JP2012093258A - Shape measurement device - Google Patents

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JP2012093258A JP2010241341A JP2010241341A JP2012093258A JP 2012093258 A JP2012093258 A JP 2012093258A JP 2010241341 A JP2010241341 A JP 2010241341A JP 2010241341 A JP2010241341 A JP 2010241341A JP 2012093258 A JP2012093258 A JP 2012093258A
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Koichi Kudo
浩一 工藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve measurement accuracy of shape measurement of a specimen measured by an optical sensor part.SOLUTION: The shape measurement device comprises: a sensor part (20) including a light irradiation part (91) for irradiating a specimen with line light and a detection part (92) for detecting the line light with which the specimen is irradiated from a direction different from an irradiation direction of the line light; a movement part for moving the sensor part (20) in respective coordinate axis directions being mutually orthogonal of a coordinate system; a rotation mechanism for rotatably supporting the sensor part (20) against the movement part; and a rotation direction calculation part (359) for calculating a rotation direction of the sensor part (20) against the movement part by detecting a sphere indicating a reference position of the coordinate system.

Description

本発明は、形状測定装置に関する。   The present invention relates to a shape measuring apparatus.

工業製品等の物体の表面形状を測定する技術は従来から種々提案されており、接触式の測定プローブを用いて被検物の形状を三次元で測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に係る形状測定装置においては、門柱状のフレーム部に保持された測定プローブが被検物に対してＸＹＺ方向に移動可能な構成とされている。   Various techniques for measuring the surface shape of an object such as an industrial product have been proposed in the past, and there are known techniques for measuring the shape of an object in three dimensions using a contact-type measurement probe (for example, patents). Reference 1). In the shape measuring apparatus according to Patent Document 1, the measurement probe held in the portal columnar frame portion is configured to be movable in the XYZ directions with respect to the test object.

特開２０１０−１６００８４号公報JP 2010-160084 A

ところで、測定プローブとしては、上述の接触式のものの他に、光切断方式を用いた非接触プローブがある。このような光学式の測定プローブ（センサー部）は、被検物に所定の投影パターン（スリット光や、縞模様）を投影して被検物を撮像し、その撮像画像から各画像位置（各画素）の基準面からの高さを算出し、被検物の三次元表面形状を測定するようになっている。
しかしながら、光学式の測定プローブの取り付け角度を正確に設定しないと、測定により取得された点群情報が示す形状に歪みが生じてしまい正確な測定を行うことができなかった。 By the way, as a measurement probe, there is a non-contact probe using a light cutting method in addition to the contact type described above. Such an optical measurement probe (sensor unit) projects a predetermined projection pattern (slit light or a striped pattern) onto the test object, images the test object, and determines each image position (each The height of the pixel) from the reference plane is calculated, and the three-dimensional surface shape of the test object is measured.
However, unless the mounting angle of the optical measurement probe is set accurately, the shape indicated by the point cloud information obtained by the measurement is distorted, and accurate measurement cannot be performed.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、光学式のセンサー部によって測定する、被検物の形状測定の測定精度を向上させることができる形状測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a shape measuring apparatus capable of improving the measurement accuracy of the shape measurement of an object to be measured, which is measured by an optical sensor unit. To do.

本発明の態様に従えば、被検物にライン光を照射する光照射部および前記ライン光の照射方向とは異なる方向から前記被検物に照射された前記ライン光を検出する検出部を有するセンサー部と、互いに直交する座標系の座標軸方向それぞれに、前記センサー部を移動させる移動部と、前記移動部に対して前記センサー部を回転可能に支持する回転機構と、前記座標系の基準位置を示す球を検出することにより、前記移動部に対する前記センサー部の回転方向を算出する回転方向算出部と、を備えることを特徴とする形状測定装置提供される。   According to the aspect of the present invention, the light irradiation unit for irradiating the test object with line light and the detection unit for detecting the line light irradiated on the test object from a direction different from the irradiation direction of the line light are provided. A sensor unit; a moving unit that moves the sensor unit in each of coordinate axis directions of a coordinate system orthogonal to each other; a rotation mechanism that rotatably supports the sensor unit with respect to the moving unit; and a reference position of the coordinate system And a rotation direction calculating unit that calculates a rotation direction of the sensor unit with respect to the moving unit by detecting a sphere indicating the shape.

本発明によれば、光学式のセンサー部によって測定する、被検物の形状測定の測定精度を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the measurement precision of the shape measurement of a to-be-tested object measured with an optical sensor part can be improved.

本発明の形状測定装置に係る一実施形態の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of one Embodiment which concerns on the shape measuring apparatus of this invention. 本実施形態における形状測定装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the shape measuring apparatus in this embodiment. 本実施形態における回転機構の要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the rotation mechanism in this embodiment. 本実施形態におけるロック状態判定部の要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the lock state determination part in this embodiment. 本実施形態における形状測定装置１００の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the shape measuring apparatus 100 in this embodiment. 本実施形態におけるセンサー部２０の取り付け角度を検出するまでの処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the process until it detects the attachment angle of the sensor part 20 in this embodiment. 本実施形態における球１９に対するスキャン位置を示す図である。It is a figure which shows the scanning position with respect to the ball | bowl 19 in this embodiment. 本実施形態におけるセンサー部２０の取り付け方向を変更した場合のライン光の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the line light at the time of changing the attachment direction of the sensor part 20 in this embodiment. 図８と同様にセンサー部２０の取り付け方向を変更した場合の中心座標の位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the center coordinate at the time of changing the attachment direction of the sensor part 20 similarly to FIG. 本実施形態におけるプローブ座標系を示す図である。It is a figure which shows the probe coordinate system in this embodiment. 本実施形態におけるセンサー部２０におけるプローブ座標系を示す図である。It is a figure which shows the probe coordinate system in the sensor part 20 in this embodiment. 本実施形態における円中心座標（中心位置）の軌跡をプローブ座標系で示した図である。It is the figure which showed the locus | trajectory of the circle center coordinate (center position) in this embodiment in the probe coordinate system.

以下、図面を参照して本発明の形状測定装置の一実施形態に係る構成について説明する。なお、本実施形態は、発明の要旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各要請要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。   Hereinafter, a configuration according to an embodiment of the shape measuring apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this embodiment is specifically described in order to make the gist of the invention better understood, and does not limit the present invention unless otherwise specified. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the characteristics easy to understand, there is a case where a main part is shown in an enlarged manner for the sake of convenience. Is not limited.

図１は、本発明の形状測定装置に係る一実施形態の構成例を示す斜視図であり、図２は側面図である。本実施形態に係る形状測定装置は、光切断法を用いることで、被検物の表面に一本のライン光からなるライン状投影パターンを投影し、ライン状投影パターンを被検物表面の全域を走査させる毎に投影方向と異なる角度から被検物に投影されたライン状投影パターンを撮像する。そして、撮像された被検物表面の撮像画像よりライン状投影パターンの長手方向の画素毎に三角測量の原理等を用いて被検物表面の基準平面からの高さを算出し、被検物表面の三次元形状を求める装置である。   FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of an embodiment according to the shape measuring apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a side view. The shape measuring apparatus according to the present embodiment projects a line-shaped projection pattern composed of a single line light onto the surface of the test object by using the light cutting method, and the line-shaped projection pattern is projected over the entire surface of the test object surface. The line-shaped projection pattern projected onto the test object is imaged from an angle different from the projection direction each time. Then, the height from the reference plane of the surface of the test object is calculated from the captured image of the surface of the test object for each pixel in the longitudinal direction of the linear projection pattern using the principle of triangulation, etc. It is a device for obtaining the three-dimensional shape of the surface.

図１、２に示すように、形状測定装置１００は、本体部１１と、傾斜回転テーブル１４と、被検物の形状を測定するためのセンサー部２０と、センサー部２０を移動させる移動部３０と、センサー部２０を移動部３０に対して回転させる回転機構４０と、を有している。図１に示される範囲を、測定装置本体１１０という。形状測定装置１００は、測定装置本体１１０に付帯する制御部５００を備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the shape measuring apparatus 100 includes a main body 11, an inclined rotation table 14, a sensor unit 20 for measuring the shape of the test object, and a moving unit 30 that moves the sensor unit 20. And a rotating mechanism 40 that rotates the sensor unit 20 with respect to the moving unit 30. The range shown in FIG. The shape measuring apparatus 100 includes a control unit 500 attached to the measuring apparatus main body 110.

本体部１１は、架台１２と、該架台１２上に載置される定盤１３とを含む。架台１２は、形状測定装置１００全体の水平度を調整するためのものである。定盤１３は、石製または鋳鉄製からなるものであり、上面が架台１２により水平に保たれたものとなっている。この定盤１３の上面には、傾斜回転テーブル１４と、球１９とが載置されている。   The main body 11 includes a gantry 12 and a surface plate 13 placed on the gantry 12. The gantry 12 is for adjusting the level of the entire shape measuring apparatus 100. The surface plate 13 is made of stone or cast iron, and its upper surface is kept horizontal by the gantry 12. An inclined rotary table 14 and a ball 19 are placed on the top surface of the surface plate 13.

以下、互いが直交する３方向により規定されるＸＹＺ座標系を用いて形状測定装置１００の構成について説明する。ここで、ＸＹ平面とは定盤１３の上面と平行な面を規定するものである。すなわち、Ｘ方向とは定盤１３上における一方向を規定するものであり、Ｙ方向とは定盤１３の上面においてＸ方向に直交する方向を規定するものであり、Ｚ方向とは定盤１３の上面に直交する方向を規定するものである。
球１９は、測定可能な空間の任意の位置に石常盤８の上に固定されており、その設置座標は、ＸＹＺ座標系において既知の座標として予め計測されている。 Hereinafter, the configuration of the shape measuring apparatus 100 will be described using an XYZ coordinate system defined by three directions orthogonal to each other. Here, the XY plane defines a plane parallel to the upper surface of the surface plate 13. That is, the X direction defines one direction on the surface plate 13, the Y direction defines a direction orthogonal to the X direction on the upper surface of the surface plate 13, and the Z direction refers to the surface plate 13. The direction perpendicular to the upper surface of the film is defined.
The sphere 19 is fixed on the stone board 8 at an arbitrary position in a measurable space, and its installation coordinates are measured in advance as known coordinates in the XYZ coordinate system.

傾斜回転テーブル１４は、被検物２００が上面に載置される回転テーブル２１、回転テーブル２１の上面に対して垂直なＺ軸方向（センサー２０から被検物２００に向かう方向）に延びる回転軸Ｌ１を中心として回転テーブル２１が回転可能に装着される傾斜テーブル２２、並びに、Ｘ軸方向（回転軸Ｌ１と交差する方向）に延びる傾斜軸Ｌ２を中心に傾斜テーブル２２を回転可能に支持する支持部２３および２４を備えて構成される。回転テーブル２１は円形の板状の部材であり、上面の平面度が高精度に規定されている。   The inclined rotary table 14 is a rotary table 21 on which the test object 200 is placed on the upper surface, and a rotary shaft extending in the Z-axis direction (direction from the sensor 20 toward the test object 200) perpendicular to the upper surface of the rotary table 21. An inclination table 22 on which the rotary table 21 is rotatably mounted around L1, and a support that rotatably supports the inclination table 22 about an inclination axis L2 extending in the X-axis direction (direction intersecting the rotation axis L1). The units 23 and 24 are provided. The turntable 21 is a circular plate-like member, and the flatness of the upper surface is regulated with high accuracy.

傾斜テーブル２２は、回転軸駆動モータ２２ａを内蔵しており、回転軸駆動モータ２２ａは、回転軸Ｌ１を中心として回転テーブル２１を回転駆動する。回転テーブル２１は、中央部分に形成されている複数の貫通穴（不図示）を介して、複数のボルトにより回転軸駆動モータ２２ａのシャフトに連結されている。   The tilt table 22 incorporates a rotary shaft drive motor 22a, and the rotary shaft drive motor 22a rotates the rotary table 21 around the rotary shaft L1. The turntable 21 is connected to the shaft of the rotary shaft drive motor 22a by a plurality of bolts through a plurality of through holes (not shown) formed in the central portion.

また、支持部２３は、傾斜軸駆動モータ２３ａを内蔵しており、傾斜軸駆動モータ２３ａは、傾斜軸Ｌ２を中心として傾斜テーブル２２を回転駆動することで、回転テーブル２１を水平面に対して所定の傾斜角度で傾斜させる。   Moreover, the support part 23 incorporates the inclination axis drive motor 23a, and the inclination axis drive motor 23a rotates the inclination table 22 around the inclination axis L2, thereby making the rotation table 21 predetermined with respect to the horizontal plane. Tilt at a tilt angle of.

