JP3021815B2 - 対象物表面を無接触式に測定する方法並びにこの方法を実施する座標測定機械 - Google Patents

対象物表面を無接触式に測定する方法並びにこの方法を実施する座標測定機械

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JP3021815B2
JP3021815B2 JP3210604A JP21060491A JP3021815B2 JP 3021815 B2 JP3021815 B2 JP 3021815B2 JP 3210604 A JP3210604 A JP 3210604A JP 21060491 A JP21060491 A JP 21060491A JP 3021815 B2 JP3021815 B2 JP 3021815B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、対象物表面を無接触式
に測定する方法並びにこの方法を実施する座標測定機械
に関する。
【０００２】
【従来の技術】触感式の対象物測定のために種々の構造
形式の座標測定機械が公知である。
【０００３】すべての座標測定機械は三次元方向で位置
決め可能な測定アームを有していて、この測定アームの
端部には測定すべき対象物に機械的に接触する走査ヘッ
ドが固定されている。
【０００４】極めて大きな工作物を測定せねばならない
か又は高い点密度を必要とする使用ケースのためには、
前記座標測定機械は余り適さない。
【０００５】それというのもそれぞれの測定点が個々に
走査されねばならないので、このばあい測定時間が比較
的長くなる。
【０００６】それ故、このような対象物を光学的に三次
元的な前方交会法によって少なくとも２つの点から、例
えば２つの経緯儀を用いて測定することも提案されてい
る。
【０００７】しかし前記形式の簡単な手動作動式の機構
によって同様に測定時間は十分短縮されない。
【０００８】それというのも同様に矢張りそれぞれの測
定点が個々に作業員によって光学的な両照準器によって
測定されねばならないからである。
【０００９】それ故すでに、経緯儀の軸を電動式に駆動
しかつ経緯儀の監視望遠鏡の光線経路内にＣＣＤ・カメ
ラとしての電子的なセンサを連結し、次いでこのセンサ
の像を接続された像処理装置内で自動的に評価すること
が、提案されている。
【００１０】このような測定機構は例えばＶＤＩ報告
書，１９８８年版、第７１１号、第１３９頁乃至１５１
頁に記載されている。
【００１１】しかしながら公知の機構は、産業分野の対
象物を測定するための測定機構ためには一連の不必要な
構成部材を有してので、極めて複雑で高価である。
【００１２】それというのも使用される経緯儀は測地学
用の特殊機器であり、かつ例えば修正装置、水平調整装
置、角度調節用の機械的な粗調整／微調整駆動装置、繰
返し走査される円弧及び手動操作のためにのみもしくは
測地学的な使用のためにのみ必要とされが、産業対象物
を測定するのには不必要な一連の構成部材を有している
からである。
【００１３】他面、経緯儀は鉛直に調節された縦軸によ
って水平調整された状態でのみ有用な角度値を提供す
る。
【００１４】これによって矢張り産業分野の対象物を測
定するための測定機構としては使用を著しく制限され
る。
【００１５】産業分野の対象物のために絶対的に測地学
的分野おいて必要とされるよりも著しく高い測定精度が
必要である。それというのも重要な対象物の寸法は数ミ
クロンで正確に規定されねばならないからである。
【００１６】このことは、測定のために使用されるセン
サと測定対象物自体との間の三次元的な配属関係を測定
サイクル中できるだけ変えず、むしろ上記の数ミクロン
範囲で安定的に維持することを必要とする。
【００１７】３本の脚部上で測定すべき対象物の横に設
置される経緯儀によって前記要求を満たすことは極めて
困難である。
【００１８】それというのも振動、温度作用等に基づき
対象物とセンサとの間の位置関係が変化するからであ
る。
【００１９】更にヨーロッパ公開特許第０２５６９６８
号明細書から広範囲の対象物を無接触式に測定するため
の方法が公知である。
【００２０】この方法では電動式に回動もしくは旋回可
能な２つのビデオカメラが使用され、このビデオカメラ
の信号は回転／旋回軸に配属された信号発生器の角度デ
ータと共に座標値を規定するためにコンピュータに供給
される。
【００２１】使用される回転／旋回装置がどのような構
造を有しているかについては記載されていないことを度
外視しても、この公知例では測定対象物とセンサとの位
置決め問題については同様に記載されていない。
【００２２】更に、アメリカ合衆国特許第４２２６５３
６号明細書から、例えばロータブレードの輪郭を測定す
