JP2017227612A - 三次元測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 二次要素を抽出するための設定作業を簡素化することができる三次元測定装置を提供する。【解決手段】 測定対象物の立体形状を表す点群に基づいて、測定対象物の立体形状を表示する立体形状表示手段と、立体形状表示手段により表示された立体形状に対する位置の指定を受け付け、当該位置の指定に基づいて、点群を選択する点群選択手段と、点群に基本形状をフィッティングさせて一次要素を特定する一次要素抽出手段と、一次要素抽出手段により特定された３以上の一次要素に基づいて、二次要素を特定する二次要素抽出手段と、二次要素を表示する二次要素表示手段と、３以上の一次要素の中から、１つの一次要素を注目要素として指定するための注目要素の指定を受け付ける注目要素指定手段とにより構成される。二次要素抽出手段は、注目要素と当該注目要素以外の一次要素とから幾何学的な演算により、二次要素を特定する。【選択図】 図７

Description

本発明は、三次元測定装置に係り、さらに詳しくは、測定対象物の立体形状を表す点群に基本形状をフィッティングさせて幾何要素を特定する三次元測定装置の改良に関する。

三次元測定装置は、測定対象物の形状や寸法を三次元的に測定する測定器であり、三次元空間における多数の測定点の位置情報からなる三次元形状データを取得することができる。取得された三次元形状データは、例えば、多数の測定点が立体配置された立体形状として表示される。寸法測定では、複数の幾何要素を特定することにより、幾何要素間の距離や角度が求められる。測定箇所の幾何要素は、平面や円筒などの形状を指定し、１つの測定点を選択し、或いは、複数の測定点からなる点群を選択することによって特定することができる。

この様な測定対象の幾何要素には、点群から直接に抽出される一次要素の他に、２つの平面からその交線を求める場合のように、２以上の一次要素から幾何学的な演算によって特定される二次要素があり、補助要素と呼ばれている。

従来の三次元測定装置では、表示中の立体形状から補助要素を新たに抽出する場合、補助要素の形状や抽出方法を指定し、また、抽出対象の２以上の幾何要素を指定しなければならなかった。このため、補助要素抽出のための設定作業が煩雑であるという問題があった。また、いずれの幾何要素からどの様な補助要素が抽出可能であるのかを予め把握している必要があり、熟練したオペレータでなければ希望する補助要素が抽出できないという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、二次要素を抽出するための設定作業を簡素化することができる三次元測定装置を提供することを目的とする。特に、形状や抽出方法を指定することなく、希望する二次要素を選択することができる三次元測定装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様による三次元測定装置は、三次元空間における複数の測定点の位置情報を測定し、測定対象物の立体形状を表す点群を生成する形状測定手段と、上記点群に基づいて、測定対象物の立体形状を表示する立体形状表示手段と、上記立体形状表示手段により表示された上記立体形状に対する位置の指定を受け付け、当該位置の指定に基づいて、上記点群を選択する点群選択手段と、上記点群に基本形状をフィッティングさせて一次要素を特定する一次要素抽出手段と、上記一次要素抽出手段により特定された３以上の一次要素に基づいて、二次要素を特定する二次要素抽出手段と、上記二次要素を表示する二次要素表示手段と、上記３以上の一次要素の中から、１つの一次要素を注目要素として指定するための注目要素の指定を受け付ける注目要素指定手段とを備える。上記二次要素抽出手段は、上記注目要素と当該注目要素以外の上記一次要素とから幾何学的な演算により、上記二次要素を特定する。

この様な構成によれば、３以上の一次要素の中から１つの注目要素を指定することにより、注目要素から幾何学的に特定可能な二次要素が自動的に特定されるため、二次要素を抽出するための設定作業を簡素化することができる。特に、形状や抽出方法を指定することなく、希望する二次要素を選択することができる。

本発明の第２の態様による三次元測定装置は、上記構成に加え、上記二次要素表示手段が、上記二次要素抽出手段により特定された上記二次要素を上記立体形状上に重畳して表示するように構成される。この様な構成によれば、特定された二次要素が立体形状上に重畳して表示されるため、ユーザは、希望する二次要素を選択することができる。

本発明の第３の態様による三次元測定装置は、上記構成に加え、上記二次要素表示手段が、上記注目要素と当該注目要素以外の上記一次要素とから特定可能な２以上の上記二次要素からなる二次要素リストを表示し、ユーザによりいずれかの上記二次要素が選択されれば、選択された上記二次要素を上記立体形状上に重畳して表示するように構成される。

この様な構成によれば、二次要素リスト上で希望する二次要素を選択することができる。また、ユーザにより選択された二次要素が立体形状上に表示されるため、注目要素から特定可能な全ての二次要素を立体形状上に表示する場合に比べ、二次要素と立体形状との相対的な位置関係を容易に確認することができる。

本発明の第４の態様による三次元測定装置は、上記構成に加え、上記二次要素表示手段が、マウスポインタと重複する上記二次要素を上記立体形状上に重畳して表示するように構成される。

この様な構成によれば、マウスポインタを移動させることにより、希望する二次要素を選択することができる。また、マウスポインタと重複する二次要素が立体形状上に表示されるため、注目要素から特定可能な全ての二次要素を立体形状上に表示する場合に比べ、二次要素と立体形状との相対的な位置関係を容易に確認することができる。

本発明の第５の態様による三次元測定装置は、上記構成に加え、上記二次要素表示手段が、上記注目要素に近接し、或いは、上記注目要素と交差する上記二次要素を表示するように構成される。

この様な構成によれば、二次要素の表示対象が制限されるため、注目要素から特定可能な全ての二次要素を立体形状上に表示する場合に比べ、二次要素と立体形状との相対的な位置関係を容易に確認することができる。

本発明の第６の態様による三次元測定装置は、上記構成に加え、穴形状又は柱形状に対応する上記二次要素を抽出するための平面からなる上記一次要素が上記注目要素として指定された場合に、当該一次要素の法線方向にオフセットさせたオフセット平面と交差する点群を抽出する点群抽出手段を備え、上記二次要素抽出手段が、上記点群抽出手段により抽出された点群を上記一次要素に投影して円からなる上記二次要素を特定するように構成される。

この様な構成によれば、一次要素上に存在する穴形状又は柱形状が円からなる二次要素として自動的に特定されるため、複数の穴形状又は柱形状を抽出する際の設定作業を簡素化することができる。

本発明によれば、３以上の一次要素の中から１つの注目要素を指定することにより、注目要素から幾何学的に特定可能な二次要素が自動的に特定されるため、形状や抽出方法を指定することなく、希望する二次要素を選択することができる。従って、二次要素を抽出するための設定作業を簡素化することができる。