このように、傾斜回転テーブル１４では、回転テーブル２１を回転させ、傾斜テーブル２２を傾斜させることで、回転テーブル２１に載置される被検物２００を任意の姿勢で保持できるようになっている。なお、回転テーブル２１は、傾斜テーブル２２の傾斜角度が急勾配になっても被検物２００がずれないように、被検物２００を固定することができるように構成されている。   As described above, in the tilt rotary table 14, the test table 200 placed on the rotary table 21 can be held in an arbitrary posture by rotating the rotary table 21 and tilting the tilt table 22. . The rotary table 21 is configured so that the test object 200 can be fixed so that the test object 200 does not shift even when the tilt angle of the tilt table 22 becomes steep.

センサー部２０は、傾斜回転テーブル１４に載置される被検物２００に光切断を行うためのライン光を照射する照射部９１と、ライン光が照射されることで光切断面（線）が現れた被検物２００の表面を検出する検出部９２と、を主体に構成される。また、センサー部２０には、検出部９２により検出された画像データに基づいて被検物の形状を測定する演算処理部３００が接続されている。演算処理部３００は、形状測定装置１００における全体の駆動を制御するための制御部５００に含まれる。   The sensor unit 20 includes an irradiation unit 91 that irradiates the test object 200 placed on the tilt rotation table 14 with line light for performing optical cutting, and an optical cutting surface (line) that is irradiated with the line light. A detection unit 92 that detects the surface of the appearing test object 200 is mainly configured. The sensor unit 20 is connected to an arithmetic processing unit 300 that measures the shape of the test object based on the image data detected by the detection unit 92. The arithmetic processing unit 300 is included in the control unit 500 for controlling the overall driving of the shape measuring apparatus 100.

照射部９１は、図示しないシリンドリカルレンズや細い帯状の切り欠きを有したスリット板等から構成され、光源からの照明光を受けて扇状のライン光９１ａを生じさせるものである。光源としては、ＬＥＤやレーザー光源・ＳＬＤ（super luminescent diode）等を用いることができる。ＬＥＤを用いた場合は安価に光源を形成することができる。また、レーザー光源を用いた場合、点光源であるため収差の少ないライン光を作ることができ、波長安定性に優れ半値幅が小さいため、迷光カットに半値幅の小さいフィルターが使えるため、外乱の影響を少なくすることができる。また、ＳＬＤ（super luminescent diode）を用いた場合は、レーザー光源の特性に加え可干渉性がレーザー光よりも低いため被検物面でのスペックルの発生を抑えることができる。   The irradiating unit 91 is composed of a cylindrical lens (not shown), a slit plate having a thin band-shaped notch, or the like, and receives illumination light from a light source to generate a fan-shaped line light 91a. As the light source, an LED, a laser light source, an SLD (super luminescent diode), or the like can be used. When the LED is used, the light source can be formed at a low cost. In addition, when a laser light source is used, it is a point light source, so it can produce line light with little aberration, and it has excellent wavelength stability and a small half-value width. The influence can be reduced. In addition, when an SLD (super luminescent diode) is used, in addition to the characteristics of the laser light source, the coherence is lower than that of the laser light, so that the generation of speckle on the surface of the test object can be suppressed.

検出部９２は、照射部９１の光照射方向とは異なる方向から被検物２００の表面に投影されるライン光９１ａを撮像するためのものである。また、検出部９２は、図示しない結像レンズやＣＣＤ等から構成され、後述のように移動部３０を駆動させてライン光９１ａが所定間隔走査される毎に被検物２００を撮像するようになっている。なお、照射部９１および検出部９２の位置は、被検物２００の表面上のライン光９１ａの検出部９２に対する入射方向と、照射部９１の光照射方向とが、所定角度θをなすように規定されている。本実施形態では、上記所定角度θが例えば４５度に設定されている。
検出部９２で撮像された被検物２００の画像データは、演算処理部３００に送られ、ここで所定の画像演算処理がなされて被検物２００の表面の高さが算出され、被検物２００の三次元形状（表面形状）が求められるようになっている。演算処理部３００は、被検物２００の画像において、被検物２００の凹凸に応じて変形したライン光９１ａによる光切断面（線）の位置情報に基づき、光切断面（線）（ライン光９１ａ）が延びる長手方向の画素毎に三角測量の原理を用いて被検物２００表面の基準平面からの高さを算出し、被検物２００の三次元形状を求める演算処理を行う。 The detection unit 92 is for imaging the line light 91 a projected on the surface of the test object 200 from a direction different from the light irradiation direction of the irradiation unit 91. The detection unit 92 includes an imaging lens (not shown), a CCD, and the like, and drives the moving unit 30 as will be described later so that the test object 200 is imaged every time the line light 91a is scanned at a predetermined interval. It has become. The positions of the irradiation unit 91 and the detection unit 92 are such that the incident direction of the line light 91a on the surface of the test object 200 with respect to the detection unit 92 and the light irradiation direction of the irradiation unit 91 form a predetermined angle θ. It is prescribed. In the present embodiment, the predetermined angle θ is set to 45 degrees, for example.
The image data of the test object 200 captured by the detection unit 92 is sent to the arithmetic processing unit 300, where a predetermined image calculation process is performed to calculate the height of the surface of the test object 200, and the test object 200 three-dimensional shapes (surface shapes) are required. The arithmetic processing unit 300 uses the light cutting plane (line) (line light) based on the positional information of the light cutting plane (line) by the line light 91a deformed according to the unevenness of the test object 200 in the image of the test object 200. The height of the surface of the test object 200 from the reference plane is calculated using the principle of triangulation for each longitudinal pixel in which 91a) extends, and an arithmetic process for obtaining the three-dimensional shape of the test object 200 is performed.

移動部３０は、被検物２００に投影されたライン光９１ａの長手方向と略直角な方向にセンサー部２０（照射部９１）を移動させることで、ライン光９１ａを被検物２００の表面に走査させるためのものである。本実施形態に係る形状測定装置１００では、後述のように形状測定者により指定された方向にセンサー部２０が移動部３０により移動されるようになっている。なお、センサー部２０の回転角度を検出し、該検出結果に基づいて移動部３０の移動方向を自動的に算出する構成であっても構わない。   The moving unit 30 moves the sensor unit 20 (irradiation unit 91) in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the line light 91a projected on the test object 200, thereby causing the line light 91a to move to the surface of the test object 200. This is for scanning. In the shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment, the sensor unit 20 is moved by the moving unit 30 in the direction specified by the shape measurer as described later. Note that the rotation angle of the sensor unit 20 may be detected, and the moving direction of the moving unit 30 may be automatically calculated based on the detection result.

移動部３０は門型フレーム１５を主体として構成されている。なお、定盤１３は、端部（図２では右側の端部）が、定盤１３上をＹ軸方向に門型フレーム１５を駆動させるＹ軸ガイドを兼ねるように構成されている。   The moving unit 30 is mainly composed of a portal frame 15. Note that the surface plate 13 is configured such that an end portion (right end portion in FIG. 2) also serves as a Y-axis guide that drives the portal frame 15 on the surface plate 13 in the Y-axis direction.

門型フレーム１５は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸ガイド１５ａ、定盤１３のＹ軸ガイドに沿って駆動する駆動側柱１５ｂ、および駆動側柱１５ｂの駆動に従って定盤１３の上面を滑動する従動側柱１５ｃにより構成されている。   The portal frame 15 includes an X-axis guide 15a extending in the X-axis direction, a driving side column 15b driven along the Y-axis guide of the surface plate 13, and a follower that slides on the upper surface of the surface plate 13 according to the driving of the driving side column 15b. It is comprised by the side pillar 15c.

ヘッド部１６は、門型フレーム１５のＸ軸ガイド１５ａに沿ってＸ軸方向に沿って駆動可能とされている。ヘッド部１６には、該ヘッド部１６に対してＺ軸方向に駆動可能なＺ軸ガイド１７が装着されている。Ｚ軸ガイド１７の下端部にはセンサー部２０が装着されている。   The head portion 16 can be driven along the X-axis direction along the X-axis guide 15 a of the portal frame 15. A Z-axis guide 17 that can be driven in the Z-axis direction with respect to the head unit 16 is attached to the head unit 16. A sensor unit 20 is attached to the lower end of the Z-axis guide 17.

ところで、本実施形態に係る形状測定装置１００のように光切断法を用いる場合、センサー部２０の照射部９１から被検物２００に照射されるライン光９１ａが、センサー部２０の移動方向（以下、スキャン方向と称す。）と直交する方向に配置させるのが望ましい。例えば、図２において、被検物２００に対するセンサー部２０のスキャン方向をＹ軸方向に設定した場合、ライン光９１ａをＸ軸方向に沿って配置するのが望ましい。センサー部２０とライン光９１ａの出射方向とをこのような関係に設定すると、測定時にライン光９１ａの全域を有効に利用したスキャンを行うことができ、被検物２００の形状を最適に測定できるためである。   By the way, when the light cutting method is used as in the shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment, the line light 91a irradiated from the irradiation unit 91 of the sensor unit 20 to the test object 200 is a moving direction of the sensor unit 20 (hereinafter, referred to as the direction of movement). It is desirable to arrange in a direction orthogonal to the scan direction. For example, in FIG. 2, when the scan direction of the sensor unit 20 with respect to the test object 200 is set to the Y-axis direction, it is desirable to arrange the line light 91a along the X-axis direction. When the sensor unit 20 and the emission direction of the line light 91a are set in such a relationship, a scan that effectively uses the entire area of the line light 91a can be performed during measurement, and the shape of the test object 200 can be measured optimally. Because.

本実施形態に係る形状測定装置１００は、上述したように、センサー部２０が移動部３０により被検物２００に対して移動可能とされている。移動部３０は上述した門型フレーム１５を主体として構成されるため、移動部３０に取り付けられたセンサー部２０の照射部９１から照射されるライン光９１ａのスキャン方向は、被検物２００に対し、原則としてＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のいずれかに制約される。   As described above, in the shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment, the sensor unit 20 is movable with respect to the test object 200 by the moving unit 30. Since the moving unit 30 is mainly composed of the portal frame 15 described above, the scanning direction of the line light 91a irradiated from the irradiation unit 91 of the sensor unit 20 attached to the moving unit 30 is set with respect to the test object 200. In principle, it is restricted to any one of the X direction, the Y direction, and the Z direction.

そこで、本実施形態に係る形状測定装置１００では、Ｚ軸ガイド１７とセンサー部２０との間に上記回転機構４０を配置し、センサー部２０を移動部３０に対して回転可能な構成としている。これにより、形状測定装置１００は、上述のようにセンサー部２０のスキャン方向と直交方向にライン光９１ａを配置可能となっている。   Therefore, in the shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment, the rotation mechanism 40 is disposed between the Z-axis guide 17 and the sensor unit 20 so that the sensor unit 20 can rotate with respect to the moving unit 30. Thereby, the shape measuring apparatus 100 can arrange | position the line light 91a in the orthogonal direction with the scanning direction of the sensor part 20 as mentioned above.

図３は回転機構４０の要部構成を示す図であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は側面図である。回転機構４０は、図３に示すように、取付部４１と、回転部４２と、ロック部４３と、ロック状態判定部４４と、を有している。センサー部２０は回転部に設けられる回転軸４２ａの一端側に取り付けられている。本実施形態では回転軸４２ａにおける回転中心軸Ｃ１が照射部９１から照射されるライン光９１ａの中心軸Ｃ２と一致するようにセンサー部２０が回転軸４２ａに取り付けられている。   3A and 3B are diagrams showing the configuration of the main part of the rotating mechanism 40. FIG. 3A is a top view and FIG. 3B is a side view. As shown in FIG. 3, the rotation mechanism 40 includes an attachment part 41, a rotation part 42, a lock part 43, and a lock state determination part 44. The sensor unit 20 is attached to one end side of a rotating shaft 42a provided in the rotating unit. In the present embodiment, the sensor unit 20 is attached to the rotation shaft 42a so that the rotation center axis C1 of the rotation shaft 42a coincides with the center axis C2 of the line light 91a irradiated from the irradiation unit 91.

回転部４２は、センサー部２０を移動部３０に対して回転可能に保持する回転軸４２ａと、回転軸４２ａが所定角度だけ回転する毎に当該回転軸４２ａの回転動作を一時的に規制する回転規制部６０と、を有している。   The rotating unit 42 has a rotating shaft 42a that holds the sensor unit 20 rotatably with respect to the moving unit 30, and a rotation that temporarily restricts the rotating operation of the rotating shaft 42a every time the rotating shaft 42a rotates by a predetermined angle. And a regulating unit 60.

