JP6205727B2 - 形状測定方法、構造物製造方法、形状測定プログラム、光学式形状測定装置、及び構造物製造システム - Google Patents
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Description
このインライン型の歯面の形状測定において、ユーザは、形状測定を行う基準となる歯面を予め定めておき、それぞれの工程ごとに常に同じ歯面の形状測定を行うようにしている。
なお、以下の説明において、用語[像]とは、光束がつくる物体の像を意味し、「画像データ」とは「像」を撮像素子が電気信号に変換した情報を意味し、「3次元座標値」とは3次元成分(例えば、X,Y,Z成分)により表現される空間内の1点の座標を意味し、「点群データ」とは、複数の3次元座標値があつまった、物体の(表面の)形状を示す情報を意味する。
また、用語「第1領域」とは、光プローブからの測定光が測定対象に照射されて測定が行われる測定領域を意味し、用語「基準領域」とは、基準画像データを生成するために使用される測定基準物(例えば、歯車の基準となる歯面)の上記第1領域に対応する領域を意味する。
(形状測定装置の概略構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る光学式形状測定装置100の概略構成を示す模式図である。また、以下の説明において、「光学式形状測定装置」を、単に「形状測定装置」とも呼ぶ。
ステージ31は、測定対象3を載置して把持する。
支持テーブル(回転機構)32は、直交する2方向の回転軸周りにステージ31を回転可能に支持することによりステージ31を基準面に対して傾斜または水平回転させる。本実施形態の支持テーブル32は、例えば、垂直(Z軸方向)に延びる回転軸Agを中心として水平面内で図1に示すA方向に回転可能、かつ、水平(X軸方向)に延びる回転軸Bgを中心として図1に示すB方向に回転可能にステージ31を支持している。
また、支持装置30には、入力される駆動信号に基づきステージ31を回転軸Ag及び回転軸Bg回りに電動でそれぞれ回転駆動させるステージ駆動部16(図2を参照)と、ステージ31の座標を検出し、ステージ座標値を示す信号を出力するステージ位置検出部19(図2を参照)とが設けられている。
制御部41は、測定機本体1を制御する。その詳細は後述する。入力装置42は、各種指示情報を入力するキーボードなどであり、この入力装置には、ジョイステックが付加されることもある。モニタ43は、計測画面、指示画面、計測結果等を表示する。
測定機本体1は、駆動部14と、位置測定部17と、光プローブ20とを備えている。
また、駆動部14は、前述のヘッド駆動部15と、ステージ駆動部16とを備えている。
ヘッド駆動部15は、支柱10a、10b(図1)をY方向に駆動するY軸用モータ、キャリッジをX方向に駆動するX軸用モータ、測定ヘッド13をZ方向に駆動するZ軸用モータ及び光プローブ20をZ軸方向と平行な軸に回転するヘッド回転用モータを備えている。ヘッド駆動部15は、後述の駆動制御部52から供給される駆動信号を受け取る。ヘッド駆動部15は、その駆動信号に基づき測定ヘッド13を3方向(X、Y、Z方向)に電動で移動させる。
ヘッド位置検出部18は、測定ヘッド13のX軸、Y軸、及びZ軸方向の位置及びヘッドの設置角度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、Z軸用エンコーダ、及びヘッド回転用エンコーダを備えている。また、ヘッド位置検出部18は、それらのエンコーダによって測定ヘッド13の座標を検出し、測定ヘッド13の座標値を示す信号を後述の位置検出部51へ供給する。
ステージ位置検出部19は、ステージ31の回転軸Ag及び回転軸Bg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及びチルト軸用エンコーダを備えている。また、ステージ位置検出部19は、それらのエンコーダを用いて、ステージ31の回転軸Ag及び回転軸Bg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位置検出部51へ供給する。
ここで、図3(A)に示すように、ギア座標系における点Pgを定め、ステージ31の載置面(Xg−Yg面)が基台2の基準面(X−Y平面)に平行になるように置かれているとすると、このギア座標系における点Pgの座標は、式(1)として示される。
