JP6227395B2 - 三次元測定システム、三次元測定方法、被測定体、および、位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、三次元測定システム、三次元測定方法、被測定体、および、位置検出装置に関する。

従来、被測定物の三次元座標を測定する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、接触子を有するプローブ装置を被測定物として、プローブ装置の三次元座標を測定する位置計測装置が開示されている。
プローブ装置は、所定の相対位置関係で互いに離間して配置された３個の発光点と、この３個の発光点に対して所定の相対位置関係で配置された接触子とを備えている。このような構成により、３個の発光点の位置を測定することで、接触子の三次元座標を測定できるようになっている。
位置計測装置は、水平方向に沿って配置された３個の撮像装置を備えている。３個の撮像装置のうち、両端の撮像装置に設けられたＣＣＤ素子は、水平方向に沿ったライン状の撮像範囲を有している。中間の撮像装置に設けられたＣＣＤ素子は、上下方向に沿ったライン状の撮像範囲を有している。

プローブ装置の三次元座標を測定する際には、まず、３個の発光点のうち１個の発光点を発光させる。そして、この発光を両端の撮像装置が撮像し、この撮像結果に基づいて、位置計測装置が発光点の水平面における座標を求める。また、この発光を両端の撮像装置が撮像し、この撮像結果に基づいて、位置計測装置が発光点の垂直方向の座標を求める。その後、位置計測装置は、この３個の撮像装置での撮像結果に基づいて、１個の発光点の三次元座標を求める。さらに、撮像装置および位置計測装置は、残りの２個の発光点についても同様の処理を行い、全ての発光点の三次元座標を求める。そして、位置計測装置は、３個の発光点の三次元座標に基づいて、プローブ装置の三次元座標を求める。
このように求められたプローブ装置の三次元座標は、プローブ装置の位置、姿勢を調整する駆動装置が設けられる場合には、所望の位置、姿勢に移動させるためのデータとして用いられる。

特開２０１３−６８５４１号公報

ところで、プローブ装置の位置を精度よく測定するためには、プローブ装置を撮像装置に正対させることが望ましい。プローブ装置が撮像装置に正対していない場合、特に、プローブ装置が撮像装置に対して前後方向に傾いている場合、撮像装置で撮像された発光点の光強度分布が歪んでしまい、プローブ装置の位置情報が大きな誤差を持つからである。しかし、特許文献１に記載のような構成では、プローブ装置を測定者が保持して移動させるため、プローブ装置を撮像装置に正確に正対させることが困難である。そこで、三次元座標から求められるプローブ装置の姿勢に基づいて、プローブ装置を撮像装置に正対させることが考えられる。
しかしながら、プローブ装置の姿勢を発光点の撮像結果に基づき検出するため、当該検出精度に限界がある。特に、測定原理上、撮像装置に対する前後方向の姿勢の検出精度がよくない。このため、姿勢の検出結果に基づきプローブ装置を撮像装置に正対させたとしても、実際には、プローブ装置が撮像装置に正対させた状態から前後方向に傾いてしまい、プローブ装置の位置を精度よく測定できない場合がある。