本発明の実施の形態による三次元測定装置１の一構成例を示したシステム図である。 図１の測定部２の一構成例を模式的に示した説明図である。 三次元測定装置１における寸法測定時の動作の一例を示したフローチャートである。 図３のステップＳ１０１（投光照明の明るさ調整）について、詳細動作の一例を示したフローチャートである。 図３のステップＳ１０２（テクスチャ照明の明るさ調整）について、詳細動作の一例を示したフローチャートである。 図３のステップＳ１１３（データ解析）について、詳細動作の一例を示したフローチャートである。 図１の情報処理端末５内の機能構成の一例を示したブロック図である。 図７の情報処理端末５における補助要素の設定時の動作の一例を示した図であり、立体形状上の幾何要素から補助要素を抽出するための設定画面６が示されている。 図７の情報処理端末５における補助要素の設定時の動作の一例を示した図であり、幾何要素Ｓ_１から抽出した補助要素Ｌ_１，Ｌ_２及びＰ_２が示されている。 図７の情報処理端末５における補助要素の設定時の動作の一例を示したフローチャートである。 図７の情報処理端末５における補助要素設定時の動作の他の一例を示した図であり、メニュー画面６２上で補助要素を選択する場合が示されている。 図７の情報処理端末５における補助要素設定時の動作の他の一例を示したフローチャートである。 図７の情報処理端末５における補助要素設定時の動作の他の一例を示した図であり、マウスポインタ７の近傍の補助要素Ｌ_１を可視化する場合が示されている。 図７の情報処理端末５における補助要素設定時の動作の他の一例を示したフローチャートである。 図１０のステップＳ５０２、図１２のステップＳ６０２及び図１４のステップＳ７０２について、詳細動作の一例を示したフローチャートである。 図７の情報処理端末５における補助要素の設定時の動作の一例を示した図であり、基準平面から丸穴の補助要素を抽出するための設定画面８が示されている。 図７の情報処理端末５における補助要素の設定時の動作の一例を示した図であり、上面Ｓ_３から抽出した複数の補助要素Ｈ１〜Ｈ７が示されている。

まず、本発明による三次元測定装置の概略構成について、図１〜図６を用いて以下に説明する。

＜三次元測定装置１＞
図１は、本発明の実施の形態による三次元測定装置１の一構成例を示したシステム図である。この三次元測定装置１は、測定対象物Ｗの形状を光学的に測定する測定器であり、測定部２、コントローラ４及び情報処理端末５により構成される。

＜測定部２＞
測定部２は、ステージ２１上の測定対象物Ｗに可視光からなる検出光を照射し、測定対象物Ｗにより反射された検出光を受光して撮影画像を生成するヘッドユニットであり、ステージ２１、回転駆動部２２、撮像部２３、投光部２４、テクスチャ照明出射部２５及び制御基板２６により構成される。この測定部２は、ステージ２１、撮像部２３、投光部２４及びテクスチャ照明出射部２５が一体型の筐体に搭載される。

ステージ２１は、測定対象物Ｗを載置するための水平かつ平坦な載置面を有する作業台である。このステージ２１は、円板状のステージプレート２１１と、ステージプレート２１１を支持するステージベース２１２とにより構成される。

ステージプレート２１１は、中央付近で折り曲げて固定することができ、測定対象物Ｗを撮像部２３に正対させるための傾斜台として機能させることができる。回転駆動部２２は、ステージ２１上の測定対象物Ｗに対する撮像アングルを調整するために、鉛直方向の回転軸を中心としてステージ２１を回転させる。

撮像部２３は、ステージ２１上の測定対象物Ｗを撮影する固定倍率のカメラであり、受光レンズ２３１及び撮像素子２３２により構成される。撮像素子２３２は、受光レンズ２３１を介して測定対象物Ｗからの検出光を受光し、撮影画像を生成する。撮像素子２３２には、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices：電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化物半導体）などのイメージセンサが用いられる。この撮像素子２３２は、例えば、モノクロイメージセンサである。

投光部２４は、ステージ２１上の測定対象物Ｗに検出光を照射する照明装置であり、投光用光源２４１、コレクタレンズ２４２、パターン生成ユニット２４３及び投光レンズ２４４により構成される。投光用光源２４１には、例えば、単色の検出光を生成するＬＥＤ（発光ダイオード）又はハロゲンランプが用いられる。色収差補正等が容易であることから、白色光源を用いる場合に比べ、単色の投光用光源２４１を用いる方が有利である。また、波長は短い方が三次元形状データの解像度を上げるのに有利であることから、青色の光源、例えば、青色ＬＥＤを投光用光源２４１として用いることが好ましい。ただし、撮像素子２３２が良好なＳ／Ｎで受光することができる波長が選択される。

なお、単色の投光用光源２４１を使用する場合、撮像素子２３２がカラーイメージセンサであれば、ＲＧの受光素子が利用できないため、Ｂの受光素子のみの利用となり、利用できる画素数が減ることになる。従って、画素サイズや画素数をそろえた場合、撮像素子２３２には、モノクロイメージセンサを用いる方が有利である。

投光用光源２４１から出射された検出光は、コレクタレンズ２４２を介してパターン生成ユニット２４３に入射する。そして、パターン生成ユニット２４３から出射された検出光は、投光レンズ２４４を介してステージ２１上の測定対象物Ｗに照射される。

パターン生成ユニット２４３は、構造化照明用のパターン光を生成するための装置であり、均一な検出光と、二次元パターンからなる検出光とを切り替えることができる。パターン生成ユニット２４３には、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）又は液晶パネルが用いられる。ＤＭＤは、多数の微小なミラーが２次元状に整列配置され、各ミラーの傾きを制御することにより、画素ごとに明状態と暗状態とを切り替えることができる表示素子である。

三角測距の原理を利用して測定対象物Ｗの立体形状を測定するための構造化照明法には、正弦波位相シフト法、マルチスリット法、空間コード法等がある。正弦波位相シフト法は、測定対象物Ｗに正弦波状の縞パターンを投影し、正弦波の周期よりも短いピッチで縞パターンを移動させるごとに撮影画像を取得する照明法である。各撮影画像の輝度値から各画素における位相値を求めて高さ情報に変換することにより、三次元形状データが求められる。

マルチスリット法は、測定対象物Ｗに細線状の縞パターンを投影し、縞と縞との間隔よりも狭いピッチで縞パターンを移動させるごとに撮影画像を取得する照明法である。各撮影画像の輝度値から各画素における最大輝度の撮影タイミングを求めて高さ情報に変換することにより、三次元形状データが求められる。

空間コード法は、測定対象物Ｗに対し、白黒のデューティ比が５０％であり、パターン幅が異なる複数の縞パターンを順次に投影し、撮影画像を取得する照明法である。各撮影画像の輝度値から各画素におけるコード値を求めて高さ情報に変換することにより、三次元形状データが求められる。

パターン生成ユニット２４３では、上述した縞パターンを二次元パターンとして生成することができる。この三次元測定装置１では、マルチスリット法と空間コード法とを組み合わせることにより、高分解能かつ高精度に三次元形状データが取得される。