なお、図1に示すように、ステージ31は、回転軸Agを中心として水平面内でA方向に回転可能であるとともに、水平(X軸方向)に延びる回転軸Bgを中心としてB方向に回転可能であり、ステージ31が回転軸Bgを中心としてB方向に回される場合は、上記マトリックスMは、回転軸Bgによる回転位置の変化を含むものとして生成される。
続いて、制御ユニット40について説明する。制御ユニット40は、制御部41と、入力装置42と、モニタ43とを備える。
また、位置検出部51は、光プローブ20の座標情報、撮像方向とステージ31の回転位置情報とに基づいて、光プローブ20とステージ31との相対的な移動経路、移動速度、移動が停止しているか否かなどの情報を検出し、検出した情報を駆動制御部52へ供給する。
測定制御部55は、形状測定装置100における測定動作を制御する。測定制御部55は、記憶部53から、入力装置42によって記憶された指示情報(つまり測定対象3の種類)を読み出す。また、測定制御部55は、読み出した測定対象3の種類に関連付けられた測定対象3の測定範囲を示す測定ポイントの座標値、測定対象3の測定開始位置(最初の測定ポイント)の座標値、測定終了位置(最後の測定ポイント)の座標値、測定ポイントの移動方向、及び各測定ポイントの距離間隔(例えば、一定距離間隔の測定ピッチ)を示すデータ等を記憶部53から読み出す。測定制御部55は、上記読み出したデータに基づいて測定対象3に対するスキャンの移動経路を算出する。そして、測定制御部55は、算出した移動経路及び記憶部53から読み出した各測定ポイントの距離間隔(例えば、一定距離間隔の測定ピッチ)等に従って、測定ヘッド13及びステージ31を駆動させるための指令信号を駆動制御部52に供給し、ヘッド駆動部15とステージ駆動部16(移動部)とに測定ヘッド13及びステージ31を駆動させる。
この場合に、測定制御部55は、記憶部53から読み出した、現在の相対位置に対する3次元座標値の点群データと現在より過去に検出された(例えば、1つ前の)相対位置に対する3次元座標値の点群データとに基づいて、現在の相対位置における法線ベクトルを算出する。すなわち、測定制御部55は、連続する2枚のライン光の撮像画像から測定対象3の測定面の法線方向(面の傾斜情報)を示す法線ベクトルを算出する。
基準画像入力部56は、測定対象3とほぼ同じ形状を有した測定基準物の基準領域(測定基準物の第1領域に対応する測定領域)の像が撮像されている基準画像データを生成する。この基準画像データを生成する方法には、測定対象3の設計情報(CADデータ)から生成することができる他、測定対象3の所定の部位、例えば、曲りばかさ歯車3(SBG)の基準となる歯面を測定基準物とし、この測定基準物となる歯面を実測することにより生成することができる。特に、測定対象3の設計情報から生成する場合には、測定ヘッド13の位置情報(X座標値、Y座標値、Z座標値)及びステージ位置検出部19の回転軸Ag及び回転軸Bg周りの回転位置情報を用いて、それらの位置から測定光を投影したときのライン光の像の形状を画像データとして生成すればよい。
図4に示す例では、測定基準物となる曲りばかさ歯車3(SBG)の歯面Hs1に向けて直線状のライン光Laを照射し、曲りばかさ歯車3(SBG)の歯面Hs1の表面に投影される光切断線Lsを撮像部22により撮像する。
この場合に、撮像部22は、図5に示すように、まず、ユーザが、曲りばかさ歯車3(SBG)において、測定基準物となる歯面Hs1を特定する。そして、この曲りばかさ歯車3(SBG)の歯面Hs1の中央、もしくは回転方向の基準が決定できる基準点であって、かつギア座標系のXg軸上に位置する点Pkを基準点に定める。そして、例えば、機械座標系のX軸方向を基準角度位置に設定し、Xg軸の方向を、この基準角度位置に対する偏差情報(Δθ)として定める。
この場合に、図4(B)に示すように、モニタ(表示装置)の画面上に、基準領域の歯面に形成される光切断線Ls1と、隣の歯面に形成される光切断線Ls2との両方が撮像されことがある。また、光切断線Ls1の画像が、モニタ画面の中心から外れて撮像されることがある。この場合は、図4(B)に示す領域A1を、領域A2に移動させるように、例えば、曲りばかさ歯車3(SBG)の位置(より正確にはステージ31の回転位置)をa方向又はa方向と反対方向に移動させて調整するか、又は光プローブ20の位置を調整する。そして、図4(C)に示すように、光切断線Ls1の画像がモニタ画面の中心位置にくるようにする。