るための無接触式の光学的に作業する測定機構が公知で
ある。
【００２３】このばあいそれぞれ２つのマークプロジェ
クター及び２つの電気・光学的な追跡装置が共通のフレ
ームに固定されていて、このフレームは、光学的な交会
が対象物の全長に亘って生ぜしめられかつ三角測量原理
に従って測定できるように、レールに沿って移動可能で
ある。
【００２４】上記機構は、電気・光学的な追跡装置が正
確に対象物表面に亘って移動する光点に追従しなければ
ならないので、同様に作業が緩慢である。
【００２５】一方では測定機構と他方では測定すべき対
象物との間のコンスタントな位置関係は移動可能なフレ
ームの使用される軸受け及びガイドの質に関連していて
かつ数ミクロンの上述の測定精度範囲に確実に維持でき
ない。
【００２６】更に公知のすべての測定装置では常時少な
くとも２つのイメージセンサが必要である。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ほぼ
規格化された若干の測定構成部材を使用して迅速にしか
も高い精度を以って多数の測定点を同時に検出できるよ
うに、産業生産分野の対象物の表面を無接触式に測定す
る方法を改良し、かつ、この方法を実施するのに適した
座標測定機械を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、特許請求の範囲第１項に記載の方法並びに特許請求
の範囲第６項に記載の座標測定機械によって解決され
た。
【００２９】
【発明の作用効果】本発明の方法は、自体公知の市販の
座標測定機械を使用して実施され、この座標測定機械は
測定用の回転／旋回装置を有していて、この回転／旋回
装置には、回転／旋回装置に取付けられ得る触感式の走
査ヘッドの代わりにビデオカメラが取付けられる。
【００３０】座標測定機械以外には若干の別の構成グル
ープ、例えば測定アームの種々の位置で撮影されるビデ
オ像を記憶する画像メモリと像評価を実施する像処理装
置と適当なソフトウエアを有するだけでよい。
【００３１】このソフトウエアによって座標測定機械の
コンピュータは、対象物座標を写真測量法から周知の三
次元的な前方交会法の方法に従って計算することができ
ようになる。
【００３２】測定すべき対象物は座標測定機械上に置か
れるので、種々の撮影位置における及び対象物に対する
ビデオカメラの三次元的な配属関係は座標測定機械にと
って固有の精度を以って維持される。
【００３３】例えば振動、熱的流動等のような外界作用
は申し分なく遮断される。それというもの座標測定機械
は大抵振動を減衰する機械テーブルを有しかつ上記妨害
作用に対して防護されているからである。
【００３４】特に対象物を測定するために単一のビデオ
カメラを必要とするに過ぎない。これによって多くの利
点が得られる。
【００３５】即ち、これとは別に必要とされた第２のビ
デオカメラが省かれるということを度外視しても、前記
１つのビデオカメラのためのキャリブレーションデータ
のみを入手し、記憶しかつ評価時に考慮するだけでよ
い。
【００３６】特許請求の範囲第１項に記載の方法を実施
するために本発明により構成された座標測定機械の構造
は特許請求の範囲第６項に記載されている。
【００３７】このばあい有利には、カメラは光学的な投
影ユニットと共に回転／旋回継手を介して座標測定機械
の測定アームに固定されている。
【００３８】このばあい固有特性のない伸長した面の形
状を測定しようとするばあい、測定点を正確にマークす
ることができる。
【００３９】このばあいカメラ及び投影ユニットは有利
には、回転／旋回継手の保持体に手動で又は自動的に交
換取付け可能な共通の構成ユニットを成す。
【００４０】本発明の有利な方法及び構成はその他の請
求項に記載されている。
【００４１】
【実施例】図１で図示の門形構造の座標測定機械は、外
界作用に対して絶縁されて４つの振動減衰部材に載置さ
れた、花崗岩から成る安定したテーブル１を有してい
る。
【００４２】このテーブル１上には保持体３２を用いて
測定すべき工作物１３が取付けられる。
【００４３】このような座標測定機械の構造は自体公知
であり、それ故このばあい詳述しない。
【００４４】ｙ軸方向に移動可能な座標測定機械の門形
体は符号２で、この門形体上でｘ軸方向に移動可能な横
方向キャリッジは符号７でかつこの横方向キャリッジ内
でｚ軸方向に垂直方向で移動可能な座標測定機械の測定
アーム（スピンドル）は符号３で図示されている。
【００４５】同様に図１では、測定アームの前端に取付
けられた回転／旋回継手８のｙ軸，ｘ軸，ｚ軸位置を測
定するための測定ロッド４，５，６が図示されている。
【００４６】回転／旋回継手８は垂直方向で重なる２つ
の回転軸線Ａ，Ｂを中心として電動式に回転もしくは旋
回可能でありかつ回転軸線Ａ及び旋回軸線Ｂ用の角度位