本発明の目的は、被測定体の位置を精度よく検出することができる三次元測定システム、三次元測定方法、被測定体、および、位置検出装置を提供することにある。

本発明の三次元測定システムは、互いに離間した３個以上の測定用光源が配置され、任意の位置に移動可能な被測定体と、前記測定用光源からの光を受光し、前記被測定体の位置を検出する位置検出装置とを備えた三次元測定システムであって、前記被測定体は、当該被測定体の姿勢を検出する姿勢センサを備え、前記位置検出装置は、撮像装置と、演算制御装置とを備え、前記撮像装置は、互いに離間して設けられ、前記測定用光源からの光を第１軸上に集光する一対の第１光学系と、この一対の第１光学系によって前記第１軸上に集光された光を受光し、前記第１軸上における第１輝度分布を検出する一対の第１ラインセンサと、前記測定用光源からの光を前記第１軸と直交する第２軸上に集光する第２光学系と、この第２光学系によって前記第２軸上に集光された光を受光し、前記第２軸上における第２輝度分布を検出する第２ラインセンサとを備え、前記演算制御装置は、前記第１輝度分布および前記第２輝度分布に基づいて、前記被測定体の位置を表す位置情報を演算する位置演算部を備え、前記被測定体および前記演算制御装置のうち少なくとも一方は、前記姿勢センサにおける検出結果に基づいて、前記撮像装置に対する前記被測定体の姿勢を表す姿勢情報を演算する姿勢演算部を備え、前記被測定体および前記演算制御装置のうち少なくとも一方は、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対している姿勢を表す基準姿勢情報と前記姿勢演算部で演算された前記姿勢情報に基づいて、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対しているか否かを判断する正対判断部を備えていることを特徴とする。

本発明の三次元測定方法は、互いに離間した３個以上の測定用光源が配置され、任意の位置に移動可能な被測定体と、前記測定用光源からの光を受光し、前記被測定体の位置を検出する位置検出装置とを用いた三次元測定方法であって、前記被測定体に、当該被測定体の姿勢を検出する姿勢センサを設け、前記位置検出装置を、撮像装置と、演算制御装置とで構成し、前記撮像装置に、互いに離間して設けられ、前記測定用光源からの光を第１軸上に集光する一対の第１光学系と、この一対の第１光学系によって前記第１軸上に集光された光を受光し、前記第１軸上における第１輝度分布を検出する一対の第１ラインセンサと、前記測定用光源からの光を前記第１軸と直交する第２軸上に集光する第２光学系と、この第２光学系によって前記第２軸上に集光された光を受光し、前記第２軸上における第２輝度分布を検出する第２ラインセンサとを設け、前記３個以上の測定用光源が、１個ずつ発光する工程と、前記姿勢センサが、前記発光する工程の実行中に前記被測定体の姿勢を検出する工程と、前記第１ラインセンサおよび前記第２ラインセンサが、前記測定用光源からの光を受光し、前記第１輝度分布および前記第２輝度分布を検出する工程と、前記演算制御装置が、前記第１輝度分布および前記第２輝度分布に基づいて、前記被測定体の位置を表す位置情報を演算する工程と、前記被測定体および前記演算制御装置のうち少なくとも一方が、前記姿勢センサにおける検出結果に基づいて、前記撮像装置に対する前記被測定体の姿勢を表す姿勢情報を演算し、前記被測定体および前記演算制御装置のうち少なくとも一方が、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対している姿勢を表す基準姿勢情報と前記姿勢情報に基づいて、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対しているか否かを判断する工程とを実行することを特徴とする。

このような構成によれば、撮像装置の第１，第２ラインセンサが、被測定体の測定用光源からの光を受光し、第１，第２輝度分布を検出する。そして、演算制御装置が、第１，第２輝度分布に基づいて、被測定体の位置情報を演算する。一方、測定用光源が発光する工程の実行中に、被測定体の姿勢センサが、当該被測定体の姿勢を検出する。そして、被測定体および演算制御装置のうち少なくとも一方が、姿勢センサにおける検出結果に基づいて姿勢情報を演算し、被測定体および演算制御装置のうち少なくとも一方が、この姿勢情報と基準姿勢情報に基づいて、撮像装置に対して被測定体が正対しているか否かを判断する。
このように、被測定体の姿勢を姿勢センサで直接検出するため、上記特許文献１に記載されたように撮像装置での受光結果に基づき姿勢を検出する構成と比べて、撮像装置に対する前後方向の姿勢の検出精度を向上できる。したがって、撮像装置に対して被測定体が正対しているか否かの判断を高精度に行うことができ、被測定体の位置を精度よく検出することができる。