回転規制部６０は、回転軸４２ａの外周に形成された歯型溝６１と、取付部４１に設けられるボールプランジャ６２と、を含む。歯型溝６１は、回転軸４２ａの外周に例えば７．５°おきに形成されている。このような構成に基づき、回転軸４２ａは、７．５°回転する毎にボールプランジャ６２が歯型溝６１に係合するため、回転軸４２ａの回転動作に負荷がかかるようになり、作業者の手にクリック感を感じさせることができるようになっている。よって、作業者は、手に感じたクリック感の回数に応じて、回転軸４２ａの回転角度を容易に把握することが可能となっている。   The rotation restricting portion 60 includes a tooth groove 61 formed on the outer periphery of the rotation shaft 42 a and a ball plunger 62 provided on the attachment portion 41. The tooth-shaped grooves 61 are formed on the outer periphery of the rotating shaft 42a at intervals of 7.5 °, for example. Based on such a configuration, since the ball plunger 62 engages with the tooth groove 61 every time the rotation shaft 42a rotates by 7.5 °, a load is applied to the rotation operation of the rotation shaft 42a. You can make your hands feel like clicking. Therefore, the operator can easily grasp the rotation angle of the rotation shaft 42a according to the number of click feelings felt by the hand.

なお、取付部４１には、回転軸４２ａの回転角度を示す回転指標部４５が設けられている。回転指標部４５には、例えば目盛りが設けられており、回転軸４２ａが上述のように７．５°回転する毎に、７．５°、１５°、２２．５°…等のように回転角度の値を表示するようになっている。これにより、形状測定者は、回転指標部４５の目盛りを目視することで、回転軸４２ａの回転角度を所定値に簡便且つ確実に設定することが可能となっている。   The attachment portion 41 is provided with a rotation indicator portion 45 that indicates the rotation angle of the rotation shaft 42a. The rotation indicator 45 is provided with a scale, for example, and rotates every 7.5 ° as described above, such as 7.5 °, 15 °, 22.5 °, etc. The angle value is displayed. Thus, the shape measurer can easily and reliably set the rotation angle of the rotation shaft 42a to a predetermined value by visually observing the scale of the rotation indicator portion 45.

回転機構４０は、図３（ａ）に示すように、回転軸４２ａの回転によりセンサー部２０が０°〜１２０°の範囲で移動するようになっている。センサー部２０が０°位置に配置されると、照射部９１および検出部９２がＸ軸方向に沿って配置される。また、センサー部２０が９０°位置に配置されると、照射部９１および検出部９２がＹ軸方向に配置される。センサー部２０が回転すると、同図に示されるように被検物２００の表面上に照射されるライン光９１ａの向きが変化する。   As shown in FIG. 3A, the rotation mechanism 40 is configured such that the sensor unit 20 moves in the range of 0 ° to 120 ° by the rotation of the rotation shaft 42a. When the sensor unit 20 is disposed at the 0 ° position, the irradiation unit 91 and the detection unit 92 are disposed along the X-axis direction. Further, when the sensor unit 20 is arranged at the 90 ° position, the irradiation unit 91 and the detection unit 92 are arranged in the Y-axis direction. When the sensor unit 20 rotates, the direction of the line light 91a irradiated on the surface of the test object 200 changes as shown in FIG.

本実施形態に係る形状測定装置１００は、回転軸４２ａにおける回転中心軸と、照射部９１から照射されるライン光９１ａの中心軸とが一致した状態となっているので、回転後に被検物２００に対するライン光９１ａの測定開始位置（測定中心位置）がＸＹ平面内でずれることが防止されている。このように回転後に被検物２００に対するライン光９１ａの測定開始位置がＸＹ平面内でずれないため、被検物２００の端部においてセンサー部２０の向きを変更した場合であっても、ライン光９１ａが被検物２００の表面から外れた位置に照射されてしまうことが防止されている。なお、本実施形態の係る形状測定装置１００はライン光９１ａが被検物２００の測定面の垂線方向から照射されているため、測定精度が向上するとともにライン光９１ａの中心軸と回転機構４０の回転中心軸とを一致させることで、スキャン方向と直交する方向とライン光９１ａの延在方向を合わせることができる。また、被検物の測定対象の幅が広い場合など、ライン光９１ａの中心以外を測定対象に合わせたい場合がある。そのような場合は、回転に加えてＸ方向とＹ方向とに平行移動する変位機構を設け、被検物に照射されているライン光９１ａの一部の照射位置を保ちながらライン光９１ａの延在方向が変わるようにセンサー部２０を変位することにより所望の位置と方向にライン光９１ａを合わせることができる。   In the shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment, the rotation center axis of the rotation shaft 42a and the center axis of the line light 91a irradiated from the irradiation unit 91 are in a state of being coincident with each other. The measurement start position (measurement center position) of the line light 91a with respect to is prevented from shifting in the XY plane. Since the measurement start position of the line light 91a with respect to the test object 200 after the rotation does not shift in the XY plane in this way, the line light can be obtained even when the direction of the sensor unit 20 is changed at the end of the test object 200. It is prevented that 91a is irradiated to the position off the surface of the test object 200. In the shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment, since the line light 91a is irradiated from the direction perpendicular to the measurement surface of the test object 200, the measurement accuracy is improved and the center axis of the line light 91a and the rotation mechanism 40 are improved. By matching the rotation center axis, the direction orthogonal to the scanning direction and the extending direction of the line light 91a can be matched. In addition, there are cases where it is desired to match other than the center of the line light 91a to the measurement object, such as when the width of the measurement object of the test object is wide. In such a case, a displacement mechanism that translates in the X direction and the Y direction in addition to the rotation is provided, and the extension of the line light 91a is maintained while maintaining a part of the irradiation position of the line light 91a irradiated on the test object. By displacing the sensor unit 20 so that the present direction changes, the line light 91a can be adjusted to a desired position and direction.

ロック部４３は、取付部４１に取り付けられ、回転軸４２ａを挿通させる固定部７１と、該固定部７１に取り付けられたロックレバー７２と、を含む。回転軸４２ａは軸受け部５０により取付部４１に対して滑らかに回転可能とされている。固定部７１は、例えばロックレバー７２が下方（−Ｚ方向）に移動された場合に回転軸４２ａを締め付け、回転軸４２ａが取付部４１に対して回転しないように固定するようになっている。一方、固定部７１は、ロックレバー７２が上方（＋Ｚ方向）に移動された場合に回転軸４２ａを締め付けることがなく、回転軸４２ａが取付部４１に対して回転可能とされる。   The lock portion 43 is attached to the attachment portion 41 and includes a fixing portion 71 through which the rotation shaft 42 a is inserted, and a lock lever 72 attached to the fixing portion 71. The rotating shaft 42 a can be smoothly rotated with respect to the mounting portion 41 by the bearing portion 50. For example, when the lock lever 72 is moved downward (−Z direction), the fixing portion 71 fastens the rotating shaft 42 a and fixes the rotating shaft 42 a so that the rotating shaft 42 a does not rotate with respect to the mounting portion 41. On the other hand, when the lock lever 72 is moved upward (+ Z direction), the fixed portion 71 does not tighten the rotating shaft 42a, and the rotating shaft 42a is rotatable with respect to the mounting portion 41.

図４はロック状態判定部４４の要部構成を示す図であり、図４（ａ）はロック状態判定部４４によるロック非検出状態を示す図であり、図４（ｂ）はロック状態判定部４４によるロック検出状態を示す図である。
ロック状態判定部４４は、図４（ａ）に示すようにロックレバー７２の先端に取り付けられたセンサー検出用板部４４ａと、該センサー検出用板部４４ａに接触するタッチセンサー４４ｂとを含む。センサー検出用板部４４ａは、ロックレバー７２が回転軸４２ａを良好に締め付け可能な位置に移動した際、タッチセンサー４４ｂに接触するようになっている。タッチセンサー４４ｂは、形状測定装置１００の全体の駆動の制御を行う制御部５００に電気的に接続されている。 FIG. 4 is a diagram showing a main configuration of the lock state determination unit 44, FIG. 4 (a) is a diagram showing a lock non-detection state by the lock state determination unit 44, and FIG. 4 (b) is a lock state determination unit. It is a figure which shows the lock detection state by 44.
As shown in FIG. 4A, the lock state determination unit 44 includes a sensor detection plate 44a attached to the tip of the lock lever 72, and a touch sensor 44b that contacts the sensor detection plate 44a. The sensor detection plate portion 44a comes into contact with the touch sensor 44b when the lock lever 72 moves to a position where the rotation shaft 42a can be satisfactorily tightened. The touch sensor 44b is electrically connected to a control unit 500 that controls the overall driving of the shape measuring apparatus 100.

タッチセンサー４４ｂは、所定位置に配置されたセンサー検出用板部４４ａに接触可能な接触部４４ｃを有している。接触部４４ｃは、センサー検出用板部４４ａにより押圧可能な構成とされている。   The touch sensor 44b has a contact portion 44c that can contact the sensor detection plate portion 44a disposed at a predetermined position. The contact portion 44c is configured to be pressed by the sensor detection plate portion 44a.

接触部４４ｃは、図４（ｂ）に示すように所定の位置まで押圧された時にＯＮ信号を制御部５００に通知するようになっている。一方、接触部４４ｃは、所定の位置まで押圧されていない時にＯＦＦ信号を制御部５００に通知するようになっている。ここで、ＯＮ信号が通知される場合とは、ロックレバー７２による回転軸４２ａの締め付けが十分であることを意味し、ＯＦＦ信号が通知される場合とは、ロックレバー７２による回転軸４２ａの締め付けが不十分であることを意味する。   The contact portion 44c notifies the control portion 500 of an ON signal when pressed to a predetermined position as shown in FIG. On the other hand, the contact part 44c notifies the control part 500 of an OFF signal when it is not pressed to a predetermined position. Here, the case where the ON signal is notified means that the rotating shaft 42a is sufficiently tightened by the lock lever 72, and the case where the OFF signal is notified means that the rotating shaft 42a is tightened by the lock lever 72. Means insufficient.

制御部５００は、ＯＮ信号が通知されると、形状測定装置１００の表示部（不図示）に回転軸４２ａのロック状態が良好（例えば、ＯＫ等）である旨を表示するようになっている。一方、制御部５００は、ＯＦＦ信号が通知されると、形状測定装置１００の表示部（不図示）に回転軸４２ａのロック状態が不良（例えば、ＮＯ等）である旨を表示するようになっている。これにより、回転軸４２ａのロック状態が不良のままで、被検物２００の形状測定が開始されるといった不具合の発生が防止されたものとなっている。   When the ON signal is notified, the control unit 500 displays on the display unit (not shown) of the shape measuring apparatus 100 that the locked state of the rotating shaft 42a is good (for example, OK). . On the other hand, when the OFF signal is notified, the control unit 500 displays on the display unit (not shown) of the shape measuring apparatus 100 that the locked state of the rotating shaft 42a is defective (for example, NO or the like). ing. As a result, the occurrence of a problem that the shape measurement of the test object 200 is started while the locked state of the rotating shaft 42a remains defective is prevented.

このような構成に基づき、形状測定装置１００は、センサー部２０にガタツキが生じることなく、照射部９１からライン光９１ａを被検物２００の所定方向に向けて照射できるようになっている。   Based on such a configuration, the shape measuring apparatus 100 can irradiate the line light 91a from the irradiating unit 91 in a predetermined direction of the test object 200 without causing a backlash in the sensor unit 20.

続いて、形状測定装置１００の動作として、被検物２００の形状を測定する方法について以下に説明する。
はじめに、形状測定者は、回転テーブル２１に被検物２００を載置し、被検物２００に照射されるライン光９１ａが所定方向を向くように回転機構４０によりセンサー部２０を移動部３０に対して回転させる。 Subsequently, a method for measuring the shape of the test object 200 as the operation of the shape measuring apparatus 100 will be described below.
First, the shape measurer places the test object 200 on the rotary table 21, and moves the sensor unit 20 to the moving unit 30 by the rotation mechanism 40 so that the line light 91 a irradiated to the test object 200 faces a predetermined direction. Rotate against.

形状測定者（ユーザ）は、回転規制部６０のクリック感の回数および回転機構４０に設けられた上記回転指標部４５の目盛りの少なくともいずれかを参照して、回転軸４２ａ（センサー部２０）の回転角度を所定値に容易に設定することができる。   The shape measurer (user) refers to at least one of the number of click feelings of the rotation restricting unit 60 and the scale of the rotation indicator unit 45 provided in the rotation mechanism 40, so that the rotation measuring unit 42 of the rotation shaft 42a (sensor unit 20). The rotation angle can be easily set to a predetermined value.

