカf1、f3およびf6についての形状データd2ef1、d2ef3およびd22f6とそれぞれ合わせられており、図39(b)に示された形状データd2af3が表す三次元形状と、その周辺の形状データが表す三次元形状とのY軸方向の差異である長さL3のために、個別形状データd2aおよびd2eがそれぞれ表す三次元形状には、角度θ2のズレが生じている。   In FIG. 40B, the shape data d2af1, d2af3 and d2af6 for the markers f1, f3 and f6 in the individual shape data d2a are the shape data d2ef1, d2ef3 and the shape data for the markers f1, f3 and f6 in the individual shape data d2e. The length L3 is a difference in the Y-axis direction between the three-dimensional shape represented by the shape data d2af3 shown in FIG. 39B and the three-dimensional shape represented by the surrounding shape data. For this reason, the three-dimensional shape represented by the individual shape data d2a and d2e has a deviation of the angle θ2.

ここで、角度θ2は、角度θ1の数倍程度大きくなっている。これは、図38(a)および図38(b)にそれぞれ示された長さL1およびL2の差に起因して生じている。   Here, the angle θ2 is several times larger than the angle θ1. This is caused by the difference between the lengths L1 and L2 shown in FIGS. 38 (a) and 38 (b), respectively.

このように、マーカの三次元位置の検出誤差が同程度であっても、配置合わせに使用される3以上のマーカについてのマーカ位置形状の差異によっては、配置合わせ後の各形状データについてのズレは、大きく異なってくる。   As described above, even if the detection errors of the three-dimensional positions of the markers are approximately the same, depending on the difference in the marker position shape for three or more markers used for alignment, the displacement for each shape data after alignment is determined. Will be very different.

ICP法などを用いる配置合わせにおいては、1以上の基準形状データと原参照形状データにおける測定範囲の重複部分に対応するそれぞれの形状が許容限度を超えて異なっている場合には、配置合わせのズレが生ずるおそれがある。   In the alignment using the ICP method or the like, if each shape corresponding to the overlapping portion of the measurement range in the one or more standard shape data and the original reference shape data is different from an allowable limit, the alignment is shifted. May occur.

同様に、マーカに基づいた配置合わせにおいても、1以上の基準形状データと原参照形状データにおける測定範囲の重複部分にそれぞれ存在するマーカ位置形状が、許容限度を超えて異なっている場合には、上述の例のように、正しいマーカデータ対応関係間が取得されていたとしても、配置合わせのズレが行生ずるおそれがあり、マーカに基づく配置合わせにおいては、この誤差は、配置合わせに用いられるマーカ間の位置関係によって、さらに増幅される場合がある。   Similarly, in the alignment based on the marker, when the marker position shapes existing in the overlapping portions of the measurement ranges in the one or more standard shape data and the original reference shape data are different from each other beyond an allowable limit, As in the above example, even if the correct marker data correspondence is acquired, there is a possibility that misalignment may occur, and in the alignment based on the marker, this error is a marker used for alignment. Further amplification may occur depending on the positional relationship between the two.

ここで、これらの配置合わせの誤りを、本出願においてはマーカ位置形状に起因した配置合わせの誤りであると表現する。   Here, in the present application, these misalignment errors are expressed as misalignment errors caused by the marker position shape.

なお、形状データ間の配置合わせにおいては、マーカ位置形状に起因した配置合わせの誤りも、形状検査の規格などのシステムの要求によっては許容されない。したがって、これらの誤りを正しく判定することが求められる。   In the alignment between the shape data, an error in alignment caused by the marker position shape is not allowed depending on the system requirements such as the shape inspection standard. Therefore, it is required to correctly determine these errors.

○実施形態2における配置合わせ可否判定処理の原理の概要:
次に、マーカに基づく配置合わせによって、形状データ間の配置合わせを行う場合の配置合わせ可否判定処理の原理の概要を、ICP法に基づく配置合わせとの差異と合わせて説明する。
○ Outline of Principle of Arrangement Acceptability Determination Process in Embodiment 2:
Next, an outline of the principle of the alignment possibility determination process in the case of performing alignment between shape data by alignment based on markers will be described together with the difference from the alignment based on the ICP method.

ICP法を用いる配置合わせにおいては、既述したように、基準形状データと原参照形状データとを近づける座標変換を求める演算毎に、各形状データにおける略同一形状部分間の対応関係を動的に求め、この対応関係に基づいて求められる座標変換を各形状データ間に施すことを繰り返し行うため、基準形状データと原参照形状データとの当初の配置関係が異なると、各形状データについての略同一形状部分間の対応関係も変動する。   In the alignment using the ICP method, as described above, the correspondence between the substantially identical shape portions in each shape data is dynamically changed for each calculation for obtaining coordinate transformation that brings the standard shape data and the original reference shape data close to each other. In order to repeatedly perform the coordinate transformation obtained based on this correspondence between the shape data, if the initial arrangement relationship between the standard shape data and the original reference shape data is different, the shape data is substantially the same. The correspondence between the shape parts also varies.

従って、特に、各形状データの表す三次元形状の凹凸の少ない場合には、最終的な配置合わせ結果も各データ間の当初の配置関係によって異なる場合がある。   Therefore, in particular, when the unevenness of the three-dimensional shape represented by each shape data is small, the final alignment result may differ depending on the initial arrangement relationship between the data.

このため、ICP法に基づく配置合わせにおける配置合わせ可否判定処理においては、三次元形状の位置および姿勢を示す形状配置のズレ、および三次元形状の歪みの少なくとも一方であるズレ歪みを、原参照形状データd7(図3)が表す三次元形状に対して付与することなどによってズレ歪み含有参照形状データd8(図3)を生成し、生成されたズレ歪み含有参照形状データd8などに対して基準形状データd6への配置合わせを試みる。   For this reason, in the alignment adequacy determination processing in the alignment based on the ICP method, the displacement of the shape arrangement indicating the position and orientation of the three-dimensional shape and the displacement distortion that is at least one of the distortion of the three-dimensional shape are converted into the original reference shape. Deviation distortion-containing reference shape data d8 (FIG. 3) is generated by giving to the three-dimensional shape represented by the data d7 (FIG. 3), and a reference shape is generated for the generated deviation distortion-containing reference shape data d8, etc. Attempt to align data d6.

次に、この配置合わせによって生成された複数の配置調整済み参照形状データd16(図3)についての形状配置の相互関係に基づいて複数の配置調整済み参照形状データd16と基準形状データd6との配置合わせが成功したか否かを判定し、配置合わせが成功した複数の配置調整済み参照形状データd16についての原参照形状データd7を配置合わせが可能であると判定する。   Next, the arrangement of the plurality of arrangement-adjusted reference shape data d16 and the reference shape data d6 based on the mutual relationship of the arrangement of the plurality of arrangement-adjusted reference shape data d16 (FIG. 3) generated by the arrangement. It is determined whether or not the alignment is successful, and it is determined that the original reference shape data d7 for the plurality of arrangement-adjusted reference shape data d16 for which the alignment is successful can be aligned.

これに対して、マーカに基づく配置合わせにおいては、既述したように、先ず、基準形状データd6(図33)と参照形状データd7(図33)における各マーカの三次元位置の中から、複数のマーカについてのマーカ位置形状の、各形状データ間にわたる相互関係において、マーカ位置形状が相互に最も合同関係に近い3以上のマーカの三次元位置をそれぞれ探索する。   On the other hand, in the alignment based on the markers, as described above, first, a plurality of three-dimensional positions of each marker in the standard shape data d6 (FIG. 33) and the reference shape data d7 (FIG. 33) are selected. The three-dimensional positions of three or more markers whose marker position shapes are closest to each other in the mutual relationship between the shape data of the marker position shapes of the markers are respectively searched.

次に、探索されたそれぞれの3以上のマーカの三次元位置を基準形状データd6および原参照形状データd7のそれぞれについての測定範囲が重複する部分に貼付された3以上のマーカから成るマーカ群についての三次元位置である基準マーカ位置データd11(図33)および原参照マーカ位置データd12(図33)として生成するとともに、基準マーカ位置データd11における各マーカの三次元位置を、それぞれ原参照マーカ位置データd12における各マーカの三次元位置に対応させるマーカデータ対応関係d13(図33)を生成する。   Next, a marker group composed of three or more markers pasted to a portion where the measurement ranges of the reference shape data d6 and the original reference shape data d7 are overlapped with the three-dimensional positions of the searched three or more markers. Are generated as reference marker position data d11 (FIG. 33) and original reference marker position data d12 (FIG. 33), and the three-dimensional positions of the respective markers in the reference marker position data d11 are respectively set to the original reference marker position. A marker data correspondence d13 (FIG. 33) is generated that corresponds to the three-dimensional position of each marker in the data d12.

次に、このマーカデータ対応関係d13に基づいて、基準形状データd6および原参照形状データd7のそれぞれについて各マーカの三次元位置ができるだけ一致する座標変換を求め、この座標変換を適用することによって基準形状データと原参照形状データとの配置合わせを行う。   Next, based on this marker data correspondence d13, a coordinate transformation in which the three-dimensional positions of the respective markers match as much as possible is obtained for each of the standard shape data d6 and the original reference shape data d7, and this coordinate transformation is applied to obtain the standard. The arrangement of the shape data and the original reference shape data is performed.

従って、マーカデータ対応関係d13は、基準形状データd6と原参照形状データd7との当初の配置関係の影響をほとんど受けることなく生成され、基準形状データd6と原参照形状データd7との配置合わせも、基準形状データd6と原参照形状データd7との当初の配置関係の影響を受けることなく行われる。   Therefore, the marker data correspondence d13 is generated with almost no influence of the initial arrangement relationship between the standard shape data d6 and the original reference shape data d7, and the alignment between the standard shape data d6 and the original reference shape data d7 is also performed. This is performed without being affected by the initial arrangement relationship between the standard shape data d6 and the original reference shape data d7.

このため、マーカに基づく配置合わせにおける配置合わせ可否判定処理においては、原参照形状データd7から生成された原参照マーカ位置データd12が表すマーカ位置形状に対して、三次元形状の歪みを付与することによって歪み含有参照マーカ位置データd14(図33)が生成され、生成された歪み含有参照マーカ位置データd14などに対して基準形状データd6から生成される基準マーカ位置データd11への配置合わせが試みられる。   For this reason, in the alignment possibility determination process in the alignment based on the marker, the distortion of the three-dimensional shape is given to the marker position shape represented by the original reference marker position data d12 generated from the original reference shape data d7. Generates distortion-containing reference marker position data d14 (FIG. 33), and attempts to align the generated distortion-containing reference marker position data d14 and the like with reference marker position data d11 generated from reference shape data d6. .

この配置合わせによって生成される複数の配置調整済みマーカ位置データの相互関係に基づいて複数の配置調整済みマーカ位置データと基準マーカ位置データd11との配置合わせが成功したか否かが判定され、配置合わせが成功した複数の配置調整済みマーカ位置データについての原参照形状データd7が、配置合わせが可能であると判定される。   Based on the mutual relationship between the plurality of arrangement adjusted marker position data generated by this arrangement, it is determined whether or not the arrangement of the plurality of arrangement adjusted marker position data and the reference marker position data d11 is successful. It is determined that the original reference shape data d7 for the plurality of arrangement-adjusted marker position data that have been successfully aligned can be aligned.

上述したように原参照マーカ位置データd12に与える形状配置のズレは、配置調整済みマーカ位置データの原参照形状データd7に対する配置には影響を与えないので、本発明においては、原参照マーカ位置データd12に対して歪みのみを付与してもよいし、歪みと共に形状配置のズレを付与してもよい。   As described above, the displacement of the shape arrangement given to the original reference marker position data d12 does not affect the arrangement of the arrangement adjusted marker position data with respect to the original reference shape data d7. Therefore, in the present invention, the original reference marker position data Only distortion may be imparted to d12, or displacement of the shape arrangement may be imparted together with the distortion.

なお、基準マーカ位置データd11と複数の配置調整済みマーカ位置データのそれぞれとの相互関係ではなく、複数の配置調整済みマーカ位置データについての相互関係が採用される理由については、ICP法、スピンイメージ法などの形状対応点に基づく配置合わせにおける配置合わせ可否判定処理において、基準形状データd6と複数の配置調整済み参照形状データd16のそれぞれとの相互関係ではなく、複数の配置調整済み参照形状データd16についての相互関係が用いられる理由と同様の理由によるものである。   The reason why the interrelationship between the plurality of arrangement-adjusted marker position data is used instead of the interrelationship between the reference marker position data d11 and each of the plurality of arrangement-adjusted marker position data is as follows. In the alignment determination process in the alignment based on the shape corresponding points such as the method, a plurality of arrangement adjusted reference shape data d16 is used instead of the mutual relationship between the standard shape data d6 and each of the plurality of arrangement adjusted reference shape data d16. This is due to the same reason why the mutual relationship is used.

つまり、基準マーカ位置データd11と複数の配置調整済みマーカ位置データとが表現するマーカ位置形状が完全に合同でない限り、基準マーカ位置データd11と複数の配置調整済みマーカ位置データのそれぞれとの相互関係によっては、複数の配置調整済みマーカ位置データと基準マーカ位置データd11との配置合わせが成功したか否かを判定できないからである。   That is, as long as the marker position shape expressed by the reference marker position data d11 and the plurality of placement adjusted marker position data is not completely congruent, the correlation between the reference marker position data d11 and each of the plurality of placement adjusted marker position data. This is because it cannot be determined whether or not the arrangement of the plurality of arrangement-adjusted marker position data and the reference marker position data d11 is successful.

なお、マーカに基づく配置合わせの配置合わせ可否判定処理における判定方法の詳細については、三次元形状処理装置100Bの説明において後述する。   Note that details of the determination method in the alignment determination process for determining the alignment based on the marker will be described later in the description of the three-dimensional shape processing apparatus 100B.

[三次元形状処理装置100B:]
図33は、変形例に係る三次元形状データ処理装置100Bの各機能部の構成を例示するブロック図である。図33には、各機能部とともに、各機能部間で授受される主な情報が記載されている。また、制御信号などについての記載は省略されている。
[Three-dimensional shape processing apparatus 100B:]
FIG. 33 is a block diagram illustrating the configuration of each functional unit of the three-dimensional shape data processing apparatus 100B according to the modification. In FIG. 33, main information exchanged between the functional units is described together with the functional units. In addition, descriptions of control signals and the like are omitted.

