JP3051948B2 - ３次元形状測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光切断法を用いた３
次元形状測定方法、たとえば自動車の製造ラインにおい
て搬送ラインに沿って移動させられている車体の所要部
分の３次元形状を測定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の測定方法として、搬送ラインの
回りの所定位置にスリット光源およびテレビカメラなど
の２次元撮像装置を備えた測定ヘッドを設け、被測定物
を搬送手段により搬送ラインに沿って移動させ、複数の
被測定物移動位置において、スリット光源より被測定物
にスリット光を照射し、このスリット光が被測定物の表
面に当たって形成される光切断線を２次元撮像装置で撮
像し、２次元撮像装置で撮像した光切断線の２次元画像
データを変換位置データを用いて測定ヘッドの３次元測
定ヘッド座標系における３次元位置データに変換し、複
数の被測定物移動位置における３次元位置データを合成
して被測定物の所要部分の３次元形状を求めるものが知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の測定方法におい
て、変換位置データは、２次元撮像装置の画面座標系に
おける光切断線の２次元画像データをスリット光面を含
む測定ヘッドの３次元測定ヘッド座標系における３次元
位置データに変換するためのものであり、測定に先立
ち、キャリブレーションによって求められている。ま
た、上記の測定は、被測定物の搬送ラインと測定ヘッド
の測定ヘッド座標系の１つの座標軸とが完全に平行にな
っていることを前提にしている。そして、この測定ヘッ
ド座標系の１つの座標軸に関する座標値は、搬送ライン
上の被測定物の移動量で与えられる。このため、搬送ラ
インと測定ヘッド座標系の１つの座標軸とが完全に平行
になっていなければ、測定値に誤差が生じ、精度の高い
測定を行うためには、これらを完全に一致させる必要が
ある。このため、測定ヘッドを測定現場に設置する際に
厳密な位置調整が要求されるが、この調整は非常に困難
で、手間がかかるという問題がある。

【０００４】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
測定ヘッドの調整が簡単で、しかも精度の高い測定がで
きる３次元形状測定方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明による３次元形
状測定方法は、搬送ラインの回りの所定位置に、スリッ
ト光源および２次元撮像装置を備えた測定ヘッドを設
け、被測定物を搬送手段により搬送ラインに沿って移動
させ、複数の被測定物移動位置において、スリット光源
より被測定物にスリット光を照射し、このスリット光が
被測定物の表面に当たって形成される光切断線を２次元
撮像装置で撮像し、２次元撮像装置で撮像した光切断線
の２次元画像データを変換位置データを用いて測定ヘッ
ドの３次元測定ヘッド座標系における３次元位置データ
に変換し、複数の被測定物移動位置における３次元位置
データを合成して被測定物の所要部分の３次元形状を求
める３次元形状測定方法において、専用の補正用治具を
用い、この治具の所定の複数の姿勢において治具の所定
部分の測定ヘッド座標系における位置を測定ヘッドを用
いて測定し、この測定結果をデータ処理することによ
り、搬送ラインと測定ヘッド座標系の１つの座標軸との
角度のずれおよびこのずれを補正するための補正式を求
め、この補正式を用いて各被測定物移動位置における３
次元位置データを補正することを特徴とするものであ
る。

【０００６】たとえば、補正用治具が、搬送手段に固定
されて搬送ラインに沿って移動させられるベース、およ
び基準姿勢において搬送ラインとほぼ平行にのびる棒状
の被測定部材を備え、被測定部材が、ベースに対して、
移動手段により基準姿勢における長さ方向に移動させら
れるとともに、回転手段によりこの移動方向と直交する
２つの軸を中心に回転させられるようになされており、
この補正用治具のベースを搬送手段に固定し、搬送手段
を停止させた状態で、移動手段によりベースに対して被
測定部材を移動させ、複数の被測定部材移動位置におい
て、スリット光源より被測定部材にスリット光を照射
し、このスリット光が被測定部材の表面に当たって形成
される光切断線を２次元撮像装置で撮像し、２次元撮像
装置で撮像した光切断線の２次元画像データに基づい
て、測定ヘッド座標系の１つの座標軸に対する基準姿勢
における被測定部材の姿勢を求め、被測定部材をベース
に対して基準姿勢に固定した状態で、搬送手段により補
正用治具を搬送ラインに沿って移動させ、複数の治具移
動位置において、スリット光源より被測定部材にスリッ
ト光を照射し、このスリット光が被測定部材の表面に当
たって形成される光切断線を２次元撮像装置で撮像し、
２次元撮像装置で撮像した光切断線の２次元画像データ
と前に求めた測定ヘッド座標系の１つの座標軸に対する
基準姿勢における被測定部材の姿勢に基づいて、搬送ラ
インと測定ヘッド座標系の１つの座標軸との角度のずれ
および補正式を求める。

【０００７】

【作用】専用の補正用治具を用い、この治具の所定の複
数の姿勢において治具の所定部分の測定ヘッド座標系に
おける位置を測定ヘッドを用いて測定し、この測定結果
をデータ処理することにより、搬送ラインと測定ヘッド
座標系の１つの座標軸との角度のずれおよびこのずれを
補正するための補正式を求め、この補正式を用いて各被
測定物移動位置における３次元位置データを補正するの
で、搬送ラインと測定ヘッド座標系の１つの座標軸との
間に角度のずれがあっても、測定誤差が生じることがな
く、被測定物の３次元形状を精度良く測定することがで
きる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。

【０００９】図１は、自動車製造ラインにおけるコンベ
ヤ（搬送手段）(1) 、およびこのコンベヤ(1) によりほ
ぼ水平な一定の搬送ライン(A) に沿って移動させられる
自動車の車体などの被測定物(2) の所要部分の３次元形
状を測定する３次元形状測定装置(3) の主要部の構成を
示している。また、図２は、測定装置(3) の主要部の構
成を示している。なお、以下の説明において、前後左右
は被測定物(2) の移動方向すなわち搬送ライン(A) の方
向についていうものとする。