なお、この曲りばかさ歯車3(SBG)の位置、又は光プローブ20の位置の調整は、ユーザが手動操作で行うことを前提にしているが、形状測定装置100自身が自動で行うようにしてもよい。
偏差算出部57は、基準画像入力部56により基準画像データが取得された後、実測定において、ステージ31上に載置された曲りばかさ歯車3(SBG)の測定位置(第1領域の位置)と、基準領域の位置とのずれを示す偏差情報(偏差Δθ)を検出するための処理部である。この偏差算出部57の詳細な動作については後述する。
測定条件設定部58は、測定対象3の測定条件を設定するための処理部である。後述する3次元データ算出部59は、測定ステップにおいて測定された測定対象3の各部位(測定対象となる各領域)の位置の測定結果と、測定条件設定部58において設定された測定条件とに基づいて、測定対象3の3次元座標を算出する。
3次元データ算出部59は、撮像部22から供給された画像データを受け取る。3次元データ算出部59は、位置検出部51から供給された光プローブ20の座標情報、撮像方向と、ステージ31の回転位置情報とを受け取る。
この3次元データ算出部59は、測定対象3の各部位(測定対象となる各領域)の位置の測定結果と、測定条件設定部58において設定された測定条件とに基づいて、測定対象3の3次元座標を算出する。
つまり、3次元データ算出部59は、測定光の照射時の光プローブ20と測定対象との相対位置情報と、測定対象3の測定領域(第1領域)の画像データから得られる測定領域の位置情報と、測定条件設定部58により設定された設定情報とから測定対象の3次元座標を算出する。
ここで、照射部21は光プローブ20に固定されているので、照射部21の照射角度は、光プローブ20に対して固定である。また、撮像部22も光プローブ20に固定されているので、撮像部22の撮像角度は、光プローブ20に対して固定である。
このようにして、3次元データ算出部59は、撮像部22からの撮像画像に撮像されている像の測定光の位置に基づいて、画像データから測定対象3の3次元データ(3次元形状情報)を算出することができる。
次に、上記構成の形状測定装置100における3次元形状の測定処理の流れについて以下に説明する。
次に、照射部21により、測定対象3の基準点(例えば、曲りばかさ歯車3(SBG)の歯面中央、もしくは回転方向の基準が決定できる点)を含むように測定光を測定領域(第1領域)に照射する(ステップS101)。撮像部22は、測定対象3の表面に形成される光切断線を含む領域(基準領域)を撮像し(ステップS102)、画像データを生成して出力する(ステップS103)。
上記ステップS101〜S104の処理により、基準画像入力部56が、基準画像データSrefを取得して記憶部53に保存すると、測定ステップが開始される(ステップS105)。
そして、撮像部22は、測定光が照射された測定対象3の第1領域の像を撮像して、測定対象3の第1領域の画像データを生成する(ステップS107:撮像ステップ)。
これにより、偏差算出部57は、測定対象3の第1領域を撮像した画像と、基準領域の画像とに基づき、偏差情報(偏差Δθ)を算出することができる。なお、画像の位置の偏差だけではなく、画像として取得されている形状の一部についてのみ、偏差情報を算出するようにしてもよい。具体的には、図4に示しているような変曲点を有する光切断線の像が得られている場合、このほぼ同じ変曲点が写されている位置がどの程度偏差があるのかを算出するようにしてもよい。
これにより、形状測定装置100では、撮像ステップで取得された画像の測定光の像の位置情報を基に、測定対象3の測定領域(第1領域)の位置情報を算出することができる。
これにより、3次元データ算出部59は、シフト量に基づいて、シフトされた画像データから測定対象3の3次元形状データを生成する。
このようにすることで、測定開始時の歯車の画像データとCADデータと一致した状態で撮影された画像データとの偏差情報を基に、画像データの位置をシフトした上で、三次元座標位置を算出しているので、測定開始時の機械座標系の原点位置が正確にCADデータとの原点位置と一致していなくとも、測定して得られた測定対象3の三次元座標データは、CADデータとの原点位置と正確に一致している。したがって、そのまま形状評価しても、誤って隣接した歯同士を評価してしまうことの恐れが無くなる。