図33に示されるように、三次元形状処理装置100Bは、操作部4、表示部5、入出力部6、抽出部7、形状データ取得部10B、マーカ位置データ取得部16、対応関係取得部17、マーカ歪み付与部18、マーカ配置調整部19、配置合わせ可否判定部13B、記憶部14および制御処理部15を主に備えて構成される。   As shown in FIG. 33, the three-dimensional shape processing apparatus 100B includes an operation unit 4, a display unit 5, an input / output unit 6, an extraction unit 7, a shape data acquisition unit 10B, a marker position data acquisition unit 16, and a correspondence relationship acquisition unit. 17, a marker distortion imparting unit 18, a marker arrangement adjusting unit 19, an arrangement availability determination unit 13 </ b> B, a storage unit 14, and a control processing unit 15.

三次元形状処理装置100Bは、三次元形状データ処理システム300Bの構成要素として機能する際には、供給される複数の判定用形状データd1が適正に配置合わせ可能なものであるか否かを判定する配置合わせ可否判定処理を行って、配置合わせ可能であると判定された判定用形状データd1に対応する装置配置情報を、三次元形状測定システム500Bが複数の個別形状データを測定するときの装置配置情報である第2の装置配置情報として求める処理などを行う。   When the 3D shape processing apparatus 100B functions as a component of the 3D shape data processing system 300B, the 3D shape processing apparatus 100B determines whether or not the supplied plurality of determination shape data d1 can be appropriately arranged. An apparatus used when the 3D shape measurement system 500B measures a plurality of individual shape data using apparatus arrangement information corresponding to the shape data for determination d1 that is determined to be able to be arranged by performing the arrangement adequacy determination process to be performed. A process for obtaining the second apparatus arrangement information as arrangement information is performed.

また、三次元形状処理装置100Bが、三次元形状測定システム500Bの構成要素として機能する際には、三次元デジタイザ2から供給される複数の個別形状データd2を、マーカに基づく配置合わせ方法を用いて配置合わせし、対象物1bについての全体的な三次元形状を表す形状データを生成する処理などを行う。   In addition, when the 3D shape processing apparatus 100B functions as a component of the 3D shape measurement system 500B, a plurality of individual shape data d2 supplied from the 3D digitizer 2 is used by an alignment method based on a marker. And processing to generate shape data representing the overall three-dimensional shape of the object 1b.

図33に示される操作部4、表示部5、入出力部6、抽出部7、記憶部14および制御処理部15については、図3において同一の符号を付された機能要素と同一であるので説明を省略する。   The operation unit 4, the display unit 5, the input / output unit 6, the extraction unit 7, the storage unit 14, and the control processing unit 15 illustrated in FIG. 33 are the same as the functional elements denoted by the same reference numerals in FIG. Description is omitted.

なお、抽出部7、形状データ取得部10B、マーカ位置データ取得部16、対応関係取得部17、マーカ歪み付与部18、マーカ配置調整部19、配置合わせ可否判定部13Bおよび制御処理部15は、CPUで所定の制御プログラムを実行することで実現しても良いし、専用のハードウェア回路を用いて実現しても良い。   The extraction unit 7, the shape data acquisition unit 10 </ b> B, the marker position data acquisition unit 16, the correspondence relationship acquisition unit 17, the marker distortion imparting unit 18, the marker arrangement adjustment unit 19, the alignment availability determination unit 13 </ b> B, and the control processing unit 15 include It may be realized by executing a predetermined control program by the CPU, or may be realized by using a dedicated hardware circuit.

◎形状データ取得部10B:
○三次元形状データ処理システム300B機能時の形状データ取得部10B:
三次元形状データ処理システム300Bが機能しているときは、形状データ取得部10Bには、三次元デジタイザ2、抽出部7、および制御処理部15から、それぞれ三次元測定された対象物1bの形状データ、CADシステム8から供給される対象物1bについてのCADデータd5、および記憶部14に記憶されている原参照形状データd7に対応した配置調整済み参照形状データd16および基準形状データd6に基づいた複数の判定用形状データd1であって、1以上の判定用形状データと、それらの表す三次元形状の一部または全部と略同一の三次元形状であるとともに、対象物1bに貼付された複数のマーカのうち3以上のマーカ群の三次元形状が含まれる三次元形状を表す形状データをそれぞれ有する1以上の他の判定用形状データとを含んだ複数の判定用形状データd1が適宜供給される。
Shape data acquisition unit 10B:
○ Shape data acquisition unit 10B when functioning 3D shape data processing system 300B:
When the three-dimensional shape data processing system 300B is functioning, the shape data acquisition unit 10B includes a shape of the object 1b measured three-dimensionally from the three-dimensional digitizer 2, the extraction unit 7, and the control processing unit 15, respectively. Based on the data, CAD data d5 for the object 1b supplied from the CAD system 8, and the reference shape data d16 and the reference shape data d6 that have been adjusted to correspond to the original reference shape data d7 stored in the storage unit 14. A plurality of pieces of determination shape data d1, which are one or more pieces of determination shape data and a three-dimensional shape that is substantially the same as part or all of the three-dimensional shape represented by the data, and a plurality of pieces of shape data that are attached to the object 1b One or more other determination shapes each having shape data representing a three-dimensional shape including three-dimensional shapes of three or more marker groups A plurality of determination shape data d1 including a chromatography data are supplied appropriately.

形状データ取得部10Bは、供給された複数の判定用形状データd1から1以上の基準形状データd6と原参照形状データd7を取得して、それらをマーカ位置データ取得部16およびマーカ配置調整部19へ供給する。   The shape data acquisition unit 10B acquires one or more reference shape data d6 and original reference shape data d7 from the supplied plurality of determination shape data d1, and uses them as a marker position data acquisition unit 16 and a marker arrangement adjustment unit 19. To supply.

複数の判定用形状データの配置合わせ時に測定漏れ部分を確認するという観点からは、判定用形状データは、三次元デジタイザ2によって測定されるべき形状データとできるだけ同一の形状を有することが望ましい。   From the viewpoint of confirming a measurement omission portion when arranging a plurality of pieces of determination shape data, it is desirable that the determination shape data has the same shape as possible with the shape data to be measured by the three-dimensional digitizer 2.

しかしながら、マーカに基づく配置合わせにおいては、基準形状データd6および原参照形状データd7にそれぞれ含まれる、対象物1b上の3以上のマーカからなる同一のマーカ群についての形状データに基づいて配置合わせがされるので、三次元デジタイザ2によって測定されるべき形状データと、その形状データに対応する判定用形状データとが、同じマーカについての形状データを含んでいる限り、これらの形状データがそれぞれ表す三次元形状が相互に多少異なっていたとしても本発明の有用性を損なうことはない。   However, in the alignment based on the markers, the alignment is performed based on the shape data of the same marker group including three or more markers on the object 1b, which are included in the standard shape data d6 and the original reference shape data d7, respectively. Therefore, as long as the shape data to be measured by the three-dimensional digitizer 2 and the shape data for determination corresponding to the shape data include shape data for the same marker, the cubic data represented by these shape data respectively. Even if the original shapes are slightly different from each other, the usefulness of the present invention is not impaired.

図41および図42は、マーカが貼付された対象物1bについての基準形状データおよび原参照形状データの生成例を説明する図である。   41 and 42 are diagrams illustrating an example of generation of the standard shape data and the original reference shape data for the object 1b to which the marker is attached.

図41は、三次元デジタイザ2が判定用形状データd1cおよびd1d(図42)を生成するための三次元測定を行う様子を示している。対象物1b上に3個のマーカf1、f2およびf3が貼付されており、これらのマーカは、異なる装置配置情報に基づいて配置された三次元デジタイザ2についての2つの測定範囲n3およびn4が重複している部分に貼付されている。   FIG. 41 shows a state in which the three-dimensional digitizer 2 performs three-dimensional measurement for generating the determination shape data d1c and d1d (FIG. 42). Three markers f1, f2 and f3 are affixed on the object 1b, and these markers overlap two measurement ranges n3 and n4 for the three-dimensional digitizer 2 arranged based on different device arrangement information. It is affixed to the part that is.

図42は、図41に示される測定範囲n3およびn4にそれぞれ対応して取得された判定用形状データd1cおよびd1dが、それぞれ基準形状データd6bおよび原参照形状データd7bとして取得される様子を示している。   FIG. 42 shows how the determination shape data d1c and d1d acquired corresponding to the measurement ranges n3 and n4 shown in FIG. 41 are acquired as the reference shape data d6b and the original reference shape data d7b, respectively. Yes.

ここでは、判定用形状データd1cには、マーカf1、f2およびf3の三次元形状を表す形状データd1cf1、d1cf2およびd1cf3が含まれており、判定用形状データd1dには、マーカf1、f2およびf3の三次元形状を表す形状データd1df1、d1df2およびd1df3が含まれている。   Here, the shape data for determination d1c includes shape data d1cf1, d1cf2, and d1cf3 representing the three-dimensional shapes of the markers f1, f2, and f3, and the shape data for determination d1d includes the markers f1, f2, and f3. The shape data d1df1, d1df2, and d1df3 representing the three-dimensional shape are included.

三次元デジタイザ2から形状データ取得部10Bに供給された判定用形状データd1cおよびd1dは、形状データ取得部10Bによってそれぞれ基準形状データd6bおよび原参照形状データd7bとして取得されている。また、これらの基準形状データd6bおよび原参照形状データd7bは、マーカ位置データ取得部16およびマーカ配置調整部19へと供給される。   The determination shape data d1c and d1d supplied from the three-dimensional digitizer 2 to the shape data acquisition unit 10B are acquired as reference shape data d6b and original reference shape data d7b by the shape data acquisition unit 10B, respectively. The standard shape data d6b and the original reference shape data d7b are supplied to the marker position data acquisition unit 16 and the marker arrangement adjustment unit 19.

なお、図41および図42では、2つの判定用形状データから基準形状データおよび原参照形状データが1つずつ生成されているが、実施形態2に係る基準形状データおよび原参照形状データも、図14および図15を用いて説明した実施形態1に係る基準形状データおよび原参照形状データと同様の種々の態様を取り得る。ただし、既述したように、1以上の基準形状データと原参照形状データとの略同一の形状部分には、3以上のマーカからなる同一のマーカ群についての形状データが含まれている必要がある。   In FIG. 41 and FIG. 42, the reference shape data and the original reference shape data are generated one by one from the two pieces of determination shape data. However, the reference shape data and the original reference shape data according to the second embodiment are also shown in FIG. 14 and FIG. 15, various forms similar to the standard shape data and the original reference shape data according to the first embodiment can be taken. However, as described above, it is necessary that substantially the same shape portion of the one or more standard shape data and the original reference shape data includes shape data for the same marker group including three or more markers. is there.

なお、3以上のマーカについての形状データが、既に適切に配置合わせされている複数の基準形状データd6に渡って存在しているとともに、これから配置合わせされるべき原参照形状データd7にも存在していてもよい。   Note that shape data for three or more markers exists over a plurality of reference shape data d6 that have already been properly arranged, and also exist in the original reference shape data d7 to be arranged from now on. It may be.

また、実施形態2における基準形状データd6および原参照形状データd7となるべき複数の判定用形状データd1の供給方法などについても、実施形態1と同様である。   Further, the supply method of the plurality of determination shape data d1 to be the standard shape data d6 and the original reference shape data d7 in the second embodiment are the same as those in the first embodiment.

以上に説明したように、図33に示される形状データ取得部10Bは、複数のマーカが貼付された対象物1bについての複数の三次元形状をそれぞれ表す複数の判定用形状データd1のうち、1以上の判定用形状データd1を基準形状データd6として取得するとともに、それら1以上の基準形状データd6が表す三次元形状の一部または全部と略同一の三次元形状であって、対象物1bに貼付された複数のマーカのうち3以上のマーカから成るマーカ群の三次元形状が含まれる三次元形状を表す形状データを含んでいる他の判定用形状データを原参照形状データd7として取得する。   As described above, the shape data acquisition unit 10B illustrated in FIG. 33 includes 1 of the plurality of pieces of determination shape data d1 representing the plurality of three-dimensional shapes of the object 1b to which the plurality of markers are attached. The above-described determination shape data d1 is acquired as reference shape data d6, and is a three-dimensional shape substantially the same as a part or all of the three-dimensional shape represented by the one or more reference shape data d6. Other determination shape data including shape data representing a three-dimensional shape including a three-dimensional shape of a marker group including three or more markers among a plurality of pasted markers is acquired as original reference shape data d7.

○三次元形状測定システム500B機能時の形状データ取得部10B:
三次元形状測定システム500Bが機能するときの形状データ取得部10Bは、判定用形状データd1に替えて個別形状データd2を供給されることを除き、三次元形状データ処理システム300B機能時の形状データ取得部10Bと同じ動作をする。
○ Shape data acquisition unit 10B when the 3D shape measurement system 500B functions:
The shape data acquisition unit 10B when the 3D shape measurement system 500B functions is the shape data when the 3D shape data processing system 300B functions, except that the individual shape data d2 is supplied instead of the shape data for determination d1. The same operation as that of the acquisition unit 10B is performed.

◎マーカ位置データ取得部16:
○三次元形状データ処理システム300B機能時のマーカ位置データ取得部16:
図33に示されるマーカ位置データ取得部16は、三次元形状データ処理システム300Bが機能するときは、供給された1以上の基準形状データd6および原参照形状データd7のそれぞれについて、略同一の形状部分に存在する3以上のマーカについての形状データなどを抽出して、それらのマーカの三次元位置をそれぞれ示す1以上の基準マーカ位置データd11および原参照マーカ位置データd12を生成して、対応関係取得部17およびマーカ配置調整部19へと供給するとともに、原参照マーカ位置データd12については、マーカ歪み付与部18へも供給する。
Marker position data acquisition unit 16:
○ Marker position data acquisition unit 16 when the three-dimensional shape data processing system 300B functions:
When the three-dimensional shape data processing system 300B functions, the marker position data acquisition unit 16 shown in FIG. 33 has substantially the same shape for each of the supplied one or more reference shape data d6 and original reference shape data d7. The shape data and the like for three or more markers present in the part are extracted, and one or more reference marker position data d11 and original reference marker position data d12 respectively indicating the three-dimensional positions of the markers are generated, and the correspondence relationship While supplying to the acquisition part 17 and the marker arrangement | positioning adjustment part 19, it supplies also to the marker distortion provision part 18 about the original reference marker position data d12.

図43は、マーカ位置データ取得部16および対応関係取得部17の動作例を説明する図である。   FIG. 43 is a diagram for explaining an operation example of the marker position data acquisition unit 16 and the correspondence relationship acquisition unit 17.

図43に示される基準形状データd6bおよび原参照形状データd7bは、それぞれ、図42に示される基準形状データd6bおよび原参照形状データd7bである。   The standard shape data d6b and the original reference shape data d7b shown in FIG. 43 are the standard shape data d6b and the original reference shape data d7b shown in FIG. 42, respectively.