【００１０】測定装置(3) は、第１測定ヘッド(4) 、第
２測定ヘッド(5) およびデータ処理装置(6) を備えてい
る。２つのヘッド(4)(5)は、搬送ライン(A) の左右両側
に互いに対向するように配置されている。第１ヘッド
(4) は、スリット光源(7) およびテレビカメラ(8) を備
えている。スリット光源(7) は、図示しないＬＤ（レー
ザダイオード）、シリンドリカルレンズなどを用いて、
被測定物(2) にスリット光(9) を照射するためのもので
ある。この場合、スリット光面(9a)はほぼ垂直で搬送ラ
イン(A) とほぼ直交し、Ｘ_h1軸、Ｙ_h1軸およびＺ_h1軸の
互いに直交する３つの座標軸よりなる第１の３次元測定
ヘッド座標系が設定されている。Ｚ_h1軸はスリット光面
(9a)と平行な上下方向の座標軸、Ｘ_h1軸はスリット光面
(9a)と平行な左右方向の座標軸である。Ｙ_h1軸はスリッ
ト光面(9a)と直交する前後方向の座標軸であり、搬送ラ
イン(A) と平行かあるいはほぼ平行である。テレビカメ
ラ(8) は、スリット光(9) が被測定物(2) の表面に当た
って形成される光切断線(10)を撮像してその２次元画像
データをデータ処理装置(6) に出力するものであり、２
次元撮像装置を構成している。第２ヘッド(5) は、第１
ヘッド(4) と同様、スリット光源(11)およびテレビカメ
ラ(12)を備えており、これらは第１ヘッド(4)のものと
左右対称に配置されている。図１において、(13)は光源
(11)からのスリット光、(13a) はそのスリット光面、(1
4)はスリット光(13)が被測定物(2) の表面に当たって形
成される光切断線である。第２ヘッド(5) について、第
１のヘッド座標系と同様、Ｘ_h2軸、Ｙ_h2軸およびＺ_h2軸
の互いに直交する３つの座標軸よりなる第２の３次元ヘ
ッド測定座標系が設定されている。これら２つのヘッド
座標系も、左右対称である。そして、後に詳しく説明す
るように、第１スリット光面(9a)と第２スリット光面(1
3a) が一致し、Ｘ_h1軸とＸ_h2軸が一致し、Ｙ_h1軸とＹ_h2
軸が互いに平行になり、かつＺ_h1軸とＺ_h2軸が互いに平
行になるように、２つのヘッド(4)(5)の位置および姿勢
が調整されている。なお、図１には、スペースの関係
で、Ｘ_h1軸、Ｙ_h1軸、Ｚ_h1軸、Ｘ_h2軸、Ｙ_h2軸およびＺ
_h2軸を適当に平行移動して示してある。また、上記のよ
うに２つのヘッド(4)(5)が調整された状態において、ヘ
ッド座標系のＸ_h1軸（Ｘ_h2軸）、Ｙ_h1軸（Ｙ_h2軸）およ
びＺ_h1軸（Ｚ_h2軸）をＸ_h 軸、Ｙ_h 軸およびＺ_h 軸と呼
ぶ。また、他の座標系と混同を生じない場合は、Ｘ
_h 軸、Ｙ_h 軸およびＺ_h 軸を単にＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸
とよぶこともある。

【００１１】データ処理装置(6) は、被測定物(2) の３
次元形状測定のためのデータ処理を行うものであり、マ
イクロコンピュータなどによって構成されている。図２
に示すように、２つのヘッド(4)(5)の光源(7)(11) もデ
ータ処理装置(6) に接続されている。詳細な図示は省略
したが、コンベヤ(1) には、これを駆動して被測定物
(2) を移動させるための電動モータなどを備えたコンベ
ヤ駆動装置(15)、およびたとえば駆動装置(15)の駆動量
を検出することによってコンベヤ(1) 上の被測定物(2)
などの移動量（ライン移動量）を検出するライン移動量
検出器(16)などが設けられており、駆動装置(15)および
ライン移動量検出器(16)もデータ処理装置(6) に接続さ
れている。

【００１２】測定に先立ち、キャリブレーションによ
り、各ヘッド(4)(5)について、それぞれ、テレビカメラ
(8)(12) の画面座標系における光切断線の２次元画像デ
ータをヘッド座標系における３次元位置データに変換す
るための変換位置データが求められて、データ処理装置
(6) のメモリに記憶されている。また、２つのヘッド
(4)(5)の位置の調整およびヘッド座標系の補正が行われ
る。そして、後に詳しく説明するように、専用の補正用
治具(17)（図３参照）を用いて、測定座標系のＹ_h軸に
対する搬送ライン(A) の角度のずれ、およびこのずれを
補正するための補正式が求められ、これがデータ処理装
置(6) のメモリに記憶されている。

【００１３】測定時には、コンベヤ(1) により、被測定
物(2) が搬送ライン(A) に沿って所定の速度で連続的に
あるいは間欠的に移動させられる。そして、複数の被測
定物移動位置において、光源(7)(11) より被測定物(2)
にスリット光(9)(13) を照射し、スリット光(9)(13) が
被測定物(2) の表面に当たって形成される光切断線(10)
(14)をテレビカメラ(8)(12) で撮像し、テレビカメラ
(8)(12) で撮像した光切断線の２次元画像データを変換
位置データを用いてヘッド座標系における３次元位置デ
ータに変換し、複数の被測定物移動位置における３次元
位置データを合成して被測定物(2) の所要部分の３次元
形状を求める。この際、ライン移動量検出器(16)により
検出される被測定物(2) の移動量と、データ処理装置
(6) に記憶されている補正式を用いて、各搬送位置にお
ける３次元位置データを補正し、この補正された３次元
位置データに基づいて被測定物(2) の３次元形状を求め
る。

【００１４】２つのヘッド(4)(5)の位置の調整およびヘ
ッド座標系の補正は、次のように行われる（図１２のフ
ローチャート参照）。

【００１５】図１２において、まず、２つのヘッド(4)
(5)を水平に設置し（ステップ101 ）、２つのヘッド座
標系のＺ軸方向を一致させる。次に、２つのヘッド(4)
(5)のスリット光(9)(13) の光軸を合わせ（ステップ102
）、２つのヘッド座標系のＺＸ平面を一致させる。次
に、同じ高さ（Ｚ座標値）位置のスリット端点のヘッド
座標系における位置を測定し、これらをそれぞれ
（ｘ₁ ，ｘ₂ ）、（ｚ₁ ，ｚ₂ ）とする（ステップ103
）。なお、スリット端点とは、テレビカメラで撮像さ
れスリット光の光切断線の２次元画像の予め定められた
いずれか一方の端点をいう。そして、最後に、次式によ
り両スリット端点の高さの差を演算してＺ軸方向の補正
値ｄｚを求め（ステップ104 ）、２つのヘッド座標系の
ＸＹ平面を一致させる。

【００１６】ｚ₁ −ｚ₂ → ｄｚ 上記の補正は、２つのヘッド(4)(5)が予め各ヘッド(4)
(5)単体のキャリブレーションを行い、各スリット光面
(9a)(13a) に対する独自の座標系（ヘッド座標系）を有
することを前提として、２つのヘッド座標系をハード的
およびソフト的に一致させるものである。