本発明の三次元測定システムにおいて、前記被測定体は、当該被測定体の動きを検出する動きセンサを備え、前記位置演算部は、前記動きセンサにおける検出結果に基づいて、前記第１ラインセンサおよび前記第２ラインセンサにおける受光の開始から終了までの間に、前記被測定体が動いていると判断した場合、前記位置情報を演算せずに、前記被測定体が動いていないと判断した場合、前記位置情報を演算することが好ましい。

ここで、第１，第２ラインセンサにおける受光の開始から終了までの間に、すなわち位置情報の演算に用いる情報の取得中に、被測定体が動いた場合、適切な第１，第２輝度分布を検出することができず、被測定体の位置情報を正確に演算できない。
このような構成によれば、第１，第２ラインセンサにおける受光の開始から終了までの間に、被測定体が動いていない場合のみ位置情報を演算するため、適切な第１，第２輝度分布に基づいて、被測定体の位置を正確に検出できる。

本発明の三次元測定システムにおいて、前記位置演算部は、前記正対判断部において前記撮像装置に対して前記被測定体が正対していると判断された場合、前記位置情報を有効にし、前記正対していないと判断された場合、前記位置情報を無効にすることが好ましい。

このような構成によれば、精度よく測定可能な場合のみ位置情報を有効にするため、被測定体の位置検出結果の信頼性を向上できる。

本発明の三次元測定システムにおいて、前記被測定体および前記演算制御装置のうち少なくとも一方は、前記正対判断部での判断結果を報知する判断結果報知部を備えていることが好ましい。

このような構成によれば、判断結果の報知により、測定者は、被測定体が撮像装置に正対しているか否かを認識することができ、被測定体の位置検出結果が正確なものか否かを容易に判断できる。また、測定者は、被測定体が撮像装置に正対するように、被測定体の姿勢を直すことができる。

本発明の三次元測定システムにおいて、前記被測定体は、任意の位置に移動可能なプローブであり、前記プローブは、前記測定用光源および前記姿勢センサを備えたプローブ本体と、このプローブ本体に一体的に設けられ先端にワークと接触する接触子を有するスタイラスとを備え、前記位置演算部は、前記測定用光源に対する前記接触子の配置位置、前記第１輝度分布および前記第２輝度分布に基づいて、前記接触子の位置情報を演算することが好ましい。

このような構成によれば、測定用光源が先端に接触子を有するプローブに取り付けられているため、プローブの接触子をワークの測定部位に接触させれば、接触子が接触したワークの測定部位を正確に測定することができる。

本発明の三次元測定システムにおいて、前記被測定体は、任意の位置に移動可能なプローブであり、前記プローブは、前記測定用光源および前記姿勢センサを備えたプローブ本体と、このプローブ本体に設けられ光を照射するとともに光の照射位置を検出可能な非接触位置検出器とを備え、前記位置演算部は、前記非接触位置検出器によって検出された光の照射位置、前記第１輝度分布および前記第２輝度分布に基づいて、前記光の照射位置を表す位置情報を演算することが好ましい。

このような構成によれば、測定用点光源が非接触位置検出器を内蔵したプローブに取り付けられているため、プローブをワークに接触させることなく、非接触位置検出器からの光をワークの測定部位に向けて照射すれば、光が照射されたワークの測定部位を正確に測定することができる。

本発明の被測定体は、互いに離間した３個以上の測定用光源が配置され、任意の位置に移動可能な被測定体と、前記測定用光源からの光を受光し、前記被測定体の位置を検出する位置検出装置とを備えた三次元測定システムに用いられる前記被測定体であって、当該被測定体の姿勢を検出する姿勢センサと、前記姿勢センサにおける前記姿勢の検出結果に基づいて、前記位置検出装置を構成する撮像装置に対する前記被測定体の姿勢を表す姿勢情報を演算する姿勢演算部と、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対している姿勢を表す基準姿勢情報と前記姿勢演算部で演算された前記姿勢情報に基づいて、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対しているか否かを判断する正対判断部とを備えていることを特徴とする。