マーカ位置データ取得部16は、基準形状データd6bおよび原参照形状データd7bなどを処理することによって、図41に示されるマーカf1、f2およびf3にそれぞれ対応する三次元位置を、基準形状データd6bについては、b1、b2およびb3として、また、原参照形状データd7bについては、b4、b5およびb6として求める。   The marker position data acquisition unit 16 processes the standard shape data d6b, the original reference shape data d7b, and the like, thereby obtaining the three-dimensional positions corresponding to the markers f1, f2, and f3 shown in FIG. 41 for the standard shape data d6b. Are obtained as b1, b2 and b3, and the original reference shape data d7b is obtained as b4, b5 and b6.

求められたマーカの三次元位置b1、b2およびb3は、基準マーカ位置データv5を構成し、マーカの三次元位置b4、b5およびb6は、原参照マーカ位置データv6を構成する。なお、基準マーカ位置データv5および原参照マーカ位置データv6は、それぞれ図33における基準マーカ位置データd11および原参照マーカ位置データd12に相当する。   The obtained three-dimensional positions b1, b2, and b3 of the markers constitute the reference marker position data v5, and the three-dimensional positions b4, b5, and b6 of the markers constitute the original reference marker position data v6. The reference marker position data v5 and the original reference marker position data v6 correspond to the reference marker position data d11 and the original reference marker position data d12 in FIG. 33, respectively.

具体的には、先ず、三次元測定時に得られた二次元画像からエッジ抽出処理などの画像処理によって、各マーカf1、f2およびf3、ならびに図41における測定範囲n3およびn4の重複部分と異なる測定範囲に含まれる不図示の他のマーカの画像を抽出し、この画像から各マーカの中心に対応する画素位置をそれぞれ求める。   Specifically, first, measurement different from the overlapping portions of the markers f1, f2, and f3 and the measurement ranges n3 and n4 in FIG. 41 by image processing such as edge extraction processing from a two-dimensional image obtained at the time of three-dimensional measurement. An image of another marker (not shown) included in the range is extracted, and a pixel position corresponding to the center of each marker is obtained from this image.

次に、求められた各画素位置に対応する三次元座標を基準形状データd6および原参照形状データd7などの形状データから求めることなどによって各マーカf1、f2およびf3ならびに不図示の他のマーカを含む全てのマーカについての三次元位置を、基準形状データd6bおよび原参照形状データd7bに対して求める。   Next, the respective markers f1, f2 and f3 and other markers not shown are determined by obtaining the three-dimensional coordinates corresponding to the obtained pixel positions from the shape data such as the standard shape data d6 and the original reference shape data d7. Three-dimensional positions for all the included markers are obtained with respect to the standard shape data d6b and the original reference shape data d7b.

次に、基準形状データd6bおよび原参照形状データd7bにおける求められた全てのマーカの三次元位置の中から、複数のマーカについてのマーカ位置形状の、基準形状データd6bおよび原参照形状データd7b間にわたる相互関係において、マーカ位置形状が相互に最も合同関係に近い3以上のマーカの三次元位置を探索する。   Next, among the three-dimensional positions of all the markers obtained in the standard shape data d6b and the original reference shape data d7b, the marker position shape for a plurality of markers spans between the standard shape data d6b and the original reference shape data d7b. In the correlation, the three-dimensional positions of three or more markers whose marker position shapes are closest to each other are searched.

なお、三次元デジタイザ2が取得した形状データにおいては、取得された形状データに対する三次元デジタイザ2の存在方向が判別可能であるため、通常、この探索では三次元デジタイザ2側のみから観察されるマーカ位置形状間に基づいた合同関係の探索が行われる。このため、表裏の誤認識に起因する誤った探索が防止される。   In the shape data acquired by the three-dimensional digitizer 2, since the direction in which the three-dimensional digitizer 2 is present can be determined with respect to the acquired shape data, a marker that is usually observed only from the three-dimensional digitizer 2 side in this search. A search for a joint relationship based on the position shape is performed. For this reason, the erroneous search resulting from the misrecognition of the front and back is prevented.

図43の例では、基準形状データd6bにおけるマーカの三次元位置b1、b2およびb3により定められるマーカ位置形状c5と、原参照形状データd7bにおけるマーカの三次元位置b4、b5およびb6により定められるマーカ位置形状c6とが略合同である。   In the example of FIG. 43, the marker position shape c5 defined by the marker three-dimensional positions b1, b2, and b3 in the standard shape data d6b, and the marker defined by the marker three-dimensional positions b4, b5, and b6 in the original reference shape data d7b. The position shape c6 is substantially congruent.

したがって、基準形状データd6bおよび原参照形状データd7bのそれぞれについてマーカの三次元位置b1、b2およびb3、ならびにb4、b5およびb6が探索される。   Therefore, the marker three-dimensional positions b1, b2, and b3 and b4, b5, and b6 are searched for the standard shape data d6b and the original reference shape data d7b, respectively.

次に、探索されたマーカの三次元位置b1、b2およびb3、ならびにb4、b5およびb6を、基準形状データd6bおよび原参照形状データd7bのそれぞれについての測定範囲n3およびn4が重複する部分に貼付された3以上のマーカf1、f2およびf3から成るマーカ群についての三次元位置である基準マーカ位置データv5および原参照マーカ位置データv6として生成する。   Next, the searched three-dimensional positions b1, b2 and b3, and b4, b5 and b6 of the marker are pasted on the portions where the measurement ranges n3 and n4 for the standard shape data d6b and the original reference shape data d7b respectively overlap. The reference marker position data v5 and the original reference marker position data v6, which are three-dimensional positions, for the marker group including the three or more markers f1, f2, and f3.

また、マーカの三次元位置の生成について、CADデータなどにおいては、通常、各マーカ部分は予め、独立した各部位として登録されているため、二次元画像を用いることなくマーカの三次元位置を求めることができる。   Regarding the generation of the three-dimensional position of the marker, in the CAD data or the like, usually, each marker portion is registered in advance as an independent part, so the three-dimensional position of the marker is obtained without using a two-dimensional image. be able to.

生成された、基準マーカ位置データv5および原参照マーカ位置データv6は、それぞれ図33における基準マーカ位置データd11および原参照マーカ位置データd12として対応関係取得部17およびマーカ配置調整部19へ供給される。   The generated reference marker position data v5 and original reference marker position data v6 are supplied to the correspondence acquisition unit 17 and the marker arrangement adjustment unit 19 as reference marker position data d11 and original reference marker position data d12 in FIG. 33, respectively. .

以上に説明したように、マーカ位置データ取得部16は、1以上の基準形状データd6および原参照形状データd7について、これらの形状データについての測定範囲の対象物1b上での重複部分に存在するマーカ群の各三次元位置をそれぞれ示す1以上の基準マーカ位置データd11および原参照マーカ位置データd12を求める。   As described above, the marker position data acquisition unit 16 exists in one or more pieces of the reference shape data d6 and the original reference shape data d7 in the overlapping portion on the object 1b of the measurement range for these shape data. One or more reference marker position data d11 and original reference marker position data d12 indicating each three-dimensional position of the marker group are obtained.

○三次元形状測定システム500B機能時のマーカ位置データ取得部16:
三次元形状測定システム500Bが機能しているときのマーカ位置データ取得部16は、三次元形状データ処理システム300B機能時と同じ動作によって生成した基準マーカ位置データd11および原参照マーカ位置データd12を対応関係取得部17へ供給する。
○ Marker position data acquisition unit 16 when the three-dimensional shape measurement system 500B functions:
The marker position data acquisition unit 16 when the three-dimensional shape measurement system 500B is functioning corresponds to the reference marker position data d11 and the original reference marker position data d12 generated by the same operation as in the function of the three-dimensional shape data processing system 300B. Supply to the relationship acquisition unit 17.

◎対応関係取得部17:
図33に示される対応関係取得部17は、三次元形状データ処理システム300Bの機能時および三次元形状測定システム500Bの機能時に、同じ動作を行う。対応関係取得部17は、マーカ位置データ取得部16から供給された1以上の基準マーカ位置データd11および原参照マーカ位置データd12間の対応関係であるマーカデータ対応関係d13を生成し、マーカ配置調整部19へと供給する。
◎ Correspondence relationship acquisition unit 17:
The correspondence acquisition unit 17 illustrated in FIG. 33 performs the same operation when the 3D shape data processing system 300B functions and when the 3D shape measurement system 500B functions. The correspondence acquisition unit 17 generates a marker data correspondence d13 that is a correspondence between the one or more reference marker position data d11 and the original reference marker position data d12 supplied from the marker position data acquisition unit 16, and adjusts the marker arrangement. It supplies to the part 19.

図43の例においては、マーカデータ対応関係d13bがマーカデータ対応関係d13に相当する。マーカデータ対応関係d13bは、具体的には、原参照形状データd7bについての原参照マーカ位置データv6における各マーカの三次元位置b4、b5およびb6をそれぞれ基準形状データd6bについての基準マーカ位置データv5における各マーカの三次元位置b1、b2およびb3に対応させる対応関係として与えられる。   In the example of FIG. 43, the marker data correspondence d13b corresponds to the marker data correspondence d13. Specifically, the marker data correspondence d13b indicates the three-dimensional positions b4, b5 and b6 of each marker in the original reference marker position data v6 for the original reference shape data d7b, and the reference marker position data v5 for the reference shape data d6b. Is given as a correspondence relationship corresponding to the three-dimensional positions b1, b2 and b3 of each marker.

なお、マーカデータ対応関係d13bは、例えば、合同なマーカ位置形状c5とマーカ位置形状c6の各頂点の対応関係などから求めることができる。   The marker data correspondence d13b can be obtained from, for example, the correspondence between the vertexes of the congruent marker position shape c5 and the marker position shape c6.

したがって、図33においては、マーカ位置データ取得部16と対応関係取得部17とは、異なる機能部であるが、同一の機能部によってマーカ位置データ取得部16および対応関係取得部17を実現してもよい。   Accordingly, in FIG. 33, the marker position data acquisition unit 16 and the correspondence relationship acquisition unit 17 are different functional units, but the marker position data acquisition unit 16 and the correspondence relationship acquisition unit 17 are realized by the same functional unit. Also good.

◎マーカ歪み付与部18:
図33に示されるマーカ歪み付与部18は、三次元形状データ処理システム300Aが機能しているときに作動する機能部であり、実施形態1に係るズレ歪み付与部11に対応する機能部である。
◎ Marker distortion applying unit 18:
The marker distortion applying unit 18 illustrated in FIG. 33 is a functional unit that operates when the three-dimensional shape data processing system 300A is functioning, and is a functional unit corresponding to the deviation distortion applying unit 11 according to the first embodiment. .

マーカ歪み付与部18は、マーカ位置データ取得部16から原参照マーカ位置データd12を、制御処理部15から三次元デジタイザ2の測定精度d18を供給されて、マーカ位置データ取得部16が表す三次元形状に1または相互に異なる複数の歪みが付与された1または複数の歪み含有参照マーカ位置形状を、それぞれ表す1または複数の歪み含有参照マーカ位置データd14を生成し、マーカ配置調整部19へ供給する。   The marker distortion imparting unit 18 is supplied with the original reference marker position data d12 from the marker position data acquisition unit 16 and the measurement accuracy d18 of the three-dimensional digitizer 2 from the control processing unit 15, and the three-dimensional representation represented by the marker position data acquisition unit 16 One or a plurality of distortion-containing reference marker position data d14 each representing one or a plurality of distortion-containing reference marker position shapes to which one or a plurality of distortions different from each other are applied are generated and supplied to the marker arrangement adjustment unit 19 To do.

なお、実施形態2に係る配置合わせ可否判定処理の原理の概要の説明において、説明したようにマーカ歪み付与部18は、実施形態1に係る形状配置調整部12とは異なり、原参照マーカ位置形状に形状の歪みを必ず付与する。つまり、形状配置のズレは、配置合わせ可否判定処理の判定結果に影響を及ぼさないので付与しても付与しなくてもよいが、少なくとも形状の歪みは必ず付与する。   In the description of the outline of the principle of the alignment possibility determination process according to the second embodiment, the marker distortion imparting unit 18 is different from the shape arrangement adjusting unit 12 according to the first embodiment, as described, and the original reference marker position shape. Be sure to give shape distortion to In other words, the displacement of the shape arrangement does not affect the determination result of the alignment adequacy determination process, and may or may not be applied, but at least the distortion of the shape is always applied.

図44は、歪み含有参照マーカ位置データv7およびv8の生成例を説明する図である。なお、図44においては、マーカ位置形状の歪み量を、マーカ位置形状の大きさに対して誇張して表示している。   FIG. 44 is a diagram for explaining a generation example of distortion-containing reference marker position data v7 and v8. In FIG. 44, the distortion amount of the marker position shape is exaggerated with respect to the size of the marker position shape.

図44において、マーカの三次元位置b4、b5およびb6によって定められる原参照マーカ位置形状c6を表す原参照マーカ位置データv6は、マーカ位置データ取得部16からマーカ歪み付与部18に供給されている。   In FIG. 44, original reference marker position data v6 representing the original reference marker position shape c6 defined by the three-dimensional positions b4, b5, and b6 of the marker is supplied from the marker position data acquisition unit 16 to the marker distortion imparting unit 18. .

マーカ歪み付与部18は、マーカの三次元位置b4に形状歪み変換M1dを付与してマーカの三次元位置b7を生成することによって、マーカの三次元位置b5、b6およびb7によって定められる歪み含有参照マーカ位置形状c7を表す歪み含有参照マーカ位置データv7を生成するともに、マーカの三次元位置b6に形状歪み変換M1eを付与してマーカの三次元位置b8を生成することによってマーカの三次元位置b4、b5およびb8によって定められる歪み含有参照マーカ位置形状c8を表す歪み含有参照マーカ位置データv8を生成している。   The marker distortion applying unit 18 generates a three-dimensional position b7 of the marker by applying a geometric distortion transformation M1d to the three-dimensional position b4 of the marker to thereby generate a distortion-containing reference determined by the three-dimensional positions b5, b6, and b7 of the marker. The distortion-containing reference marker position data v7 representing the marker position shape c7 is generated, and the three-dimensional position b4 of the marker is generated by adding the shape distortion transformation M1e to the three-dimensional position b6 of the marker to generate the three-dimensional position b8 of the marker. , B5 and b8, distortion-containing reference marker position data v8 representing the distortion-containing reference marker position shape c8 is generated.