また、この三次元測定装置１では、撮像部２３を挟んで２つの投光部２４が左右対称に配置されている。各投光部２４の投光軸Ｊ２及びＪ３は、三角測距の原理を利用するために、撮像部２３の受光軸Ｊ１に対して傾斜している。この投光部２４では、投光用光源２４１、コレクタレンズ２４２及びパターン生成ユニット２４３の光軸に対し、投光レンズ２４４を受光軸Ｊ１側にオフセットさせることにより、投光軸Ｊ２及びＪ３を傾斜させている。この様な構成を採用することにより、投光部２４全体を傾斜させる場合に比べ、測定部２を小型化することができる。

テクスチャ照明出射部２５は、測定対象物Ｗの色や模様を表面テクスチャ情報として検知するための可視光からなる均一な照明光をステージ２１上の測定対象物Ｗに向けて出射する。このテクスチャ照明出射部２５は、投光軸が撮像部２３の受光軸Ｊ１と略平行であり、撮像部２３の受光レンズ２３１を取り囲むように配置される。このため、投光部２４からの照明と比べて測定対象物Ｗ上での影ができにくく、撮影時の死角が少なくなる。

制御基板２６は、回転駆動部２２を制御する制御回路、投光部２４の投光用光源２４１及びパターン生成ユニット２４３を駆動する駆動回路、撮像部２３の撮像素子２３２からの検出信号を処理する処理回路等が設けられた回路基板である。

コントローラ４は、測定部２用の制御装置であり、テクスチャ照明用の照明光を生成するテクスチャ光源４１と、テクスチャ光源４１用の駆動回路等が設けられた制御基板４２と、測定部２内の各デバイスに電力を供給する電源４３とにより構成される。テクスチャ光源４１は、撮影画像からカラーのテクスチャ画像が得られるようにするために、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の照明光を順次に点灯する。撮像素子２３２がモノクロイメージセンサであることから、テクスチャ光源４１に白色光源を用いてテクスチャ情報を取得する場合、カラー情報を取得することができない。このため、テクスチャ光源４１ではＲＧＢを切り替えて照明している。

なお、モノクロのテクスチャ画像で十分な場合は、テクスチャ光源４１に白色光源、例えば、白色ＬＥＤを用い、或いは、ＲＧＢの単色光を同時に照射する光源を用いても良い。また、測定精度の低下をある程度許容する場合には、撮像素子２３２にカラーイメージセンサを用いても良い。照明光は、ライトガイド３を介して測定部２のテクスチャ照明出射部２５に伝送される。制御基板４２及び電源４３は、測定部２の制御基板２６に接続されている。

情報処理端末５は、測定部２を制御し、撮影画像の画面表示、寸法測定のための設定情報の登録、三次元形状データの生成、測定対象部Ｗの寸法算出等を行う端末装置であり、表示部５１、キーボード５２及びマウス５３が接続されている。表示部５１は、撮影画像や設定情報を画面に表示するモニタ装置である。キーボード５２及びマウス５３は、ユーザが操作入力を行う入力装置である。この情報処理端末は、例えば、パーソナルコンピュータであり、測定部２の制御基板２６に接続されている。

図２は、図１の測定部２の一構成例を模式的に示した説明図である。この測定部２は、撮影倍率が互いに異なる２つの撮像部２３ａ及び２３ｂを備え、ステージ２１と撮像部２３ａ及び２３ｂとの相対的な位置関係が変化しないようにベース筐体２７に取り付けられている。このため、ステージ２１の回転角が互いに異なる複数の撮影画像の連結合成が容易である。

撮像部２３ａは、低倍率の撮像部２３である。撮像部２３ｂは、撮像部２３ａよりも高倍率の撮像部２３である。撮像部２３ａ及び２３ｂは、測定対象物全体の三次元形状データが得られるようにするために、いずれもステージ２１に対して受光軸Ｊ１１及びＪ１２が傾斜するように配置されている。

例えば、ステージ２１に対する受光軸Ｊ１１及びＪ１２の傾斜角は、４５°程度である。また、撮像部２３ｂは、焦点位置ＦＰがステージ２１の回転軸Ｊ４上において撮像部２３ａの焦点位置ＦＰよりも下側となるように、撮像部２３ａの下方に配置され、受光軸Ｊ１２は、受光軸Ｊ１１と略平行である。

この様な構成を採用することにより、撮像部２３ａの測定可能領域Ｒ１と撮像部２３ｂの測定可能領域Ｒ２とをステージ２１上に適切に形成することができる。測定可能領域Ｒ１及びＲ２は、いずれもステージ２１の回転軸Ｊ４を中心とする円柱状の領域であり、測定可能領域Ｒ２は、測定可能領域Ｒ１内に形成される。

図３のステップＳ１０１〜Ｓ１１３は、三次元測定装置１における寸法測定時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、三次元測定装置１は、ステージ２１上に載置された測定対象物Ｗを撮像部２３により撮影して撮影画像を表示部５１に表示し、投光照明の明るさ調整を行う（ステップＳ１０１）。この明るさ調整は、投光部２４から均一な検出光を照射し、或いは、パターン光を照射して行われる。

次に、三次元測定装置１は、テクスチャ照明に切り替えて撮影画像を取得し、表示部５１に表示してテクスチャ照明の明るさ調整を行う（ステップＳ１０２）。この明るさ調整は、テクスチャ照明出射部２５からＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の照明光を順次に照射し、或いは、同時に照射して行われる。ステップＳ１０１とステップＳ１０２とは、順序を入れ替えても良い。

三次元測定装置１は、照明条件が確定されるまで、ステップＳ１０１及びＳ１０２の処理手順を繰り返し、照明条件の確定後、ユーザにより測定開始が指示されれば（ステップＳ１０３）、投光部２４からパターン光を投影し（ステップＳ１０４）、パターン画像を取得する（ステップＳ１０５）。このパターン画像は、ステージ２１上の測定対象物Ｗが撮影された撮影画像である。パターン光の投影及び撮影画像の取得は、パターン生成ユニット２４３と撮像部２３とを同期させて行われる。

次に、三次元測定装置１は、テクスチャ照明に切り替えてテクスチャ画像を取得する（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。このテクスチャ画像は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の照明光を順次に照射させて取得された複数の撮影画像を合成することによって得られる。連結測定時には、ステージ２１を予め指定された複数の撮像アングルに順次に切り替えながら、ステップＳ１０４からステップＳ１０７までの処理手順が繰り返される（ステップＳ１０８）。

次に、三次元測定装置１は、ステップＳ１０５において取得されたパターン画像を所定の計測アルゴリズムにより解析し、三次元形状データを生成する（ステップＳ１０９）。この三次元形状データの生成ステップでは、撮像アングルが異なる複数の撮影画像から求めた三次元形状データが必要に応じて合成される。そして、三次元測定装置１は、生成された三次元形状データにテクスチャ画像をマッピングし（ステップＳ１１０）、測定対象物Ｗの立体形状として表示部５１に表示する（ステップＳ１１１）。