なお、センサー部２０を回転させる際、照射部９１から被検物２００に対してライン光９１ａを照射した状態のまま行うようにしても構わない。この場合、形状測定者は、被検物２００に投影されるライン光を目安として、センサー部２０における回転角度の設定をより容易に行うことが可能となる。   In addition, when rotating the sensor part 20, you may make it carry out in the state which irradiated the line light 91a with respect to the to-be-tested object 200 from the irradiation part 91. FIG. In this case, the shape measurer can more easily set the rotation angle in the sensor unit 20 using the line light projected on the test object 200 as a guide.

形状測定者は、回転軸４２ａを所定角度回転させた後、ロック部４３を用いて回転軸４２ａを固定する。具体的には、形状測定者は、ロックレバー７２を下方に移動することで回転軸４２ａを締め付け、回転軸４２ａを確実に固定することができる。これにより、後述の形状測定時にセンサー部２０が移動部３０により移動する途中に、回転軸４２ａが動くことでセンサー部２０の照射部９１から被検物２００に照射されるライン光の位置がずれるといった不具合の発生を防止できる。   The shape measurer rotates the rotation shaft 42 a by a predetermined angle, and then fixes the rotation shaft 42 a using the lock portion 43. Specifically, the shape measurer can tighten the rotation shaft 42a by moving the lock lever 72 downward, and can securely fix the rotation shaft 42a. Thereby, the position of the line light irradiated to the test object 200 from the irradiation part 91 of the sensor part 20 shifts | deviates because the rotating shaft 42a moves in the middle of the movement of the sensor part 20 by the movement part 30 at the time of the shape measurement mentioned later. It is possible to prevent such troubles.

本実施形態では、形状測定装置１００は、上述のようにして設定したセンサー部２０における回転軸４２ａの回転角度（取付角度）を、センサー部２０が球１９をスキャン（走査）することにより検出し、検出した回転角度情報を保持する。形状測定装置１００は、被検物２００に照射されたライン光９１ａの長手方向と略直角な方向にセンサー部２０（照射部９１）を移動させるように移動部３０を駆動し、ライン光９１ａにより被検物２００の表面に走査させる。   In the present embodiment, the shape measuring apparatus 100 detects the rotation angle (attachment angle) of the rotation shaft 42a in the sensor unit 20 set as described above by the sensor unit 20 scanning the sphere 19 (scanning). The detected rotation angle information is held. The shape measuring apparatus 100 drives the moving unit 30 so as to move the sensor unit 20 (irradiation unit 91) in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the line light 91a irradiated to the object 200, and the line light 91a The surface of the test object 200 is scanned.

被検物２００にライン光９１ａが照射されると、被検物２００の表面にライン光９１ａによる光切断面（線）が現れるため、検出部９２により、ライン光９１ａが所定間隔走査される毎に（光切断面が現れた）被検物２００を撮像する。このとき、検出部９２で撮像された被検物２００の画像データは、演算処理部３００に送られる。   When the test object 200 is irradiated with the line light 91a, a light cut surface (line) by the line light 91a appears on the surface of the test object 200. Therefore, every time the line light 91a is scanned at a predetermined interval by the detection unit 92. The test object 200 (with the light cut surface appears) is imaged. At this time, the image data of the test object 200 imaged by the detection unit 92 is sent to the arithmetic processing unit 300.

このようにして得られた被検物２００の画像データから、演算処理部３００は被検物２００の凹凸に応じて変形したライン光９１ａによる光切断面（線）の位置情報に基づいて、光切断面（線）（ライン光９１ａ）が延びる長手方向の画素毎に、三角測量の原理を用いて被検物２００表面の基準平面からの高さを算出し、被検物２００の三次元形状を測定することができる。   Based on the image data of the test object 200 obtained in this way, the arithmetic processing unit 300 generates light based on the position information of the light cutting plane (line) by the line light 91a deformed according to the unevenness of the test object 200. The height from the reference plane of the surface of the test object 200 is calculated using the principle of triangulation for each longitudinal pixel in which the cut surface (line) (line light 91a) extends, and the three-dimensional shape of the test object 200 is calculated. Can be measured.

図５は、本発明の一実施形態による形状測定装置１００の構成を示すブロック図である。図１から図４と同じ構成には、同じ符号を附す。
形状測定装置１００は、測定装置本体１１０と制御部５００とを備える。
測定装置本体１１０は、駆動部１１６と、位置検出部１１７と、センサー部２０とを備える。
駆動部１１６は、ヘッド駆動部１１４とテーブル駆動部１３３とを備える。
ヘッド駆動部１１４は、門型フレーム１５内部に設けられ、入力される駆動信号に基づいて、門型フレーム１５をＹ方向に駆動するＹ軸用モータ、ヘッド部１６をＸ方向に駆動するＸ軸用モータ、およびＺ軸ガイド１７をＺ方向に駆動するＺ軸用モータを備える。ヘッド駆動部１１４は、後述の駆動制御部３５４から供給される駆動信号を受け取る。ヘッド駆動部１１４は、それら駆動信号に基づき移動部３０の位置を３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）に電動で移動させる。 FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the shape measuring apparatus 100 according to one embodiment of the present invention. The same components as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals.
The shape measuring apparatus 100 includes a measuring apparatus main body 110 and a control unit 500.
The measurement apparatus main body 110 includes a drive unit 116, a position detection unit 117, and a sensor unit 20.
The drive unit 116 includes a head drive unit 114 and a table drive unit 133.
The head drive unit 114 is provided inside the portal frame 15 and, based on an input drive signal, a Y-axis motor that drives the portal frame 15 in the Y direction, and an X axis that drives the head unit 16 in the X direction. And a Z-axis motor that drives the Z-axis guide 17 in the Z direction. The head drive unit 114 receives a drive signal supplied from a drive control unit 354 described later. The head drive unit 114 electrically moves the position of the moving unit 30 in three directions (X, Y, and Z directions) based on these drive signals.

テーブル駆動部１３３は、回転テーブル２１を回転軸Ｌ１回りに回転駆動する前述の回転軸駆動モータ２２ａおよび回転軸Ｌ２回りに回転駆動する前述の傾斜軸駆動モータ２３ａを備える。テーブル駆動部１３３は、駆動制御部３５４から供給される駆動信号を受け取る。テーブル駆動部１３３は、その駆動信号に基づき回転テーブル２１を回転軸Ｌ１、Ｌ２回りに、電動でそれぞれ回転させる。   The table drive unit 133 includes the aforementioned rotary shaft drive motor 22a that rotates the rotary table 21 around the rotation axis L1 and the above-described tilt axis drive motor 23a that rotates around the rotation axis L2. The table drive unit 133 receives a drive signal supplied from the drive control unit 354. Based on the drive signal, the table driving unit 133 electrically rotates the rotary table 21 around the rotation axes L1 and L2.

位置検出部１１７は、ヘッド位置検出部１１５と、テーブル位置検出部１３４とを備える。
ヘッド位置検出部１１５は、門型フレーム１５内部に設けられ、移動部３０のＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の位置をそれぞれ検出するＸ軸用エンコーダ、Ｙ軸用エンコーダ、およびＺ軸用エンコーダを備える。ヘッド位置検出部１１５は、それらのエンコーダによって移動部３０の位置を検出し、移動部３０の位置を表す信号を後述の座標検出部３５１へ供給する。 The position detection unit 117 includes a head position detection unit 115 and a table position detection unit 134.
The head position detection unit 115 is provided inside the portal frame 15 and detects the position of the moving unit 30 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively, an X-axis encoder, a Y-axis encoder, and a Z-axis. An encoder is provided. The head position detection unit 115 detects the position of the moving unit 30 using these encoders, and supplies a signal representing the position of the moving unit 30 to the coordinate detection unit 351 described later.

テーブル位置検出部１３４は、回転テーブル２１の回転軸Ｌ１、Ｌ２回りの回転位置をそれぞれ検出するロータリ軸用エンコーダおよびチルト軸用エンコーダを備える。テーブル位置検出部１３４は、それらのエンコーダを用いて、回転テーブル２１の回転軸Ｌ１、Ｌ２回りの回転位置を検出し、検出した回転位置を表す信号を座標検出部３５１へ供給する。   The table position detector 134 includes a rotary axis encoder and a tilt axis encoder that detect the rotational positions of the rotary table 21 around the rotation axes L1 and L2, respectively. The table position detector 134 uses these encoders to detect the rotational position of the rotary table 21 around the rotational axes L1 and L2, and supplies a signal representing the detected rotational position to the coordinate detector 351.

センサー部２０は、三次元形状を有している被検物２００の表面形状を検出する。
センサー部２０は、光切断方式により被検物２００の表面形状を求めるために、前述の照射部９１と検出部９２とを備えて構成される。照射部９１は、後述の間隔調整部３５２から供給される光の照射を制御する制御信号に基づき、被検物２００に直線上の光があたるように、被検物２００に直線状のスリット光（ライン状の光）を照射する。
検出部９２は、照射部９１の照射方向に対して、光軸を所定角度ずらして配置される。検出部９２は、照射部９１からの照射光により被検物２００の表面に形成される光切断線を撮像する。ここで、光切断線は、被検物２００の断面形状に応じて形成される。検出部９２は、被検物２００の表面に形成される陰影パターンを撮像し、撮像した画像情報を間隔調整部３５２へ供給する。これにより、制御部５００は、形状測定データを取得する。検出部９２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、Ｃ−ＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサーなどの個体撮像素子を備えている。 The sensor unit 20 detects the surface shape of the test object 200 having a three-dimensional shape.
The sensor unit 20 is configured to include the irradiation unit 91 and the detection unit 92 described above in order to obtain the surface shape of the test object 200 by a light cutting method. The irradiation unit 91 linearly slits the test object 200 so that the test object 200 receives light on a straight line based on a control signal for controlling irradiation of light supplied from the interval adjusting unit 352 described later. Irradiate (line-shaped light).
The detection unit 92 is arranged with the optical axis shifted by a predetermined angle with respect to the irradiation direction of the irradiation unit 91. The detection unit 92 images a light cutting line formed on the surface of the test object 200 by the irradiation light from the irradiation unit 91. Here, the light cutting line is formed according to the cross-sectional shape of the test object 200. The detection unit 92 images a shadow pattern formed on the surface of the test object 200 and supplies the captured image information to the interval adjustment unit 352. Thereby, the control part 500 acquires shape measurement data. The detection unit 92 includes a solid-state image sensor such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (C-MOS) sensor.

続いて、制御部５００について説明する。
制御部５００は、演算処理部３００と、入力装置５４２と、ジョイスティック５４３と、モニタ５４４とを備える。
入力装置５４２は、ユーザが各種指示情報を入力するキーボードなどを備える。入力装置５４２は、入力された指示情報を検出し、検出した指示情報を記憶部３５５に書き込み記憶させる。
ジョイスティック５４３は、ユーザの操作を受けて、その操作に応じて移動部３０の移動や回転テーブル２１を駆動させる制御信号を生成して駆動制御部３５４へ供給する。このように、ジョイスティック５４３は、指定領域においてセンサー部２０を配置させる状態を示す情報を検出し、検出した情報に基づいてセンサー部２０を配置させる制御指令情報として、入力することができる。
モニタ５４４は、データ出力部３５７から供給された測定データ（全測定ポイントの座標値）等を受け取る。モニタ５４４は、受け取った測定データ（全測定ポイントの座標値）等を表示する。また、モニタ５４４は、計測画面、指示画面等を表示する。 Next, the control unit 500 will be described.
The control unit 500 includes an arithmetic processing unit 300, an input device 542, a joystick 543, and a monitor 544.
The input device 542 includes a keyboard for a user to input various instruction information. The input device 542 detects the input instruction information, and writes and stores the detected instruction information in the storage unit 355.
In response to a user operation, the joystick 543 generates a control signal for moving the moving unit 30 and driving the rotary table 21 according to the operation, and supplies the control signal to the drive control unit 354. As described above, the joystick 543 can detect information indicating a state in which the sensor unit 20 is arranged in the designated area, and can input the information as control command information for arranging the sensor unit 20 based on the detected information.
The monitor 544 receives measurement data (coordinate values of all measurement points) supplied from the data output unit 357 and the like. The monitor 544 displays the received measurement data (coordinate values of all measurement points) and the like. The monitor 544 displays a measurement screen, an instruction screen, and the like.

演算処理部３００は、座標検出部３５１と、間隔調整部３５２と、座標算出部３５３と、駆動制御部３５４と、記憶部３５５と、移動指令部３５６と、データ出力部３５７と、回転方向算出部３５９とを備える。   The arithmetic processing unit 300 includes a coordinate detection unit 351, an interval adjustment unit 352, a coordinate calculation unit 353, a drive control unit 354, a storage unit 355, a movement command unit 356, a data output unit 357, and a rotation direction calculation. Part 359.