ここで、歪み含有参照マーカ位置データv7およびv8がそれぞれ表す歪み含有参照マーカ位置形状c7およびc8は、原参照マーカ位置データv6が表す原参照マーカ位置形状c6に歪みが付与されたマーカ位置形状である。   Here, the distortion-containing reference marker position shapes c7 and c8 represented by the distortion-containing reference marker position data v7 and v8, respectively, are marker position shapes obtained by adding distortion to the original reference marker position shape c6 represented by the original reference marker position data v6. is there.

形状歪み変換M1dおよびM1eは、実施形態1に係るズレ歪み付与部11が、原参照形状データd7に対して付与する形状歪み変換と同種の変換である。   The geometric distortion transformations M1d and M1e are the same type of transformation as the geometric distortion transformation applied to the original reference shape data d7 by the deviation distortion imparting unit 11 according to the first embodiment.

図44の例では、原参照マーカ位置データv6を構成する3つのマーカの三次元位置のうち1つの三次元位置のみに形状歪み変換が付与されて歪み含有参照マーカ位置データが生成されているが、例えば、原参照マーカ位置データv6を構成する3つのマーカの三次元位置をそれぞれ異なる方向に移動させるなど、原参照マーカ位置形状c6に対して少なくとも形状の歪みを発生させる変換であればどのような変換であってもよい。   In the example of FIG. 44, the distortion-containing reference marker position data is generated by applying the shape distortion conversion to only one three-dimensional position among the three markers of the three markers constituting the original reference marker position data v6. For example, any conversion that causes distortion of at least the shape of the original reference marker position shape c6, such as moving the three-dimensional positions of the three markers constituting the original reference marker position data v6 in different directions, respectively. Conversion may be possible.

また、与えられる形状歪み変換は、実施形態1に係るズレ歪み付与部11が付与する形状歪み変換と同じく、三次元デジタイザ2の測定精度d18に基づいて設定されても良いし、測定精度d18に基づくことなく適切な歪み変換を設定しても良い。   Further, the geometric distortion conversion to be given may be set based on the measurement accuracy d18 of the three-dimensional digitizer 2 as in the case of the geometric distortion conversion imparted by the deviation distortion imparting unit 11 according to the first embodiment. An appropriate distortion transformation may be set without being based on it.

また、ズレ歪み付与部11と同様に、マーカ歪み付与部18は、または相互に異なる複数の歪みが付与された1または複数の歪み含有参照マーカ位置形状を生成する。なお、1つだけの歪み含有参照マーカ位置形状を生成する場合には、マーカ配置調整部19における配置調整において、必ず原参照マーカ位置データd12も配置調整の対象とされることによって、複数の配置調整済みマーカ位置データが生成される。   Similarly to the displacement distortion applying unit 11, the marker distortion applying unit 18 generates one or a plurality of distortion-containing reference marker position shapes to which a plurality of different distortions are applied. Note that when only one distortion-containing reference marker position shape is generated, a plurality of arrangements are obtained by making the original reference marker position data d12 also subject to arrangement adjustment in the arrangement adjustment in the marker arrangement adjustment unit 19. Adjusted marker position data is generated.

以上に説明したように、マーカ歪み付与部18は、原参照マーカ位置データd12を構成する各三次元位置の少なくとも1つが変更されることによって、原参照マーカ位置データd12が表す三次元形状である原参照マーカ位置形状に1または相互に異なる複数の歪みが付与された1または複数の歪み含有参照マーカ位置形状を、それぞれ表す1または複数の歪み含有参照マーカ位置データd14を生成する。   As described above, the marker distortion imparting unit 18 has a three-dimensional shape represented by the original reference marker position data d12 by changing at least one of the three-dimensional positions constituting the original reference marker position data d12. One or a plurality of distortion-containing reference marker position data d14 each representing one or a plurality of distortion-containing reference marker position shapes in which one or a plurality of distortions different from each other are given to the original reference marker position shape is generated.

◎マーカ配置調整部19:
図33に示されるマーカ配置調整部19は、実施形態1に係る形状配置調整部12に対応する機能部である。
Marker placement adjustment unit 19:
A marker arrangement adjusting unit 19 shown in FIG. 33 is a functional unit corresponding to the shape arrangement adjusting unit 12 according to the first embodiment.

○三次元形状データ処理システム300B機能時のマーカ配置調整部19:
三次元形状データ処理システム300B機能時のマーカ配置調整部19は、形状データ取得部10Bから1以上の基準形状データd6および原参照形状データd7を、マーカ位置データ取得部16から1以上の基準マーカ位置データd11および原参照マーカ位置データd12を、対応関係取得部17からマーカデータ対応関係d13を、マーカ歪み付与部18から1または複数の歪み含有参照マーカ位置データd14を、制御処理部15から三次元デジタイザ2についての装置配置情報d4を、それぞれ供給される。
○ Marker arrangement adjusting unit 19 when the three-dimensional shape data processing system 300B functions:
The marker arrangement adjustment unit 19 in the function of the three-dimensional shape data processing system 300B receives one or more reference shape data d6 and original reference shape data d7 from the shape data acquisition unit 10B and one or more reference markers from the marker position data acquisition unit 16. Position data d11 and original reference marker position data d12, marker data correspondence d13 from the correspondence acquisition unit 17, one or more distortion-containing reference marker position data d14 from the marker distortion imparting unit 18, and tertiary from the control processing unit 15 Device arrangement information d4 about the original digitizer 2 is supplied.

これらの各種データの供給を受けたマーカ配置調整部19は、原参照マーカ位置データd12および、1または複数の歪み含有参照マーカ位置データd14のそれぞれについての各マーカの三次元位置と、1以上の基準マーカ位置データd11についてのマーカの三次元位置とが、マーカデータ対応関係d13に従って1の座標系においてそれぞれなるべく一致するように、原参照マーカ位置データd12が表す原参照マーカ位置形状と、1または複数の歪み含有参照マーカ位置データd14がそれぞれ表す1または複数の歪み含有参照マーカ位置形状とのそれぞれについての位置および姿勢を示す複数の形状配置を調整することによって複数の配置調整済みマーカ位置データを生成する動作を行う。   The marker arrangement adjusting unit 19 that has received these various data supplies the three-dimensional position of each marker for each of the original reference marker position data d12 and the one or more distortion-containing reference marker position data d14, and one or more ones. The original reference marker position shape represented by the original reference marker position data d12 is set to 1 or 1 so that the three-dimensional position of the marker with respect to the reference marker position data d11 matches with each other in one coordinate system as much as possible according to the marker data correspondence d13. A plurality of arrangement-adjusted marker position data is obtained by adjusting a plurality of shape arrangements indicating positions and orientations of one or a plurality of distortion-containing reference marker position shapes respectively represented by the plurality of distortion-containing reference marker position data d14. Perform the operation to generate.

マーカ配置調整部19は、また、複数の歪み含有参照マーカ位置データd14のそれぞれについての各マーカの三次元位置と、1以上の基準マーカ位置データd11についての各マーカの三次元位置とが、マーカデータ対応関係d13に従って1の座標系においてそれぞれなるべく一致するように、複数の歪み含有参照マーカ位置データd14がそれぞれ表す複数の歪み含有参照マーカ位置形状についての複数の形状配置を調整することによって、複数の配置調整済みマーカ位置データを生成する動作を行う。   The marker arrangement adjusting unit 19 also determines that the three-dimensional position of each marker for each of the plurality of distortion-containing reference marker position data d14 and the three-dimensional position of each marker for one or more reference marker position data d11 are markers. By adjusting the plurality of shape arrangements for the plurality of distortion-containing reference marker position shapes respectively represented by the plurality of distortion-containing reference marker position data d14 so as to match as much as possible in one coordinate system according to the data correspondence d13, The operation of generating the marker position data after the arrangement adjustment is performed.

マーカ配置調整部19は、上述した複数の配置調整済みマーカ位置データの生成の際に用いられた複数の形状配置合わせ変換M3を配置合わせ可否判定部13Bへと供給するとともに、複数の形状配置合わせ変換M3をそれぞれ、装置配置情報d4に基づいて基準形状データd6と共通の1の座標系に変換された原参照形状データd7に適用することによって得られる複数の配置調整済み参照形状データd16と、基準形状データd6とを目視による配置合わせの確認などに供するために記憶部14へと供給する。   The marker arrangement adjustment unit 19 supplies the plurality of shape arrangement alignment conversions M3 used when generating the plurality of arrangement adjusted marker position data described above to the arrangement alignment determination unit 13B and also uses the plurality of shape arrangement adjustments. A plurality of arrangement-adjusted reference shape data d16 obtained by applying the transformation M3 to the original reference shape data d7 converted into one common coordinate system with the base shape data d6 based on the device arrangement information d4, The reference shape data d6 is supplied to the storage unit 14 to be used for confirmation of arrangement by visual observation.

図45および図46を用いて、以下に、マーカ配置調整部19の動作を説明する。なお、図45および図46においては、マーカ位置形状の歪み量およびマーカ位置形状間の配置ずれ量を、マーカ位置形状の大きさに対して誇張して表示している。   The operation of the marker arrangement adjustment unit 19 will be described below with reference to FIGS. 45 and 46. 45 and 46, the amount of distortion of the marker position shape and the amount of displacement between the marker position shapes are exaggerated with respect to the size of the marker position shape.

図45は、マーカ配置調整部19が、配置合わせが成功した配置調整済みマーカ位置データを生成する過程を説明する図であり、図46は、マーカ配置調整部19が、配置合わせが失敗した配置調整済みマーカ位置データを生成する過程を説明する図である。   FIG. 45 is a diagram illustrating a process in which the marker placement adjustment unit 19 generates placement-adjusted marker position data that has been successfully placed. FIG. 46 illustrates an arrangement in which the marker placement adjustment unit 19 has failed placement. It is a figure explaining the process which produces | generates adjusted marker position data.

図45には、基準マーカ位置形状c5および原参照マーカ位置形状c6をそれぞれ表す基準マーカ位置データv5および原参照マーカ位置データv6が、それぞれに対応する三次元デジタイザ2の装置配置情報d4に基づいて、マーカ配置調整部19によって1の座標系に変換されている。   In FIG. 45, the reference marker position data v5 and the original reference marker position data v6 representing the reference marker position shape c5 and the original reference marker position shape c6, respectively, are based on the corresponding device arrangement information d4 of the three-dimensional digitizer 2. The marker arrangement adjusting unit 19 converts the coordinate system into one coordinate system.

ここでの基準マーカ位置データv5と原参照マーカ位置データv6とのズレは、マニピュレータ3aの配置決め誤差などに起因するものである。   The deviation between the reference marker position data v5 and the original reference marker position data v6 here is caused by an arrangement determination error of the manipulator 3a.

また、歪み含有参照マーカ位置形状c7およびc8によってそれぞれ表されている歪み含有参照マーカ位置データv7およびv8は、マーカ歪み付与部18において原参照マーカ位置データv6から生成されたものである。   The distortion-containing reference marker position data v7 and v8 represented by the distortion-containing reference marker position shapes c7 and c8, respectively, are generated from the original reference marker position data v6 in the marker distortion applying unit 18.

原参照マーカ位置データv6と、歪み含有参照マーカ位置データv7およびv8とのずれは、マーカ歪み付与部18において原参照マーカ位置データv6に与えられた形状歪み変換に起因するものである。   The deviation between the original reference marker position data v6 and the distortion-containing reference marker position data v7 and v8 is caused by the shape distortion conversion given to the original reference marker position data v6 in the marker distortion applying unit 18.

また、原参照マーカ位置データv6ならびに歪み含有参照マーカ位置データv7およびv8についての各マーカの三次元位置が、マーカデータ対応関係d13に基づいて、1の座標系において原参照マーカ位置データv6についての各マーカの三次元位置にそれぞれなるべく一致するように、原参照マーカ位置データv6ならびに歪み含有参照マーカ位置データv7およびv8に対してそれぞれ形状配置合わせ変換M3d、M3eおよびM3fを施すことによって、配置の調整が試みられる。   Further, the three-dimensional positions of the respective markers with respect to the original reference marker position data v6 and the distortion-containing reference marker position data v7 and v8 are determined based on the marker data correspondence d13 with respect to the original reference marker position data v6. By applying shape alignment matching conversions M3d, M3e, and M3f to the original reference marker position data v6 and the distortion-containing reference marker position data v7 and v8, respectively, so as to match the three-dimensional positions of the markers as much as possible, An adjustment is attempted.

この結果、それぞれ配置調整済みマーカ位置形状c6’、c7’およびc8’を表す配置調整済みマーカ位置データv6’、v7’およびv8’が生成されて、基準マーカ位置データv5に対して適切に配置合わせが成されている。   As a result, the placement-adjusted marker position data v6 ′, v7 ′, and v8 ′ representing the placement-adjusted marker position shapes c6 ′, c7 ′, and c8 ′ are generated, and appropriately arranged with respect to the reference marker position data v5. A match has been made.

ここでそれぞれの形状配置合わせ変換M3d、M3eおよびM3fは、配置合わせされる原参照マーカ位置データv6ならびに歪み含有参照マーカ位置データv7およびv8の各頂点すなわち各マーカの三次元位置を、マーカデータ対応関係d13に従って基準マーカ位置データv5についての各マーカの三次元位置にアフィン変換によってそれぞれ対応させる連立方程式を作成し、最小二乗法を用いて、(1)式または(2)式で表されるアフィン変換の変換行列を求めることなどによって生成される。従って、配置調整済み参照形状データd16を生成する前に、これらのアフィン変換は生成される。   Here, each shape alignment conversion M3d, M3e, and M3f corresponds to marker data corresponding to each vertex of the original reference marker position data v6 and distortion-containing reference marker position data v7 and v8 to be aligned, that is, the three-dimensional position of each marker. In accordance with the relationship d13, simultaneous equations are created that correspond to the three-dimensional positions of the respective markers with respect to the reference marker position data v5 by affine transformation, and the affine represented by the expression (1) or (2) using the least square method It is generated by obtaining a transformation matrix of transformation. Therefore, these affine transformations are generated before generating the arrangement-adjusted reference shape data d16.

図46では、図45の例と全く同様にして配置合わせがされたが、歪み含有参照マーカ位置データv8の配置合わせが、失敗した例を示している。このような配置合わせの失敗は、例えば、原参照マーカ位置データv6についてのマーカ位置形状が、歪み付与の影響を受けやすい形状をしている場合などに、三次元空間的に発生する。   FIG. 46 shows an example in which the alignment is performed in the same manner as in the example of FIG. 45, but the alignment of the distortion-containing reference marker position data v8 has failed. Such an alignment failure occurs, for example, in a three-dimensional space when the marker position shape with respect to the original reference marker position data v6 is a shape that is susceptible to distortion.