三次元測定装置１は、所望の測定箇所について、三次元形状データが得られるまで、撮像アングルや撮影条件等を変更しながらステップＳ１０１からステップＳ１１１までの処理手順を繰り返し（ステップＳ１１２）、所望のデータが得られ、ユーザによりデータ解析が指示されれば、寸法測定用のアプリケーションプログラムにより、三次元形状データのデータ解析を行い、測定対象物Ｗの寸法を算出する（ステップＳ１１３）。

図４のステップＳ２０１〜Ｓ２１１は、図３のステップＳ１０１（投光照明の明るさ調整）について、詳細動作の一例を示したフローチャートであり、三次元測定装置１の動作が示されている。まず、三次元測定装置１は、左側の投光部２４を点灯し（ステップＳ２０１）、ユーザによる明るさの調整を受け付ける（ステップＳ２０２）。

次に、三次元測定装置１は、ユーザによる撮影倍率の選択を受け付け、撮影倍率が変更されれば、対応する撮像部２３に切り替える（ステップＳ２０３）。このとき、三次元測定装置１は、所望の測定箇所に照明が当たっていなければ、ユーザ操作に基づいてステージ２１を回転させることにより、測定対象物Ｗの位置及び姿勢の調整を行う（ステップＳ２０４，Ｓ２０５）。位置及び姿勢の調整は、左右の投光部２４を同時に点灯させて行っても良い。

そして、三次元測定装置１は、測定箇所の明るさが適切でなければ、ユーザによる明るさの調整を再度受け付ける（ステップＳ２０６，Ｓ２０７）。三次元測定装置１は、ユーザにより設定終了が指示されるまで、ステップＳ２０３からステップＳ２０７までの処理手順を繰り返す（ステップＳ２０８）。

次に、三次元測定装置１は、ユーザにより設定終了が指示されれば、ユーザにより指定された照明条件を設定情報として登録し、右側の投光部２４に切り替えて（ステップＳ２０９）、ユーザによる明るさの調整を受け付ける（ステップＳ２１０）。三次元測定装置１は、ユーザにより設定終了が指示されるまで、ステップＳ２１０の処理手順を繰り返し、ユーザにより設定終了が指示されれば、ユーザにより指定された照明条件を設定情報として登録し、この処理を終了する（ステップＳ２１１）。

図５のステップＳ３０１〜Ｓ３１３は、図３のステップＳ１０２（テクスチャ照明の明るさ調整）について、詳細動作の一例を示したフローチャートであり、三次元測定装置１の動作が示されている。まず、三次元測定装置１は、テクスチャ照明を点灯し（ステップＳ３０１）、ユーザによる明るさの調整を受け付ける（ステップＳ３０２）。三次元測定装置１は、測定箇所の明るさが適切でなければ（ステップＳ３０３）、ステップＳ３０２の処理手順を繰り返し、ユーザによる明るさの調整を再度受け付ける。

次に、三次元測定装置１は、ユーザによるテクスチャ画像の画質の選択を受け付け（ステップＳ３０４）、通常画質が選択されれば、通常画質を指定し、ユーザにより指定された照明条件及び撮影条件を設定情報として登録し、この処理を終了する（ステップＳ３１３）。

一方、三次元測定装置１は、ユーザによりフルフォーカス画質が選択されれば、フルフォーカス画質を指定する（ステップＳ３０５，Ｓ３０６）。フルフォーカス画質は、深度合成処理により得られる画質であり、焦点位置を異ならせながら取得された複数の撮影画像を合成することにより、画像全体においてピントの合った画像が得られる。

そして、三次元測定装置１は、ユーザによりＨＤＲ（ハイダイナミックレンジ）画質が選択されれば、ＨＤＲ画質を指定する（ステップＳ３０７，Ｓ３０８）。ＨＤＲ画質は、露光時間を異ならせながら取得された複数の撮影画像を合成することにより、ダイナミックレンジの広い画像が得られる。

次に、三次元測定装置１は、ユーザによりテクスチャ画像の確認が指示されれば（ステップＳ３０９）、ユーザにより指定された照明条件及び撮影条件に基づいて、撮影画像を取得し（ステップＳ３１０）、テクスチャ画像を作成して表示部５１に表示する（ステップＳ３１１）。

三次元測定装置１は、ユーザにより設定終了が指示されるまで、ステップＳ３０５からステップＳ３１１までの処理手順を繰り返し、ユーザにより設定終了が指示されれば、ユーザにより指定された照明条件及び撮影条件を設定情報として登録し、この処理を終了する（ステップＳ３１２）。

図６のステップＳ４０１〜Ｓ４１３は、図３のステップＳ１１３（データ解析）について、詳細動作の一例を示したフローチャートであり、三次元測定装置１の動作が示されている。まず、三次元測定装置１は、ユーザ操作に基づいて、三次元形状データを所定のデータ形式で読み込み、測定対象物Ｗの立体形状を表示部５１に表示する（ステップＳ４０１，Ｓ４０２）。

次に、三次元測定装置１は、ノイズの除去、穴埋め、不要データの削除等の前処理を行い（ステップＳ４０３）、ユーザによる表示倍率及び姿勢の調整を受け付ける（ステップＳ４０４）。

次に、三次元測定装置１は、表示中の立体形状上において、測定箇所の幾何要素を抽出するための点群の指定を受け付ける（ステップＳ４０５）。そして、三次元測定装置１は、幾何要素について、基本形状の種別の指定を受け付ける（ステップＳ４０６）。形状種別には、点、線、円、面、球、円筒、円錐等がある。ステップＳ４０５とステップＳ４０６とは、順序を入れ替えても良い。

三次元測定装置１は、全ての幾何要素について、点群及び形状種別の指定が完了するまで、ステップＳ４０５及びＳ４０６の処理手順を繰り返し（ステップＳ４０７）、点群及び形状種別の指定が完了すれば、ユーザによる幾何要素の選択を受け付ける（ステップＳ４０８）。そして、三次元測定装置１は、選択された幾何要素について、寸法種別の選択を受け付ける（ステップＳ４０９）。寸法種別には、距離、角度、幾何公差、直径等がある。ステップＳ４０８とステップＳ４０９とは、順序を入れ替えても良い。

次に、三次元測定装置１は、選択された幾何要素について、点群に基本形状をフィッティングさせることによって幾何要素を特定し、幾何要素間の寸法値を算出する（ステップＳ４１０）。次に、三次元測定装置１は、寸法値を測定対象物Ｗの立体形状上の測定箇所に対応づけて表示する（ステップＳ４１１）。三次元測定装置１は、所望の測定箇所が他にもあれば、ステップＳ４０８からステップＳ４１１までの処理手順を繰り返し（ステップＳ４１２）、所望の測定箇所が他になければ、測定結果を出力してこの処理を終了する（ステップＳ４１３）。