【００１７】補正式を用いて３次元位置データを補正す
る理由は次のとおりである。なお、前に図１２のフロー
チャートにおいて説明した２つのヘッド(4)(5)の間の補
正により、２つのヘッド(4)(5)のヘッド座標系が合わせ
込まれ、また、第２ヘッド(5) はこの合わせ込まれたヘ
ッド座標系における測定開始点を求めるためのものであ
るから、第２ヘッド(5) については補正式を求める必要
はなく、第１ヘッド(4) についてだけ補正式を求めれば
よい。したがって、以下の説明は第１ヘッド(4) に関す
るものである。

【００１８】測定ヘッド(4) のテレビカメラ(8) の２次
元画像データから変換位置データを用いて変換された３
次元位置データはヘッド座標系におけるものであり、３
次元位置データを合成して３次元形状を求めるときに使
用されるＹ_h 軸に関する座標値は、搬送ライン(A) 上の
被測定物(2) の移動量（ライン移動量）で与えられる。
このため、搬送ライン(A) とＹ_h 軸とが完全に一致する
かまたは完全に平行になっていれば、２次元画像データ
から変換された３次元位置データをそのまま合成して３
次元形状を求めても、測定誤差は生じない。これに対
し、搬送ライン(A) とＹ_h 軸の角度がずれている場合
は、２次元画像データから変換された３次元位置データ
をそのまま合成して３次元形状を求めたのでは、測定誤
差が生じる。このため、測定誤差が生じないように、２
次元画像データから変換された３次元位置データを補正
式を用いて補正しているのである。

【００１９】次に、図５を参照して、２次元画像データ
から変換された３次元位置データをそのまま合成して３
次元形状を求めるようにした場合に、搬送ライン(A) と
Ｙ_h軸の角度のずれによって測定誤差が生じる理由を説
明する。

【００２０】ここでは、まず、実際の姿勢角をθ_x 、θ
_z としたときに、ヘッド座標系（ＸＹＺ）_h と搬送ライ
ン座標系（ＸＹＺ）_l のずれが測定値θ_x ' 、θ_z ' に
対してどのように影響するかを考察する。ライン座標系
は、Ｘ_l 軸、Ｙ_l 軸およびＺ_l 軸の互いに直交する３つ
の座標軸により構成されている。Ｚ_l 軸は上下方向の座
標軸、Ｘ_l 軸は左右方向の座標軸、Ｙ_l 軸は搬送ライン
(A) と一致する前後方向の座標軸である。

【００２１】ヘッド座標系に対してライン座標系がＸ_h
軸回りにφ、Ｚ_h 軸回りにψの姿勢にある状態を考える
とき、搬送ラインの進行方向の単位ベクトルｅ_l （Ｙ_h
軸の方向ベクトル）は次の式(1) のように表わされる。

【００２２】

【数１】 ただし、Ｒｏｔ（φ）_x 、Ｒｏｔ（ψ）_z およびｅ_y は
次のとおりである。

【００２３】

【数２】 また、測定する稜線の方向ベクトルをｅとし、ｅ_l に対
するＺ_l 軸回りの角度をθ_z 、Ｘ_l 軸回りの角度をθ_x
とする。さらに、このとき観測されるスリット端点の変
化量（ｄｘ，ｄｚ）を変位ベクトルΔとする。

【００２４】θ_x ＝θ_z ＝０°（基準姿勢）のとき、θ
_x ' 、θ_z ' は次のようになる。この場合、ｅとｅ_l が
一致した状態の稜線の姿勢角を測定しているので、変位
ベクトルΔ＝０と観測され、θ_x ' ＝θ_z ' ＝０°とな
ることがわかる。

【００２５】θ_x ，θ_z ≠０°のとき、θ_x ' 、θ_z '
は次のようになる。簡単のため、θ_x ＝０°、すなわち
稜線をＺ_l 軸回りについてのみθ_z ＝θ回転させた場合
を考える。このとき、稜線の方向ベクトルｅはヘッド座
標系（ＸＹＺ）_h において次の式(2) のように記述され
る。

【００２６】

【数３】 ただし、Ｒｏｔ（θ_z ）は次のとおりである。

【００２７】

【数４】 今、ライン移動量がＬのときのスリット端点の変位をΔ
とすると、図５において、Ｏ' Ｐ＝Ｌとなる。

【００２８】したがって、ベクトルＯ' Ｐは次のように
なる。

【００２９】

【数５】 そして、式(1) より、ＯＸ、Ｏ' ＯおよびＯＺは次のよ
うになる。

【００３０】ＯＸ ＝ −Ｌ・ｓｉｎψ・ｃｏｓφ Ｏ' Ｏ ＝ Ｌ・ｃｏｓψ・ｃｏｓφ ＯＺ ＝ Ｌ・ｓｉｎφ また、ベクトルＯ' Ｑとｅの比（相関関係）に従い式
(2) を用いて、次の関係が成り立つ。

【００３１】

【数６】 よって、次の式を得る。

【００３２】

【数７】 ここで、θ_z ' 、θ_x ' は次の式で定義される。

【００３３】ｔａｎθ_z ' ＝ −ｄｘ／Ｌ ｔａｎθ_x ' ＝ ｄｚ・ｃｏｓθ_z ' ／Ｌ したがって、ｔａｎθ_z ' およびｔａｎθ_x ' は次のよ
うになる。

【００３４】

【数８】 上記の式を用いてθ_z ' 、θ_x ' を計算すると、次の表
１のような結果が得られる。

【００３５】

【表１】 ここでは、簡単のため、ライン座標系がＹ_h 軸回りの回
転を持たない場合を考えた。Ｙ_h 軸回りの回転を考慮す
る場合も、その回転軸の順番により結果は異なるが、ま
ずＹ_h 軸回りにω、次にＸ_h 軸回りにφ、最後にＺ_h 軸
回りにψ回転した姿勢状態を考える場合、ｅ_l およびｅ
はそれぞれ次式で表わされ、同様の考察ができる。

【００３６】

【数９】 ただし、Ｒｏｔ（ω）_y は次のとおりである。

【００３７】

【数１０】 このように、測定ヘッドのもつヘッド座標系と搬送ライ
ンのもつライン座標系との間にずれがあると、相対的な
角度ずれではなく、測定値に非線形性が生じることがわ
かる。したがって、異なる座標系において測定角の妥当
性を確認するためには、その座標系の姿勢を検出し、こ
れを考慮した補正が必要となる。