これにより、3次元データ算出部59は、光プローブ20と測定対象3との相対位置情報と、測定対象3の測定領域(第1の領域)の位置情報と、測定条件設定部58により設定された測定条件とに基づいて、測定対象3の3次元座標を算出することができる。
これにより、3次元データ算出部59は、測定対象3の3次元座標を、測定対象3の基準角度位置からの偏差情報(Δθ)に基づいて補正して、測定対象3の3次元データを生成することができる。
上述のように、偏差算出部57は、撮像部22において生成された画像データと、基準画像データとを比較することにより、測定対象3の現在の位置と基準位置との偏差を示す偏差情報(偏差Δθ)を算出する。この偏差算出部57は、図7に示すように、マッチング部571と、偏差演算部572とで構成されている。
例えば、図8(A)に示すように、曲りばかさ歯車3(SBG)の歯面Hs1を測定する場合に、図8(B)に示すように、形状測定装置のモニタ43の画面には、測定対象となる歯面Hsの光切断線Ls1の画像と、隣の歯面の光切断線Ls2の画像との2つの画像が同時に表示されることがある。
そして、偏差演算部572では、マッチング部571で特定された測定対象となる歯面の光切断線Ls1と、基準画像データSref中の光切断線Lsrefとの偏差情報(偏差Δθ)を算出する。
また、座標変換部592は、曲りばかさ歯車3(SBG)3の測定領域の位置情報(座標情報)を、測定条件設定部58から出力される測定条件に基づいて、座標変換することにより、実際の曲りばかさ歯車3(SBG)の表面形状データを算出する。
次に、本発明の第2実施形態として、偏差算出部57は、撮像ステップにおいて生成された画像データに基づいて算出される測定対象3の3次元座標を示す点群データと、基準画像データに基づいて算出される測定基準物の3次元座標を示す点群データとに基づいて、偏差情報を算出する例について説明する。
この図10に示す偏差算出部57では、測定ステップにより取得した画像データ内の光切断線に対応する位置の三次元座標データ(機械座標系の点群データ)を生成するとともに、この測定して得られた測定対象3の点群データと、基準画像データに対応する基準となる点群データ(機械座標系の点群データ)とを比較して、偏差情報(Δθ)を算出する。
そして、測定条件設定部58は、この偏差情報(Δθ)に基づいて、座標変換部592で算出される座標データを補正する補正データとして設定し、この設定した補正データを反映して、測定対象3の三次元座標データを3次元データ算出部59から出力する。3次元データ算出部59は、測定ステップにより撮像した画像データから生成した点群データと、測定条件設定部58により設定された測定条件とに基づいて。測定対象3の3次元データ(3次元形状情報)を算出する。
これにより。形状測定装置100Aは、画像データに基づいて算出される曲りばかさ歯車3(SBG)の点群データと、測定基準物の3次元座標を示す点群データとに基づいて、偏差情報(Δθ)を算出し、この偏差情報(Δθ)に基づいて、測定対象3の3次元データ(3次元形状情報)を算出することができる。
上述した第1実施形態の形状測定装置100及び第2実施形態の形状測定装置100Aでは、偏差算出部57により偏差情報(Δθ)を算出し、この偏差情報(Δθ)を基に、測定対象3の画像データに対して補正を加えることにより、3次元データを算出する例について説明した。
形状測定装置100Bにおいて、アラインメント制御部581は、図14(A)に示すように、ギア座標系のXg軸が、基準角度位置(機械座標系のX軸と平行な方向)から、角度Δθだけずれている場合に、偏差算出部57により、基準位置に対するギアの回転方向の誤差(Δθ)を算出する。
これにより、図14(C)に示すように、測定対象歯面である歯面Hs1の画像(光切断線Ls1の画像)が画像の中心からずれている場合に、この光切断線Ls1の画像を、図14(D)に示すように、画像の中心点Ogの位置まで移動させることができる。
このため、光切断線Ls1から歯面Hs1の3次元形状の測定を正確に行えるようになる。
この図15を参照して、第3実施形態の形状測定装置100Bでは、照射部21により、光プローブ20からの測定光を測定対象となる曲りばかさ歯車3(SBG)の歯面Hs(第1領域)に照射する(ステップS201)。そして、撮像部22は、測定光が照射された歯面Hs1の光切断線の像(第1領域の像)を光プローブ20で撮像し、撮像した光切断線の像(第1領域の像)の画像データを生成する(ステップS202)。