本発明の位置検出装置は、互いに離間した３個以上の測定用光源が配置され、任意の位置に移動可能な被測定体と、前記測定用光源からの光を受光し、前記被測定体の位置を検出する位置検出装置とを備えた三次元測定システムに用いられる前記位置検出装置であって、撮像装置と、演算制御装置とを備え、前記撮像装置は、互いに離間して設けられ、前記測定用光源からの光を第１軸上に集光する一対の第１光学系と、この一対の第１光学系によって前記第１軸上に集光された光を受光し、前記第１軸上における第１輝度分布を検出する一対の第１ラインセンサと、前記測定用光源からの光を前記第１軸と直交する第２軸上に集光する第２光学系と、この第２光学系によって前記第２軸上に集光された光を受光し、前記第２軸上における第２輝度分布を検出する第２ラインセンサとを備え、前記演算制御装置は、前記第１輝度分布および前記第２輝度分布に基づいて、前記被測定体の位置を表す位置情報を演算する位置演算部を備え、前記位置演算部は、前記被測定体から送信される正対信号に基づいて、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対していると判断した場合、前記位置情報を有効にし、前記正対していないと判断した場合、前記位置情報を無効にすることを特徴とする。

このような構成によれば、上述の三次元測定システムに好適な被測定体、位置検出装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る三次元測定システムを示す斜視図。 前記三次元測定システムを構成するプローブを示す斜視図。 前記三次元測定システムを示すブロック図。 前記三次元測定システムを構成する検出部の要部を示す斜視図。 前記三次元測定システムを用いたワーク測定処理を示すフローチャート。 前記ワーク測定処理を示すフローチャート。 前記ワーク測定処理において演算制御装置から送信されるパルス信号を示す図。 本発明の変形例に係るプローブを示す斜視図。

＜三次元測定システムの構成＞
図１に示すように、本実施形態の三次元測定システム１は、被測定体としてのプローブ２と、位置検出装置４とを備えている。位置検出装置４は、撮像装置５と、演算制御装置６と、表示装置７とを備えている。

プローブ２は、図２に示すように、測定者が持って任意の位置に移動可能なプローブ本体２１と、このプローブ本体２１に一体的に設けられたスタイラス２７とを備えている。
プローブ本体２１は、一端が結合され、他端が次第に離れるように弓状に湾曲したのち再び結合した２本のアーム２２，２３を有し、測定者が両手で掴めるように構成されている。また、プローブ本体２１の正面において、アーム２２，２３の一端結合部２４と、アーム２２，２３の他端結合部２５を挟んだ両側部とには、測定用光源としての３個ずつの第１〜第３赤外ＬＥＤ（発光ダイオード）２６１〜２６３と、第４〜第６赤外ＬＥＤ２６４〜２６６と、第７〜第９赤外ＬＥＤ２６７〜２６９とがそれぞれ配置されている。つまり、プローブ本体２１には、合計９個の第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９が配置されている。
スタイラス２７は、プローブ本体２１のアーム２２，２３の他端結合部２５から一端結合部２４とは反対側に突出して設けられ、先端に球状の接触子２８を有している。このように、プローブ本体２１に対して第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９と接触子２８とが所定の位置関係で配置されているため、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９の座標を求めることにより、これらの座標から接触子２８の座標を求めることができる。

また、プローブ２は、図２および図３に示すように、姿勢センサとしての３軸地磁気センサ２９と、動きセンサとしての３軸加速度センサ３０と、判断結果報知部３１と、プローブ記憶部３２と、プローブ制御部３３とを備えている。

３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０は、プローブ本体２１における一端結合部２４の内部に設けられている。なお、３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０は、プローブ２と一体的に設けられていれば、どの位置に設けられていてもよい。また、３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０の個数は、１個であってもよいし複数個であってもよい。
３軸地磁気センサ２９は、プローブ制御部３３の制御により地磁気の大きさや方向を検出し、その検出結果をプローブ制御部３３に出力する。
３軸加速度センサ３０は、プローブ制御部３３の制御によりプローブ２の加速度の大きさや方向を検出し、その検出結果をプローブ制御部３３に出力する。