【００３８】上記の測定装置(3) では、このような補正
を行うための補正式を求めるために、図３に示すような
補正用治具(17)が使用される。

【００３９】治具(17)は、コンベヤ(1) 上に水平に固定
されるベース(18)、ベース(18)の上に取り付けられて水
平方向に移動させられる移動台(19)、移動台(19)に取り
付けられて移動台(19)の移動方向と直交する垂直軸を中
心に旋回させられる第１旋回台(20)、第１旋回台(20)に
取り付けられて第１旋回台(20)の旋回中心軸と直交する
水平軸を中心に旋回させられる第２旋回台(21)、および
第２旋回台(21)に基端部が固定された棒状の梁（被測定
部材）(22)を備えている。ベース(18)に対する移動台(1
9)の移動方向の軸をＹ軸、Ｙ軸と直交する垂直軸をＺ
軸、Ｙ軸およびＺ軸と直交する水平軸をＸ軸とする。こ
れらＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸により基準座標系（治具座標
系）（ＸＹＺ）が構成されている。第１旋回台(20)の旋
回中心軸は、常にＺ軸と平行である。また、第２旋回台
(21)の旋回中心軸は、常にＺ軸と直交する。一定の基準
姿勢において、第２旋回台(21)の旋回中心軸はＸ軸と平
行になり、梁(22)とくにその下縁はＹ軸と平行になる。
ベース(18)は、基準姿勢の梁(22)が搬送ライン（Ｙ
_l 軸）とほぼ平行になり、かつＺ軸がほぼ垂直になるよ
うに、コンベヤ(1) 上に固定される。そして、このよう
な状態で、補正式を求めるための作業が行われる。詳細
な図示は省略したが、治具(17)には移動台(19)を移動さ
せるための移動台駆動装置(23)、移動台(19)すなわち梁
(22)のＹ軸方向の移動量を検出するための梁移動量検出
器(24)、第１旋回台(20)を旋回させるための第１旋回台
駆動装置(25)、第１旋回台(20)の旋回角度を検出するた
めの第１旋回角度検出器（ロータリエンコーダ）(26)、
第２旋回台(21)を旋回させるための第２旋回台駆動装置
(27)、および第２旋回台(21)の旋回角度を検出するため
の第２旋回角度検出器(28)が設けられており、これらが
データ処理装置(6) に接続されている（図２参照）。

【００４０】補正式を求める作業を行う場合、第１ヘッ
ド(4) の光源(7) から治具(17)の梁(22)にスリット光
(9) が照射され、これが梁(22)の表面に当たって形成さ
れる光切断線(29)がテレビカメラ(8) によって撮像され
る。図４は、このときの光切断線(29)の像（光切断線
像）の１例を示している。図４において、光切断線像(3
0)の下端(30a) をスリット端点とする。なお、実際には
光切断線像(30)だけが得られるが、図４には梁(22)の上
縁および下縁を鎖線で示している。

【００４１】次に、図１３のフローチャートを参照し
て、上記の補正式を求める作業について説明する。

【００４２】図１３において、まず、ヘッド座標系に対
する基準座標系の姿勢マトリクスＲを求める（ステップ
１）。次に、ヘッド座標系に対する搬送ライン(A) の進
行方向ベクトルｅ_l を求める（ステップ２）。そして、
これに基づいて補正式を求め、その係数（補正係数）を
補正データとしてデータ処理装置(6) のメモリに記憶す
る（ステップ３）。

【００４３】次に、図６〜図９を参照して、図１３のス
テップ１の基準座標系の姿勢マトリクスＲを求める方法
について説明する。

【００４４】図６において、梁(22)を基準姿勢（スリッ
ト端点Ｐ₀ ）からＺ軸回りに＋θ回転させたときのスリ
ット端点の変位ベクトルをΔ₁ 、同じく−θ回転させた
ときの変位ベクトルをΔ₂ とすると、これらは次の式
(3) 、(4) のように表わされる。

【００４５】

【数１１】 これらは測定値として得られる。

【００４６】一方、梁(22)の回転中心Ｏ' からそれぞれ
のスリット端点Ｐ₀ 、Ｐ₁ 、Ｐ₂ までの距離をＬ₀ 、Ｌ
₁ 、Ｌ₂ とすると、Δ₁ 、Δ₂ は次の式(5) 、(6) のよ
うになる。

【００４７】

【数１２】 ただし、Ｒｏｔ（θ_z ）、Ｒｏｔ（−θ_z ）、Ｒ、Ｅ、
ｅ_y は、次のとおりである。

【００４８】

【数１３】 ここで、Ｌ₀ は梁(22)の移動量として与えられる。

【００４９】したがって、式(3) 、(5) および(4) 、
(6) より、次の関係を得る。

【００５０】

【数１４】 故に、次の方程式を得る。

【００５１】

【数１５】 ただし、ｘ₁ 、ｘ₂ 、ｙ₁ 、ｙ₂ は、次のとおりであ
る。

【００５２】ｘ₁ ＝−Ｌ₁ ・ｓｉｎθ ｘ₂ ＝−Ｌ₂ ・ｓｉｎθ ｙ₁ ＝ Ｌ₁ ・ｃｏｓθ−Ｌ₀ ｙ₂ ＝ Ｌ₂ ・ｃｏｓθ−Ｌ₀ さらに、この方程式を解いて、次の式(7) 、(8) 、(9)
を得る。

【００５３】

【数１６】 ここで、Ｒ＝Ｒｏｔ（ψ）_z ・Ｒｏｔ（φ）_x ・Ｒｏｔ
（ω）_y とおくと、Ｒの各要素は次のようになる。

【００５４】ｌ_x ＝ ｃｏｓω・ｃｏｓψ−ｓｉｎφ・
ｓｉｎω・ｓｉｎψ ｍ_x ＝ ｃｏｓω・ｓｉｎψ＋ｓｉｎφ・ｓｉｎω・ｃ
ｏｓψ ｎ_x ＝−ｃｏｓφ・ｓｉｎω ｌ_y ＝−ｃｏｓφ・ｓｉｎψ ｍ_y ＝ ｃｏｓφ・ｃｏｓψ ｎ_y ＝ ｓｉｎφ ｌ_z ＝ ｓｉｎω・ｃｏｓψ＋ｓｉｎφ・ｃｏｓω・ｓ
ｉｎψ ｍ_z ＝ ｓｉｎω・ｓｉｎψ−ｓｉｎφ・ｃｏｓω・ｃ
ｏｓψ ｎ_z ＝ ｃｏｓφ・ｃｏｓω これらに式(7) 、(8) 、(9) を代入することにより、各
軸回りの姿勢角φ、ω、ψが算出され、さらにＲの各要
素が求まる。