駆動制御部52は、測定条件設定部58が設定した測定条件に基づいて、回転機構(支持テーブル)32を駆動してステージ31を回転させ、曲りばかさ歯車3(SBG)の位置を基準位置にあわせる(ステップS205)。つまり、ギア座標系のXg軸を基準角度位置(機械座標系のX軸の方向)に合わせる。
そして、形状測定装置100Bは、曲りばかさ歯車3(SBG)の位置を基準位置にあわせた後に、測定ステップにより形状測定を行う(ステップS206)。
このように、第3実施形態の形状測定装置100Bは、曲りばかさ歯車3(SBG)の測定対象歯面である歯面Hs1の画像(光切断線Ls1の画像)が画像の中心からずれている場合に、この光切断線Ls1の画像を、画面の中心の位置まで移動させて形状測定を行うことができる。このため、形状測定装置100Bでは、曲りばかさ歯車3(SBG)の歯面の3次元形状の測定をより正確に行えるようになる。
上述した第1実施形態、第2実施形態、及び第3実施形態においては、測定対象3の3次元形状を測定する形状測定装置の例について説明したが、本発明の技術的な思想は測定条件設定装置として単独でも実現できるものである。
これにより、測定条件設定装置100Cは、測定対象3の第1領域の位置と基準領域の位置との偏差を示す偏差情報(Δθ)に基づいて、3次元データ算出部59が3次元データを算出する際に使用する測定条件を設定することができる。
また、測定条件設定装置の代わりに、偏差情報を基に、警告をユーザに行ってもよい。CADデータと取得された形状データとを比較するような場合、その前にどちらかのデータの位置をずらしてフィッティングする作業が必要となるが、その際、余りにも偏差量が大きい場合、例えば、歯車の歯のピッチの1/2以上以上の偏差がある場合、CADデータの歯と形状データが示す歯が一歯分ずれて、フィッティングされてしまう可能性がある。そのような恐れがあることを警告するようにしてもよい。
次に、上述した形状測定装置100(または、形状測定装置100A、または形状測定装置100B。以下の説明において同じ。)を備えた構造物製造システムについて説明する。
形状測定装置100は、作製された構造物(例えば、曲りばかさ歯車3(SBG))の座標を測定し、測定した座標を示す情報(形状情報)を制御装置150へ送信する。
検査部152は、構造物が設計情報通りに成形されていない場合、修復可能であるか否か判定する。修復できる場合、検査部152は、比較結果に基づき、不良部位と修復量を算出し、リペア装置140に不良部位を示す情報と修復量を示す情報とを送信する。
リペア装置140は、制御装置150から受信した不良部位を示す情報と修復量を示す情報とに基づき、構造物の不良部位を加工する。
まず、設計装置110が、構造物の形状に関する設計情報を作製する(ステップS301)。次に、成形装置120は、設計情報に基づいて上記構造物を作製する(ステップS302)。次に、形状測定装置100は、作製された上記構造物の形状を測定する(ステップS303)。次に、制御装置150の検査部152は、形状測定装置100で得られた形状情報と、上記設計情報とを比較することにより、構造物が設計情報通りに作成されたか否か検査する(ステップS304)。
偏差撮像ステップにおいて、偏差算出部57は、撮像部22により生成された画像データと、基準画像データとに基づいて、測定対象3の第1領域の位置と基準領域の位置との偏差情報(Δθ)を算出する。
測定ステップにおいて、測定制御部55は、光プローブ20と測定対象3との相対位置を変えながら、光プローブ20により測定対象3の位置を測定する。
また、測定条件設定ステップにおいて、測定条件設定部58は、偏差情報(Δθ)に基づいて、測定対象3の測定条件を設定する。
そして、3次元データ算出ステップにおいて、3次元データ算出部59は、測定ステップで測定された測定対象3の各部位の位置情報と、測定条件設定部58により設定された測定条件とに基づいて測定対象3の3次元座標を算出する。
これにより、形状測定装置100では、測定対象の形状を正確に測定することができる。
これにより、形状測定装置100は、測定対象3の第1領域に光切断線の像を形成して、測定対象3の形状測定を行うことができる。
このような形状測定方法であれば、偏差算出部57は、測定対象3の第1領域を撮像した画像と、基準領域の画像とに基づき、偏差情報(偏差Δθ)を算出することができる。
これにより、偏差算出部57は、撮像ステップで取得された画像の測定光の像の位置情報を基に、測定対象3の測定領域(第1領域)の位置情報を算出することができる。