座標検出部３５１は、ヘッド位置検出部１１５から出力される座標信号によって、センサー部２０および回転テーブル２１の位置、すなわち水平方向における観察位置（光軸中心位置）と上下方向における観察位置とを検知する。また、座標検出部３５１は、テーブル位置検出部１３４から出力される回転位置を表す信号によって、回転テーブル２１の回転軸Ｌ１、Ｌ２回りの回転位置を検知する。座標検出部３５１は、それぞれ検知された水平方向における観察位置（光軸中心位置）と上下方向における観察位置の情報と、テーブル位置検出部１３４から出力される回転位置を表す情報（回転テーブル２１の回転位置情報）とから、座標情報を検出する。そして、座標検出部３５１は、センサー部２０の座標情報と回転テーブル２１の座標情報と回転位置情報とを座標算出部３５３へ供給する。
また、座標検出部３５１は、センサー部２０の座標情報と回転テーブル２１の座標情報と回転位置情報とに基づいて、センサー部２０と回転テーブル２１との相対的な移動経路、移動速度などを検出する。 The coordinate detection unit 351 detects the positions of the sensor unit 20 and the rotary table 21, that is, the observation position in the horizontal direction (optical axis center position) and the observation position in the vertical direction based on the coordinate signal output from the head position detection unit 115. To do. In addition, the coordinate detection unit 351 detects the rotation position around the rotation axes L <b> 1 and L <b> 2 of the rotation table 21 based on a signal representing the rotation position output from the table position detection unit 134. The coordinate detection unit 351 includes information on the detected observation position in the horizontal direction (optical axis center position) and observation position in the vertical direction, and information indicating the rotation position output from the table position detection unit 134 (of the rotation table 21). Coordinate information is detected from (rotational position information). Then, the coordinate detection unit 351 supplies the coordinate information of the sensor unit 20, the coordinate information of the rotation table 21, and the rotation position information to the coordinate calculation unit 353.
In addition, the coordinate detection unit 351 detects a relative movement path, a movement speed, and the like between the sensor unit 20 and the rotation table 21 based on the coordinate information of the sensor unit 20, the coordinate information of the rotation table 21, and the rotation position information. To do.

間隔調整部３５２は、座標計測開始前に記憶部３５５からサンプリング周波数を指定するデータを読み出す。間隔調整部３５２は、そのサンプリング周波数で、検出部９２から画像情報を受け取る。   The interval adjustment unit 352 reads data specifying the sampling frequency from the storage unit 355 before starting coordinate measurement. The interval adjustment unit 352 receives image information from the detection unit 92 at the sampling frequency.

座標算出部３５３は、間隔調整部３５２から供給されたフレームが間引かれた画像情報を受け取る。座標算出部３５３は、座標検出部３５１から供給されたセンサー部２０の座標情報と、回転テーブル２１の回転位置情報を受け取る。座標算出部３５３は、間隔調整部３５２から供給された画像情報と、センサー部２０の座標情報と、回転テーブル２１の回転位置情報とに基づき、各測定ポイントの座標値（三次元座標値）の点群データを算出する。   The coordinate calculation unit 353 receives image information in which frames supplied from the interval adjustment unit 352 are thinned out. The coordinate calculation unit 353 receives the coordinate information of the sensor unit 20 and the rotation position information of the rotation table 21 supplied from the coordinate detection unit 351. The coordinate calculation unit 353 calculates the coordinate value (three-dimensional coordinate value) of each measurement point based on the image information supplied from the interval adjustment unit 352, the coordinate information of the sensor unit 20, and the rotation position information of the rotation table 21. Point cloud data is calculated.

具体的な算出方法は以下の通りである。まず、座標算出部３５３は、受け取ったセンサー部２０の座標から、センサー部２０に固定された照射部９１の座標と、検出部９２の座標を算出する。
ここで、照射部９１はセンサー部２０に固定されているので、照射部９１の照射角度は、センサー部２０に対して固定である。また、検出部９２もセンサー部２０に固定されているので、検出部９２の撮像角度は、センサー部２０に対して固定である。 A specific calculation method is as follows. First, the coordinate calculation unit 353 calculates the coordinates of the irradiation unit 91 fixed to the sensor unit 20 and the coordinates of the detection unit 92 from the received coordinates of the sensor unit 20.
Here, since the irradiation unit 91 is fixed to the sensor unit 20, the irradiation angle of the irradiation unit 91 is fixed with respect to the sensor unit 20. Further, since the detection unit 92 is also fixed to the sensor unit 20, the imaging angle of the detection unit 92 is fixed with respect to the sensor unit 20.

座標算出部３５３は、照射した光が被検物２００にあたった点を、撮像された画像の画素毎に、三角測量を用いて算出する。ここで、照射した光が被検物２００にあたった点の座標は、照射部９１の座標から照射部２１の照射角度で描画される直線と、検出部９２の座標から検出部９２の撮像角度で描画される直線（光軸）とが交わる点の座標である。なお、上記の撮像された画像は、測定位置に配置されたセンサー部２０によって検出された画像を示す。
これによって、被検物に照射されるスリット光を所定の方向に走査させることにより、光が照射された位置の座標を算出することができる。
また、被検物２００は、回転テーブル２１に支持されている。被検物２００は、回転テーブル２１が回転軸周りに回転することにより、回転テーブル２１の回転軸を中心に一緒に回転する。つまり、算出された光が照射された位置の座標は、回転テーブル２１の回転軸中心に回転したことによって姿勢が傾けられた被検物２００の表面の位置を示す情報である。よって、光が照射された位置の座標を、回転テーブル２１の傾き、即ち回転軸周りの回転位置情報に基づいて、回転テーブル２１の傾きを補正することにより、実際の被検物２００の表面形状を求めることができる。
また、座標算出部３５３は、算出した三次元座標値の点群データを記憶部３５５に保存する。 The coordinate calculation unit 353 calculates the point where the irradiated light hits the test object 200 for each pixel of the captured image using triangulation. Here, the coordinates of the point where the irradiated light hits the test object 200 are a straight line drawn from the coordinates of the irradiation unit 91 to the irradiation angle of the irradiation unit 21 and the imaging angle of the detection unit 92 from the coordinates of the detection unit 92. This is the coordinates of the point where the straight line (optical axis) drawn at. In addition, said imaged image shows the image detected by the sensor part 20 arrange | positioned at the measurement position.
Accordingly, the coordinates of the position irradiated with the light can be calculated by scanning the slit light irradiated on the test object in a predetermined direction.
Further, the test object 200 is supported by the rotary table 21. The test object 200 rotates together around the rotation axis of the rotation table 21 as the rotation table 21 rotates around the rotation axis. That is, the calculated coordinates of the position irradiated with the light are information indicating the position of the surface of the test object 200 whose posture is tilted by rotating around the rotation axis of the rotary table 21. Therefore, the actual surface shape of the test object 200 is obtained by correcting the tilt of the rotary table 21 based on the tilt of the rotary table 21, that is, the rotational position information around the rotary axis, with respect to the coordinates of the position irradiated with light. Can be requested.
In addition, the coordinate calculation unit 353 stores the calculated point group data of the three-dimensional coordinate values in the storage unit 355.

記憶部３５５は、入力装置５４２から供給された各種指示情報を測定条件テーブルとして保持する。ここで、測定条件テーブルは、測定条件や測定手順等の所定の移動指令データ、被検物２００の測定位置と測定手順とを示す指定領域の測定ポイントの座標値と回転テーブル２１の回転位置、被検物２００の測定開始点（最初の測定ポイント）および測定終了点（最後の測定ポイント）等の座標値、測定開始位置での測定目標方向、各測定ポイントの間隔（例えば、一定間隔の測定ピッチ）を表すデータなどの項目を備える。   The storage unit 355 holds various instruction information supplied from the input device 542 as a measurement condition table. Here, the measurement condition table includes predetermined movement command data such as measurement conditions and measurement procedures, coordinate values of measurement points in a designated area indicating the measurement position and measurement procedure of the test object 200, and the rotation position of the rotation table 21. Coordinate values such as the measurement start point (first measurement point) and measurement end point (last measurement point) of the test object 200, the measurement target direction at the measurement start position, and the interval between each measurement point (for example, measurement at a fixed interval) (Pitch) and other data items.

例えば、被検物２００の測定位置と測定手順とを示す指定領域の測定ポイントの座標値と回転テーブル２１の回転位置は、次に示す処理により算出される。
測定ポイントの座標値と回転テーブル２１の回転位置は、被検物２００の指定領域を指定する測定ポイント毎に、ユーザによって入力された情報に基づいて、測定ヘッド１３および回転テーブル２１を駆動して、被検物２００およびセンサー部２０を所望の姿勢にそれぞれ位置決めした位置により算出される。
より具体的には、駆動制御部３５４から供給された各測定ポイントの座標値（三次元座標値）に基づいて、座標算出部３５３が、当該測定ポイントの座標値を算出する。座標算出部３５３が算出する当該測定ポイントの座標値は、入力装置５４２による当該座標値のキー入力の他、予めジョイスティック５４３の操作によって移動部３０を移動させ、および回転テーブル２１を駆動させ、被検物２００およびセンサー部２０を所望の姿勢に位置決めした位置により算出される。
座標検出部３５１は、位置決めされた姿勢の状態における、センサー部２０の座標情報と、回転テーブル２１の回転位置情報とを検出して座標算出部３５３へ供給する。座標算出部３５３は、センサー部２０の座標情報と、回転テーブル２１の回転位置情報を記憶部３５５に書き込み保存する。
また、被検物２００の測定開始点（最初の測定ポイント）および測定終了点（最後の測定ポイント）等の座標値は、座標検出部３５１により、被検物２００の指定領域の測定ポイントの座標値に基づいて生成され、記憶部３５５に書き込まれる。 For example, the coordinate value of the measurement point in the designated area indicating the measurement position and measurement procedure of the test object 200 and the rotation position of the rotation table 21 are calculated by the following process.
The coordinate value of the measurement point and the rotation position of the rotary table 21 are determined by driving the measurement head 13 and the rotary table 21 on the basis of information input by the user for each measurement point that designates the designated area of the test object 200. The position is calculated based on the positions of the test object 200 and the sensor unit 20 in the desired postures.
More specifically, based on the coordinate value (three-dimensional coordinate value) of each measurement point supplied from the drive control unit 354, the coordinate calculation unit 353 calculates the coordinate value of the measurement point. The coordinate value of the measurement point calculated by the coordinate calculation unit 353 is obtained by moving the moving unit 30 in advance by operating the joystick 543 and driving the rotary table 21 in addition to key input of the coordinate value by the input device 542. It is calculated from the position where the inspection object 200 and the sensor unit 20 are positioned in a desired posture.
The coordinate detection unit 351 detects the coordinate information of the sensor unit 20 and the rotation position information of the rotary table 21 in the positioned posture state, and supplies them to the coordinate calculation unit 353. The coordinate calculation unit 353 writes and stores the coordinate information of the sensor unit 20 and the rotation position information of the rotation table 21 in the storage unit 355.
In addition, the coordinate values such as the measurement start point (first measurement point) and the measurement end point (last measurement point) of the test object 200 are coordinated by the coordinate detection unit 351 of the measurement point in the designated area of the test object 200. It is generated based on the value and written to the storage unit 355.

また、記憶部３５５は、座標算出部３５３から供給された三次元座標値の点群データを測定データとして保持する。また、記憶部３５５は、座標検出部３５１から供給された各測定ポイントの座標値（三次元座標値）の点群データを保持する。また、記憶部３５５は、設計データ（ＣＡＤデータ）を保持する。   The storage unit 355 holds the point group data of the three-dimensional coordinate values supplied from the coordinate calculation unit 353 as measurement data. In addition, the storage unit 355 holds point group data of the coordinate values (three-dimensional coordinate values) of each measurement point supplied from the coordinate detection unit 351. The storage unit 355 holds design data (CAD data).

駆動制御部３５４は、ジョイスティック５４３からの操作信号に基づいて、または、移動指令部３５６からの指令信号に基づいて、ヘッド駆動部１１４およびテーブル駆動部１３３に駆動信号を出力して、移動部３０を移動させ、および回転テーブル２１の駆動させる制御を行う。
また、駆動制御部３５４は、ジョイスティック５４３からの操作信号に基づいて、登録位置として設定された移動部３０および回転テーブル２１の位置情報を記憶部３５５に書き込み記憶させる。つまり、駆動制御部３５４は、移動部３０に支持されているセンサー部２０の位置を間接的に取得することができる。 The drive control unit 354 outputs a drive signal to the head drive unit 114 and the table drive unit 133 based on an operation signal from the joystick 543 or based on a command signal from the movement command unit 356, and moves the moving unit 30. And control to drive the rotary table 21 is performed.
Further, the drive control unit 354 writes and stores the position information of the moving unit 30 and the rotary table 21 set as registered positions in the storage unit 355 based on the operation signal from the joystick 543. That is, the drive control unit 354 can indirectly acquire the position of the sensor unit 20 supported by the moving unit 30.