【００５５】また、ここで、図７より、次の関係が得ら
れる。

【００５６】Ｌ₁ ² ＋Ｌ_o ² −｜Δ₁ ｜² ＝ ２・Ｌ₁
・Ｌ₀ ・ｃｏｓθ Ｌ₂ ² ＋Ｌ_o ² −｜Δ₂ ｜² ＝ ２・Ｌ₂ ・Ｌ₀ ・ｃｏ
ｓθ そして、式(5) 、(6) に用いるＬ₁ 、Ｌ₂ は次の式によ
り算出される。

【００５７】

【数１７】 以上により、Δ₁ 、Δ₂ の測定値から、ヘッド座標系に
対する基準座標系の姿勢マトリクスＲが決定されること
がわかる。

【００５８】ヘッド座標系が前述の条件を満たしていれ
ば、基準姿勢において梁(22)とＺ軸は垂直であり、した
がって、Ｚ軸回りに回転する梁(22)は一平面をなす。す
なわち、梁(22)とスリット光面(9a)との交点（スリット
端点）の軌跡は直線となる。しかしながら、実際に測定
されるスリット端点の軌跡は量子化、および機械的要因
による誤差のために、実際にあるべき直線に対してずれ
ているのが観察される（図８参照）。

【００５９】このため、変位ベクトルΔ₁ 、Δ₂ の値と
して測定値（Δ_x1，０，Δ_z1）、（Δ_x2，０，Δ_z2）を
そのまま用いると、Ｒの検出精度が劣り、場合によって
は演算エラーを生じることがある。

【００６０】そこで、この対策として、上記仮定の下に
次のような操作を加える。

【００６１】基準姿勢に対し、Ｚ軸回りに−（ｎ−１）
・θ／２の姿勢（初期姿勢）から一定角度θずつ回転さ
せ、それぞれの姿勢において変位ベクトルΔ_i ' （ｉ＝
１〜ｎ）を測定する。

【００６２】測定した変位ベクトルΔ_i ' の軌跡を最小
自乗法で次の直線に近似する。

【００６３】Ｚ ＝ ａ_z ・ｘ＋ｂ_z 上式に各変位ベクトルのｘ成分ｄｘ_i を代入して次の式
のようにｄｚ_i を補正し、量子化によるｚ成分の誤差を
低減させる。

【００６４】ａ_z ・ｄｘ_i ＋ｂ_z → ｄｚ_i 補正された変位ベクトルΔ_i ' を用いて、次式によりＬ
_i を算出する。

【００６５】

【数１８】 ただし、θ_i は、次のとおりである。

【００６６】

【数１９】 さらに、ここで、ｘ_i ' ＝Ｌ_i ・ｃｏｓθ_i 、ｙ_i ' ＝
Ｌ_i ・ｓｉｎθ_i とおき、梁(22)のなす平面上に置き換
えて考えると、Ｌ_i 、および｜Δ_i ' ｜の関係は、（ｘ
_i ' ，ｙ_i ' ）の軌跡が直線になるという条件によって
拘束されることがわかる（図９参照）。

【００６７】そこで、（ｘ_i ' ，ｙ_i ' ）の軌跡を最小
自乗法で次の直線に近似する。

【００６８】ｙ ＝ ａ_y ・ｘ＋ｂ_y 上記の直線と、ｙ＝ｘ・ｔａｎθ_i の交点（ｘ_i ，
ｙ_i ）を求め、これを用いて次式により｜Δ_i ' ｜を補
正する。

【００６９】 ｜Δ_i ' ｜ ＝ （ｘ_i −ｘ₀ ）² ＋（ｙ_i −ｙ₀ ）² （ｘ₀ ，ｙ₀ ）＝（Ｌ₀ ，０） そして、最後に、補正された｜Δ_i ' ｜と前記の直線
（Ｚ＝ａ_z ・ｘ＋ｂ_z ）の傾きａ_z を用いて次式により
Δ_i ' を補正する。

【００７０】

【数２０】 次に、図１４のフローチャートを参照して、図１３のス
テップ１の基準座標系の姿勢マトリクスＲを求める動作
を詳細に説明する。

【００７１】図１４において、まず、ｉに１をセット
し、治具(17)および梁(22)を初期姿勢（θ_x ＝１５°、
θ_z ＝０°）にセットする（ステップ11）。次に、変位
ベクトルΔ_i ' （ｄｘ_i ，０，ｄｚ_i ）を測定する（ス
テップ12）。これについては、後述する。次に、ｉと７
を比較し（ステップ13）、ｉが７より小さければ、ステ
ップ14に進んで、（ｉ＋１）をｉにセットするととも
に、（θ_z −５°）をθ_zにセットして、梁(22)の姿勢
を変更し、ステップ12に戻る。ステップ13において、ｉ
が７以上になれば、ステップ15に進んで、変位ベクトル
Δ_i ' （ｄｘ_i ，０，ｄｚ_i ）の回帰補正を行う。これ
についても、後述する。次に、θ_z ＝±１５°における
変位ベクトルΔ₁ ' 、Δ₂ ' を抽出し、これらをΔ₁ 、
Δ₂ にセットする（ステップ16）。そして、最後に、基
準座標系の姿勢マトリクスＲの各要素の演算を行う（ス
テップ17）。これについても、後述する。

【００７２】次に、図１５のフローチャートを参照し
て、図１４のステップ12の変位ベクトルΔ_i ' 測定の動
作を詳しく説明する。

【００７３】図１５において、まず、ｊに１をセットす
る（ステップ1201）。次に、梁移動量検出器(24)の出力
値（梁(22)のＹ軸方向移動量ｙ_j ）を読み込んで、（ｙ
₁ −ｙ_j ）をｙ_j にセットする（ステップ1202）。次
に、スリット端点の座標（ｘ_j，ｚ_j ）を測定する（ス
テップ1203）。次に、ｊと２０を比較し（ステップ120
4）、ｊが２０より小さければ、ステップ1205に進ん
で、（ｊ＋１）をｊにセットするとともに、移動台(19)
すなわち梁(22)をＹ軸方向に一定量移動させ、ステップ
1202に戻る。ステップ1203においてｊが２０以上になれ
ば、ステップ1206に進み、直線回帰演算を行って、次の
式を求める。