このような形状測定方法であれば、3次元データ算出部59は、光プローブ20と測定対象3との相対位置情報と、測定対象3の測定領域の位置情報と、測定条件設定部58により設定された測定条件とに基づいて、測定対象3の3次元座標を算出することができる。
このような形状測定方法であれば、測定条件設定部58は、測定対象3を載置する載置台(ステージ31)の回転位置を設定することができる。
このような形状測定方法であれば、測定条件設定部58は、偏差算出部57により得られた偏差情報(Δθ)に基づいて、撮像部22により得られた画像の位置をシフトするシフト量を測定条件として設定する。例えば、測定条件設定部58は、偏差算出部57から出力される偏差情報(Δθ)から、上記の式(3)に示す座標変換のマトリックスから画像の位置をシフトするシフト量を測定条件として設定することができる。
これにより、3次元データ算出部59は、測定条件設定部58により設定された画像のシフト量に基づいて、測定対象3の3次元形状データを生成することができる。
このような構成の形状測定方法であれば、3次元データ算出部59は、基準角度位置を所定の角度方向、例えば、機械座標系のX軸と平行な方向に設定した上で、測定対象3の3次元座標を算出する。そして、3次元データ算出部59は、この算出された測定対象3の3次元座標を、偏差情報(Δθ)に基づいて生成された測定条件設定により補正する。
これにより、3次元データ算出部59は、測定対象3の3次元座標を、測定対象3の基準角度位置からの偏差情報(Δθ)に基づいて補正して、測定対象3の3次元データを生成することができる。
このような形状測定方法であれば、記憶部53に保持された基準画像データには、基準となる画像の座標情報(測定基準物の座標を示す基準座標情報)が含まれようにする。そして、偏差算出部57は、撮像ステップにおいて生成された画像データと、基準画像データとを比較することにより測定対象3の座標情報を算出し、算出した測定対象3の座標情報と、基準画像データに含まれる基準座標情報とに基づいて、偏差情報(Δθ)を算出する。
これにより、偏差算出部57は、測定対象3の座標情報と、基準画像データに含まれる基準座標情報とに基づいて、偏差情報(Δθ)を算出することができる。
このような形状測定方法であれば、偏差算出部57は、測定対象3の3次元座標を示す点群データと、測定基準物の3次元座標を示す点群データとに基づいて、偏差情報(Δθ)を算出することができる。
このような形状測定方法であれば、3次元データ算出部59は、測定対象3の座標情報を、偏差情報(Δθ)に基づき座標変換して、測定対象3の3次元形状を測定することができる。
Claims (27)
- 光プローブからの測定光を測定対象の第1領域に照射する照射ステップと、
前記測定光が照射された前記第1領域の像を前記光プローブの撮像部で撮像し、撮像した前記第1領域の像の画像データを生成する撮像ステップと、
前記撮像ステップにおいて生成された前記画像データと、基準画像データとに基づいて、基準領域の位置に対する前記測定対象の第1領域の像の位置の偏差を示す偏差情報を算出する偏差算出ステップと、
前記光プローブと前記測定対象との相対位置を変えながら、前記光プローブにより前記測定対象の各部位の位置を測定する測定ステップと、
前記測定ステップでの測定開始時において前記測定対象に対する前記光プローブの相対位置、前記画像データの前記測定光の像の画像位置、または前記測定ステップにより得られた前記測定対象の各部位の位置のいずれかを、前記偏差算出ステップで算出された偏差情報に基づき、補正する補正ステップと、
を有する形状測定方法。 - 前記基準画像データは、前記測定対象とほぼ同じ形状を有した測定基準物の前記第1領域に対応する前記基準領域を撮像したときに得られた画像データである
請求項1に記載の形状測定方法。 - 前記基準画像データは、前記測定対象とほぼ同じ形状データから前記第1領域に対応する前記基準領域を算出することで得られた画像データである
請求項1に記載の形状測定方法。 - 前記照射ステップは、前記測定光を前記光プローブから放射し、
前記撮像ステップは、前記第1領域の像を前記光プローブで撮像する
請求項3に記載の形状測定方法。 - 前記偏差算出ステップは、前記基準画像データから取得する像の少なくとも一部と、前記画像データから取得される像のうち、前記基準画像データから取得する像の少なくとも一部とほぼ同じ形状を有する像との位置の偏差量を求める