移動指令部３５６は、記憶部３５５から測定条件テーブルに登録された被検物２００の測定開始点（最初の測定ポイント）および測定終了点（最後の測定ポイント）等を読み出す。移動指令部３５６は、被検物２００の測定開始点および測定終了点から、被検物２００に対するスキャンの移動経路を算出する。
移動指令部３５６は、算出した移動経路に従って、測定ヘッド１３および回転テーブル２１を駆動させるべく、駆動制御部３５４を介してヘッド駆動部１１４とテーブル駆動部１３３とに移動指令を送信する。また、移動指令部３５６は、移動指令等に基づいて、間隔調整部３５２に制御信号を供給してセンサー部２０の光学系の制御を行う。 The movement command unit 356 reads from the storage unit 355 the measurement start point (first measurement point) and the measurement end point (last measurement point) of the test object 200 registered in the measurement condition table. The movement command unit 356 calculates a scanning movement path for the test object 200 from the measurement start point and measurement end point of the test object 200.
The movement command unit 356 transmits a movement command to the head drive unit 114 and the table drive unit 133 via the drive control unit 354 so as to drive the measurement head 13 and the rotary table 21 according to the calculated movement route. Further, the movement command unit 356 controls the optical system of the sensor unit 20 by supplying a control signal to the interval adjustment unit 352 based on the movement command or the like.

データ出力部３５７は、記憶部３５５から測定データ（全測定ポイントの座標値）等を読み出す。データ出力部３５７は、その測定データ（全測定ポイントの座標値）等をモニタ５４４に供給する。また、データ出力部３５７は、測定データ（全測定ポイントの座標値）等をプリンタ（不図示）へ出力する。   The data output unit 357 reads measurement data (coordinate values of all measurement points) and the like from the storage unit 355. The data output unit 357 supplies the measurement data (coordinate values of all measurement points) and the like to the monitor 544. The data output unit 357 outputs measurement data (coordinate values of all measurement points) and the like to a printer (not shown).

回転方向算出部３５９は、ＸＹＺ座標系の基準位置を示す球１９をスキャンすることにより検出される画像データに基づいて、球１９の表面座標を検出する。これにより、回転方向算出部３５９は、移動部３０に対して回転して支持されているセンサー部２０の回転方向を算出する。つまり、回転方向算出部３５９は、センサー部２０が球１９を検出して得られた１つの画像において示される点群情報を記憶部３５５から読み出して、その点群情報に基づいて近似される円を生成する。即ち、回転方向算出部３５９は、所定の大きさの円にフィッティングさせる円フィッティングを行う。回転方向算出部３５９は、センサー部２０が球１９を検出して得られた複数の画像データに基づいて、近似される円の中心の位置情報を算出する。回転方向算出部３５９は、それぞれ算出した円の中心の位置情報に基づいて直線近似を行い、円の中心の軌跡が示す角度を算出する。回転方向算出部３５９は、近似直線が示す角度（傾き）に基づいて、センサー部２０の取り付け角度を算出する。   The rotation direction calculation unit 359 detects the surface coordinates of the sphere 19 based on image data detected by scanning the sphere 19 indicating the reference position of the XYZ coordinate system. Accordingly, the rotation direction calculation unit 359 calculates the rotation direction of the sensor unit 20 that is supported by being rotated with respect to the moving unit 30. That is, the rotation direction calculation unit 359 reads the point cloud information indicated in one image obtained by the sensor unit 20 detecting the sphere 19 from the storage unit 355, and is approximated based on the point cloud information. Is generated. That is, the rotation direction calculation unit 359 performs a circle fitting for fitting to a circle having a predetermined size. The rotation direction calculation unit 359 calculates position information about the center of the circle to be approximated based on a plurality of image data obtained by the sensor unit 20 detecting the sphere 19. The rotation direction calculation unit 359 performs linear approximation based on the calculated position information of the center of the circle, and calculates an angle indicated by the locus of the center of the circle. The rotation direction calculation unit 359 calculates the mounting angle of the sensor unit 20 based on the angle (inclination) indicated by the approximate straight line.

図６から図１１を参照し、センサー部２０における回転軸４２ａの回転角度（取付角度）を変更後、基準となる球１９をスキャンしセンサー部２０の取り付け角度を検出するまでの処理の手順を説明する。
図６は、センサー部２０の取り付け角度を検出するまでの処理の手順を示すフローチャートである。
まず、形状測定装置１００は、球１９をスキャンするスキャン開始位置に、センサー部２０を移動させる。
図７は、球１９に対するスキャン位置を示す図である。この図には、球１９を上面視した状態が示される。
この図のライン光（ｌ１からｌｎ）は、便宜的に回転機構４０においてセンサー部２０の取り付け角度を０度に設定した場合を示してある。
図７に示すように、ライン光の中心位置（プローブ座標原点）が球１９をＸ軸とＹ軸にそれぞれ４５度方向（Ｓｃａｎ４５°）の角度を保ち、Ｘ＋、Ｙ＋方向（右肩上がり）に横断するように、順にスキャンを行えるような最適な開始位置を、ユーザは、形状測定装置１００に設定する。ユーザは、最適な開始位置を、球１９の既知の座標に基づいて、球１９を横断するように算定し、形状測定装置１００に設定する。
形状測定装置１００は、その設定されたスキャン開始位置を、ティーチングされた位置情報を示すティーチングファイルに保持させる。ティーチングとは、センサー部２０がスキャンする経路を示す位置情報を形状測定装置１００に保持させる処理である。 With reference to FIGS. 6 to 11, the procedure of processing until the reference sphere 19 is scanned and the mounting angle of the sensor unit 20 is detected after the rotation angle (mounting angle) of the rotating shaft 42 a in the sensor unit 20 is changed. explain.
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure until the attachment angle of the sensor unit 20 is detected.
First, the shape measuring apparatus 100 moves the sensor unit 20 to a scan start position for scanning the sphere 19.
FIG. 7 is a diagram illustrating a scan position with respect to the sphere 19. This figure shows a state in which the sphere 19 is viewed from above.
The line light (l 1 to l n ) in this figure shows the case where the mounting angle of the sensor unit 20 is set to 0 degree in the rotation mechanism 40 for convenience.
As shown in FIG. 7, the center position (probe coordinate origin) of the line light keeps the sphere 19 at an angle of 45 degrees (Scan 45 °) with respect to the X axis and the Y axis, respectively, in the X + and Y + directions (upward to the right). The user sets an optimal start position in the shape measuring apparatus 100 so that the scans can be performed in order so as to traverse. The user calculates the optimal start position so as to cross the sphere 19 based on the known coordinates of the sphere 19, and sets the optimum start position in the shape measuring apparatus 100.
The shape measuring apparatus 100 holds the set scan start position in the teaching file indicating the taught position information. Teaching is a process for causing the shape measuring apparatus 100 to hold position information indicating a path scanned by the sensor unit 20.

形状測定装置１００のティーチングを行う場合、移動指令部３５６は、駆動制御部３５４により直交軸、回転機構を駆動させて移動部３０を移動させることにより、センサー部２０を球１９の測定開始位置に移動させる。
ユーザは、センサー部２０から照射される光切断線が被測定物の測定開始位置に照射されるように６軸を移動ツマミ、またはジョイスティック５４３を用いて調整する。
この時、光切断線はセンサー部２０内の検出部９２によって検出された画像データから検出された光切断線の位置をモニタ５４４に表示する。これにより、ユーザは、光切断線の位置を検出された画像の中心に撮像されるように微調整が可能である。
センサー部２０は、形状測定装置１００への取り付け前に単体校正が実施されており、光切断線が計測カメラの中心位置にある時がワーキングディスタンスの中心となるように予め校正されている。
このように、形状測定装置１００は、予めティーチングされることにより、角度検出動作時には、記憶部３５５のティーチングファイルに保持されている予めティーチングされた開始位置情報を基にスキャン開始点へ、センサー部２０を移動させる（ステップＳ１０）。 When teaching the shape measuring apparatus 100, the movement command unit 356 moves the moving unit 30 by driving the orthogonal axis and rotation mechanism by the drive control unit 354, thereby moving the sensor unit 20 to the measurement start position of the sphere 19. Move.
The user adjusts the six axes by using the moving knob or the joystick 543 so that the light cutting line irradiated from the sensor unit 20 is irradiated to the measurement start position of the object to be measured.
At this time, the light cutting line displays on the monitor 544 the position of the light cutting line detected from the image data detected by the detection unit 92 in the sensor unit 20. Thereby, the user can finely adjust so that the position of the light cutting line is captured at the center of the detected image.
The sensor unit 20 is calibrated as a single unit before being attached to the shape measuring apparatus 100, and is calibrated in advance so that the center of the working distance is when the optical cutting line is at the center position of the measurement camera.
As described above, the shape measuring apparatus 100 is pre-teached, and at the time of angle detection operation, the sensor unit moves to the scan start point based on the pre-teached start position information held in the teaching file of the storage unit 355. 20 is moved (step S10).

次に、入力装置５４２は、ユーザによって指定されたスキャン方向を記憶部３５５に書き込んで登録する。
入力装置５４２は、指定されたスキャン方向を、スキャン開始位置同様にティーチングファイルのデータとして予め記憶部３５５に保持させる。設定されるスキャン方向は、０〜９０度の取り付け可能範囲内で設定できる。望ましいスキャン方向は、有効な点群数をできるだけ多く生成できるように、０〜９０度の取り付け可能範囲内に対し、中間位置の４５°とする（ステップＳ２０）。 Next, the input device 542 writes and registers the scan direction designated by the user in the storage unit 355.
The input device 542 holds the designated scan direction in the storage unit 355 in advance as teaching file data in the same manner as the scan start position. The scan direction to be set can be set within an attachable range of 0 to 90 degrees. The desired scanning direction is set to 45 ° of the intermediate position with respect to the attachable range of 0 to 90 degrees so that as many valid point cloud numbers as possible can be generated (step S20).

次に、入力装置５４２は、ユーザによって指定されたスキャンピッチを記憶部３５５に書き込んで登録する。
入力装置５４２は、指定されたスキャンピッチをスキャン開始位置同様にティーチングファイルのデータとして予め記憶部３５５に保持させる。例えば、スキャンピッチの値は、デフォルト値として１００μｍ（マイクロメートル）にする。このスキャンピッチの値は、球１９の大きさ、必要とされる設定精度に応じて変更することができる（ステップＳ３０）。 Next, the input device 542 writes and registers the scan pitch designated by the user in the storage unit 355.
The input device 542 holds the designated scan pitch in the storage unit 355 in advance as teaching file data in the same manner as the scan start position. For example, the value of the scan pitch is set to 100 μm (micrometer) as a default value. The value of this scan pitch can be changed according to the size of the sphere 19 and the required setting accuracy (step S30).

次に、形状測定装置１００は、センサー部２０をスキャンさせて、スキャン範囲分の画像を取得する。センサー部２０は、指定されたスキャン範囲分における球１９の画像を取得する。
図８を参照し、センサー部２０の取り付け方向を変更した場合のライン光と球１９の関係を説明する。
図８は、センサー部２０の取り付け方向を変更した場合のライン光の状態を示す図である。
センサー部２０の取り付け角度を、図８（ａ）は０度、図８（ｂ）は４５度、図８（ｃ）は９０度とした場合のライン光と球１９の関係を示す。
この図に示される座標系はワールド座標系によって示されており、紙面右がＸ軸、上がＹ軸、紙面から飛び出る方向がＺ軸である。図示される直線は、球１９を上面視したライン光を示す。また、複数の直線本は、スキャン方向を４５度方向に設定し、指定されたピッチでセンサ部２０を移動させて画像を取得した位置における、それぞれのライン光の軌跡を示す。 Next, the shape measuring apparatus 100 scans the sensor unit 20 and acquires images for the scan range. The sensor unit 20 acquires an image of the sphere 19 in the designated scan range.
The relationship between the line light and the sphere 19 when the mounting direction of the sensor unit 20 is changed will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating the state of line light when the mounting direction of the sensor unit 20 is changed.
FIG. 8A shows the relationship between the line light and the sphere 19 when the mounting angle of the sensor unit 20 is 0 degree, FIG. 8B is 45 degrees, and FIG. 8C is 90 degrees.
The coordinate system shown in this figure is shown by the world coordinate system, with the X axis on the right side of the page, the Y axis on the top, and the Z axis that protrudes from the page. The straight line shown shows the line light when the sphere 19 is viewed from above. In addition, the plurality of straight lines indicate the trajectories of the respective line lights at positions where the scanning direction is set to 45 degrees and the sensor unit 20 is moved at a specified pitch to acquire an image.