【００７４】

【数２１】 そして、最後に、（ａ_x ，０，ａ_z ）を変位ベクトルΔ
にセットする（ステップ1207）。

【００７５】次に、図１６および図１７のフローチャー
トを参照して、図１４のステップ15の変位ベクトル回帰
補正の動作を詳しく説明する。

【００７６】図１６および図１７において、まず、変位
ベクトルΔ_i ' の回帰補正を行って、次の式を求める
（ステップ1501）。

【００７７】ｚ ＝ ａ_z ・ｘ＋ｂ_z 次に、ｉに１をセットし（ステップ1502）、次式により
ｚ成分の補正を行う（ステップ1503）。

【００７８】ａ_z ・ｄｘ_i ＋ｂ_z → ｄｚ_i 次に、ｉと７を比較し（ステップ1504）、ｉが７より小
さければ、ステップ1505に進んで、ｉ＋１をｉにセット
し、ステップ1503に戻る。ステップ1504においてｉが７
以上になれば、ステップ1506に進んで、ｉに１をセット
する。次に、次式によりΔ_i ' をセットする（ステップ
1507）。

【００７９】 （ｄｘ_i −ｄｚ₄ ，０，ｄｚ_i −ｄｚ₄ ）→ Δ_i ' 次に、次式により、θ_i 、Ｌ_i を求める（ステップ150
8）。

【００８０】

【数２２】 次に、次式により（ｘ_i ' ，ｙ_i ' ）を求める（ステッ
プ1509）。

【００８１】ｌ_i ・（ｃｏｓθ_i ，ｓｉｎθ_i ）→（ｘ
_i ' ，ｙ_i ' ） 次に、ｉと７を比較し（ステップ1510）、ｉが７より小
さければ、ステップ1511に進んで、ｉ＋１をｉにセット
し、ステップ1507に戻る。ステップ1510においてｉが７
以上になれば、ステップ1512に進み、（ｘ_i ' ，ｙ_i '
）の回帰を行って、次式を得る。

【００８２】ｙ ＝ ａ_y ・ｘ＋ｂ_y 次に、ｉに１をセットし（ステップ1513）、次式により
θ_i を求める（ステップ1514）。

【００８３】１５°−５°・（ｉ−１） → θ_i 次に、次の２つの式で表わされる直線の交点（ｘ_i ，ｙ
_i ）を求める（ステップ1515）。

【００８４】ｙ ＝ ａ_y ・ｘ＋ｂ_y ｙ ＝ ｘ・ｔａｎθ_i 次に、ｉと７を比較し（ステップ1516）、ｉが７より小
さければ、ステップ1517に進んで、ｉ＋１をｉにセット
し、ステップ1514に戻る。ステップ1516においてｉが７
以上になれば、ステップ1518に進んで、ｉに１をセット
する。次に、次式によりΔ_i ' を補正する（ステップ15
19）。

【００８５】

【数２３】 次に、次式によりΔ_i ' を補正する（ステップ1520）。

【００８６】

【数２４】 次に、ｉと７を比較し（ステップ1521）、ｉが７より小
さければ、ステップ1522に進んで、ｉ＋１をｉにセット
し、ステップ1519に戻る。ステップ1521においてｉが７
以上になれば、処理を終了する。

【００８７】次に、図１８のフローチャートを参照し
て、図１４のステップ17の基準座標系の姿勢マトリクス
Ｒの各要素の演算の動作を詳しく説明する。

【００８８】図１８において、まず、ｉに１をセットす
る（ステップ1701）。次に、次式によりΔ_i から（Δｘ
_i ，０，Δｚ_i ）を求める（ステップ1702）。

【００８９】Δ_i → （Δｘ_i ，０，Δｚ_i ） 次に、次式によりθ_i を求める（ステップ1703）。

【００９０】１５°−３０°・（ｉ−１） → θ_i 次に、次式によりＬ_i を求める（ステップ1704）。

【００９１】

【数２５】 次に、次式により（ｘ_i ，ｙ_i ，０）を求める（ステッ
プ1705）。

【００９２】（Ｌ_i ・Ｒｏｔ（θ_i ）_z −Ｅ）・ｅ_y
→ （ｘ_i ，ｙ_i ，０） 次に、ｉと２を比較し（ステップ1706）、ｉが２より小
さければ、ステップ1707に進んで、ｉ＋１をｉにセット
し、ステップ1702に戻る。ステップ1706においてｉが２
以上になれば、ステップ1708に進み、次式によりｎ_x を
求める（ステップ1708）。

【００９３】

【数２６】 次に、次式によりｌ_y を求める（ステップ1709）。

【００９４】

【数２７】 次に、次式によりｎ_y を求める（ステップ1710）。

【００９５】

【数２８】 次に、次式によりφを求める（ステップ1711）。

【００９６】ｓｉｎ^-1ｎ_y → φ 次に、次式によりωを求める（ステップ1712）。

【００９７】ｓｉｎ^-1（−ｎ_x ／ｃｏｓφ） → ω 次に、次式によりψを求める（ステップ1713）。

【００９８】 ｓｉｎ^-1（−ｌ_y ・ｔａｎφ／ｎ_y ） → ψ そして、最後に次式によりＲを求める（ステップ171
4）。

【００９９】Ｒｏｔ（ψ）_z ・Ｒｏｔ（φ）_x ・Ｒｏｔ
（ω）_y → Ｒ 次に、図１０を参照して、図１３のステップ２のライン
の進行方向ベクトルｅ_l を演算する方法について説明す
る。

【０１００】図３のように基準姿勢の状態にある梁(22)
をベース(18)ごとラインの進行方向に移動させたとき、
すなわち治具(17)全体（基準座標系全体）をラインの進
行方向に移動させたときに観測される変位ベクトルをΔ
₀ とすると、これは次のようになる。

【０１０１】

【数２９】 また、このときのラインの移動量をＬ' （Ｏ' Ｐ' ）と
すると、図１０より、Δ₀ は次のように表わされること
がわかる。

【０１０２】Δ₀ ＝ Ｌ₀ ・ｅ_y ' −Ｌ' ・ｅ₁ （ｅ_y ' ：基準姿勢の梁の方向ベクトル、Ｌ₀ ：Ｏ' Ｐ
₀ ）よって、次の式を得る。

【０１０３】 ｅ_l ＝（Ｌ₀ ・ｅ_y ' −Δ₀ ）／Ｌ' ・・・・・(10) 一方、ｅ_y ' はＹ軸（基準座標系）の方向ベクトル、す
なわちＲのＹ成分に等しい。よって、ｅ_y ' は次式で表
わされる。

【０１０４】

【数３０】 また、ここで、Ｌ' ＝｜Ｌ₀ ・ｅ_y ' −Δ₀ ｜であるか
ら、次の式が成り立つ。

【０１０５】Ｌ' ²＝（Ｌ₀ ・ｌ_y −Δｘ₀ ）² ＋（Ｌ
₀ ・ｍ_y ）² ＋（Ｌ₀ ・ｎ_y −Δｚ₀ ）² これを解いて、Ｌ₀ は次の式(11)により算出される。