次に、本発明による三次元測定装置１のさらに詳細な構成について、図７〜図１７を用いて以下に説明する。

＜情報処理端末５＞
図７は、図１の情報処理端末５内の機能構成の一例を示したブロック図である。この情報処理端末５は、形状測定部１０、形状データ記憶部１１、表示制御部１２、点群選択部１３、形状種別指定部１４、一次要素抽出部１５、注目要素指定部１６、二次要素抽出部１７、幾何要素記憶部１８及び点群抽出部１９により構成される。

形状測定部１０は、三次元空間における複数の測定点の位置情報を測定し、測定対象物Ｗの立体形状を表す点群を生成する。点群は、複数の測定点に対応する。形状測定部１０は、多数の測定点の位置情報からなる三次元形状データを点群として生成する形状データ生成手段である。生成された三次元形状データは、形状データ記憶部１１内に格納される。三次元形状データは、例えば、測定部２の撮像部２３から取得した撮影画像に基づいて作成される。

表示制御部１２は、形状データ記憶部１１内の三次元形状データに基づいて、表示部５１を制御し、測定対象物Ｗの立体形状を表示する。例えば、多数の測定点が三次元的に配置されたオブジェクト体を所定の視点から眺めるように、立体形状が表示部５１の画面に表示される。画面内における立体形状（オブジェクト体）の位置、視点及び表示倍率は、任意に指定することができる。

形状種別指定部１４は、抽出対象の一次要素について、基本形状の種別の指定を受け付ける。一次要素は、点群から直接に抽出される幾何要素である。指定可能な基本形状には、点、直線、円、平面、円筒面、円錐面、球面などがあり、キーボード５２又はマウス５３によるユーザ操作に基づいて、いずれかの形状種別が指定される。

点群選択部１３は、キーボード５２又はマウス５３によるユーザ操作に基づいて、表示制御部１２により表示された立体形状に対する位置の指定を受け付け、当該位置の指定に基づいて、一次要素を抽出するための点群を選択する。点群は、２以上の測定点からなり、ユーザにより指定された抽出位置に基づいて、選択される。ただし、幾何要素「点」を一次要素として抽出する場合は、１つの測定点が点群として選択される。

例えば、マウス操作などにより、画面上で所望の点群を取り囲む図形、例えば、多角形を抽出位置として指定することにより、当該点群が選択される。また、マウス操作などにより、画面上で立体形状上の１つの位置を抽出位置として指定することにより、当該位置を含み、かつ、ユーザにより指定された形状種別の基本形状にフィットする点群が選択される。

一次要素抽出部１５は、点群選択部１３により選択された点群から一次要素を抽出する。具体的には、点群選択部１３により選択された点群に対し、ユーザにより指定された形状種別の基本形状をフィッティングさせることにより、一次要素の位置、姿勢及びサイズが特定される。ユーザにより指定された形状種別の基本形状を点群にフィッティングさせる方法には、従来から知られている統計学的手法を利用することができる。例えば、点群を構成する測定点と基本形状との距離に基づく最小二乗法により、一次要素の三次元位置が特定される。

注目要素指定部１６は、一次要素抽出部１５により特定された３以上の一次要素の中から、１つの一次要素を注目要素として指定するための注目要素の指定を受け付ける。例えば、キーボード５２又はマウス５３によるユーザ操作に基づいて、立体形状上の一次要素が注目要素として指定される。

二次要素抽出部１７は、一次要素抽出部１５により特定された３以上の一次要素に基づいて、二次要素を特定する。この二次要素抽出部１７は、注目要素と当該注目要素以外の一次要素とから幾何学的な演算により、二次要素を特定する。二次要素は、２以上の幾何要素から幾何学的な演算によって抽出される幾何要素であり、以下、補助要素と呼ぶ場合がある。

二次要素には、２以上の一次要素から抽出されるものの他に、一次要素と二次要素とから抽出されるものや２以上の二次要素から抽出されるものがある。幾何要素記憶部１８には、特定された一次要素及び二次要素が登録される。

二次要素には、点、直線、円、平面などがある。この様な二次要素の抽出方法には、形状種別「点」に対し、２直線の交点、３平面の交点、２点の中点、点から直線又は平面に下した垂線の足（投影点）、円と直線の接点などとして抽出する方法がある。また、形状種別「直線」に対し、２平面の交線、点から平面に下した垂線、２直線の中線、回転線、円と直線の接線、直線を平面に投影した投影線などとして抽出する方法がある。形状種別「円」に対し、交円として抽出する方法などがある。形状種別「平面」に対し、対称面、垂直面、法線面、オフセット平面（平行平面）などとして抽出する方法がある。

表示制御部１２は、二次要素抽出部１７により抽出され、幾何要素記憶部１８に登録された二次要素を立体形状上に重畳して表示する。この表示制御部１２は、例えば、二次要素リストを表示し、ユーザによりいずれかの二次要素が選択されれば、選択された二次要素を立体形状上に重畳して表示する。二次要素リストは、注目要素と当該注目要素以外の一次要素とから特定可能な２以上の二次要素からなり、二次要素の識別情報、例えば、要素名が一覧表示される。

なお、二次要素の表示対象を制限するために、立体形状が表示される画面上における位置がマウスポインタと重複し、或いは、マウスポインタと近接する二次要素を立体形状上に重畳して表示するような構成であっても良い。また、注目要素に近接し、或いは、注目要素と交差する二次要素を表示するような構成であっても良い。また、ユーザにより指定される形状種別に二次要素の表示対象を制限するような構成であっても良い。

点群抽出部１９は、穴形状又は柱形状に対応する二次要素を抽出するための平面からなる一次要素が注目要素として指定された場合に、当該一次要素を基準平面とし、基準平面の法線方向に基準平面をオフセットさせたオフセット平面と交差する点群を抽出する。オフセット平面は、基準平面と平行であり、基準平面から予め定められたオフセット値だけ離間している。

穴形状として抽出可能な二次要素には、丸穴、角穴（矩形の穴）、長穴（長方形の短辺が円弧状の穴）等がある。また、柱形状として抽出可能な二次要素には、丸軸、角軸等がある。

丸穴の内面を基準平面から抽出する場合、基準平面の法線方向の負方向、すなわち、丸穴の深さ方向にオフセットさせたオフセット平面が用いられる。また、丸軸（ボス）の側面を基準平面から抽出する場合には、基準平面の法線方向の正方向、すなわち、丸軸の高さ方向にオフセットさせたオフセット平面が用いられる。この様なオフセット平面を用いて点群を抽出することにより、丸穴の開口部又は丸軸の根元部の曲面形状に起因する寸法誤差を低減させることができる。

二次要素抽出部１７は、点群抽出部１９により抽出された点群を基準平面に投影し、基準平面上の投影点に円をフィッティングさせることにより、円からなる二次要素を特定する。具体的には、オフセット平面と立体形状とが交差する領域の点群が抽出されれば、抽出された点群に円筒をフィッティングさせることによって点群をグループ化し、グループごとに、抽出条件を満たすか否かが判別される。