図６に戻り、次に、座標算出部３５３は、センサー部２０が球１９を検出して、取得した画像に基づいて３次元点群情報を生成する。座標算出部３５３は、取得した画像から、画像信号が示す輝度値が高いピーク位置を検出する。回転方向算出部３５９は、座標算出部３５３によって検出されたピーク位置に基づいて、センサー部２０によって検出された情報から位置情報に変換する変換テーブルによる点群変換を行い、３次元点群情報を生成する。なお、センサー部２０によって検出された情報から位置情報に変換する変換テーブルは、予め記憶部３５５に記憶されている（ステップＳ５０）。   Returning to FIG. 6, next, the coordinate calculation unit 353 detects the sphere 19 by the sensor unit 20 and generates three-dimensional point group information based on the acquired image. The coordinate calculation unit 353 detects a peak position with a high luminance value indicated by the image signal from the acquired image. Based on the peak position detected by the coordinate calculation unit 353, the rotation direction calculation unit 359 performs point group conversion using a conversion table that converts information detected by the sensor unit 20 into position information, and converts the three-dimensional point group information. Generate. A conversion table for converting information detected by the sensor unit 20 into position information is stored in the storage unit 355 in advance (step S50).

次に、回転方向算出部３５９は、得られた１画像において、生成された３次元点群情報によって示される１ライン（光切断線）をプローブ座標系のＹＺ平面上の円としてフィッティングする。
ところで、センサー部２０の取り付け方向が不定である場合、ライン光の向きも不定である。このため、スキャンピッチによって間隔が定められてスキャンされた結果によって示されるラインであっても、各ライン（光切断線）の相互の位置関係は不明である。
しかしながら、それぞれの１ライン（光切断線）においては、球１９をスキャン（測定）して生成されていることにより、センサー部２０の取り付け方向、すなわちライン光の向きに係らず円（真円）であることが保証される。
そこで、回転方向算出部３５９は、ライン毎に取得した３次元点群情報を、プローブ座標系ＹＺ平面上の円としてフィッティングを行い、フィッティングして生成された円の中心座標を算出する（ステップＳ６０）。 Next, the rotation direction calculation unit 359 fits one line (light cutting line) indicated by the generated three-dimensional point group information as a circle on the YZ plane of the probe coordinate system in the obtained one image.
By the way, when the attachment direction of the sensor part 20 is indefinite, the direction of line light is also indefinite. For this reason, the mutual positional relationship between the lines (light cutting lines) is unknown even for the lines indicated by the result of scanning with the interval determined by the scan pitch.
However, each one line (light cutting line) is generated by scanning (measuring) the sphere 19, so that it is a circle (perfect circle) regardless of the mounting direction of the sensor unit 20, that is, the direction of the line light. Is guaranteed.
Therefore, the rotation direction calculation unit 359 performs fitting on the three-dimensional point group information acquired for each line as a circle on the probe coordinate system YZ plane, and calculates the center coordinates of the circle generated by the fitting (step S60). ).

フィッティングして生成された円の中心座標について説明する。
図９は、図８と同様にセンサー部２０の取り付け方向を変更した場合の中心座標の位置を示す図である。
図９（ａ）は０度、図９（ｂ）は４５度、図９（ｃ）は９０度とした場合のライン光と球１９の関係を示す。
この図に示される座標系はワールド座標系によって示されており、紙面右がＸ軸、上がＹ軸、紙面から飛び出る方向がＺ軸である。直線は、球１９を状面視したライン光を示しており、複数本が描かれているのはスキャン方向を４５度方向に設定し、指定されたピッチで移動した画像を取得する位置における、それぞれのライン光の軌跡である。
ライン毎に算出した中心座標位置を基に繋いだ線を、図中に矢印で示す。 The center coordinates of the circle generated by fitting will be described.
FIG. 9 is a diagram illustrating the position of the center coordinates when the mounting direction of the sensor unit 20 is changed as in FIG. 8.
9A shows the relationship between the line light and the sphere 19 when the angle is 0 degree, FIG. 9B is 45 degrees, and FIG. 9C is 90 degrees.
The coordinate system shown in this figure is shown by the world coordinate system, with the X axis on the right side of the page, the Y axis on the top, and the Z axis that protrudes from the page. The straight line indicates line light obtained by viewing the sphere 19 in a plane, and a plurality of lines are drawn at a position where a scan direction is set to 45 degrees and an image moved at a specified pitch is acquired. It is the locus of each line light.
A line connected based on the center coordinate position calculated for each line is indicated by an arrow in the figure.

ここで、プローブ座標系について説明する。
図１０は、プローブ座標系を示す図である。
この図に示されるセンサー部２０において、照射部９１から照射されたライン光９１ａの軸と検出部９２の光軸９２ａが交わる点を原点として、ライン光９１ａの照射方向と逆向きの方向をＺ＋方向、紙面右をＸ＋方向、紙面奥をＹ＋方向としたプローブ座標系が定義されている。
例えば、検出部９２が、（1024×1024）画素のＣＣＤカメラを備える場合には、ＣＣＤカメラが、ライン光９１ａによって描かれる光切断線の長手方向をＣＣＤカメラの垂直走査方向として撮像し、最大輝度位置の検出をＣＣＤカメラの水平走査方向に行うことにより、最大1024個のピーク位置を１画面内の情報から検出することができる。
これにより、予めセンサー部２０が単体校正された状態では、撮像された画像内の精密な水平画素の位置から、校正データを基にした補正演算により、光切断面内のプローブ座標系での３次元座標が生成可能である。仮に、センサー部２０が単体校正された状態に校正誤差が含まれる場合であっても、撮像された画像内の精密な水平画素の位置から生成された校正データを基にした補正演算により補正することができる。本実施形態に示すセンサー部２０は、このような校正誤差がなく校正されているものとし、補正演算の詳細に関しては説明を省略する。 Here, the probe coordinate system will be described.
FIG. 10 is a diagram showing a probe coordinate system.
In the sensor unit 20 shown in this figure, the direction opposite to the irradiation direction of the line light 91a is defined as Z + with the point where the axis of the line light 91a irradiated from the irradiation unit 91 and the optical axis 92a of the detection unit 92 intersect as the origin. A probe coordinate system is defined with the direction, the right side of the drawing as the X + direction, and the back of the drawing as the Y + direction.
For example, when the detection unit 92 includes a (1024 × 1024) pixel CCD camera, the CCD camera captures the longitudinal direction of the light section line drawn by the line light 91a as the vertical scanning direction of the CCD camera, By detecting the luminance position in the horizontal scanning direction of the CCD camera, a maximum of 1024 peak positions can be detected from information in one screen.
As a result, in a state where the sensor unit 20 is calibrated in advance, from the precise horizontal pixel position in the captured image, the correction calculation based on the calibration data is used to perform 3 in the probe coordinate system in the light cutting plane. Dimensional coordinates can be generated. Even if the sensor unit 20 is calibrated as a single unit and includes a calibration error, it is corrected by a correction calculation based on calibration data generated from a precise horizontal pixel position in the captured image. be able to. The sensor unit 20 shown in the present embodiment is calibrated without such a calibration error, and the description of the details of the correction calculation is omitted.

続いて、ワールド座標系について説明する。
プローブ座標系として生成された点群情報の座標は、ヘッド位置検出部１１５によって検出されたＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向のエンコーダの位置情報、および、センサー部２０の取り付け角度情報を加味した演算を、回転方向算出部３５９が行い、ワールド座標系に変換される。つまり、ワールド座標系は、図１に示された形状測定装置１００の左手前を原点としてＸ、Ｙ、Ｚ方向での測定空間内の３次元位置を示す座標系のことである。 Next, the world coordinate system will be described.
The coordinates of the point group information generated as the probe coordinate system take into account the position information of the encoders in the X, Y, and Z axes of the three axes detected by the head position detection unit 115 and the mounting angle information of the sensor unit 20. The calculation is performed by the rotation direction calculation unit 359 and converted into the world coordinate system. That is, the world coordinate system is a coordinate system that indicates a three-dimensional position in the measurement space in the X, Y, and Z directions with the left front of the shape measuring apparatus 100 shown in FIG. 1 as the origin.

続いて、プローブ座標系からワールド座標系への変換について説明する。
プローブ座標系によって示される点の３次元座標を式（１）として示す。 Next, conversion from the probe coordinate system to the world coordinate system will be described.
The three-dimensional coordinate of the point indicated by the probe coordinate system is shown as equation (1).

Figure 2012093258
Figure 2012093258

図１１は、センサー部２０におけるプローブ座標系を示す図である。
この図１１は、回転機構４０が回転中心軸Ｃ１の回転中心ＯＲを基準として、取り付け角度ａとする位置に、センサー部２０を回転して支持する状態を示す。この場合、回転中心軸Ｃ１は、Ｚ軸と一致するものとする。
取り付け角度ａの回転を行うことにより生成される回転行列をＭａとすると、プローブ座標系からワールド座標への変換は式（２）として示される。 FIG. 11 is a diagram showing a probe coordinate system in the sensor unit 20.
The 11, as a rotating mechanism 40 relative to the rotational center O R of the rotation center axis C1, in a position with the mounting angle a, showing a state in which the support by rotating the sensor unit 20. In this case, the rotation center axis C1 is assumed to coincide with the Z axis.
Assuming that the rotation matrix generated by rotating the attachment angle a is Ma, the conversion from the probe coordinate system to the world coordinates is expressed as Equation (2).

Figure 2012093258
Figure 2012093258

ここで、Ｏは回転中心軸Ｃ１の回転中心ＯＲをワールド座標系によって示しており、形状測定装置１００のＸ、Ｙ、Ｚ軸のエンコーダ値と一致させるように校正されている。
Ｌは、回転中心軸Ｃ１の回転中心ＯＲを基点として、プローブ座標系の原点ＯＰに向けてのベクトルを示す。ベクトルＬのノルムをｌ（エル）とすると、ベクトルＬは、式（３）として示される。 Here, O is the rotational center O R of the rotation center axis C1 shows the world coordinate system, X shape measuring apparatus 100, Y, and is calibrated to match the encoder value of the Z-axis.
L as origin the rotational center O R of the rotation center axis C1, shows a vector toward the origin O P of the probe coordinate system. Assuming that the norm of the vector L is l (el), the vector L is expressed as equation (3).

Figure 2012093258
Figure 2012093258

式（３）として示される演算処理により、回転方向算出部３５９は、ベクトルＬの先端、即ち、プローブ座標系の原点ＯＰを、ワールド座標系に変換することができる。つまり、回転方向算出部３５９は、センサー部２０によって検出された披検物２００の表面の位置情報をワールド座標系に変換することができることを示している。 The arithmetic processing shown as the formula (3), the rotation direction calculation section 359, the tip of the vector L, that, the origin O P of the probe coordinate system can be converted into the world coordinate system. In other words, the rotation direction calculation unit 359 indicates that the position information on the surface of the specimen 200 detected by the sensor unit 20 can be converted into the world coordinate system.

次に、回転方向算出部３５９は、スキャンして取得した複数の画像情報から取得した画像から算出される円中心座標に基づいて、それらの円中心座標の直線近似を行う(ステップＳ７０)。
図１２は、円中心座標（中心位置）の軌跡をプローブ座標系で示した図である。
この図に示される矢印は、円中心座標（中心位置）の軌跡を直線近似してプローブ座標系において示したものである。
この図におけるＸ方向は、プローブ座標系におけるスキャン位置を示し、スキャン開始位置から、スキャン方向として設定された４５度方向のオフセット（スキャンピッチ × 画像番号Ｎ）を考慮して示されている。
回転方向算出部３５９は、各円中心位置を座標Ｙ、および、スキャン位置を座標Ｘとして示されるＸＹ平面上の直線として直線近似を行い、その直線の傾きφを算出する（ステップＳ８０）。 Next, the rotation direction calculation unit 359 performs linear approximation of the circle center coordinates based on the circle center coordinates calculated from the images acquired from the plurality of pieces of image information acquired by scanning (step S70).
FIG. 12 is a diagram showing the locus of the circle center coordinates (center position) in the probe coordinate system.
The arrows shown in this figure are shown in the probe coordinate system by linearly approximating the locus of the circle center coordinates (center position).
The X direction in this figure indicates the scan position in the probe coordinate system, and is shown in consideration of an offset (scan pitch × image number N) in the 45 degree direction set as the scan direction from the scan start position.
The rotation direction calculation unit 359 performs straight line approximation with each circle center position as a straight line on the XY plane indicated by the coordinate Y and the scan position as the coordinate X, and calculates the inclination φ of the straight line (step S80).