判断結果報知部３１は、正対ＬＥＤ３１１と、非正対ＬＥＤ３１２とを備えている。正対ＬＥＤ３１１および非正対ＬＥＤ３１２は、それぞれ緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤで構成され、プローブ本体２１における一端結合部２４の上面から露出するように設けられている。正対ＬＥＤ３１１は、撮像装置５に対してプローブ２が正対している場合、プローブ制御部３３の制御により点灯する。非正対ＬＥＤ３１２は、撮像装置５に対してプローブ２が正対していない場合、プローブ制御部３３の制御により点灯する。

なお、「撮像装置５に対してプローブ２が正対している状態」とは、撮像装置５の後述するケース５２における基準面（例えば、検出部５３１〜５３３が露出している面）に対して、プローブ２のプローブ本体２１における対向面（例えば、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９が露出している面）が平行な状態であってもよいし、接触子２８の三次元座標の演算に影響を及ぼさない程度に傾いている状態であってもよい。すなわち、後述する第１，第２姿勢情報が表す姿勢（向き）と第１，第２基準姿勢情報が表す姿勢（向き）との差が全くない状態であってもよいし、当該差が許容範囲内にある状態であってもよい。

プローブ制御部３３は、プローブ記憶部３２に記憶されたプログラムおよびデータをＣＰＵ（Central Processing Unit）が処理することにより構成されている。プローブ制御部３３は、点灯制御部３３１と、異常判定部３３２と、姿勢演算部としての第１姿勢演算部３３３と、正対判断部としての第１正対判断部３３４とを備えている。
点灯制御部３３１は、演算制御装置６から発信されるパルス信号に同期して、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９を順番に点灯させる。
異常判定部３３２は、３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０から検出結果を取得する。そして、異常判定部３３２は、３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０のうち少なくとも一方の検出結果が異常であると判断した場合、異常信号を演算制御装置６へ送信する。

第１姿勢演算部３３３は、３軸地磁気センサ２９の検出結果に基づいて、撮像装置５に対するプローブ２の姿勢を表す姿勢情報としての第１姿勢情報を演算する。なお、第１姿勢情報としては、プローブ本体２１における撮像装置５に対する対向面（例えば、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９が露出している面）の向きを表す情報が例示できる。そして、第１姿勢演算部３３３は、プローブ記憶部３２に第１基準姿勢情報が記憶されていない場合、第１姿勢情報を基準姿勢情報としての第１基準姿勢情報としてプローブ記憶部３２に記憶させる。

第１正対判断部３３４は、第１姿勢演算部３３３で演算された第１姿勢情報が表す向きと、プローブ記憶部３２に記憶された第１基準姿勢情報が表す向きとに基づいて、撮像装置５に対してプローブ２が正対しているか否かを判断する。そして、第１正対判断部３３４は、判断結果に基づいて判断結果報知部３１を制御するとともに、判断結果を表す信号を演算制御装置６へ送信する。

撮像装置５は、図１および図３に示すように、三脚５１と、この三脚５１によって略水平に支持された横長箱状のケース５２と、３つの検出部５３１，５３２，５３３と、フレームグラバ５７と、撮像制御部５８とを備えている。
３つの検出部５３１，５３２，５３３は、図４にも示すように、ケース５２の正面３箇所、つまり、左右および中央に配置されている。検出部５３１〜５３３は、集光領域５９から入射した光を１軸上に集光させるシリンドリカルレンズ５４１〜５４３と、このシリンドリカルレンズ５４１〜５４３によって集光された光を受光し、１軸上における輝度分布を表す輝度分布信号を出力するラインセンサ５５１〜５５３と、シリンドリカルレンズ５４１〜５４３への光の入射を制御するシャッタ５６１〜５６３を備えている。ラインセンサ５５１〜５５３は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を一列に配列した構成である。