形状配置合わせ変換M3d、M3eおよびM3fは、配置合わせの結果に関わらず、それぞれ形状配置合わせ変換M3(図33)として配置合わせ可否判定部13Bへと供給されて、配置合わせ可否判定処理に供せられる。   Regardless of the result of the alignment, the shape alignment conversions M3d, M3e, and M3f are respectively supplied as the shape alignment conversion M3 (FIG. 33) to the alignment appropriateness determination unit 13B and used for the alignment appropriateness determination process. It is done.

また、基準形状データd6と原参照形状データd7とにそれぞれ対応する装置配置情報d4に基づいて基準形状データd6と共通の1の座標系に変換された原参照形状データd7に対して、形状配置合わせ変換M3d、M3eおよびM3fを適用することによって得られる複数の配置調整済み参照形状データd16と、基準形状データd6とが、表示画像の目視による配置合わせの確認などのために記憶部14へと供給される。   In addition, the shape arrangement for the original reference shape data d7 converted into one common coordinate system with the reference shape data d6 based on the device arrangement information d4 corresponding to the reference shape data d6 and the original reference shape data d7, respectively. A plurality of arrangement-adjusted reference shape data d16 obtained by applying the alignment conversions M3d, M3e, and M3f and the standard shape data d6 are transferred to the storage unit 14 for visual confirmation of the alignment of the display image. Supplied.

なお、実施形態2においては、基準マーカ位置データd11と原参照マーカ位置データd12との対応関係として求められた1つのマーカデータ対応関係d13を原参照マーカ位置データv6および各歪み含有参照マーカ位置データv7の全てに適用して複数の配置調整済みマーカ位置データをそれぞれ生成する配置合わせが行われているが、別法も採用し得る。   In the second embodiment, one marker data correspondence d13 obtained as the correspondence between the standard marker position data d11 and the original reference marker position data d12 is used as the original reference marker position data v6 and each distortion-containing reference marker position data. Although alignment is performed by applying to all of v7 and generating a plurality of arrangement-adjusted marker position data, another method may be employed.

この別法としては、例えば、各歪み含有参照マーカ位置データv7が生成された後に、基準形状データd6に含まれる全てのマーカを対象として各歪み含有参照マーカ位置データv7のそれぞれと最も合同関係に近いマーカ位置形状を表す各マーカ位置データを新たに探索するとともに、歪み含有参照マーカ位置データと新たに探索されたマーカ位置データとの組合わせ毎にマーカデータ対応関係をそれぞれ取得し、これらのマーカデータ対応関係に基づいて各歪み含有参照マーカ位置データv7を、対応するマーカ位置形状へ配置合わせすることによって複数の配置調整済みマーカ位置データを生成する手法を採用し得る。   As an alternative method, for example, after each distortion-containing reference marker position data v7 is generated, all the markers included in the standard shape data d6 are targeted and are most congruent with each of the distortion-containing reference marker position data v7. Each marker position data representing a near marker position shape is newly searched, and marker data correspondence is acquired for each combination of distortion-containing reference marker position data and newly searched marker position data. A technique of generating a plurality of placement-adjusted marker position data by aligning each distortion-containing reference marker position data v7 with a corresponding marker position shape based on the data correspondence relationship may be employed.

この別法によれば、測定誤差などに起因したマーカ位置形状の歪みによって発生する誤った配置合わせを、1つのマーカデータ対応関係d13に基づいて配置合わせを試みる場合よりも、広範な範囲にわたって模擬することができる。   According to this alternative method, an erroneous alignment caused by the distortion of the marker position shape caused by a measurement error or the like is simulated over a wider range than when the alignment is attempted based on one marker data correspondence d13. can do.

尚、該別法における新たなマーカ位置データの探索については、基準形状データd6だけでなく過去に配置合わせ可能であると判定された原参照形状データd7をも対象として行ってもよい。   The search for new marker position data in the alternative method may be performed not only on the reference shape data d6 but also on the original reference shape data d7 determined to be able to be aligned in the past.

○三次元形状測定システム500B機能時のマーカ配置調整部19:
三次元形状測定システム500B機能時のマーカ配置調整部19は、形状データ取得部10Bから複数の個別形状データに基づいた1以上の基準形状データd6および原参照形状データd7を、マーカ位置データ取得部16から1以上の基準マーカ位置データd11および原参照マーカ位置データd12を、対応関係取得部17からマーカデータ対応関係d13を、制御処理部15から三次元デジタイザ2についての装置配置情報d4を、それぞれ供給される。
○ Marker arrangement adjustment unit 19 when the three-dimensional shape measurement system 500B functions:
The marker arrangement adjusting unit 19 at the time of the function of the three-dimensional shape measurement system 500B receives one or more reference shape data d6 and original reference shape data d7 based on a plurality of individual shape data from the shape data acquisition unit 10B, and a marker position data acquisition unit. From 16 to one or more standard marker position data d11 and original reference marker position data d12, from the correspondence acquisition unit 17 to the marker data correspondence d13, from the control processing unit 15 to the device arrangement information d4 about the three-dimensional digitizer 2, respectively. Supplied.

マーカ配置調整部19は、三次元形状データ処理システム300Bの機能時と同様に、マーカ位置データ取得部16で求められるマーカデータ対応関係d13に従って、原参照マーカ位置データd12についての各マーカの三次元位置を基準マーカ位置データd11についての各マーカの三次元位置にそれぞれ、できるだけ一致させる形状配置合わせ変換を求める。   The marker arrangement adjusting unit 19 performs the 3D processing of each marker with respect to the original reference marker position data d12 in accordance with the marker data correspondence d13 obtained by the marker position data acquiring unit 16 as in the case of the function of the 3D shape data processing system 300B. Shape arrangement alignment conversion is obtained in which the position is matched with the three-dimensional position of each marker with respect to the reference marker position data d11 as much as possible.

次に、マーカ配置調整部19は、求められた形状配置合わせ変換を、基準形状データd6と原参照形状データd7とにそれぞれ対応する装置配置情報d4に基づいて基準形状データd6と共通の1の座標系に変換された原参照形状データd7に対して適用することによって、基準形状データd6と原参照形状データd7との配置合わせを行う。   Next, the marker arrangement adjusting unit 19 performs the obtained shape arrangement adjustment conversion on the basis of the apparatus arrangement information d4 corresponding to the standard shape data d6 and the original reference shape data d7, respectively. By applying to the original reference shape data d7 converted to the coordinate system, the standard shape data d6 and the original reference shape data d7 are aligned.

配置合わせされた基準形状データd6と原参照形状データd7とは、配置合わせ済み個別形状データd17として記憶部14へ供給される。   The aligned standard shape data d6 and original reference shape data d7 are supplied to the storage unit 14 as the aligned individual shape data d17.

◎配置合わせ可否判定部13B:
図33に示される配置合わせ可否判定部13Bは、三次元形状データ処理システム300Bが機能しているときに作動する機能部である。配置合わせ可否判定部13Bは、マーカ配置調整部19から形状配置合わせ変換M3を表す変換行列を供給されて、これらの変換行列に基づいて、マーカ配置調整部19において生成された複数の配置調整済みマーカ位置データについての形状配置の相互関係を表す評価値を求める。
Arrangement determination unit 13B:
33 is a functional unit that operates when the three-dimensional shape data processing system 300B is functioning. The arrangement adequacy determination unit 13B is supplied with a conversion matrix representing the shape arrangement adjustment conversion M3 from the marker arrangement adjustment unit 19, and a plurality of arrangement adjustments generated in the marker arrangement adjustment unit 19 based on these conversion matrices. An evaluation value representing the mutual relationship of the shape arrangement with respect to the marker position data is obtained.

配置合わせ可否判定部13Bは、この評価値を判定用閾値th1と比較することにより、原参照形状データd7が、形状データ取得部10Bからマーカ配置調整部19へと供給された1以上の基準形状データd6に配置合わせされることによって、基準形状データd6とともに対象物についての1の全体的な三次元形状を表すように形状配置を調整することができる配置合わせ可能形状データであるか否かを判定する配置合わせ可否判定処理を行う。   The alignment adequacy determination unit 13B compares the evaluation value with the determination threshold th1 so that the original reference shape data d7 is supplied to the marker arrangement adjustment unit 19 from the shape data acquisition unit 10B. Whether or not the shape data can be arranged so that the shape arrangement can be adjusted so as to represent one overall three-dimensional shape of the object together with the reference shape data d6 by being aligned with the data d6. A determination process for determining the alignment is performed.

なお、判定用閾値th1は、記憶部14に記憶されており、制御処理部15から配置合わせ可否判定部13Bへ供給される。   Note that the determination threshold th1 is stored in the storage unit 14, and is supplied from the control processing unit 15 to the alignment possibility determination unit 13B.

また、原参照形状データd7が、配置合わせ可能形状データであるか否か、すなわち原参照形状データd7の配置合わせが適切にできるか否かを判定した判定結果d21は、制御処理部15へと供給されて、表示部5に表示される。   The determination result d21 that determines whether or not the original reference shape data d7 is shape data that can be arranged, that is, whether or not the original reference shape data d7 can be appropriately arranged, is sent to the control processing unit 15. Is supplied and displayed on the display unit 5.

判定結果d21が表示部5に表示されることによって、測定者は、表示部5に表示された配置調整済み参照形状データd16および基準形状データd6の表示状態を種々に変更しつつ目視による配置合わせの確認をする必要が無くなり、客観的な数値によって配置合わせの可否(成否)を判断できるので、目視による判定の誤りを防止することができるとともに、作業効率を向上させることができる。   When the determination result d21 is displayed on the display unit 5, the measurer can visually adjust the alignment while changing the display state of the reference shape data d16 and the reference shape data d6 that have been adjusted in alignment displayed on the display unit 5. Therefore, it is possible to determine whether or not the alignment is possible (success / failure) based on objective numerical values, so that it is possible to prevent an erroneous determination by visual observation and to improve work efficiency.

次に、図45および図46に示された形状配置合わせ変換を用いて、複数の配置調整済みマーカ位置データについての形状配置の相互関係を表す評価値を求める手法の例を説明する。   Next, an example of a technique for obtaining an evaluation value representing a mutual relationship between shape arrangements for a plurality of arrangement-adjusted marker position data using the shape arrangement alignment conversion shown in FIGS. 45 and 46 will be described.

図45に示される形状配置合わせ変換M3d、M3e、およびM3fは、それぞれ、配置調整済みマーカ位置データv6’、v7’、およびv8’が、原参照マーカ位置データv6から生成される過程における、各配置調整済みマーカ位置データについての「形状配置の変動情報」を表わしている。   The shape alignment conversions M3d, M3e, and M3f shown in FIG. 45 are respectively performed in the process in which the alignment adjusted marker position data v6 ′, v7 ′, and v8 ′ are generated from the original reference marker position data v6. It represents “shape arrangement variation information” for the arrangement-adjusted marker position data.

ここで、原参照マーカ位置データv6の形状配置を基準とする各歪み含有参照マーカ位置データの形状配置の変化は、形状配置合わせ変換M3d、M3e、およびM3fに比べると極めて小さいので、形状配置合わせ変換M3d、M3e、およびM3fは、それぞれ、原参照マーカ位置データv6についての形状配置を基準とした配置調整済みマーカ位置データv6’、v7’、およびv8’についての相対的な形状配置、すなわち、各配置調整済みマーカ位置データについての形状配置の相互関係を表わしていることになる。   Here, since the change in the shape arrangement of each distortion-containing reference marker position data based on the shape arrangement of the original reference marker position data v6 is extremely small compared to the shape arrangement alignment conversions M3d, M3e, and M3f, The transformations M3d, M3e, and M3f are respectively the relative shape arrangements for the arrangement-adjusted marker position data v6 ′, v7 ′, and v8 ′ based on the shape arrangement for the original reference marker position data v6, ie, This indicates the mutual relationship between the shape arrangements for each of the marker position adjusted data.

図45に示されるように各配置調整済みマーカ位置データの配置合わせが成功する場合は、任意の形状配置に対する配置調整済みマーカ位置データv6’、v7’、およびv8’のそれぞれの相対的な形状配置は、検査規格などによって定められた所定範囲内のばらつきを有する略同一の形状配置となるので、形状配置合わせ変換M3d、M3e、およびM3fをそれぞれ表す複数の変換行列は略同一の変換行列となる。   As shown in FIG. 45, when the alignment of each arrangement-adjusted marker position data is successful, the relative shapes of the arrangement-adjusted marker position data v6 ′, v7 ′, and v8 ′ with respect to an arbitrary shape arrangement Since the arrangement is substantially the same shape arrangement having variations within a predetermined range determined by the inspection standard or the like, a plurality of transformation matrices respectively representing the shape arrangement alignment transformations M3d, M3e, and M3f are substantially the same transformation matrix. Become.

しかし、図46に示されるように各配置調整済みマーカ位置データについての配置合わせが失敗した場合は、配置調整済みマーカ位置データv6’、v7’、およびv8についての相対的形状配置変換をそれぞれ表す複数の変換行列は略同一の変換行列とはならない。   However, as shown in FIG. 46, when the alignment for each of the adjusted marker position data fails, the relative shape arrangement conversion for the adjusted marker position data v6 ′, v7 ′, and v8 is represented. The plurality of transformation matrices are not substantially the same transformation matrix.

従って、配置合わせ可否判定処理の原理の概要において説明したように、それぞれの相対的形状配置変換に基づいて、複数の配置調整済みマーカ位置データの基準マーカ位置データv5に対する配置合わせが成功しているか否か、すなわち、原参照形状データd7が、基準形状データd6に対して配置合わせ可能な配置合わせ可能形状データであるか否かを判定することができるとともに、配置合わせに使用されたマーカが含まれる原参照形状データd7を得た三次元デジタイザ2の装置配置情報d4についても適切であったか否かを判定することもできる。   Therefore, as described in the outline of the principle of the alignment possibility determination process, is the alignment of the plurality of arrangement adjusted marker position data with respect to the reference marker position data v5 based on the respective relative shape arrangement conversions successful? In other words, it is possible to determine whether or not the original reference shape data d7 is alignable shape data that can be aligned with respect to the standard shape data d6, and includes a marker used for alignment It is also possible to determine whether or not the device arrangement information d4 of the three-dimensional digitizer 2 that has obtained the original reference shape data d7 is also appropriate.