置信号発生器を備えている。
【００４７】回転／旋回継手８の正確な構造は例えばア
メリカ合衆国特許第４８８８８７７号明細書に記載され
ている。
【００４８】回転／旋回継手８の角度位置信号発生器は
０．５角度秒の分解を行う。高い分解能は例えば適当に
細かく分割された角度位置信号発生器によってもしくは
増分式のピッチ円の高度の補間法によって得られる。
【００４９】回転／旋回継手８には保持体（図示せず）
を介してビデオカメラ９が取付けられる。
【００５０】ビデオカメラ９は、通常回転／旋回継手８
に取付けられ得る座標測定機械の触感式の測定機構が設
けられる場所に設けられる。
【００５１】触感式の測定機構をビデオカメラ９に又は
ビデオカメラ９を触感式の測定機構に自動的に交換する
ために座標測定機械の測定範囲の縁部にマガジンが設け
られていて、このマガジン内には異なって延長された多
数の触感式の走査部材４０並びに異なる光学部材を有す
るビデオカメラ９′が置かれる。
【００５２】回転／旋回継手８もしくはこれに固定され
たビデオカメラ９を電動式に調整するために及び回転／
旋回継手８内の角度信号発生器並びに測定ロッド４，
５，６の測定値を処理するために、制御ボックス２８内
に収容された制御装置が用いられる。
【００５３】この制御ボックス２８はビデオカメラ９を
給電する電子機構及びカメラ像を記憶するための画像メ
モリ並びに電子的な像処理装置を有している。
【００５４】符号２９で移動可能な入力キーボードが図
示されていて、この入力キーボードは制御ボックス２８
に接続されていてかつこの入力キーボードによって座標
測定機械が操作される。
【００５５】それ故ビデオカメラ９は対物レンズの光軸
に関し回転／旋回継手８によって測定アームの種々の位
置において対象物１３に対して調整されかつ後で詳述す
るように完全な無接触式の測定を行うことができる。
【００５６】いずれにせよ測定のために少なくとも２つ
の異なる位置が必要であり、この両位置に基づき対象物
１３の像が撮影される。この両位置は図１で示されてい
てかつ両位置の間隔は符号ｃで示されている。
【００５７】ビデオカメラ９は感光性の平面センサとし
ていわゆる平面的なＣＣＤ・アレーを有している。この
ようなセンサは通常ほぼ５００×５００のイメージエレ
メントを有している。
【００５８】イメージエレメントによって予め与えられ
る分解能はサブピクセル（Subpixel）・アルゴリズムに
よってピクセル・間隔の端数を除いて一層高められる。
【００５９】センサの画面は大抵６０ｍｍ2以下であ
る。イメージエレメントの数によって制限される分解能
は産業対象物の高精度の測定を行うには不十分である。
【００６０】対象物を複数の部分像で検出しかつ部分像
の三次元的な位置を共通の座標系内で規定する必要があ
り、この座標系においては回転／旋回継手８から送られ
た角度位置値がビデオカメラ９から送られた、重要な測
定点の像位置に関する情報と共に互いに計算される。
【００６１】ビデオカメラ９が例えば２°×２°の画面
積を有しているばあいには、回転／旋回継手８によって
これに取付けられたビデオカメラ９を大まかにほぼ１°
で位置決めしひいては重要な対象物範囲に照準を合わせ
かつ次いで停止状態で正確な角度値が座標測定機械のコ
ンピュータに知らされればよい。
【００６２】目標方向に対する実際方向の正確な後調整
は不必要である。
【００６３】それぞれの像点を測定するばあい三次元的
な光線が規定される。この光線はビデオカメラ９の対物
レンズの投影中心及び像座標ｘｍ，ｙｍ，ｚｍによって
決められる。
【００６４】このばあいｚｍはイメージセンサがビデオ
カメラ９内に配置される平面上での対物レンズの投影中
心と垂線との間隔である。
【００６５】それぞれの測定のためにイメージスペース
内でのセンサの位置及び座標測定機械の座標系内でのイ
メージスペースのオリエンテーションが確認されねばな
らない。
【００６６】オリエンテーションは回転／旋回継手８内
の角度エンコーダを介して測定される。
【００６７】写像スペース内でのセンサの位置に関する
情報はキャリブレーションによって検出されるか又はビ
デオカメラ自体から得られ、このばあい自体公知のよう
に例えばセンサ平面の前に格子、即ち、測定格子が配置
されている。
【００６８】更に、写像状態及びビデオカメラ９内のセ
ンサから送られる像は測定中安定させられかつ再生可能
でなければならない。
【００６９】それ故固定焦点カメラによって作業すると
有利であり、このばあい再現可能なノッチを介して不動
な焦点距離を有する光学系又は異なる焦点を有する多数
のカメラに交換される。
【００７０】図１による座標測定機械によって実施され
る測定過程は図２のブロック図で明瞭に示されている。
このばあい符号２２で制御装置が示されていて、この制