【０１０６】

【数３１】 したがって、基準姿勢の変位ベクトルΔ₀ が測定されれ
ば、式(10)、(11)によりヘッド座標系におけるラインの
方向ベクトルｅ_l が決定される。

【０１０７】次に、図１９のフローチャートを参照し
て、図１３のステップ２のラインの進行方向ベクトルｅ
_l 演算の動作を詳細に説明する。

【０１０８】図１９において、まず、治具(17)および梁
(22)を基準姿勢にセットし（ステップ21）、変位ベクト
ルΔ₀ の測定を行う（ステップ22）。これについては後
述する。次に、次式によりｅ_y ' を求める（ステップ2
3）。

【０１０９】Ｒ・ｅ_y → ｅ_y ' 次に、次式によりＬ₀ を求める（ステップ24）。

【０１１０】

【数３２】 そして、最後に、次式によりｅ_l を求める（ステップ2
5）。

【０１１１】Ｌ₀ ・ｅ_y ' −Δ₀ →ｅ _l 次に、図２０のフローチャートを参照して、図１９のス
テップ22の変位ベクトル測定の動作を詳しく説明する。

【０１１２】図２０において、まず、ｉに１をセットす
る（ステップ2201）。次に、ライン移動量検出器(16)の
出力（治具(17)全体のＹ_l 軸方向移動量ｙ_i ）を読み込
んで、（ｙ₁ −ｙ_i ）をｙ_i にセットする（ステップ22
02）。次に、スリット端点の座標（ｘ_i ，ｚ_i ）を測定
する（ステップ2203）。次に、ｉと２０を比較し（ステ
ップ2204）、ｉが２０より小さければ、ステップ2205に
進んで、（ｉ＋１）をｉにセットするとともに、治具(1
7)全体をＹ_l 軸方向に一定量移動させ、ステップ2202に
戻る。ステップ2204においてｉが２０以上になれば、ス
テップ2206に進み、直線回帰演算を行って、次の式を求
める。

【０１１３】

【数３３】 そして、最後に、（ａ_x ，０，ａ_z ）を変位ベクトルΔ
にセットする（ステップ2207）。

【０１１４】次に、図１３のステップ３の補正係数の求
め方について説明する。

【０１１５】これまでと同様、図１０より、ライン座標
系において任意の姿勢の梁(22)（方向ベクトル：ｅ₀ を
観測した場合に得られる変位ベクトルΔは次式で表わさ
れる。

【０１１６】 Δ ＝ Ｌ・ｅ₀ ・−Ｌ' ・ｅ_l （Ｌ：Ｏ' Ｐ） よって、次の式(12)を得る。

【０１１７】 ｅ₀ ＝（Ｌ' ・ｅ_l ＋Δ）／｜Ｌ' ・ｅ_l ＋Δ｜ ・・・・・(12) （測定座標系における記述）これが、座標系のずれｅ_l
を考慮した補正式であり、ｅ₀ はデータ処理装置(6) に
記憶されるオリエントベクトルそのものである。ただ
し、変位ベクトルの測定の際、便宜的に移動量Ｌ＝１と
しているので、これまでの全考察においても、同様に、
梁(22)の移動量Ｌ₀ およびラインの移動量Ｌ' はともに
１とする。

【０１１８】次に、図１１を参照し、上記の測定装置
(3) による測定原理について説明する。

【０１１９】この形状測定は、ラインの進行方向ベクト
ルｅ_l を用いて、実際の測定時に、測定方向ベクトルす
なわちオリエントベクトルｅ₀ およびアプローチベクト
ルｅ_a を補正するものである。

【０１２０】２つのヘッド(4)(5)で測定された被測定物
(2) のスリット端点座標Ｐ_1i（ｘ_1i，ｙ_1i，ｚ_1i）およ
びＰ_2i（ｘ_2i，ｙ_2i，ｚ_2i）（ｉ＝１〜ｎ）より、次の
回帰直線式(13)、(14)を得る。

【０１２１】

【数３４】 ここで、ｙ_1i，ｙ_2iはともにコンベヤ(1) のライン移動
量検出器(16)の読み取り値であり、便宜上、測定開始点
Ｐ₁₁、Ｐ₂₁においてｙ₁₁＝ｙ₂₁＝０とする。

【０１２２】また、図１１に示す座標系においては、第
１ヘッド(4) のＹ座標値はライン移動量検出器(16)の出
力値の増加方向がマイナス方向となることに注意しなけ
ればならない。

【０１２３】次に、上で求めた直線の傾きａ_x1、ａ_z1を
用いて、変位ベクトルΔは次のように表わされる。

【０１２４】Δ ＝（ａ_x1，０，ａ_z1） そして、式(12)によりｅ₀ が算出される。ただし、この
とき、Ｌ' ＝１である。

【０１２５】前述のように予め算出された２つのヘッド
(4)(5)の高さ方向補正量ｄｚ、原点間の距離Ｗ_off 、お
よび上で求めた直線の切片ｂ_x1、ｂ_z1、ｂ_x2、ｂ_z2によ
り、第１ヘッド(4) のヘッド座標系において測定開始点
Ｐ₁₁、Ｐ₂₁は次のように表わされる。

【０１２６】Ｐ₁₁ ＝（ｂ_x1，０，ｂ_z1） Ｐ₂₁ ＝（Ｗ_off −ｂ_x2，０，ｂ_z2−ｄｚ） ここで、ｅ_x ' を次の式のようにおく。

【０１２７】

【数３５】 すると、次式が成り立つ。

【０１２８】ｅ_a ・ｅ₀ ＝ ０ ｅ_a ・ｅ_x ' ＝ ０ ただし、｜ｅ_a ｜² ＝１である。これを解いて、ｅ_a が
算出される。

【０１２９】次に、図２１のフローチャートを参照し
て、上記の形状測定の処理について説明する。

【０１３０】図２１において、まず、ステップ201 にお
いて、測定開始まで待機し、測定が開始されると、第１
ヘッド(4) によって変位ベクトル（Δ₁ ，ｂ_x1，ｂ_z1）
を測定し（ステップ202 ）、同時に、第２ヘッド(5) に
よって変位ベクトル（Δ₂ ，ｂ_x2，ｂ_z2）を測定する
（ステップ203 ）。次に、次式によりｚを求める（ステ
ップ204 ）。