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の形状測定方法。 - 前記偏差算出ステップは、
前記撮像ステップにおいて生成された前記画像データから取得される前記測定対象の第1領域の画像の位置と前記基準領域の画像の位置とに基づき、前記偏差情報を算出する
請求項5に記載の形状測定方法。 - 前記測定ステップは、
前記光プローブから前記測定対象の測定領域へ前記測定光を照射する測定時照射ステップと、
前記測定光が照射された前記測定領域の画像を取得する測定時撮像ステップと、
前記測定時撮像ステップで取得された画像の前記測定光の像の位置を、前記偏差情報を基に、シフトする前記補正ステップと、
前記補正ステップで補正された画像を基に、前記測定対象の3次元座標を算出する3次元データ算出ステップと、
を有する請求項6に記載の形状測定方法。 - 更に、前記偏差情報に基づいて、前記測定対象の測定条件を設定する測定条件設定ステップと、を有する請求項7に記載の形状測定方法。
- 前記3次元データ算出ステップは、
前記測定光の照射時の前記光プローブと前記測定対象との相対位置情報と、前記補正ステップで得られた画像から取得される前記測定対象の測定領域の位置情報と、前記測定条件設定ステップの設定情報とから前記測定対象の3次元座標を算出する
請求項8に記載の形状測定方法。 - 前記測定条件設定ステップは、前記第1領域に相当する前記測定対象の部位の測定時における前記測定対象を回転可能に載置する載置台の回転軸に対する回転位置を設定する
請求項9に記載の形状測定方法。 - 前記測定ステップは、前記測定条件設定ステップで設定された回転位置に測定対象を位置決めする位置決めステップと、
前記光プローブから前記測定対象の測定領域へ前記測定光を照射する測定時照射ステップと、
前記測定光が照射された前記測定領域の画像を取得する測定時撮像ステップと、
前記測定時撮像ステップで取得された画像データと前記測定光の照射時の前記光プローブと前記測定対象との相対位置情報とを基に、前記測定対象の3次元座標を算出する3次元データ算出ステップと、
を有する請求項8に記載の形状測定方法。 - 前記測定条件設定ステップは、前記測定ステップで得られた画像の位置をシフトするシフト量を設定する
請求項8に記載の形状測定方法。 - 前記3次元データ算出ステップは、基準角度位置を所定の角度方向に設定した上で、前記測定対象の3次元座標を算出し、かつ算出された前記測定対象の3次元座標を前記測定条件設定ステップで設定された測定条件に基づき、補正する
請求項8に記載の形状測定方法。 - 前記基準画像データには、前記測定対象とほぼ同じ形状を有した測定基準物の座標を示す基準座標情報が含まれ、
前記偏差算出ステップは、
前記撮像ステップにおいて生成された前記画像データと、前記基準画像データとを比較することにより前記測定対象の座標情報を算出し、算出した当該座標情報と、前記基準画像データに含まれる前記基準座標情報とに基づいて、前記偏差情報を算出する
請求項1または請求項2に記載の形状測定方法。 - 前記偏差算出ステップは、
前記撮像ステップにおいて生成された前記画像データに基づいて算出される前記測定対象の3次元座標を示す点群データと、前記基準画像データに基づいて算出される、前記測定対象とほぼ同じ形状を有した測定基準物の3次元座標を示す点群データとに基づいて、前記偏差情報を算出する
請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載の形状測定方法。 - 前記測定ステップは、
前記3次元データ算出ステップにおいて算出された前記測定対象の座標情報を、前記偏差算出ステップにおいて算出された前記偏差情報に基づき座標変換した前記測定対象の座標情報に基づいて、前記測定対象の3次元形状を測定する
請求項7に記載の形状測定方法。 - 構造物の形状に関する構造物設計情報を作製することと、
前記構造物設計情報に基づいて前記構造物を作製することと、
作成された前記構造物の形状を、請求項1から請求項16のいずれか一項に記載の形状測定方法を用いて生成した撮像画像に基づいて測定することと、
前記測定によって得られた形状情報と、前記構造物設計情報とを比較することと、
を含む構造物製造方法。 - 形状測定装置のコンピュータに、
光プローブからの測定光を測定対象の第1領域に照射する照射ステップと、