なお、マーカ配置調整部19において原参照マーカ位置データv6が基準マーカ位置データv5への配置合わせを試みられなかった場合においても、図45に示される例と同様に、形状配置合わせ変M3eおよびM3fとして与えられる相対的形状配置変換によって、原参照マーカ位置データv6についての形状配置を基準とした配置調整済みマーカ位置データv7’およびv8’についての相対的な形状配置を表すことができる。   Even when the original reference marker position data v6 is not attempted to be aligned with the reference marker position data v5 in the marker arrangement adjustment unit 19, the shape arrangement adjustment variables M3e and M3f are similar to the example shown in FIG. Relative shape arrangement about the arrangement-adjusted marker position data v7 ′ and v8 ′ based on the shape arrangement about the original reference marker position data v6 can be expressed by the relative shape arrangement conversion given as follows.

なお、相対的形状配置変換として表された、複数の配置調整済みマーカ位置データについての形状配置の相互関係を評価するための評価値を求め、複数の配置調整済みマーカ位置データの配置合わせが成功したか否かを判定する手法に関する評価値の取得方法および判定用閾値th1の設定方法などについは、実施形態1に係る配置合わせ可否判定部13Aについての説明における判定手法と同様の種々の取得方法および設定方法を採用し得る。   In addition, the evaluation value for evaluating the mutual relationship of the shape arrangement for the plurality of arrangement adjusted marker position data expressed as relative shape arrangement conversion is obtained, and the arrangement adjustment of the plurality of arrangement adjusted marker position data is successful. As for the evaluation value acquisition method and the determination threshold value th1 setting method regarding the method for determining whether or not the determination is made, various acquisition methods similar to the determination method in the description of the alignment feasibility determination unit 13A according to the first embodiment. And a setting method may be adopted.

このように、図45の例では、配置調整済みマーカ位置データv6’、v7’、およびv8’が原参照マーカ位置データv6から生成される過程における、各配置調整済みマーカ位置データについてのそれぞれの形状配置の変動情報である、形状配置合わせ変換M3d、M3e、およびM3fのそれぞれによって、形状配置、装置配置、その他の座標空間における任意の配置を基準とする各配置調整済みマーカ位置データについての相対的な形状配置を与える相対的形状配置変換を表すことができる。また、座標間の関係が既知であれば、配置調整済み参照形状データが存在している座標系とは異なる座標系における配置を基準とすることもできる。   As described above, in the example of FIG. 45, each of the arrangement-adjusted marker position data in the process in which the arrangement-adjusted marker position data v6 ′, v7 ′, and v8 ′ are generated from the original reference marker position data v6. Relative with respect to each arrangement-adjusted marker position data with reference to any arrangement in the shape arrangement, apparatus arrangement, and other coordinate space by each of the shape arrangement alignment conversions M3d, M3e, and M3f, which are variation information of the shape arrangement Relative shape placement transformations that give a typical shape placement. If the relationship between coordinates is known, the arrangement in a coordinate system different from the coordinate system in which the arrangement-adjusted reference shape data exists can be used as a reference.

以上に説明したように、配置合わせ可否判定部13Bは、1以上の基準形状データd6と原参照形状データd7とが対象物についての1の全体的な三次元形状を表すように、原参照形状データd7についての形状配置をマーカデータ対応関係d13に基づいて調整することができるか否かを、複数の配置調整済みマーカ位置データがそれぞれ表す複数の三次元形状についての形状配置の相互関係に基づいて判定する判定処理を行う。   As described above, the alignment determination unit 13B determines that the original reference shape so that the one or more standard shape data d6 and the original reference shape data d7 represent one overall three-dimensional shape of the object. Whether or not the shape arrangement of the data d7 can be adjusted based on the marker data correspondence d13 is based on the mutual relationship of the shape arrangements of the plurality of three-dimensional shapes respectively represented by the plurality of arrangement adjusted marker position data. Judgment processing is performed.

基準マーカ位置データd11と原参照マーカ位置データd12との相互関係によって、両者の配置合わせの可否を判定する場合には、それぞれが表すマーカ位置形状が完全な合同図形であるならば、マーカデータ対応関係d13に従って、それぞれの各マーカの三次元位置が完全に一致する状態を正しい配置合わせの状態であると判定できるが、三次元デジタイザ2の測定誤差のために、基準マーカ位置データd11と原参照マーカ位置データd12が表すマーカ位置形状が合同となることは、実際には、ほとんど起こりえない。   When it is determined whether or not the two markers can be aligned based on the mutual relationship between the reference marker position data d11 and the original reference marker position data d12, if the marker position shape represented by each is a complete congruent figure, the marker data is supported. According to the relationship d13, a state in which the three-dimensional positions of the respective markers are completely matched can be determined as a correct alignment state. However, due to the measurement error of the three-dimensional digitizer 2, the reference marker position data d11 and the original reference are determined. In practice, it is almost impossible for the marker position shapes represented by the marker position data d12 to be congruent.

従って、基準マーカ位置データd11と原参照マーカ位置データd12との相互関係によっては、基準マーカ位置データd11と原参照マーカ位置データd12とが所定の許容範囲内の精度で対象物の形状を再現できるか否かを判定できない。   Therefore, depending on the correlation between the reference marker position data d11 and the original reference marker position data d12, the reference marker position data d11 and the original reference marker position data d12 can reproduce the shape of the object with an accuracy within a predetermined allowable range. It cannot be determined whether or not.

これに対して、異なるマーカ位置形状を表す複数の配置調整済みマーカ位置データについての形状配置の相互関係に基づいて原参照形状データd7についての配置合わせの可否を判定する本実施形態の手法を採用すれば、マーカの三次元位置によって表される複数の識別点が設けられた対象物上の測定範囲(第2領域)における3以上の着目識別点のそれぞれの位置を表現した原参照マーカ位置データd12から生成された複数の歪み含有参照マーカ位置データd14、または、1以上の歪み含有参照マーカ位置データd14および原参照マーカ位置データd12からなる複数の第3位置データが、原参照マーカ位置データd12の測定範囲と重なる部分を有する測定範囲(第1領域)における3以上の着目識別点のそれぞれの位置を表現した基準マーカ位置データd11に配置合わせさることによって生成された、複数の配置調整済みマーカ位置データについての形状配置の相互関係に基づいて、第1領域および第2領域についての対象物の三次元形状をそれぞれ表現した各形状データが、所定の許容範囲内の精度で対象物の三次元形状を再現可能か否かが判定される。   On the other hand, the method of the present embodiment is used to determine whether or not alignment of the original reference shape data d7 is possible based on the mutual relationship of the shape arrangement of a plurality of arrangement-adjusted marker position data representing different marker position shapes. Then, the original reference marker position data expressing the positions of three or more target identification points in the measurement range (second region) on the object provided with a plurality of identification points represented by the three-dimensional positions of the markers. A plurality of distortion-containing reference marker position data d14 generated from d12 or a plurality of third position data composed of one or more distortion-containing reference marker position data d14 and original reference marker position data d12 is original reference marker position data d12. Represents the position of each of the three or more target identification points in the measurement range (first region) having a portion overlapping with the measurement range of The three-dimensional shape of the object for the first region and the second region is generated based on the mutual relationship between the shape placements of the plurality of placement adjusted marker position data generated by placing the reference marker position data d11. It is determined whether or not each shape data expressed can reproduce the three-dimensional shape of the object with accuracy within a predetermined allowable range.

従って、基準マーカ位置データd11と原参照マーカ位置データd12とについての形状配置の相互関係によっては、第1領域および第2領域についての対象物の三次元形状をそれぞれ表現した各形状データが、所定の許容範囲内の精度で対象物の三次元形状を再現可能か否かが判定できない場合であっても、配置合わせの可否を正しく判定できる確率を向上させることができる。   Therefore, depending on the mutual relationship between the shape arrangements of the reference marker position data d11 and the original reference marker position data d12, each shape data representing the three-dimensional shape of the object for the first region and the second region is predetermined. Even if it is not possible to determine whether or not the three-dimensional shape of the object can be reproduced with an accuracy within the allowable range, it is possible to improve the probability of correctly determining whether or not alignment is possible.

また、配置合わせ可否判定部13Bは、この相互関係を、例えば、複数の配置調整済みマーカ位置データのそれぞれが原参照マーカ位置データd12から生成される過程における各配置調整済みマーカ位置データについての形状配置の変動情報に基づいて求める手法を採用し得る。   Further, the alignment possibility determination unit 13B determines this mutual relationship, for example, the shape of each alignment adjusted marker position data in the process in which each of the plurality of alignment adjusted marker position data is generated from the original reference marker position data d12. A technique for obtaining the information based on the variation information of the arrangement can be adopted.

形状配置の変動情報に基づいてこの相互関係を求める手法を採用すれば、生成された複数の配置調整済みマーカ位置データがそれぞれ表す三次元形状間の形状配置を解析するなどして該相互関係を求める必要が無く、配置調整済みマーカ位置データが生成される過程における形状配置の変動情報に基づいて該相互関係を求めることができるので、原参照マーカ位置データd12についてのマーカ位置形状に関わらず、正確な相互関係を求めることができ、配置合わせの可否を正しく判定できる確率を向上させることができる。   If this method is used to obtain the interrelationship based on the variation information of the shape arrangement, the interrelationship is determined by analyzing the shape arrangement between the three-dimensional shapes represented by each of the generated arrangement-adjusted marker position data. Since it is not necessary to obtain the interrelationship based on the variation information of the shape arrangement in the process of generating the arrangement adjusted marker position data, regardless of the marker position shape of the original reference marker position data d12, Accurate correlation can be obtained, and the probability of correctly determining whether or not alignment is possible can be improved.

なお、例えば、原参照マーカ位置データd12を構成する同一直線上にない3点以上のマーカの三次元位置にそれぞれ対応する複数の配置調整済みマーカ位置データの3点以上マーカの三次元位置が表すマーカ位置形状間の相互関係に基づいて、複数の配置調整済みマーカ位置データがそれぞれ表すマーカ位置形状についての形状配置の相互関係を求める手法などを採用し得る。   In addition, for example, the three-dimensional positions of the three or more markers of the plurality of arrangement-adjusted marker position data respectively corresponding to the three-dimensional positions of the three or more markers that are not on the same straight line constituting the original reference marker position data d12 are represented. Based on the mutual relationship between the marker position shapes, a method of obtaining the mutual relationship of the shape arrangements for the marker position shapes respectively represented by the plurality of arrangement-adjusted marker position data may be employed.

また、実施形態1に係る配置合わせ可否判定部13Aと同様に、配置合わせ可否判定部13Bにおいても、各配置調整済みマーカ位置データに対応する各装置配置情報d4に着目することによって配置合わせの可否を判定してもよい。   In addition, similar to the alignment determination unit 13A according to the first embodiment, the alignment determination unit 13B also determines whether or not alignment is possible by paying attention to each piece of device arrangement information d4 corresponding to each arrangement adjusted marker position data. May be determined.

[実施形態2に係る装置およびシステムの動作フロー:]
次に、図29、図30および図47に示されるフローチャートを用いて三次元形状測定システム500B、三次元形状データ処理システム300Bおよび三次元形状処理装置100Bの動作フローを説明する。
[Operation Flow of Apparatus and System According to Second Embodiment:]
Next, the operation flow of the three-dimensional shape measurement system 500B, the three-dimensional shape data processing system 300B, and the three-dimensional shape processing apparatus 100B will be described using the flowcharts shown in FIGS. 29, 30 and 47.

図29は、三次元形状測定システム500Bによって行われる、対象物1bの全体的な三次元形状を表す形状データを生成する手順ステップS1Bの概要を例示するフローチャートである。   FIG. 29 is a flowchart illustrating an outline of a procedure step S1B for generating shape data representing the overall three-dimensional shape of the object 1b, which is performed by the three-dimensional shape measurement system 500B.

また、図30は、三次元形状データ処理システム300Bによって行われる、図29のステップS110に記載された複数の第2の装置配置情報を生成する処理についての概要を例示するフローチャートである。   FIG. 30 is a flowchart exemplifying an outline of processing for generating a plurality of second apparatus arrangement information described in step S110 of FIG. 29 performed by the three-dimensional shape data processing system 300B.

また、図47は、三次元形状処理装置100Bによって行われる、配置合わせ可否判定処理(図30のステップS230B)についての概要を例示するフローチャートである。   FIG. 47 is a flowchart exemplifying an outline of the alignment possibility determination process (step S230B in FIG. 30) performed by the three-dimensional shape processing apparatus 100B.

実施形態1に係る図29、図30および図31に記載されたフローチャートと、実施形態2に係る図29、図30および図47に記載されたフローチャートとでは、実質的には、図31および図47に記載された配置合わせ可否判定処理(ステップS230およびS230B)のフローチャートのみが異なるものである。   The flowcharts shown in FIGS. 29, 30 and 31 according to the first embodiment and the flowcharts shown in FIGS. 29, 30 and 47 according to the second embodiment are substantially the same as those shown in FIGS. Only the flowchart of the alignment possibility determination process (steps S230 and S230B) described in 47 is different.

従って、実施形態2に係る動作のフローとしては、以下に図47に記載された配置合わせ可否判定処理(ステップS230B)のみを説明する。   Therefore, as an operation flow according to the second embodiment, only the alignment possibility determination process (step S230B) described in FIG. 47 will be described below.

図47のステップS410において、形状データ取得部10Bは、供給された複数のマーカが添付された対象物1bについての複数の判定用形状データd1のうち、1以上の判定用形状データd1を基準形状データd6として取得するとともに、1以上の基準形状データd6が表す三次元形状の一部または全部と略同一の三次元形状であって、対象物1bに貼付された複数のマーカのうち3以上のマーカ群の三次元形状が含まれる三次元形状を表す形状データを含んだ他の判定用形状データd1を原参照形状データd7として取得し、1以上の基準形状データd6と原参照形状データd7とをマーカ位置データ取得部16およびマーカ配置調整部19へと供給する。   In step S410 of FIG. 47, the shape data acquisition unit 10B uses one or more pieces of determination shape data d1 as a reference shape among the plurality of determination shape data d1 for the object 1b to which the plurality of supplied markers are attached. It is acquired as data d6 and is a three-dimensional shape substantially the same as a part or all of the three-dimensional shape represented by one or more reference shape data d6, and three or more of a plurality of markers attached to the object 1b. Other determination shape data d1 including shape data representing a three-dimensional shape including the three-dimensional shape of the marker group is acquired as original reference shape data d7, and one or more standard shape data d6 and original reference shape data d7 are obtained. Is supplied to the marker position data acquisition unit 16 and the marker arrangement adjustment unit 19.