抽出条件は、点群から抽出される円筒の中心軸と基準平面の法線方向とのなす角度が所定の角度閾値、例えば、４５°以下であることと、点群を基準平面に投影した際の投影点にフィットする円が基準平面の内部に存在し、かつ、円と投影点との偏差が所定の偏差閾値以下であることとからなる。これらの抽出条件をいずれも満たすグループについて、最小二乗法を用いて投影点にフィットする円が二次要素として抽出される。上記角度閾値及び偏差閾値は、予め定められた固定値であっても良いが、ユーザが任意に指定できるような構成であっても良い。

図８は、図７の情報処理端末５における補助要素の設定時の動作の一例を示した図であり、立体形状上の幾何要素から補助要素を抽出するための設定画面６が示されている。図中の（ａ）には、測定対象物Ｗの立体形状から抽出した幾何要素Ｓ_１，Ｓ_２，Ｃ_１及びＰ_１が示されている。

この測定対象物Ｗは、平板状のベース部材ｗ_１と、ベース部材ｗ_１上に形成された段差部ｗ_２及びボス部ｗ_３とからなる。段差部ｗ_２は、階段状の段差を有しており、下段の上面と上段の側面とがそれぞれ幾何要素Ｓ_１及びＳ_２として抽出されている。ボス部ｗ_３は、円柱状であり、側面が幾何要素Ｃ_１として抽出されている。また、段差部ｗ_２の上方に位置する点が幾何要素Ｐ_１として抽出されている。

図中の（ｂ）には、表示部５１に表示する設定画面６が示されている。設定画面６は、補助要素を新たに抽出するための編集画面であり、測定対象物Ｗの立体形状、立体形状から抽出した幾何要素、幾何要素から抽出した補助要素などが表示される。

この設定画面６には、測定対象物Ｗの立体形状から抽出した幾何要素Ｓ_１，Ｓ_２，Ｃ_１及びＰ_１の相対的な位置関係を見易くするために、幾何要素Ｓ_１，Ｓ_２，Ｃ_１及びＰ_１のみ表示され、抽出元の立体形状が省略されている。幾何要素Ｓ_１及びＳ_２の形状種別は平面であり、幾何要素Ｃ_１の形状種別は、円筒である。

補助要素（二次要素）を新たに抽出する場合、ユーザは、抽出対象の幾何要素を選択する。例えば、マウス５３を操作してマウスポインタ７を設定画面６上で移動させ、マウスポインタ７が希望する幾何要素上に位置する状態でクリック操作を行うことにより、当該幾何要素が注目要素として選択される。

図９は、図７の情報処理端末５における補助要素の設定時の動作の一例を示した図であり、幾何要素Ｓ_１から抽出した補助要素Ｌ_１，Ｌ_２及びＰ_２が示されている。図中の（ａ）には、クリック操作後の設定画面６が示されている。マウスポインタ７が幾何要素Ｓ_１上に位置する状態でクリック操作を行えば、幾何要素Ｓ_１から補助要素を作成しても良いか否かをユーザに照会するための確認画面６１が設定画面６上に表示される。

図中の（ｂ）には、ユーザによる承諾後の設定画面６が示されている。この設定画面６は、確認画面６１上で「補助要素を作成する」を選択した後の設定画面であり、幾何要素Ｓ_１から抽出された全ての補助要素Ｌ_１，Ｌ_２及びＰ_２が表示されている。

補助要素Ｌ_１の形状種別は、直線であり、２つの幾何要素Ｓ_１及びＳ_２の交線からなる。補助要素Ｌ_２の形状種別は、円であり、幾何要素Ｓ_１と幾何要素Ｃ_１の交円からなる。補助要素Ｐ_２の形状種別は、点であり、幾何要素Ｐ_１から幾何要素Ｓ_１に下した垂線の足（投影点）からなる。

幾何要素Ｓ_１を注目要素として指定することにより、当該幾何要素Ｓ_１から幾何学的に特定可能な幾何要素が補助要素Ｌ_１，Ｌ_２及びＰ_２として自動的に抽出されるため、補助要素Ｌ_１，Ｌ_２及びＰ_２を抽出するための設定作業を簡素化することができる。特に、形状や抽出方法を指定しなくても希望する補助要素を抽出することができる。なお、立体形状から抽出された幾何要素や補助要素は、マウス操作などによって選択することにより、削除することができる。

図１０のステップＳ５０１〜Ｓ５０６は、図７の情報処理端末５における補助要素の設定時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、情報処理端末５は、補助要素を作成するための基準とする幾何要素が注目要素としてユーザにより選択され、補助要素の作成が指示されれば（ステップＳ５０１）、当該幾何要素から作成可能な補助要素を抽出する（ステップＳ５０２）。

次に、情報処理端末５は、作成可能な補助要素からなる補助要素リストの中から１つの補助要素を選択し（ステップＳ５０３）、記憶装置に寸法測定可能な幾何要素として登録する（ステップＳ５０４）。情報処理端末５は、補助要素リストの中で未登録の補助要素がなくなるまで、ステップＳ５０３及びＳ５０４の処理手順を繰り返し（ステップＳ５０５）、他に補助要素がなければ、登録した補助要素を設定画面６に表示する（ステップＳ５０６）。

図１１は、図７の情報処理端末５における補助要素設定時の動作の他の一例を示した図であり、メニュー画面６２上で補助要素を選択する場合が示されている。図中の（ａ）には、メニュー画面６２を表示した設定画面６が示されている。情報処理端末５では、ユーザにより選択された幾何要素から抽出した全ての補助要素を表示する表示方法に代えて、ユーザがメニュー画面６２上で選択した補助要素だけを表示する表示方法を指定することができる。

この設定画面６は、マウスポインタ７が幾何要素Ｓ_１上に位置する状態でクリック操作を行って確認画面６１が表示され、確認画面６１上で「補助要素を作成する」を選択した後の設定画面である。メニュー画面６２には、作成可能な補助要素の要素名からなる補助要素リストが表示されており、マウス操作などにより希望する補助要素を選択することができる。このメニュー画面６２には、交線、投影点及び交円が選択可能なメニュー項目として表示されている。

図中の（ｂ）には、メニュー項目「交円」を選択した場合の設定画面６が示されている。この設定画面６には、メニュー項目「交円」に対応する補助要素Ｌ_２が新たに抽出された幾何要素として表示されている。他の補助要素Ｌ_１及びＰ_２は、表示されていない。

この様な構成によれば、メニュー画面６２内の補助要素リスト上で希望する補助要素を選択することができる。また、ユーザにより選択された補助要素が立体形状上に表示されるため、抽出された全ての補助要素を立体形状上に表示する場合に比べ、補助要素と立体形状との相対的な位置関係を容易に確認することができる。