ここで、検出部５３１，５３３において、ラインセンサ５５１，５５３は、互いに離間して配置された第１ラインセンサを構成している。ラインセンサ５５１，５５３は、集光領域５９のＸ軸（第１軸）と直交するＹ軸に対して直交し、かつ、Ｘ軸に対して僅か内向きに傾斜して配置されている。
シリンドリカルレンズ５４１，５４３は、第１光学系を構成している。シリンドリカルレンズ５４１，５４３は、ラインセンサ５５１，５５３の略中央位置でラインセンサ５５１，５５３に対して直交して（Ｙ軸と平行に）配置されている。つまり、検出部５３１，５３３は、その向きが中央の検出部５３２側に僅かに向くように、内向きに傾斜して配置されている。これにより、集光領域５９から入射した光は、ラインセンサ５５１，５５３によってＸ軸上の第１輝度分布として検出される。
また、検出部５３２において、ラインセンサ５５２は、第２ラインセンサを構成している。ラインセンサ５５２は、集光領域５９のＹ軸と平行に配置されている。
シリンドリカルレンズ５４２は、第２光学系を構成している。シリンドリカルレンズ５４２は、ラインセンサ５５２の略中央位置でラインセンサ５５２に対して直交して（Ｘ軸と平行に）配置されている。これにより、集光領域５９から入射した光は、ラインセンサ５５２によってＹ軸上の第２輝度分布として検出される。
各シャッタ５６１〜５６３は、各シリンドリカルレンズ５４１〜５４３に対し、各ラインセンサ５５１〜５５３と反対側に設けられている。
フレームグラバ５７は、ＣＣＤ素子から光強度プロファイル（Ｘ軸：ピクセル、Ｙ軸：光強度）を取得する。

撮像制御部５８は、図示しない記憶部に記憶されたプログラムおよびデータをＣＰＵが処理することにより構成されている。撮像制御部５８は、演算制御装置６から発信されるパルス信号に同期して、検出部５３１〜５３３のシャッタ５６１〜５６３の開閉を制御する。そして、撮像制御部５８は、フレームグラバ５７を介して、シャッタ５６１〜５６３が開いているラインセンサ５５１〜５５３からの画像を取り込み、輝度分布信号として演算制御装置６へ送信する。

演算制御装置６は、演算記憶部６１と、演算制御部６２とを備えている。
演算制御部６２は、演算記憶部６１に記憶されたプログラムおよびデータをＣＰＵが処理することにより構成されている。演算制御部６２は、タイミング制御部６２１と、第２姿勢演算部６２２と、第２正対判断部６２３と、位置演算部６２４とを備えている。

タイミング制御部６２１は、プローブ２の第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９を順番に点灯させるパルス信号を発信すると同時に、これに同期して、撮像装置５に対してもラインセンサ５５１〜５５３の輝度分布信号の取り込みを制御するパルス信号を発信する。

第２姿勢演算部６２２は、撮像装置５からの輝度分布信号に基づいて、プローブ２の姿勢を表す第２姿勢情報を演算する。具体的には、第２姿勢演算部６２２は、三角測量法を用いて、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９の三次元座標を演算する。なお、各第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９の三次元座標は、特開２００５−２３３７５９号公報に開示された公知の方法によって求めることができる。そして、第２姿勢演算部６２２は、この演算で得られた第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９の三次元座標に基づいて、第２姿勢情報を演算する。例えば、第２姿勢演算部６２２は、第１〜第３赤外ＬＥＤ２６１〜２６３の三次元座標を平均した第１平均座標、第４〜第６赤外ＬＥＤ２６４〜２６６の三次元座標を平均した第２平均座標、第７〜第９赤外ＬＥＤ２６７〜２６９の三次元座標を平均した第３平均座標を演算する。この後、第２姿勢演算部６２２は、この第１〜第３平均座標を含む平面の向きを第２姿勢情報として演算する。
さらに、第２姿勢演算部６２２は、演算記憶部６１に第２基準姿勢情報が記憶されていない場合、第２姿勢情報を第２基準姿勢情報として演算記憶部６１に記憶させる。