次に、マーカ位置データ取得部16は、供給された1以上の基準形状データd6および原参照形状データd7について、それぞれ含まれる全てのマーカの三次元位置を求め、基準形状データd6についての全てのマーカの三次元位置と、原参照形状データd7についての全てのマーカの三次元位置とから、これらの形状データ間にわたる相互関係において、マーカ位置形状が相互に最も合同関係に近い3以上のマーカの三次元位置を探索し、1以上の基準マーカ位置データd11において探索された3以上のマーカの三次元位置を、1以上の基準マーカ位置データd11として生成して対応関係取得部17およびマーカ配置調整部19へと供給する(ステップS420)。   Next, the marker position data acquisition unit 16 obtains the three-dimensional positions of all the markers included in the supplied one or more reference shape data d6 and original reference shape data d7, and all of the reference shape data d6. Among the three-dimensional positions of the markers and the three-dimensional positions of all the markers for the original reference shape data d7, in the interrelationship between these shape data, the marker position shapes of three or more markers that are closest to each other The three-dimensional position is searched, the three-dimensional positions of the three or more markers searched in the one or more reference marker position data d11 are generated as the one or more reference marker position data d11, and the correspondence acquisition unit 17 and the marker arrangement adjustment It supplies to the part 19 (step S420).

また、原参照マーカ位置データd12において探索された3以上のマーカの三次元位置を原参照マーカ位置データd12として生成し、対応関係取得部17、マーカ歪み付与部18およびマーカ配置調整部19へ供給する(ステップS430)。   Further, three-dimensional positions of three or more markers searched in the original reference marker position data d12 are generated as original reference marker position data d12 and supplied to the correspondence acquisition unit 17, the marker distortion imparting unit 18, and the marker arrangement adjustment unit 19. (Step S430).

対応関係取得部17は、供給された1以上の基準マーカ位置データd11および原参照マーカ位置データd12のそれぞれが表す略合同なマーカ位置形状間の対応関係などに基づいて、各基準マーカ位置データd11についての各マーカの三次元位置と原参照マーカ位置データd12についての各マーカの三次元位置との対応関係を表すマーカデータ対応関係d13を生成しマーカ配置調整部19へ供給する(ステップS440)。   The correspondence relationship acquisition unit 17 sets each of the reference marker position data d11 based on the correspondence between the substantially congruent marker position shapes represented by each of the one or more supplied reference marker position data d11 and the original reference marker position data d12. A marker data correspondence d13 representing the correspondence between the three-dimensional position of each marker and the three-dimensional position of each marker for the original reference marker position data d12 is generated and supplied to the marker arrangement adjusting unit 19 (step S440).

マーカ歪み付与部18は、別途制御処理部15から供給された三次元デジタイザ2の測定精度d18などに基づいて、供給された原参照マーカ位置データd12についての各マーカの三次元位置の少なくとも1つを変更することによって、原参照マーカ位置データd12が表す三次元形状である原参照マーカ位置形状に1または相互に異なる複数の歪みが付与された1または複数の歪み含有参照マーカ位置形状を、それぞれ表す1または複数の歪み含有参照マーカ位置データd14を生成し、マーカ配置調整部19へと供給する(ステップS450)。   The marker distortion imparting unit 18 is based on the measurement accuracy d18 of the three-dimensional digitizer 2 separately supplied from the control processing unit 15, and at least one of the three-dimensional positions of each marker with respect to the supplied original reference marker position data d12. Is changed to one or a plurality of distortion-containing reference marker position shapes obtained by adding one or a plurality of different distortions to the original reference marker position shape which is a three-dimensional shape represented by the original reference marker position data d12. One or a plurality of distortion-containing reference marker position data d14 to be expressed is generated and supplied to the marker arrangement adjusting unit 19 (step S450).

マーカ配置調整部19は、供給されたマーカデータ対応関係d13に基づいて、原参照マーカ位置データd12および、1または複数の歪み含有参照マーカ位置データd14、あるいは複数の歪み含有参照マーカ位置データd14のそれぞれについての各マーカの三次元位置と、1以上の基準マーカ位置データについての各マーカの三次元位置とが、1の座標系においてそれぞれなるべく一致するように、原参照マーカ位置データd12が表すマーカ位置形状と、1または複数の歪み含有参照マーカ位置データd14が表すマーカ位置形状とのそれぞれについての位置および姿勢を示す複数の形状配置を調整すること、または、複数の歪み含有参照マーカ位置データd14が表すマーカ位置形状についての複数の形状配置を調整することによって、複数の配置調整済みマーカ位置データを生成する。   Based on the supplied marker data correspondence d13, the marker arrangement adjustment unit 19 includes the original reference marker position data d12 and one or more distortion-containing reference marker position data d14 or a plurality of distortion-containing reference marker position data d14. Marker represented by the original reference marker position data d12 so that the three-dimensional position of each marker for each and the three-dimensional position of each marker for one or more reference marker position data match as much as possible in one coordinate system. Adjusting a plurality of shape arrangements indicating the position and orientation of each of the position shape and the marker position shape represented by one or a plurality of distortion-containing reference marker position data d14, or a plurality of distortion-containing reference marker position data d14 By adjusting multiple shape arrangements for the marker position shape represented by Te, and generates a plurality of placement adjusted marker position data.

また、マーカ配置調整部19は、複数の配置調整済みマーカ位置データの生成過程で得られた複数のアフィン変換である形状配置合わせ変換M3を配置合わせ可否判定部13Bへ供給するとともに、基準形状データd6と、形状配置合わせ変換M3によって配置した基準形状データd6を配置調整済み参照形状データd16として記憶部14へ供給する(ステップS460)。   In addition, the marker arrangement adjustment unit 19 supplies the shape arrangement alignment conversion M3, which is a plurality of affine transformations obtained in the generation process of the plurality of arrangement adjusted marker position data, to the arrangement adequacy determination unit 13B, and the reference shape data d6 and the reference shape data d6 arranged by the shape arrangement matching conversion M3 are supplied to the storage unit 14 as arrangement adjusted reference shape data d16 (step S460).

配置合わせ可否判定部13Bへ供給された形状配置合わせ変換M3は、配置合わせ可否判定部13Bによって、複数の配置調整済みマーカ位置データがそれぞれ表す複数の三次元形状についての形状配置の相互関係を表す評価値へと変換される(ステップS470)。   The shape alignment matching conversion M3 supplied to the alignment possibility determination unit 13B represents the mutual relationship between the shape arrangements of the plurality of three-dimensional shapes respectively represented by the plurality of arrangement adjusted marker position data by the alignment possibility determination unit 13B. It is converted into an evaluation value (step S470).

配置合わせ可否判定部13Bは、この評価値と、制御処理部15から供給される判定用閾値th1とを比較する(ステップS480)。   The alignment possibility determination unit 13B compares this evaluation value with the determination threshold th1 supplied from the control processing unit 15 (step S480).

比較の結果、評価値が判定用閾値th1以下であれば、複数の配置調整済みマーカ位置データの配置合わせが成功した、すなわち、原参照形状データd7は基準形状データd6に対して適切に配置合わせ可能な配置合わせ可能形状データであると判定されてこの判定結果を示す判定結果d21は制御処理部15へと供給され(ステップS490)、処理はステップS230B(図30)へと戻される。   If the evaluation value is equal to or less than the determination threshold th1 as a result of the comparison, the arrangement of the plurality of arrangement-adjusted marker position data has succeeded, that is, the original reference shape data d7 is appropriately arranged with respect to the reference shape data d6. It is determined that the shape data can be arranged and the determination result d21 indicating the determination result is supplied to the control processing unit 15 (step S490), and the process returns to step S230B (FIG. 30).

比較の結果、評価値が判定用閾値th1よりも大きければ、複数の配置調整済みマーカ位置データの配置合わせが失敗した、すなわち、原参照形状データd7は基準形状データd6に対して適切に配置合わせ可能な配置合わせ可能形状データではないと判定されてこの判定結果を示す判定結果d21は制御処理部15へと供給され(ステップS492)、処理はステップS230Bへと戻されて、配置合わせ可否判定処理の全行程が終了する。   As a result of the comparison, if the evaluation value is larger than the determination threshold th1, the alignment of the plurality of arrangement adjusted marker position data has failed, that is, the original reference shape data d7 is appropriately aligned with the reference shape data d6. It is determined that the shape data is not possible to be aligned, and the determination result d21 indicating this determination result is supplied to the control processing unit 15 (step S492), and the process is returned to step S230B to determine whether the alignment is possible. The entire process ends.

以上に説明した三次元形状処理装置100Bによる配置合わせ可否判定処理および図30に記載された三次元形状データ処理システム300Bによる複数の第2の装置配置情報を生成する処理、および図29に記載された処理によって、三次元形状測定システム500Bは、対象物1bの全体的な三次元形状を表す形状データを生成する。   Arrangement availability determination processing by the three-dimensional shape processing apparatus 100B described above, processing for generating a plurality of second apparatus arrangement information by the three-dimensional shape data processing system 300B described in FIG. 30, and description in FIG. Through the above processing, the three-dimensional shape measurement system 500B generates shape data representing the overall three-dimensional shape of the object 1b.

500A,500B 三次元形状測定システム
300A,300B 三次元形状データ処理システム
100A,100B 三次元形状データ処理装置
1,1a,1b 対象物
2,2a,2b 三次元デジタイザ
2i 仮想三次元デジタイザ
3a マニピュレータ
3b マニピュレータ制御部
4 操作部
5 表示部
6 入出力部
7 抽出部
8 CADシステム
9 記録媒体
10A,10B 形状データ取得部
11 ズレ歪み付与部
12 形状配置調整部
13A,13B 配置合わせ可否判定部
14 記憶部
15 制御処理部
16 マーカ位置データ取得部
17 対応関係取得部
18 マーカ歪み付与部
19 マーカ配置調整部
30 仮想カメラ視線
n1,n2,n1’,n2’,n3,n4 測定範囲
th1 判定閾値
d1,d1a,d1b,d1c,d1d 判定用形状データ
d2,d2a,d2b,d2c,d2d 個別形状データ
d3 測定パラメータ
d4,d4a,d4b,d4b’,d4c,d4d 装置配置情報
d5,d5a,d5b,d5c,d5d CADデータ
d6,d6a,d6b 基準形状データ
d7,d7a,d7b 原参照形状データ
d8,d8a,d8a’,d8b ズレ歪み含有参照形状データ
d11,v5 基準マーカ位置データ
d12,v6 原参照マーカ位置データ
d13,d13a,d13b マーカデータ対応関係
d14,v7,v8 歪み含有参照マーカ位置データ
d16,d16a,d16b,d16c 配置調整済み参照形状データ
d17 配置合わせ済み個別形状データ
d18 測定精度
d19 配置決め精度
d20 対象物配置情報
d21 判定結果
M1,M1a,M1b,M1c,M1d,M1e 形状歪み変換
M2,M2a,M2b 形状配置ずらし変換
M3,M3a,M3b,M3c,M3d,M3e,M3f 形状配置合わせ変換
b1,b2,b3,b4,b5,b6 三次元位置
c1,c2,c3,c4 マーカ位置形状
v1,v2,v3,v4 マーカ位置データ
f1,f2,f3,f4,f5,f6 マーカ
c5 基準マーカ位置形状
c6 原参照マーカ位置形状
c7,c8 歪み含有参照マーカ位置形状
c6’,c7’,c8’ 配置調整済みマーカ位置形状
v6’,v7’,v8’ 配置調整済みマーカ位置データ
500A, 500B Three-dimensional shape measurement system 300A, 300B Three-dimensional shape data processing system 100A, 100B Three-dimensional shape data processing device 1, 1a, 1b Object 2, 2a, 2b Three-dimensional digitizer 2i Virtual three-dimensional digitizer 3a Manipulator 3b Manipulator Control unit 4 Operation unit 5 Display unit 6 Input / output unit 7 Extraction unit 8 CAD system 9 Recording medium 10A, 10B Shape data acquisition unit 11 Displacement distortion imparting unit 12 Shape arrangement adjustment unit 13A, 13B Arrangement availability determination unit 14 Storage unit 15 Control processing unit 16 Marker position data acquisition unit 17 Correspondence relationship acquisition unit 18 Marker distortion imparting unit 19 Marker placement adjustment unit 30 Virtual camera line of sight n1, n2, n1 ′, n2 ′, n3, n4 Measurement range th1 determination threshold d1, d1a, For d1b, d1c, d1d judgment Shape data d2, d2a, d2b, d2c, d2d Individual shape data d3 Measurement parameters d4, d4a, d4b, d4b ′, d4c, d4d Device arrangement information d5, d5a, d5b, d5c, d5d CAD data d6, d6a, d6b Reference shape Data d7, d7a, d7b Original reference shape data d8, d8a, d8a ′, d8b Deviation distortion-containing reference shape data d11, v5 Reference marker position data d12, v6 Original reference marker position data d13, d13a, d13b Marker data correspondence d14, v7, v8 Distortion-containing reference marker position data d16, d16a, d16b, d16c Arranged reference shape data d17 Arranged individual shape data d18 Measurement accuracy d19 Arrangement accuracy d20 Object arrangement information d21 Determination result M1, M1a, M b, M1c, M1d, M1e Shape distortion conversion M2, M2a, M2b Shape placement shift conversion M3, M3a, M3b, M3c, M3d, M3e, M3f Shape placement matching transformation b1, b2, b3, b4, b5, b6 Three-dimensional position c1, c2, c3, c4 marker position shape v1, v2, v3, v4 marker position data f1, f2, f3, f4, f5, f6 marker c5 reference marker position shape c6 original reference marker position shape c7, c8 distortion-containing reference marker Position shape c6 ′, c7 ′, c8 ′ Position adjusted marker position shape v6 ′, v7 ′, v8 ′ Position adjusted marker position data

Claims (14)