御装置によってビデオカメラはコンピュータの命令で３
つの移動可能な測定軸線（ｘ，ｙ，ｚ）内に位置決めさ
れかつカメラ角度位置（ａ，ｂ）に関し回転／旋回継手
によって、同じ対象物フィールドをビデオカメラの異な
る２つの位置から撮影できるように、調整される。
【００７１】図２から明らかなように、ビデオカメラ９
にはプロジェクター３９が組み込まれていて、このプロ
ジェクター３９によって対象物点をマークするために照
準光線がビデオカメラ９の対物レンズを介して投射され
る。
【００７２】回転／旋回継手８に固定されたビデオカメ
ラ９のビデオ像は、画像メモリ３１を有する電子的な像
処理装置１９に供給される。
【００７３】この画像メモリ３１内ではビデオカメラ９
の多数の像が記憶され、この像はビデオカメラ９の種々
の角度位置、及び間隔ｃによって隔てられたビデオカメ
ラ９の両位置に相応している。
【００７４】センサから送られる像を測定中幾何学的に
安定した状態で維持するために、ビデオカメラ９は外部
から座標測定機械の制御装置２２を介して同期化され
る。
【００７５】画像メモリ内では、評価のために使用され
ねばならないすべての像、しかし少なくとも２つの像の
ための記憶場所が測定アームの異なる２つの位置からの
撮影によって形成される。
【００７６】つまり測定サイクル中には対象物表面はビ
デオカメラ９の種々の角度位置でビデオカメラ９の両位
置から完全に撮影され、かつ撮影された像は画像メモリ
３１内に記憶され、かつ次いで同時にビデオカメラ９の
両位置に属する像内で生ずる、例えば縁部、マーク等の
ような重要な対象物細部がビデオカメラ９のセンサの像
座標系内で処理される。
【００７７】このばあいデジタル式の像評価の公知の評
価法、例えば限界値、グラジェント又は相関法が使用さ
れる。
【００７８】像処理装置１９から送られる像データは座
標測定機械のコンピュータ２０に引渡される。
【００７９】この像データは像座標Ｕ（ｉｊ），Ｖ（ｉ
ｊ）であり、このばあいインデックスｉは種々の対象物
点をかつインデックスｊは種々の撮影位置に属する像を
示している。
【００８０】同時にコンピュータ２０は制御装置２２か
ら角度測定値ａ，ｂを受取り、この角度測定値は像撮影
時点のビデオカメラのオリエンテーションに相応する。
【００８１】この角度測定値ａ，ｂは、ビデオカメラの
対物レンズの投影中心の、ほぼ座標測定機械の直線的な
測定ロッドの測定値（ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）によって規定
されている位置に関連して、機械全体の共通の座標系内
で像座標系のオリエンテーションを再生する。
【００８２】従ってコンピュータは、写真測量法から公
知の三次元的な前方交会法のアルゴリズムによって一義
的に送られた位置測定値（ｘｏｊ，ｙｏｊ，ｚｏｊ）、
角度測定値（ａｊ，ｂｊ）及び像処理装置自体から送ら
れる像データに基づき対象物座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）
を計算することができる。
【００８３】適当な評価アルゴリズムは例えば、ベルリ
ン；ニューヨーク１９８４、コネクニー及びレーマン
著、書物「写真測量法」第４章、「像データの点形式の
処理」において記載されている。
【００８４】一義的な評価のために測定点毎に３つの測
定値が必要である。しかし測定アームの２つの位置から
得られる２つの像はすでに４つの測定値を提供する（そ
れぞれ２つの像座標Ｕｉｊ，Ｖｉｊ）。この過剰規定に
よって計算結果がチェックできる。
【００８５】計算において座標測定機械の測定アームに
おける回転／旋回継手の正確な取付け位置並びに回転／
旋回継手におけるビデオカメラの取付け位置が関与す
る。
【００８６】このキャリブレーションデータは一度規定
されかつ座標測定機械のコンピュータ２０のメモリ２４
内に記憶される。
【００８７】このメモリ２４は更にビデオカメラ９のキ
ャリブレーションデータを記憶する。これは、センサ自
体の幾何学形状偏差並びにビデオカメラの対物レンズの
歪みを示すデータである。
【００８８】コンピュータ２０の別のメモリ２５内では
制御データが記憶され、この制御データにより当該対象
物のためのＣＮＣ測定過程が行われる。
【００８９】このばあいコンピュータ２０は記憶された
制御データによってビデオカメラの位置決め及び調整を
行う。
【００９０】カメラオリエンテーション用の制御データ
及び測定すべき対象物点用の付加的に与えられる目標座
標に基づき像点用の目標座標が計算される。
【００９１】像点用のこの目標座標によってデジタル式
の像評価が効果的に制御される。
【００９２】キャリブレーションデータを考慮してメモ
リ２４により計算された対象物座標を出力するためにデ
ィスプレィ２３が設けられている。これは投射スクリー