第２正対判断部６２３は、第２姿勢演算部６２２で演算された第２姿勢情報が表す向きと、演算記憶部６１に記憶された第２基準姿勢情報が表す向きとに基づいて、撮像装置５に対してプローブ２が正対しているか否かを判断する。

位置演算部６２４は、プローブ２の位置（第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９の三次元座標）と、プローブ２の第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９に対する接触子２８の位置とから、三次元測定システム１における接触子２８の三次元座標を演算する。なお、接触子２８の三次元座標は、本発明の位置情報に該当する。
そして、位置演算部６２４は、第１，第２正対判断部３３４，６２３におけるプローブ２が正対しているか否かの判断結果に基づいて、接触子２８の三次元座標の測定結果を有効にしたり、表示装置７に表示させたりする。

＜ワーク測定処理＞
次に、三次元測定システム１を用いたワークの測定処理について説明する。
まず、図５に示すように、測定者が図示しないコンピュータ等を用いて、演算制御装置６に測定条件をセットする（ステップＳ１）。測定条件としては、例えば第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９の点灯サイクル、点灯時間、点灯数（制御対象により異なる場合がある）、カメラ撮像タイミングが例示できる。
その後、測定者がプローブ２の接触子２８をワークの測定部位に接触させた状態において、プローブ２に設けられた図示省略の測定スイッチを押す。すると、プローブ２のプローブ制御部３３は、３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０を駆動させる。また、演算制御装置６のタイミング制御部６２１は、測定条件に基づいて、プローブ２および撮像装置５にパルス信号を送信する。具体的には、タイミング制御部６２１は、図７（Ａ）に示すような、測定サイクルを表すパルス信号（サイクル信号）と、図７（Ｂ）に示すような、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９を順番に点灯（オンオフ）させるためのパルス信号（点灯信号）をプローブ２に送信する。さらにタイミング制御部６２１は、サイクル信号と、撮像装置５のシャッタ５６１〜５６３を開閉させるためのパルス信号（開閉信号）とを撮像装置５に送信する。

ここで、タイミング制御部６２１は、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９から撮像装置５に入射される光量が閾値未満の場合、図７（Ｃ）に示すように、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９の点灯時間と同じ時間だけ、シャッタ５６１〜５６３を開くような開閉信号を送信してもよい。一方、タイミング制御部６２１は、撮像装置５に入射される光量が閾値以上の場合、図７（Ｄ）に示すように、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９の点灯時間より短い時間だけ、シャッタ５６１〜５６３を開くような開閉信号を送信してもよい。
なお、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９から撮像装置５に入射される光量が閾値未満か否かを判断する構成としては、図示しない光量計からの測定結果に基づきタイミング制御部６２１が判断してもよいし、図示しないコンピュータ等を用いた測定者の設定入力によりタイミング制御部６２１が判断してもよい。

プローブ２が演算制御装置６からサイクル信号および点灯信号を受信すると、図５に示すように、異常判定部３３２は、サイクルの開始を表すサイクル信号に同期して、３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０での検出結果の取り込みを開始する（ステップＳ２）。さらに、プローブ２による第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９と、撮像装置５による撮像を開始する（ステップＳ３）。このとき、プローブ２の点灯制御部３３１は、点灯信号に同期して、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９を順番に点灯させる。また、撮像装置５の撮像制御部５８は、開閉信号に同期して、シャッタ５６１〜５６３を同時に開閉する。このような処理により、撮像装置５の各検出部５３１〜５３３において、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９からの光に基づいて、輝度分布信号が検出される。そして、この輝度分布信号が演算制御装置６に送信される。