なお、メニュー画面６２上でメニュー項目がマウスポインタ７と重複している補助要素を立体形状上に表示するような構成であっても良い。この様な構成を採用すれば、メニュー画面６２上でマウスポインタ７を移動させることにより、どの様な補助要素がどこに作成されるのかを登録前に確認することができる。

図１２のステップＳ６０１〜Ｓ６０８は、図７の情報処理端末５における補助要素設定時の動作の他の一例を示したフローチャートであり、登録対象の補助要素を補助要素リスト上でユーザに選択させる場合の処理手順が示されている。まず、情報処理端末５は、補助要素を作成するための基準とする幾何要素が注目要素としてユーザにより選択され、補助要素リストの表示が指示されれば（ステップＳ６０１）、当該幾何要素から作成可能な補助要素を抽出する（ステップＳ６０２）。

次に、情報処理端末５は、作成可能な補助要素からなる補助要素リストをメニュー画面６２として設定画面６に表示する（ステップＳ６０３）。情報処理端末５は、補助要素リストの中から補助要素がユーザにより選択されれば（ステップＳ６０４）、選択された補助要素を設定画面６に表示する（ステップＳ６０５）。

情報処理端末５は、ユーザによる確定操作が検知されるまで、ステップＳ６０４及びＳ６０５の処理手順を繰り返し（ステップＳ６０６）、確定操作が検知されれば、ユーザにより選択された補助要素を記憶装置に寸法測定可能な幾何要素として登録する（ステップＳ６０７）。次に、情報処理端末５は、設定画面６の表示を更新し、登録した補助要素を表示する（ステップＳ６０８）。

図１３は、図７の情報処理端末５における補助要素設定時の動作の他の一例を示した図であり、マウスポインタ７の近傍の補助要素Ｌ_１を可視化する場合が示されている。図中の（ａ）には、可視化した補助要素Ｌ_１が示されている。情報処理端末５では、ユーザにより選択された幾何要素から抽出した全ての補助要素を表示する表示方法に代えて、マウスポインタ７の近傍の補助要素だけを表示する表示方法を指定することができる。

マウスポインタ７の近傍で可視化された補助要素は、他の幾何要素とは異なる表示形態で表示される。例えば、線の種類、表示色又は線の太さを異ならせて表示される。設定画面６上でマウスポインタ７から離間している補助要素Ｌ_２及びＰ_２は、表示されていない。この様に同時に可視化される補助要素の数は、高々１個である。

図中の（ｂ）には、マウスポインタ７を補助要素Ｌ_１から遠ざけた場合が示されている。可視化された補助要素Ｌ_１からマウスポインタ７を遠ざけると、補助要素Ｌ_１の可視化処理は解除され、非表示状態になる。

図１３の（ａ）に示した状態で、クリック操作を行えば、補助要素Ｌ_１を登録しても良いか否かをユーザに照会するための確認画面が設定画面６上に表示される。そして、ユーザが承諾すれば、補助要素Ｌ_１が登録され、補助要素Ｌ_１の表示を他の幾何要素と同様の形態とするために設定画面６の表示が更新される。

図１４のステップＳ７０１〜Ｓ７１２は、図７の情報処理端末５における補助要素設定時の動作の他の一例を示したフローチャートであり、マウスポインタ７の近傍の補助要素Ｌ_１を可視化する場合の処理手順が示されている。まず、情報処理端末５は、補助要素を作成するための基準とする幾何要素が注目要素としてユーザにより選択されれば（ステップＳ７０１）、当該幾何要素から作成可能な補助要素を抽出する（ステップＳ７０２）。

次に、情報処理端末５は、作成可能な補助要素からなる補助要素リストの中から１つの補助要素を選択し（ステップＳ７０３）、記憶装置に非表示の属性を付加して仮登録する（ステップＳ７０４）。情報処理端末５は、補助要素リストの中で未登録の補助要素がなくなるまで、ステップＳ７０３及びＳ７０４の処理手順を繰り返す（ステップＳ７０５）。

次に、情報処理端末５は、マウスポインタ７が移動し（ステップＳ７０６）、マウスポインタ７の位置に仮登録した補助要素が存在すれば（ステップＳ７０７）、当該補助要素を一時的に可視化する（ステップＳ７０８）。一方、可視化した補助要素からマウスポインタ７が移動すれば、当該補助要素の可視化処理を解除し、非表示状態に切り替える（ステップＳ７１２）。

情報処理端末５は、ユーザによる確定操作が検知されるまで、ステップＳ７０６以降の処理手順を繰り返し（ステップＳ７０９）、確定操作が検知されれば、可視化した補助要素を記憶装置に寸法測定可能な幾何要素として本登録する（ステップＳ７１０）。次に、情報処理端末５は、設定画面６の表示を更新し、本登録した補助要素を表示する（ステップＳ７１１）。

図１５は、図１０のステップＳ５０２、図１２のステップＳ６０２及び図１４のステップＳ７０２（補助要素の抽出）について、詳細動作の一例を示したフローチャートであり、情報処理端末５の動作が示されている。まず、情報処理端末５は、ユーザにより注目要素として指定された１つの幾何要素について、形状種別を確認し（ステップＳ８０１）、当該幾何要素以外の２以上の幾何要素を列挙する（ステップＳ８０２）。

次に、情報処理端末５は、列挙した幾何要素について、形状種別を確認し（ステップＳ８０３）、ユーザにより指定された幾何要素と列挙した幾何要素とが交差するか否かを判別する（ステップＳ８０４）。例えば、平面と円筒とが交差するか否かは、円筒の中心軸が平面と交差するか否かによって判別することができる。また、平面と点とが交差するか否かは、点から平面に下した垂線の足が幾何要素として抽出された領域の内部に存在するか否かによって判別することができる。

情報処理端末５は、ユーザにより指定された幾何要素と列挙した幾何要素とが交差する場合、これらの幾何要素が交差して得られる補助要素をリストアップする（ステップＳ８０５）。情報処理端末５は、列挙した補助要素について、ステップＳ８０３からステップＳ８０５までの処理手順を順次に繰り返し（ステップＳ８０６）、他に幾何要素がなくなれば、リストアップした補助要素から補助要素リストを作成し、記憶装置に登録してこの処理を終了する（ステップＳ８０７）。

＜設定画面８＞
図１６は、図７の情報処理端末５における補助要素の設定時の動作の一例を示した図であり、基準平面から丸穴の補助要素を抽出するための設定画面８が示されている。この設定画面８は、ユーザにより基準平面として指定された幾何要素から丸穴を抽出するための設定画面であり、表示部５１に表示される。設定画面８には、抽出対象とする補助要素の要素名が表示され、基準平面を指定するための入力欄８１及び８２と、オフセット値を指定するための入力欄８３とが設けられている。

要素名には、「丸穴Ｈ１」が指定されている。抽出した補助要素には、抽出順に自動的に要素名が割り付けられる。基準平面には、既に抽出されている幾何要素を選択しても良いが、表示中の立体形状から幾何要素を新たに抽出して基準平面に指定することもできる。