ンもしくはプリンタ又は両方であってよい。
【００９３】完全な工作物の測定は適当に大きく寸法決
めされた画像メモリのばあい一気に実施され、このばあ
いすべての重要な測定点がまず撮影されかつ適当な部分
像１乃至ｎが記憶される。
【００９４】メモリとして大きな半導体・画像メモリの
代わりにリアルタイム・大容量メモリ、例えば抹消可能
な光学的なディスクメモリを使用できる。
【００９５】このばあい次いで、測定すべき次の工作物
がすでに座標測定機械のテーブル１上に置かれる間に、
像を評価するのに必要な計算プロセスが行われる。
【００９６】多数の部分像に分解されねばならない伸長
した対象物のばあいもしくは像記憶場所が制限されてい
るばあい、評価のための計算プロセスは本来の対象物測
定に対して平行にもしくは間歇的に行われる。
【００９７】対象物をあらゆる側から測定するために
は、ビデオカメラ９は測定アーム３を用いて対象物を中
心として多数の位置に移動させられねばならない。
【００９８】しかしながら伸長した対象物のばあいに
は、申し分なくシャープな像を得るために必要な対象物
に対する最小間隔を維持するのは困難である。
【００９９】このために有利には、工作物もしくは対象
物は回転テーブル上に締め付け固定されかつ回転テーブ
ルによって、工作物もしくは対象物の全範囲に亘ってビ
デオカメラの２つの位置からのみ広範囲に測定できるよ
うに、位置決めされる。
【０１００】このような変化実施例では回転テーブルの
駆動装置及び角度信号発生器は付加的に図２のブロック
図において制御装置２２に接続される。
【０１０１】測定過程全体に亘って測定すべき対象物１
３と撮影用のビデオカメラとの間の位置関係は座標測定
機械にとって固有の精度及び安定性を以って確認されか
つ不変に維持される。
【０１０２】それ故完全な対象物を、中間で行われる時
間を費やすキャリブレーション過程を実施することなし
に、１測定過程で測定することができる。
【０１０３】むしろ、座標測定機械をビデオカメラを取
付けた後で一度周知の幾何学形状を有する対象物に対し
てキャリブレーションすれば十分である。
【図面の簡単な説明】
【図１】無接触式に作業する本発明による座標測定機械
の斜視図。
【図２】図１の座標測定機械の主要構成部材のブロック
図。
【符号の説明】
１ テーブル、 ２ 門形体、 ３ 測定アーム、
４，５，６ 測定ロッド、 ７ 横方向キャリッジ、
８ 回転／旋回継手、 ９,９′ ビデオカメラ、 １
３ 対象物もしくは工作物、 １９ 像処理装置、 ２
０ コンピュータ、 ２２ 制御装置、 ２４，２５
メモリ、 ２８ 制御ボックス、 ２９入力キーボー
ド、 ３１ 画像メモリ、 ３２ 保持体、 ３９ プ
ロジェクター、 ４０ 走査部材
フロントページの続き (72)発明者 カール−ヘルマン ブライヤー ドイツ連邦共和国 ハイデンハイム フ リードリッヒ−プフェニヒ−シュトラー セ 73 (56)参考文献 特開 平３−285104（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−99802（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−161107（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−182517（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−62003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−174609（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−167905（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01C 3/00 - 3/32 G06T 7/00

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カメラによって異なる多数の位置から対
    象物の像を撮影して、対象物表面の無接触式の座標測定
    を行う方法において、 カメラを座標測定機械の、回転／旋回装置（８）を備え
    た三次元方向に移動可能な測定アーム（３）に取付け、 測定アーム（３）を少なくとも２つの異なる位置に移動
    させて、回転／旋回装置（８）を用いてカメラを回動も
    しくは旋回させることによって測定すべき対象物に照準
    を合わせ、 両位置で撮影された像を記憶しかつ対象物表面の特徴付
    けられた点の座標に関連して自体公知の写真測量法式の
    評価法により評価し、 このばあい座標測定機械の測定ロッド（４，５，６）及