対象物の三次元形状のうち、当該対象物上で互いに重なる部分を有する第1領域と第2領域とについて、前記第1領域の三次元形状を表現した第1形状データと、前記第2領域の三次元形状を表現した第2形状データとを取得する取得手段と、
前記第2形状データに基づいて、互いに異なる複数の幾何学的状態を表現した複数の第3形状データを生成する派生データ生成処理を行う派生データ生成手段と、
前記複数の第3形状データのそれぞれについて、所定の座標系において前記第1形状データへの配置合わせ処理を試みることによって、当該処理の結果として複数の第4形状データを生成する形状配置調整手段と、
単一の座標系で前記第1形状データと前記第2形状データとの配置合わせを試みたときに、前記対象物のうち前記第1領域と前記第2領域とを包含する範囲について、所定の許容範囲内の精度で前記対象物の三次元形状を再現可能か否かを、前記複数の第4形状データについての形状配置の相互関係に基づいて判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする三次元形状データ処理装置。
Of the three-dimensional shape of the target object, the first shape data representing the three-dimensional shape of the first area and the second area for the first area and the second area having portions overlapping each other on the target object, and the second area Acquisition means for acquiring second shape data representing the three-dimensional shape of
Derived data generation means for performing a derived data generation process for generating a plurality of third shape data expressing a plurality of different geometric states based on the second shape data;
For each of the plurality of third shape data, a shape placement adjustment unit that generates a plurality of fourth shape data as a result of the processing by attempting a placement process on the first shape data in a predetermined coordinate system; ,
When trying to arrange the first shape data and the second shape data in a single coordinate system, a range including the first region and the second region of the object Determining means for determining whether or not the three-dimensional shape of the object can be reproduced with an accuracy within an allowable range, based on the mutual relationship of the shape arrangement of the plurality of fourth shape data;
A three-dimensional shape data processing apparatus comprising:
対象物の三次元形状のうち、当該対象物上で互いに重なる部分を有する第1領域と第2領域とについて、前記第1領域の三次元形状を表現した第1形状データと、前記第2領域の三次元形状を表現した第2形状データとを取得する取得手段と、
前記第2形状データに基づいて、互いに異なる複数の幾何学的状態を表現した複数の第3形状データを生成する派生データ生成処理を行う派生データ生成手段と、
前記複数の第3形状データのそれぞれについて、所定の座標系において前記第1形状データへの配置合わせ処理を試みる形状配置調整手段と、
単一の座標系で前記第1形状データと前記第2形状データとの配置合わせを試みたときに、前記対象物のうち前記第1領域と前記第2領域とを包含する範囲について、所定の許容範囲内の精度で前記対象物の三次元形状を再現可能か否かを、前記派生データ生成処理において前記複数の第3形状データが生成されるときの前記第2形状データについての複数の形状配置の変動情報と、前記配置合わせ処理における前記複数の第3形状データについての複数の形状配置の変動情報とが、それぞれ合成された複数の形状配置の変動情報の相互関係に基づいて判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする三次元形状データ処理装置。
Of the three-dimensional shape of the target object, the first shape data representing the three-dimensional shape of the first area and the second area for the first area and the second area having portions overlapping each other on the target object, and the second area Acquisition means for acquiring second shape data representing the three-dimensional shape of
Derived data generation means for performing a derived data generation process for generating a plurality of third shape data expressing a plurality of different geometric states based on the second shape data;
For each of the plurality of third shape data, a shape placement adjustment unit that tries to place the first shape data in a predetermined coordinate system;
When trying to arrange the first shape data and the second shape data in a single coordinate system, a range including the first region and the second region of the object A plurality of shapes for the second shape data when the plurality of third shape data is generated in the derived data generation process whether or not the three-dimensional shape of the object can be reproduced with an accuracy within an allowable range. Judgment that the variation information of the arrangement and the variation information of the plurality of shape arrangements for the plurality of third shape data in the arrangement adjustment process are determined based on the mutual relationship between the synthesized pieces of variation information of the plurality of shape arrangements Means,
A three-dimensional shape data processing apparatus comprising:
請求項1または請求項2に記載された三次元形状データ処理装置であって、
前記複数の幾何学的状態は、
(a)前記所定の座標系における三次元的な位置および姿勢に相当する形状配置のズレ状態と、
(b)三次元的な歪み状態と、
のうち、少なくとも一方が互いに異なる状態であることを特徴とする三次元形状データ処理装置。
The three-dimensional shape data processing apparatus according to claim 1 or 2,
The plurality of geometric states are:
(A) a displacement state of a shape arrangement corresponding to a three-dimensional position and posture in the predetermined coordinate system;
(B) a three-dimensional strain state;
A three-dimensional shape data processing apparatus characterized in that at least one of them is in a different state.
請求項1から請求項3のいずれか1つの請求項に記載された三次元形状データ処理装置であって、
前記複数の第3形状データのうちのひとつは、前記第2形状データ自身であることを特徴とする三次元形状データ処理装置。
A three-dimensional shape data processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
One of the plurality of third shape data is the second shape data itself, and the three-dimensional shape data processing device.
請求項1から請求項3のいずれか1つの請求項に記載された三次元形状データ処理装置であって、
前記複数の第3形状データのすべては、前記第2形状データとは異なる幾何学的状態を表現していることを特徴とする三次元形状データ処理装置。
A three-dimensional shape data processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
All of the plurality of third shape data represents a geometric state different from that of the second shape data.
請求項1から請求項5のいずれか1つの請求項に記載された三次元形状データ処理装置と、
前記三次元形状データ処理装置で用いる前記第1形状データと前記第2形状データとを生成する形状データ生成手段と、
を備えることを特徴とする三次元形状データ処理システム。
A three-dimensional shape data processing device according to any one of claims 1 to 5,
Shape data generating means for generating the first shape data and the second shape data used in the three-dimensional shape data processing device;
A three-dimensional shape data processing system comprising:
請求項6に記載された三次元形状データ処理システムであって、
前記形状データ生成手段は、前記第1形状データおよび前記第2形状データの少なくとも一方を、前記対象物の形状を設計数値的に表現した既知の形状データに基づいて生成することを特徴とする三次元形状データ処理システム。
The three-dimensional shape data processing system according to claim 6,
The shape data generating means generates at least one of the first shape data and the second shape data based on known shape data representing the shape of the object in terms of design numerical values. Original shape data processing system.
請求項6に記載された三次元形状データ処理システムであって、
前記形状データ生成手段は、前記第1形状データおよび前記第2形状データの少なくとも一方を、三次元形状を測定して形状データを取得する測定装置を用いて測定された前記対象物についての形状データに基づいて生成することを特徴とする三次元形状データ処理システム。
The three-dimensional shape data processing system according to claim 6,
The shape data generation means is a shape data for the object measured by using a measuring device that measures at least one of the first shape data and the second shape data by measuring a three-dimensional shape. A three-dimensional shape data processing system generated based on
請求項6から請求項8のいずれか1つの請求項に記載された三次元形状データ処理システムであって、
前記判定手段において前記再現の可能性を否定する判定結果が出たときには、
(a)前記形状データ生成手段は、前記第1領域および前記第2領域のいずれとも異なる前記対象物上の第3領域の三次元形状を表現する第5形状データを、前記対象物の形状を設計数値的に表現した既知の形状データに基づいて生成し、
(b)前記取得手段は、前記第2形状データに替えて前記第5形状データを取得することを特徴とする三次元形状データ処理システム。
A three-dimensional shape data processing system according to any one of claims 6 to 8,
When the determination means gives a determination result that denies the possibility of reproduction,
(A) The shape data generation means generates fifth shape data representing a three-dimensional shape of a third region on the object different from both the first region and the second region, and uses the shape of the object. Generate based on known shape data expressed numerically design,
(B) The three-dimensional shape data processing system, wherein the acquisition unit acquires the fifth shape data instead of the second shape data.
対象物の三次元形状を複数の方向から測定して得られる複数の個別形状データに基づいて前記対象物の全体的な三次元形状を表す形状データを生成する三次元形状測定システムであって、
三次元測定を行って前記複数の個別形状データを取得する測定装置と、
前記測定装置と前記対象物とを相対的に配置する配置手段と、
請求項6から請求項9のいずれか1つの請求項に記載された三次元形状データ処理システムと、
を備え、
前記測定装置が前記複数の個別形状データを取得する際には、前記再現の可能性を肯定する判定が前記判定手段で得られたことを条件として、前記対象物のうち前記第1領域と前記第2領域とを包含する範囲については、前記第1形状データと前記第2形状データとにそれぞれ対応する、前記測定装置と前記対象物との配置関係に基づいて前記測定装置と前記対象物とを相対的に配置することを特徴とする三次元形状測定システム。
A three-dimensional shape measurement system that generates shape data representing an overall three-dimensional shape of the object based on a plurality of individual shape data obtained by measuring the three-dimensional shape of the object from a plurality of directions,
A measuring device that performs three-dimensional measurement to obtain the plurality of individual shape data;
Arranging means for relatively arranging the measuring device and the object;
A three-dimensional shape data processing system according to any one of claims 6 to 9,
With
When the measuring apparatus acquires the plurality of individual shape data, the first region and the object of the object are obtained on the condition that the determination unit obtains a determination that affirms the possibility of reproduction. For the range including the second region, the measurement device and the object based on the arrangement relationship between the measurement device and the object corresponding to the first shape data and the second shape data, respectively. A three-dimensional shape measuring system characterized by relatively arranging the two.
複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち、当該対象物上で互いに重なる部分に3点以上の識別点を有する第1領域と第2領域とについて、前記第1領域における前記3点以上の識別点のうち3以上の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データと、前記第2領域における前記3以上の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第2位置データとを取得する取得手段と、
前記第2位置データに基づいて、前記3以上の着目識別点の分布の歪み状態が互いに異なる複数の状態をそれぞれ表現した複数の第3位置データを生成する派生データ生成処理を行う派生データ生成手段と、
前記複数の第3位置データのそれぞれについて、所定の座標系において前記第1位置データへの配置合わせ処理を試みることによって、当該処理の結果として複数の第4位置データを生成する形状配置調整手段と、
単一の座標系で前記第1領域および前記第2領域についての前記対象物の三次元形状をそれぞれ表現した各形状データの配置合わせを試みたときに、前記対象物のうち前記第1領域と前記第2領域とを包含する範囲について、所定の許容範囲内の精度で前記対象物の三次元形状を再現可能か否かを、前記複数の第4位置データについての形状配置の相互関係に基づいて判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする三次元形状データ処理装置。
Among the three-dimensional shape of the object provided with a plurality of identification points, the first area and the second area having three or more identification points in a portion overlapping each other on the object, the first area in the first area First position data expressing the positions of three or more target identification points among the three or more identification points, and second position data expressing the positions of the three or more target identification points in the second area. And an acquisition means for acquiring
Derived data generating means for performing a derived data generating process for generating a plurality of third position data respectively representing a plurality of states having different distortion states of the distribution of the three or more target identification points based on the second position data When,
For each of the plurality of third position data, a shape arrangement adjusting unit that generates a plurality of fourth position data as a result of the process by trying an alignment process on the first position data in a predetermined coordinate system; ,
When trying to align the shape data representing the three-dimensional shape of the object with respect to the first area and the second area in a single coordinate system, the first area of the object Whether or not the three-dimensional shape of the object can be reproduced with accuracy within a predetermined allowable range for the range including the second region is based on the correlation of the shape arrangement with respect to the plurality of fourth position data. Determination means for determining
A three-dimensional shape data processing apparatus comprising:
複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち、当該対象物上で互いに重なる部分に3点以上の識別点を有する第1領域と第2領域とについて、前記第1領域における前記3点以上の識別点のうち3以上の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第1位置データと、前記第2領域における前記3以上の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第2位置データとを取得する取得手段と、
前記第2位置データに基づいて、前記3以上の着目識別点の分布の歪み状態が互いに異なる複数の状態をそれぞれ表現した複数の第3位置データを生成する派生データ生成処理を行う派生データ生成手段と、
前記複数の第3位置データのそれぞれについて、所定の座標系において前記第1位置データへの配置合わせ処理を試みる形状配置調整手段と、
単一の座標系で前記第1領域および前記第2領域についての前記対象物の三次元形状をそれぞれ表現した各形状データの配置合わせを試みたときに、前記対象物のうち前記第1領域と前記第2領域とを包含する範囲について、所定の許容範囲内の精度で前記対象物の三次元形状を再現可能か否かを、前記配置合わせ処理における前記複数の第3位置データのそれぞれについての形状配置の変動情報の相互関係に基づいて判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする三次元形状データ処理装置。
Among the three-dimensional shape of the object provided with a plurality of identification points, the first area and the second area having three or more identification points in a portion overlapping each other on the object, the first area in the first area First position data expressing the positions of three or more target identification points among the three or more identification points, and second position data expressing the positions of the three or more target identification points in the second area. And an acquisition means for acquiring
Derived data generating means for performing a derived data generating process for generating a plurality of third position data respectively representing a plurality of states having different distortion states of the distribution of the three or more target identification points based on the second position data When,
For each of the plurality of third position data, a shape arrangement adjusting unit that tries to arrange the first position data in a predetermined coordinate system;
When trying to align the shape data representing the three-dimensional shape of the object with respect to the first area and the second area in a single coordinate system, the first area of the object For each of the plurality of third position data in the alignment process, whether or not the three-dimensional shape of the object can be reproduced with accuracy within a predetermined allowable range for the range including the second region. Determination means for determining based on the mutual relationship of the variation information of the shape arrangement;
A three-dimensional shape data processing apparatus comprising:
請求項11または請求項12に記載された三次元形状データ処理装置と、
前記三次元形状データ処理装置で用いる前記第1位置データと前記第2位置データとのそれぞれの生成に用いられる、前記第1領域についての前記対象物の三次元形状を表現した第1形状データと、前記第2領域についての前記対象物の三次元形状を表現した第2形状データとを生成する形状データ生成手段と、
を備えることを特徴とする三次元形状データ処理システム。
The three-dimensional shape data processing device according to claim 11 or 12,
First shape data representing the three-dimensional shape of the object for the first region, used for generating the first position data and the second position data used in the three-dimensional shape data processing apparatus; Shape data generating means for generating second shape data representing a three-dimensional shape of the object for the second region;
A three-dimensional shape data processing system comprising:
複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状を複数の方向から測定して得られる複数の個別形状データに基づいて前記対象物の全体的な三次元形状を表す形状データを生成する三次元形状測定システムであって、
三次元測定を行って前記複数の個別形状データを取得する測定装置と、
前記測定装置と前記対象物とを相対的に配置する配置手段と、
請求項13に記載された三次元形状データ処理システムと、
を備え、
前記測定装置が前記複数の個別形状データを取得する際には、前記再現の可能性を肯定する判定が前記判定手段で得られたことを条件として、前記対象物のうち前記第1領域と前記第2領域とを包含する範囲については、前記第1形状データと前記第2形状データとにそれぞれ対応する、前記測定装置と前記対象物との配置関係に基づいて前記測定装置と前記対象物とを相対的に配置することを特徴とする三次元形状測定システム。
A tertiary that generates shape data representing the overall three-dimensional shape of the object based on a plurality of individual shape data obtained by measuring the three-dimensional shape of the object provided with a plurality of identification points from a plurality of directions. An original shape measuring system,
A measuring device that performs three-dimensional measurement to obtain the plurality of individual shape data;
Arranging means for relatively arranging the measuring device and the object;
A three-dimensional shape data processing system according to claim 13;
With
When the measuring apparatus acquires the plurality of individual shape data, the first region and the object of the object are obtained on the condition that the determination unit obtains a determination that affirms the possibility of reproduction. For the range including the second region, the measurement device and the object based on the arrangement relationship between the measurement device and the object corresponding to the first shape data and the second shape data, respectively. A three-dimensional shape measuring system characterized by relatively arranging the two.
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