オフセット値は、基準平面を平行移動してオフセット平面を指定するためのパラメータである。オフセット値には、例えば、１．０００ｍｍがデフォルト値として指定されているが、マウス操作などによって変更することができる。基準平面を指定し、必要に応じてオフセット値を調整した後、ＯＫボタン８４を操作すれば、丸穴に対応する補助要素の抽出処理が開始される。

図１７は、図７の情報処理端末５における補助要素の設定時の動作の一例を示した図であり、上面Ｓ_３から抽出した複数の補助要素Ｈ１〜Ｈ７が示されている。図中の（ａ）には、測定対象物Ｗの立体形状を表示する設定画面６が示されている。この測定対象物Ｗは、階段状の段差を有しており、上段の上面Ｓ_３には、７つの丸穴Ｈが形成されている。上面Ｓ_３は、奥行き方向に細長い矩形状の平面である。丸穴Ｈは、奥行き方向に概ね一定の間隔を空けて配置されている。

上面Ｓ_３を基準平面に指定する場合、マウスポインタ７を上面Ｓ_３上に移動させ、クリック操作を行うことにより、上面Ｓ_３が立体形状から幾何要素として抽出され、抽出された幾何要素を基準平面にして丸穴に対応する補助要素が抽出される。

図中の（ｂ）には、上面Ｓ_３から抽出した複数の補助要素Ｈ１〜Ｈ７が示されている。上面Ｓ_３が立体形状から幾何要素として抽出されれば、抽出された幾何要素を基準平面とし、この基準平面からオフセット値だけ平行移動した平面がオフセット平面に指定される。そして、オフセット平面と交差する点群を選択し、グループ化して抽出条件を満たすか否かが判別される。抽出条件を満たす点群は基準平面に投影され、投影点にフィットする円が補助要素Ｈ１〜Ｈ７として抽出される。

上面Ｓ_３から抽出した７つの補助要素Ｈ１〜Ｈ７は、立体形状上に重畳して表示される。また、各補助要素Ｈ１〜Ｈ７は、他の幾何要素とは識別可能に表示され、要素名や寸法値が補助要素に対応づけて表示される。

この様な構成によれば、注目要素として指定された幾何要素上に存在する丸穴が円からなる補助要素として自動的に抽出されるため、複数の丸穴を抽出する際の設定作業を簡素化することができる。なお、基準平面から丸軸の補助要素を抽出する際の処理は、基準平面から丸穴を抽出する場合と同様に行われる。

本実施の形態によれば、３以上の一次要素の中から１つの注目要素を指定することにより、注目要素から幾何学的に特定可能な二次要素が自動的に特定されるため、二次要素を抽出するための設定作業を簡素化することができる。特に、形状や抽出方法を指定することなく、希望する二次要素を選択することができる。

なお、本実施の形態では、点群から幾何要素を抽出する際に、抽出対象の幾何要素について、形状種別を指定した後に幾何要素を抽出する位置が指定される場合の例について説明したが、本発明は、幾何要素の抽出方法をこれに限定するものではない。例えば、抽出対象とする幾何要素の位置がマウス操作などによって指定されれば、当該抽出位置を含む点群にフィットする幾何要素を自動的に抽出し、立体形状上に重畳して表示するような構成であっても良い。また、自動抽出される幾何要素は、マウス５３のホイールボタンを回すことにより、平面、円筒、円錐、球、点の順序でサイクリックに切り替えられる。

また、本実施の形態では、測定対象物Ｗの形状を光学的に測定して三次元形状データが取得される場合の例について説明したが、本発明は、三次元形状データの取得方法をこれに限定するものではない。例えば、プローブを測定対象物Ｗに接触させて立体形状を測定する接触式の測定器にも本発明は適用可能である。

１ 三次元測定装置
２ 測定部
２１ ステージ
２１１ ステージプレート
２１２ ステージベース
２２ 回転駆動部
２３，２３ａ，２３ｂ 撮像部
２４ 投光部
２５ テクスチャ照明出射部
２６ 制御基板
２７ ベース筐体
３ ライトガイド
４ コントローラ
４１ テクスチャ光源
４２ 制御基板
４３ 電源
５ 情報処理端末
５１ 表示部
５２ キーボード
５３ マウス
１０ 形状測定部
１１ 形状データ記憶部
１２ 表示制御部
１３ 点群選択部
１４ 形状種別指定部
１５ 一次要素抽出部
１６ 注目要素指定部
１７ 二次要素抽出部
１８ 幾何要素記憶部
１９ 点群抽出部
Ｊ１，Ｊ１１，Ｊ１２ 受光軸
Ｊ２，Ｊ３ 投光軸
Ｊ４ 回転軸
Ｗ 測定対象物

Claims (6)

1. 三次元空間における複数の測定点の位置情報を測定し、測定対象物の立体形状を表す点群を生成する形状測定手段と、
   上記点群に基づいて、測定対象物の立体形状を表示する立体形状表示手段と、
   上記立体形状表示手段により表示された上記立体形状に対する位置の指定を受け付け、当該位置の指定に基づいて、上記点群を選択する点群選択手段と、
   上記点群に基本形状をフィッティングさせて一次要素を特定する一次要素抽出手段と、
   上記一次要素抽出手段により特定された３以上の一次要素に基づいて、二次要素を特定する二次要素抽出手段と、
   上記二次要素を表示する二次要素表示手段と、
   上記３以上の一次要素の中から、１つの一次要素を注目要素として指定するための注目要素の指定を受け付ける注目要素指定手段とを備え、
   上記二次要素抽出手段は、上記注目要素と当該注目要素以外の上記一次要素とから幾何学的な演算により、上記二次要素を特定することを特徴とする三次元測定装置。
2. 上記二次要素表示手段は、上記二次要素抽出手段により特定された上記二次要素を上記立体形状上に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の三次元測定装置。
3. 上記二次要素表示手段は、上記注目要素と当該注目要素以外の上記一次要素とから特定可能な２以上の上記二次要素からなる二次要素リストを表示し、ユーザによりいずれかの上記二次要素が選択されれば、選択された上記二次要素を上記立体形状上に重畳して表示することを特徴とする請求項２に記載の三次元測定装置。
4. 上記二次要素表示手段は、マウスポインタと重複する上記二次要素を上記立体形状上に重畳して表示することを特徴とする請求項２に記載の三次元測定装置。
5. 上記二次要素表示手段は、上記注目要素に近接し、或いは、上記注目要素と交差する上記二次要素を表示することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の三次元測定装置。
6. 穴形状又は柱形状に対応する上記二次要素を抽出するための平面からなる上記一次要素が上記注目要素として指定された場合に、当該一次要素の法線方向にオフセットさせたオフセット平面と交差する点群を抽出する点群抽出手段を備え、
   上記二次要素抽出手段は、上記点群抽出手段により抽出された点群を上記一次要素に投影して円からなる上記二次要素を特定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の三次元測定装置。

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