    び回転／旋回装置（８）の角度信号発生器（１８ａ，１
    ８ｂ）によって得られた位置及び角度測定値（ｘｏｊ，
    ｙｏｊ，ｚｏｊ，ａｏｊ，ｂｏｊ）をカメラの像座標
    （Ｕｉｊ，Ｖｉｊ）から対象物座標を計算するために一
    緒に考慮することを特徴とする、対象物表面を無接触式
    に測定する方法。
  2. 【請求項２】 カメラによって異なる多数の位置から対
    象物の像を撮影して、対象物表面の無接触式の座標測定
    を行う方法において、 カメラを座標測定機械の、回転／旋回装置（８）を備え
    た三次元方向に移動可能な測定アーム（３）に取付け、 測定アーム（３）を少なくとも２つの異なる位置に移動
    させて、回転／旋回装置（８）を用いてカメラを回動も
    しくは旋回させることによって測定すべき対象物に照準
    を合わせ、 両位置で撮影された像を記憶しかつ対象物表面の特徴付
    けられた点の座標に関連して自体公知の写真測量法式の
    評価法により評価し、 このばあい座標測定機械の測定ロッド（４，５，６）及
    び回転／旋回装置（８）の角度信号発生器（１８ａ，１
    ８ｂ）によって得られた位置及び角度測定値（ｘｏｊ，
    ｙｏｊ，ｚｏｊ，ａｏｊ，ｂｏｊ）をカメラの像座標
    （Ｕｉｊ，Ｖｉｊ）から対象物座標を計算するために一
    緒に考慮し、 測定アーム（３）の両位置において回転／旋回装置
    （８）の異なる回転もしくは旋回角（ａ，ｂ）でそれぞ
    れ多数の像を撮影しかつ記憶することを特徴とする、対
    象物表面を無接触式に測定する方法。
  3. 【請求項３】 カメラによって異なる多数の位置から対
    象物の像を撮影して、対象物表面の無接触式の座標測定
    を行う方法において、 カメラを座標測定機械の、回転／旋回装置（８）を備え
    た三次元方向に移動可能な測定アーム（３）に取付け、 測定アーム（３）を少なくとも２つの異なる位置に移動
    させて、回転／旋回装置（８）を用いてカメラを回動も
    しくは旋回させることによって測定すべき対象物に照準
    を合わせ、 両位置で撮影された像を記憶しかつ対象物表面の特徴付
    けられた点の座標に関連して自体公知の写真測量法式の
    評価法により評価し、 このばあい座標測定機械の測定ロッド（４，５，６）及
    び回転／旋回装置（８）の角度信号発生器（１８ａ，１
    ８ｂ）によって得られた位置及び角度測定値（ｘｏｊ，
    ｙｏｊ，ｚｏｊ，ａｏｊ，ｂｏｊ）をカメラの像座標
    （Ｕｉｊ，Ｖｉｊ）から対象物座標を計算するために一
    緒に考慮し、 計算された対象物座標を、座標測定機械の測定アーム
    （３）における回転／旋回装置（８）の取付け位置及び
    回転／旋回装置（８）に対するビデオカメラの取付け位
    置及びビデオカメラの幾何学形状偏差（歪み）を示すキ
    ャリブレーションデータによって修正することを特徴と
    する、対象物表面を無接触式に測定する方法。
  4. 【請求項４】 カメラによって異なる多数の位置から対
    象物の像を撮影して、対象物表面の無接触式の座標測定
    を行う方法において、 カメラを座標測定機械の、回転／旋回装置（８）を備え
    た三次元方向に移動可能な測定アーム（３）に取付け、 測定アーム（３）を少なくとも２つの異なる位置に移動
    させて、回転／旋回装置（８）を用いてカメラを回動も
    しくは旋回させることによって測定すべき対象物に照準
    を合わせ、 両位置で撮影された像を記憶しかつ対象物表面の特徴付
    けられた点の座標に関連して自体公知の写真測量法式の
    評価法により評価し、 このばあい座標測定機械の測定ロッド（４，５，６）及
    び回転／旋回装置（８）の角度信号発生器（１８ａ，１
    ８ｂ）によって得られた位置及び角度測定値（ｘｏｊ，
    ｙｏｊ，ｚｏｊ，ａｏｊ，ｂｏｊ）をカメラの像座標
    （Ｕｉｊ，Ｖｉｊ）から対象物座標を計算するために一
    緒に考慮し、 異なる位置への測定アーム（３）の移動によってあらゆ
    る側から対象物に照準を合わせて、対象物を測定するこ
    とを特徴とする、対象物表面を無接触式に測定する方
    法。
  5. 【請求項５】 カメラによって異なる多数の位置から対
    象物の像を撮影して、対象物表面の無接触式の座標測定
    を行う方法において、 カメラを座標測定機械の、回転／旋回装置（８）を備え
    た三次元方向に移動可能な測定アーム（３）に取付け、 測定アーム（３）を少なくとも２つの異なる位置に移動
    させて、回転／旋回装置（８）を用いてカメラを回動も
    しくは旋回させることによって測定すべき対象物に照準