前記測定光が照射された前記第1領域の像を前記光プローブの撮像部で撮像し、撮像した前記第1領域の像の画像データを生成する撮像ステップと、
前記撮像ステップにおいて生成された前記画像データと、形状測定の基準である測定基準物の前記第1領域に対応する基準領域の像が撮像されている基準画像データとに基づいて、前記基準領域の位置に対する前記測定対象の第1領域の位置の偏差を示す偏差情報を算出する偏差算出ステップと、
前記偏差情報に基づいて、前記測定対象の測定条件を設定する測定条件設定ステップと、
前記光プローブと前記測定対象との相対位置を変えながら、前記光プローブにより前記測定対象の位置を測定する測定ステップと、
前記測定ステップでの測定開始時において前記測定対象に対する前記光プローブの相対位置、前記画像データの前記測定光の像の画像位置、または前記測定ステップにより得られた前記測定対象の各部位の位置のいずれかを、前記偏差算出ステップで算出された偏差情報に基づき、補正する補正ステップと、
を実行させるための形状測定プログラム。 - 測定光を測定対象に照射する照射部と、
前記測定光が照射された前記測定対象の像を撮像し、撮像した前記測定対象の像の画像データを生成する撮像部と、
前記撮像部に対して前記測定対象を載置する載置部と、
前記載置部に対して相対的に前記照射部又は前記撮像部を相対的に移動するように前記載置部または前記照射部及び前記撮像部の少なくとも一方を駆動する駆動部と、
前記載置部の位置情報又は前記撮像部の位置情報を検出する位置検出部と、
前記位置検出部が検出した前記位置情報と、前記測定対象の第1領域を前記撮像部が生成した前記画像データと、基準画像データとに基づいて、基準領域の位置に対する前記測定対象の第1領域の位置の偏差を示す偏差情報を算出する偏差算出部と、
前記偏差情報及び前記撮像部が生成した前記画像データにより、前記測定対象の3次元座標を測定する測定部と、
前記測定部での測定開始時において前記測定対象に対する前記撮像部及び前記照射部の相対位置、前記画像データの前記測定光の像の画像位置、または前記測定部により得られた前記測定対象の各部位の位置のいずれかを、前記偏差算出部で算出された偏差情報に基づき、補正する補正部と、
を有する光学式形状測定装置。 - 前記基準画像データは、前記測定対象とほぼ同じ形状を有した測定基準物の前記第1領域に対応する前記基準領域を撮像したときに得られた画像データである
請求項19に記載の光学式形状測定装置。 - 前記基準画像データは、前記測定対象とほぼ同じ形状データから前記第1領域に対応する前記基準領域を算出することで得られた画像データである
請求項19に記載の光学式形状測定装置。 - 前記偏差情報は、前記位置検出部が検出した前記位置情報に基づき前記撮像部と前記載置部との相対位置が所定の相対位置に設定されたときの、前記測定対象と前記撮像部との相対位置を示す情報からなる
請求項20または請求項21に記載の光学式形状測定装置。 - 前記測定部は、前記偏差情報に基づいて、前記測定対象と前記撮像部との相対位置を補正する補正量を算出し、
前記補正量に基づいて、前記測定対象と前記撮像部との相対位置を制御する駆動制御部
を備える請求項19に記載の光学式形状測定装置。 - 前記測定部は、前記偏差情報に基づいて、前記位置検出部で検出された位置情報と前記撮像部が生成した画像データより求まる3次元座標値を補正する座標補正部を有する
請求項19に記載の光学式形状測定装置。 - 前記照射部と前記撮像部は、前記照射部と前記撮像部の相対位置を固定する固定部を有し、
前記駆動部は、前記固定部と前記載置部を相対的に移動させる
請求項19から請求項24のいずれか一項に記載の光学式形状測定装置。 - 前記固定部は、前記照射部による前記測定光の照射方向と前記撮像部による撮影方向は異なる方向に設定するように前記照射部と前記撮像部を固定する
請求項25に記載の光学式形状測定装置。 - 構造物の形状に関する構造物設計情報を作製する設計装置と、
前記構造物設計情報に基づいて前記構造物を作製する成形装置と、
作成された前記構造物の形状を、撮像画像に基づいて測定する請求項19から請求項26のいずれか一項に記載の光学式形状測定装置と、
前記測定によって得られた形状情報と、前記構造物設計情報とを比較する検査装置と、
を含む構造物製造システム。
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