次に、回転方向算出部３５９は、算出された傾きφに基づいて、センサー部２０の取り付け角度に変換する。
算出された傾きφに対し、センサー部２０の取り付け角度φ’は、式（４）として示される演算式に基づいて算出することができる。 Next, the rotation direction calculation unit 359 converts the sensor unit 20 into an attachment angle based on the calculated inclination φ.
With respect to the calculated inclination φ, the mounting angle φ ′ of the sensor unit 20 can be calculated based on an arithmetic expression shown as Expression (4).

Figure 2012093258
Figure 2012093258

式（４）に示される演算式により、回転方向算出部３５９は、算出された傾きφと、予め定めたスキャン方向（４５°）とにより、センサー部２０の取り付け角度φ’を算出することができる(ステップＳ９０)。   The rotational direction calculation unit 359 can calculate the mounting angle φ ′ of the sensor unit 20 based on the calculated inclination φ and a predetermined scan direction (45 °) by the arithmetic expression shown in Expression (4). Yes (step S90).

本発明の実施形態に示したように、センサー部２０の取り付け角度を変更した後に、基準となる球の測定を行うことにより、その結果から、センサー部２０の現在の取り付け方向を自動で精密に算出することができる。その結果、正確に設定された取付角度情報に基づいて、安全に測定を行うことが可能となり、高精度な３次元形状を測定可能な形状測定装置１００を構成することが可能となる。  As shown in the embodiment of the present invention, by changing the mounting angle of the sensor unit 20 and measuring the reference sphere, the current mounting direction of the sensor unit 20 is automatically and precisely determined from the result. Can be calculated. As a result, it is possible to safely measure based on the accurately set mounting angle information, and it is possible to configure the shape measuring apparatus 100 capable of measuring a highly accurate three-dimensional shape.

本実施形態に係る形状測定装置１００によれば、上記回転機構４０を用いてセンサー部２０を回転させることで、センサー部２０のスキャン方向と直交する方向にライン光９１ａを配置できるので、種々の被検物２００においても最適な範囲を測定できる。   According to the shape measuring apparatus 100 according to the present embodiment, the line light 91a can be arranged in a direction orthogonal to the scanning direction of the sensor unit 20 by rotating the sensor unit 20 using the rotation mechanism 40. Even in the test object 200, the optimum range can be measured.

なお、本実施形態において、センサー部２０は、被検物２００にライン光を照射する照射部９１およびライン光の照射方向とは異なる方向から被検物２００に照射されたライン光を検出する検出部９２を有する。移動部３０は、互いに直交する座標系の座標軸方向に、センサー部２０を平行移動させる。回転機構４０は、移動部に対して前記センサー部を回転可能に支持する。回転方向算出部３５９が、座標系の基準位置を示す球１９を検出することにより、移動部３０に対するセンサー部２０の回転方向を算出する。
これにより、センサー部２０によって測定する、種々の被検物２００の形状測定の測定精度を向上させることができる。また、センサー部２０がライン光９１ａの長さ方向と直交する方向にスキャンを行うので、ライン光９１ａの全域を有効に利用することができ、測定領域におけるスキャン回数を少なくすることができ、短時間で形状測定を行うことができる。 In the present embodiment, the sensor unit 20 detects the line light irradiated to the test object 200 from a direction different from the irradiation direction of the line light and the irradiation unit 91 that irradiates the test object 200 with the line light. Part 92. The moving unit 30 translates the sensor unit 20 in the coordinate axis directions of the coordinate systems orthogonal to each other. The rotation mechanism 40 rotatably supports the sensor unit with respect to the moving unit. The rotation direction calculation unit 359 calculates the rotation direction of the sensor unit 20 relative to the moving unit 30 by detecting the sphere 19 indicating the reference position of the coordinate system.
Thereby, the measurement precision of the shape measurement of the various to-be-tested objects 200 measured by the sensor part 20 can be improved. In addition, since the sensor unit 20 performs scanning in a direction orthogonal to the length direction of the line light 91a, the entire area of the line light 91a can be used effectively, and the number of scans in the measurement region can be reduced. Shape measurement can be performed in time.

また、回転方向算出部３５９は、センサー部２０が球１９を検出して得られた１つの画像において示される点群情報に基づいて近似される円を生成する。回転方向算出部３５９は、得られた複数の画像に基づいて近似される円の中心の位置を算出する。回転方向算出部３５９は、算出した中心の位置を示す中心位置情報に基づいて、センサー部２０の取り付け角度を算出する。
これにより、回転方向算出部３５９は、算出した中心の位置を示す中心位置情報に基づいて、中心の位置の移動方向から、回転機構４０におけるセンサー部２０の取り付け角度を算出することができる。 In addition, the rotation direction calculation unit 359 generates a circle that is approximated based on the point group information indicated in one image obtained by the sensor unit 20 detecting the sphere 19. The rotation direction calculation unit 359 calculates the position of the center of a circle that is approximated based on the obtained plurality of images. The rotation direction calculation unit 359 calculates the mounting angle of the sensor unit 20 based on the center position information indicating the calculated center position.
Thereby, the rotation direction calculation unit 359 can calculate the attachment angle of the sensor unit 20 in the rotation mechanism 40 from the movement direction of the center position based on the calculated center position information indicating the center position.

また、センサー部２０は、座標系の座標軸方向と異なる方向に移動部によって移動させられて、球１９を検出する。
これにより、座標軸方向と異なる方向に移動させることにより、２つの軸の成分を１回のスキャンにより検出することができる。 The sensor unit 20 is moved by the moving unit in a direction different from the coordinate axis direction of the coordinate system to detect the sphere 19.
Thereby, by moving in a direction different from the coordinate axis direction, components of the two axes can be detected by one scan.

また、センサー部２０は、回転方向算出部３５９により算出されたセンサー部２０の回転方向に基づいて、ライン光９１ａの長さ方向と直角となる方向に移動させられて被検物２００の形状を検出する。
これにより、センサー部２０がライン光９１ａの長さ方向と直交する方向にスキャンを行うので、ライン光９１ａの全域を有効に利用することができ、測定領域におけるスキャン回数を少なくすることができ、短時間で形状測定を行うことができる。 Further, the sensor unit 20 is moved in a direction perpendicular to the length direction of the line light 91a based on the rotation direction of the sensor unit 20 calculated by the rotation direction calculation unit 359, so that the shape of the test object 200 is changed. To detect.
Thereby, since the sensor unit 20 performs scanning in a direction orthogonal to the length direction of the line light 91a, the entire area of the line light 91a can be used effectively, and the number of scans in the measurement region can be reduced. Shape measurement can be performed in a short time.

また、回転機構４０は、センサー部２０を回転させる回転軸の中心軸とライン光の中心軸とが一致するように、移動部３０とセンサー部２０との間に設けられている。
これにより、回転方向算出部３５９による演算処理を低減させることができ、また、検出精度を高めることができる。
また、移動部３０は、被検物２００を載置する載置台を跨ぐ門型フレーム１５を備えている。これにより、センサー部２０を回転させた後に被検物２００に対するライン光９１ａの測定開始位置がＸＹ平面内にあるため、被検物２００の端部においてセンサー部２０を回転させた場合であっても、ライン光９１ａが被検物２００の表面から外れてしまい、被検物２００に対するセンサー部２０の位置を再調整する必要が生じることがない。また、非常に安定した定盤１３を介してセンサー部２０の回転機構と傾斜回転テーブル１４を切り分けている。そのため、被検物を傾斜および回転させる際の誤差にセンサー部２０の回転誤差が重畳することがなく高精度な測定が達成できる。 The rotation mechanism 40 is provided between the moving unit 30 and the sensor unit 20 so that the center axis of the rotation axis that rotates the sensor unit 20 and the center axis of the line light coincide with each other.
Thereby, the calculation process by the rotation direction calculation unit 359 can be reduced, and the detection accuracy can be increased.
The moving unit 30 includes a portal frame 15 that straddles a mounting table on which the test object 200 is mounted. Thereby, since the measurement start position of the line light 91a with respect to the test object 200 is in the XY plane after the sensor unit 20 is rotated, the sensor unit 20 is rotated at the end of the test object 200. However, the line light 91a does not deviate from the surface of the test object 200, and there is no need to readjust the position of the sensor unit 20 with respect to the test object 200. Further, the rotation mechanism of the sensor unit 20 and the tilt rotation table 14 are separated through a very stable surface plate 13. Therefore, a high-accuracy measurement can be achieved without the rotation error of the sensor unit 20 being superimposed on the error in tilting and rotating the test object.

以上、本発明の一実施形態に係る構成について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、回転機構４０におけるセンサー部２０の取付角度の設定範囲が０°〜１２０°の場合を例に挙げて説明したが、センサー部２０の取付角度の設定範囲を０°〜１８０°に設定しても構わない。この構成によれば、ライン光９１ａの向きが０°〜１８０°の範囲で変化するため、より広い範囲で被検物２００の形状を測定することができる。
また、本実施形態では、移動部３０は、被検物２００を載置する載置台を跨ぐ門型フレーム１５を備えているものとしたが、多関節アーム状の構成を備えるものであってもよい。 The configuration according to the embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the invention.
For example, in the above embodiment, the case where the setting range of the mounting angle of the sensor unit 20 in the rotation mechanism 40 is described as an example, but the setting range of the mounting angle of the sensor unit 20 is 0 ° to 120 °. You may set to 180 degrees. According to this configuration, since the direction of the line light 91a changes in the range of 0 ° to 180 °, the shape of the test object 200 can be measured in a wider range.
In the present embodiment, the moving unit 30 includes the portal frame 15 that straddles the mounting table on which the test object 200 is mounted. However, the moving unit 30 may include an articulated arm-shaped configuration. Good.

１５…門型フレーム、２０…センサー部、３０…移動部、４０…回転機構、９１…照射部、９２…検出部、１００…形状測定装置、２００…被検物、３５９…回転方向算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Portal frame, 20 ... Sensor part, 30 ... Moving part, 40 ... Rotation mechanism, 91 ... Irradiation part, 92 ... Detection part, 100 ... Shape measuring apparatus, 200 ... Test object, 359 ... Rotation direction calculation part

Claims (6)

被検物にライン光を照射する光照射部および前記ライン光の照射方向とは異なる方向から前記被検物に照射された前記ライン光を検出する検出部を有するセンサー部と、
互いに直交する座標系の座標軸方向それぞれに、前記センサー部を移動させる移動部と、
前記移動部に対して前記センサー部を回転可能に支持する回転機構と、
前記座標系の基準位置を示す球を検出することにより、前記移動部に対する前記センサー部の回転方向を算出する回転方向算出部と、
を備えることを特徴とする形状測定装置。 A sensor unit having a light irradiation unit for irradiating the test object with line light and a detection unit for detecting the line light irradiated on the test object from a direction different from the irradiation direction of the line light;
A moving unit that moves the sensor unit in each of coordinate axis directions of a coordinate system orthogonal to each other;
A rotation mechanism that rotatably supports the sensor unit with respect to the moving unit;
A rotation direction calculating unit that calculates a rotation direction of the sensor unit with respect to the moving unit by detecting a sphere indicating a reference position of the coordinate system;
A shape measuring apparatus comprising: 前記回転方向算出部は、
前記センサー部が前記球を検出して得られた１つの画像において示される点群情報に基づいて近似される円を生成し、得られた複数の前記画像に基づいて前記近似される円の中心の位置情報に基づいて、前記センサー部の取り付け角度を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。 The rotation direction calculation unit
The sensor unit generates a circle that is approximated based on point cloud information indicated in one image obtained by detecting the sphere, and the center of the approximate circle that is obtained based on the obtained plurality of images The shape measuring device according to claim 1, wherein the mounting angle of the sensor unit is calculated based on the position information. 前記センサー部は、
前記座標系の座標軸方向と異なる方向に前記移動部によって移動させられて、前記球を検出する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の形状測定装置。 The sensor unit is
The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the sphere is detected by being moved by the moving unit in a direction different from a coordinate axis direction of the coordinate system. 前記センサー部は、
前記回転方向算出部により算出された前記センサー部の回転方向に基づいて、前記ライン光と直角となる方向に移動させられて前記被検物の形状を検出する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の形状測定装置。 The sensor unit is
The shape of the test object is detected by being moved in a direction perpendicular to the line light based on the rotation direction of the sensor unit calculated by the rotation direction calculation unit. The shape measuring apparatus according to claim 3. 前記回転機構は、前記センサー部を回転させる回転軸の中心軸と前記ライン光の中心軸とが一致するように、前記移動部と前記センサー部との間に設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の形状測定装置。 The rotation mechanism is provided between the moving unit and the sensor unit so that a central axis of a rotation axis for rotating the sensor unit coincides with a central axis of the line light. The shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4. 前記移動部は、
前記被検物を載置する載置台を跨ぐ門柱型構造
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の形状測定装置。 The moving unit is
The shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a portal-pillar structure straddling a mounting table on which the test object is mounted.
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