    を合わせ、 両位置で撮影された像を記憶しかつ対象物表面の特徴付
    けられた点の座標に関連して自体公知の写真測量法式の
    評価法により評価し、 このばあい座標測定機械の測定ロッド（４，５，６）及
    び回転／旋回装置（８）の角度信号発生器（１８ａ，１
    ８ｂ）によって得られた位置及び角度測定値（ｘｏｊ，
    ｙｏｊ，ｚｏｊ，ａｏｊ，ｂｏｊ）をカメラの像座標
    （Ｕｉｊ，Ｖｉｊ）から対象物座標を計算するために一
    緒に考慮し、 測定中対象物自体を種々の位置に回動させて、対象物回
    動位置を同様に測定することを特徴とする、対象物表面
    を無接触式に測定する方法。
  6. 【請求項６】 対象物表面を無接触式に測定する座標測
    定機械において、カメラ（９）が角度信号発生器（１８
    ａ，１８ｂ）を組み込まれた、回転及び旋回運動を生ぜ
    しめるための電動式に回転及び旋回させられる継手
    （８）を介して、三次元方向に移動可能な座標測定機械
    の測定アーム（３）に固定されていて、 測定アームの位置座標（ｘｏｊ，ｙｏｊ，ｚｏｊ）とカ
    メラの角度位置（ａｏｊ，ｂｏｊ）とカメラのビデオ信
    号とから対象物座標を計算するための装置（１９，２
    ０）が設けられていて、 この装置（１９，２０）が同じ対象物範囲の多数の像を
    読み込む画像メモリ（３１）を有していて、 一致した対象物点の記憶された像データから像座標（Ｕ
    ｉｊ，Ｖｉｊ）を計算する像処理装置（１９）が設けら
    れていて、 点の像座標（Ｕｉｊ，Ｖｉｊ）と座標測定機械の測定ロ
    ッド（６）の位置測定値（ｘｏｊ，ｙｏｊ，ｚｏｊ）と
    回転／旋回継手の角度測定値（ａｏｊ，ｂｏｊ）とから
    像点の対象物座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を三次元的な前
    方交会法の方法により計算する評価コンピュータ（２
    ０）が設けられていて、 回転／旋回継手（８）もしくはカメラ（９）のキャリブ
    レーションデータを記憶するメモリが設けられているこ
    とを特徴とする、対象物表面を無接触式に測定する座標
    測定機械。
  7. 【請求項７】 対象物表面を無接触式に測定する座標測
    定機械において、カメラ（９）が角度信号発生器（１８
    ａ，１８ｂ）を組み込まれた、回転及び旋回運動を生ぜ
    しめるための電動式に回転及び旋回させられる継手
    （８）を介して、三次元方向に移動可能な座標測定機械
    の測定アーム（３）に固定されていて、 測定アームの位置座標（ｘｏｊ，ｙｏｊ，ｚｏｊ）とカ
    メラの角度位置（ａｏｊ，ｂｏｊ）とカメラのビデオ信
    号とから対象物座標を計算するための装置（１９，２
    ０）が設けられていて、 この装置（１９，２０）が同じ対象物範囲の多数の像を
    読み込む画像メモリ（３１）を有していて、 一致した対象物点の記憶された像データから像座標（Ｕ
    ｉｊ，Ｖｉｊ）を計算する像処理装置（１９）が設けら
    れていて、 点の像座標（Ｕｉｊ，Ｖｉｊ）と座標測定機械の測定ロ
    ッド（６）の位置測定値（ｘｏｊ，ｙｏｊ，ｚｏｊ）と
    回転／旋回継手の角度測定値（ａｏｊ，ｂｏｊ）とから
    像点の対象物座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を三次元的な前
    方交会法の方法により計算する評価コンピュータ（２
    ０）が設けられていて、 回転／旋回継手（８）もしくはカメラ（９）のキャリブ
    レーションデータを記憶するメモリが設けられていて、 カメラ（９）が光学的な投影ユニット（３９）と共に座
    標測定機械の測定アーム（３）に固定されていることを
    特徴とする、対象物表面を無接触式に測定する座標測定
    機械。
  8. 【請求項８】 対象物表面を無接触式に測定する座標測
    定機械において、カメラ（９）が角度信号発生器（１８
    ａ，１８ｂ）を組み込まれた、回転及び旋回運動を生ぜ
    しめるための電動式に回転及び旋回させられる継手
    （８）を介して、三次元方向に移動可能な座標測定機械
    の測定アーム（３）に固定されていて、 測定アームの位置座標（ｘｏｊ，ｙｏｊ，ｚｏｊ）とカ
    メラの角度位置（ａｏｊ，ｂｏｊ）とカメラのビデオ信
    号とから対象物座標を計算するための装置（１９，２
    ０）が設けられていて、 この装置（１９，２０）が同じ対象物範囲の多数の像を
    読み込む画像メモリ（３１）を有していて、 一致した対象物点の記憶された像データから像座標（Ｕ