【０１３１】ｂ_z2−ｂ_z1＋ｄｚ → ｚ 次に、次式によりＷを求める（ステップ205 ）。

【０１３２】Ｗ_off −（ｂ_x2＋ｂ_x1） → Ｗ 次に、次式によりｅ' _x を求める（ステップ206 ）。

【０１３３】

【数３６】 次に、次式によりｅ₀ を補正する（ステップ207 ）。

【０１３４】 （ｅ₁ ＋Δ₁ ）／（｜ｅ₁ ＋Δ₁ ｜） → ｅ₀ 次に、次の３つの式を解いて、ｅ_a を補正する（ステッ
プ208 ）。

【０１３５】ｅ_a ・ｅ' _x ＝０ ｅ_a ・ｅ₀ ＝０ ｜ｅ_a ｜² ＝１ そして、最後に、オリエントベクトルｅ₀ から原点Ｐ₀
を算出する（ステップ209 ）。

【０１３６】

【発明の効果】この発明の３次元形状測定方法によれ
ば、上述のように、搬送ラインと測定ヘッド座標系の間
に角度のずれがあっても、測定誤差が生じることがな
く、被測定物の３次元形状を精度良く測定することがで
き、したがって、測定ヘッドの厳密な位置調整が不要で
あり、位置調整が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す３次元形状測定装置の
主要部の斜視図である。

【図２】３次元形状測定装置の主要部のブロック図であ
る。

【図３】補正用治具および３次元形状測定装置の主要部
の斜視図である。

【図４】テレビカメラの画像の１例を示す説明図であ
る。

【図５】搬送ラインと測定ヘッド座標系の角度のずれに
よって測定誤差が生じる理由を説明する説明図である。

【図６】基準座標系の姿勢マトリクスを求める方法を説
明する説明図である。

【図７】基準座標系の姿勢マトリクスを求める方法を説
明する他の説明図である。

【図８】基準座標系の姿勢マトリクスを求める方法を説
明するさらに他の説明図である。

【図９】基準座標系の姿勢マトリクスを求める方法を説
明するさらに他の説明図である。

【図１０】ラインの進行方向ベクトルを演算する方法を
説明する説明図である。

【図１１】形状測定の測定原理を説明する説明図であ
る。

【図１２】測定ヘッドの位置の調整および測定ヘッド座
標系の補正の方法を示すフローチャートである。

【図１３】補正式を求める作業を示すフローチャートで
ある。

【図１４】基準座標系の姿勢マトリクスを求める動作を
示すフローチャートである。

【図１５】変位ベクトル測定の動作を示すフローチャー
トである。

【図１６】変位ベクトル回帰補正の動作の前部を示すフ
ローチャートである。

【図１７】変位ベクトル回帰補正の動作の後部を示すフ
ローチャートである。

【図１８】基準座標系の姿勢マトリクスの各要素の演算
の動作を示すフローチャートである。

【図１９】ラインの進行方向ベクトル演算の動作を示す
フローチャートである。

【図２０】変位ベクトル測定の動作を示すフローチャー
トである。

【図２１】形状測定の処理を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

(1) コンベヤ（搬送手段） (2) 被測定物 (3) ３次元形状測定装置 (4)(5) 測定ヘッド (6) データ処理装置 (7)(11) スリット光源 (8)(12) テレビカメラ（２次元撮像装置） (9)(13) スリット光 (9a)(13a) スリット光面 (10)(14) 光切断線 (15) コンベヤ駆動装置 (16) ライン移動量検出器 (17) 補正用治具 (18) ベース (19) 移動台 (20)(21) 旋回台 (22) 梁（被測定部材） (23) 移動台駆動装置 (24) 梁移動量検出器 (25)(27) 旋回台駆動装置 (26)(28) 旋回角度検出器 (29) 光切断線 (30) 光切断線像 (30a) スリット端点 (A) 搬送ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−331325（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−206707（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−214706（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−23012（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G06T 1/00 - 7/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】搬送ラインの回りの所定位置に、スリット
   光源および２次元撮像装置を備えた測定ヘッドを設け、
   被測定物を搬送手段により搬送ラインに沿って移動さ
   せ、複数の被測定物移動位置において、スリット光源よ
   り被測定物にスリット光を照射し、このスリット光が被
   測定物の表面に当たって形成される光切断線を２次元撮
   像装置で撮像し、２次元撮像装置で撮像した光切断線の
   ２次元画像データを変換位置データを用いて測定ヘッド
   の３次元測定ヘッド座標系における３次元位置データに
   変換し、複数の被測定物移動位置における３次元位置デ
   ータを合成して被測定物の所要部分の３次元形状を求め
   る３次元形状測定方法において、 専用の補正用治具を用い、この治具の所定の複数の姿勢
   において治具の所定部分の測定ヘッド座標系における位
   置を測定ヘッドを用いて測定し、この測定結果をデータ
   処理することにより、搬送ラインと測定ヘッド座標系の
   １つの座標軸との角度のずれおよびこのずれを補正する
   ための補正式を求め、この補正式を用いて各被測定物移
   動位置における３次元位置データを補正することを特徴
   とする３次元形状測定方法。
2. 【請求項２】補正用治具が、搬送手段に固定されて搬送
   ラインに沿って移動させられるベース、および基準姿勢
   において搬送ラインとほぼ平行にのびる棒状の被測定部
   材を備え、被測定部材が、ベースに対して、移動手段に
   より基準姿勢における長さ方向に移動させられるととも
   に、回転手段によりこの移動方向と直交する２つの軸を
   中心に回転させられるようになされており、この補正用
   治具のベースを搬送手段に固定し、搬送手段を停止させ
   た状態で、移動手段によりベースに対して被測定部材を
   移動させ、複数の被測定部材移動位置において、スリッ
   ト光源より被測定部材にスリット光を照射し、このスリ
   ット光が被測定部材の表面に当たって形成される光切断
   線を２次元撮像装置で撮像し、２次元撮像装置で撮像し
   た光切断線の２次元画像データに基づいて、測定ヘッド
   座標系の１つの座標軸に対する基準姿勢における被測定
   部材の姿勢を求め、被測定部材をベースに対して基準姿
   勢に固定した状態で、搬送手段により補正用治具を搬送
   ラインに沿って移動させ、複数の治具移動位置におい
   て、スリット光源より被測定部材にスリット光を照射
   し、このスリット光が被測定部材の表面に当たって形成
   される光切断線を２次元撮像装置で撮像し、２次元撮像
   装置で撮像した光切断線の２次元画像データと前に求め
   た測定ヘッド座標系の１つの座標軸に対する基準姿勢に
   おける被測定部材の姿勢に基づいて、搬送ラインと測定
   ヘッド座標系の１つの座標軸との角度のずれおよび補正
   式を求めることを特徴とする請求項１の３次元形状測定
   方法。