    ｉｊ，Ｖｉｊ）を計算する像処理装置（１９）が設けら
    れていて、 点の像座標（Ｕｉｊ，Ｖｉｊ）と座標測定機械の測定ロ
    ッド（６）の位置測定値（ｘｏｊ，ｙｏｊ，ｚｏｊ）と
    回転／旋回継手の角度測定値（ａｏｊ，ｂｏｊ）とから
    像点の対象物座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を三次元的な前
    方交会法の方法により計算する評価コンピュータ（２
    ０）が設けられていて、 回転／旋回継手（８）もしくはカメラ（９）のキャリブ
    レーションデータを記憶するメモリが設けられていて、 カメラ（９）が光学的な投影ユニット（３９）と共に座
    標測定機械の測定アーム（３）に固定されていて、 カメラ（９）と投影ユニット（３９）とが、回転／旋回
    継手（８）の保持体に自動的に交換取付けされる共通の
    構成ユニットを成していることを特徴とする、対象物表
    面を無接触式に測定する座標測定機械。
  9. 【請求項９】 対象物表面を無接触式に測定する座標測
    定機械において、カメラ（９）が角度信号発生器（１８
    ａ，１８ｂ）を組み込まれた、回転及び旋回運動を生ぜ
    しめるための電動式に回転及び旋回させられる継手
    （８）を介して、三次元方向に移動可能な座標測定機械
    の測定アーム（３）に固定されていて、 測定アームの位置座標（ｘｏｊ，ｙｏｊ，ｚｏｊ）とカ
    メラの角度位置（ａｏｊ，ｂｏｊ）とカメラのビデオ信
    号とから対象物座標を計算するための装置（１９，２
    ０）が設けられていて、 この装置（１９，２０）が同じ対象物範囲の多数の像を
    読み込む画像メモリ（３１）を有していて、 一致した対象物点の記憶された像データから像座標（Ｕ
    ｉｊ，Ｖｉｊ）を計算する像処理装置（１９）が設けら
    れていて、 点の像座標（Ｕｉｊ，Ｖｉｊ）と座標測定機械の測定ロ
    ッド（６）の位置測定値（ｘｏｊ，ｙｏｊ，ｚｏｊ）と
    回転／旋回継手の角度測定値（ａｏｊ，ｂｏｊ）とから
    像点の対象物座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を三次元的な前
    方交会法の方法により計算する評価コンピュータ（２
    ０）が設けられていて、 回転／旋回継手（８）もしくはカメラ（９）のキャリブ
    レーションデータを記憶するメモリが設けられていて、 カメラ（９）が光学的な投影ユニット（３９）と共に座
    標測定機械の測定アーム（３）に固定されていて、 カメラ（９）と投影ユニット（３９）とが、回転／旋回
    継手（８）の保持体に自動的に交換取付けされる共通の
    構成ユニットを成していて、 構成ユニット（８，９）が触感式の走査センサ（４０）
    と共に座標測定機械のマガジン内に配置可能であること
    を特徴とする、対象物表面を無接触式に測定する座標測
    定機械。
  10. 【請求項１０】 対象物表面を無接触式に測定する座標
    測定機械において、カメラ（９）が角度信号発生器（１
    ８ａ，１８ｂ）を組み込まれた、回転及び旋回運動を生
    ぜしめるための電動式に回転及び旋回させられる継手
    （８）を介して、三次元方向に移動可能な座標測定機械
    の測定アーム（３）に固定されていて、 測定アームの位置座標（ｘｏｊ，ｙｏｊ，ｚｏｊ）とカ
    メラの角度位置（ａｏｊ，ｂｏｊ）とカメラのビデオ信
    号とから対象物座標を計算するための装置（１９，２
    ０）が設けられていて、 この装置（１９，２０）が同じ対象物範囲の多数の像を
    読み込む画像メモリ（３１）を有していて、 一致した対象物点の記憶された像データから像座標（Ｕ
    ｉｊ，Ｖｉｊ）を計算 する像処理装置（１９）が設けら
    れていて、 点の像座標（Ｕｉｊ，Ｖｉｊ）と座標測定機械の測定ロ
    ッド（６）の位置測定値（ｘｏｊ，ｙｏｊ，ｚｏｊ）と
    回転／旋回継手の角度測定値（ａｏｊ，ｂｏｊ）とから
    像点の対象物座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を三次元的な前
    方交会法の方法により計算する評価コンピュータ（２
    ０）が設けられていて、 回転／旋回継手（８）もしくはカメラ（９）のキャリブ
    レーションデータを記憶するメモリが設けられていて、 カメラ（９）が外部から座標測定機械の制御装置（２
    ２）に同期されていることを特徴とする、対象物表面を
    無接触式に測定する座標測定機械。
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