そして、異常判定部３３２は、サイクル信号に基づいて１サイクルが終了したか否かを判断する（ステップＳ４）。このステップＳ４において、異常判定部３３２は、サイクルの終了を表すサイクル信号を受信していない場合、１サイクルが終了していないと判断し、所定時間経過後にステップＳ４の処理を行う。一方、異常判定部３３２は、ステップＳ４において、サイクルの終了を表すサイクル信号を受信している場合、１サイクルが終了したと判断し、当該サイクル信号に同期して、３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０での検出結果の取り込みを終了する（ステップＳ５）。
なお、本実施形態では、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９の全てを１回ずつ点灯させる周期を１サイクルとしたが、２回ずつあるいは３回以上ずつ点灯させる周期を１サイクルとしてもよい。

この後、異常判定部３３２は、３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０の検出結果が正常か否かを判断する（ステップＳ６）。このステップＳ６において、異常判定部３３２は、３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０のうち少なくとも一方からの信号の乱れや、信号が出力されていないこと等により、両センサからの検出結果を取り込むことができなかった場合、検出結果が異常であったと判断し、検出結果が異常であったことを表す異常信号を演算制御装置６へ送信する。これにより、ステップＳ２に戻り、タイミング制御部６２１からサイクル信号、点灯信号、開閉信号がプローブ２および撮像装置５にそれぞれ送信され、再測定が行われる。
一方、ステップＳ６において、異常判定部３３２は、３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０の両方からの検出結果を正常に取り込むことができたと判断した場合、３軸加速度センサ３０からの検出結果に基づいて、第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９の撮像中に、プローブ２が静止していたか否かを判断する（ステップＳ７）。

このステップＳ７において、異常判定部３３２は、プローブ２が動いていたと判断した場合、プローブ２が動いていたことを表す異常信号を演算制御装置６へ送信し、ステップＳ２の処理を行う。これにより、再測定が行われる。一方、ステップＳ７において、異常判定部３３２がプローブ２が静止していたと判断した場合、第１姿勢演算部３３３は、３軸地磁気センサ２９の検出結果に基づいて、プローブ２の第１姿勢情報を演算する（ステップＳ８）。また、異常判定部３３２は、プローブ２が静止していたことを表す静止信号を演算制御装置６へ送信する。
なお、異常判定部３３２は、プローブ２が完全に静止している場合のみ静止していたと判断してもよいし、多少動いた場合でも、接触子２８の三次元座標の演算に影響を及ぼさない程度であれば、静止していたと判断してもよい。

この後、静止信号を演算制御装置６が受信すると、撮像装置５での撮像結果に基づいて、第２姿勢演算部６２２がプローブ２の第２姿勢情報を演算するとともに、位置演算部６２４が接触子２８の三次元座標を演算する（ステップＳ９）。これにより、プローブ２の接触子２８が接触したワークの測定部位の座標を求めることができる。
そして、第１，第２姿勢演算部３３３，６２２は、第１，第２基準姿勢情報がプローブ記憶部３２および演算記憶部６１にそれぞれ記憶されているか否かを判断する。すなわち、図６に示すように、第１，第２姿勢演算部３３３，６２２は、第１，第２基準姿勢情報を設定済みか否かを判断する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０において、第１，第２姿勢演算部３３３，６２２は、設定済みでないと判断した場合、第１姿勢情報を第１基準姿勢情報としてプローブ記憶部３２に記憶させるとともに、第２姿勢情報を第２基準姿勢情報として演算記憶部６１に記憶させる。すなわち、第１，第２姿勢演算部３３３，６２２は、第１，第２姿勢情報を第１，第２基準姿勢情報として設定する（ステップＳ１１）。その後、ステップＳ２に戻り、再測定が行われる。

ここで、測定者は、プローブ２をワークに接触させるとき、精度よく測定するために、プローブ２を撮像装置５に正対させるようにプローブ２の姿勢を調整する。このため、通常、第１，第２姿勢情報は、測定者により調整されたプローブ２と撮像装置５とが正対している姿勢（向き）を表す。本実施形態では、このように測定者が調整したプローブ２の向きを、プローブ２と撮像装置５とが正対している向きを表す第１，第２基準姿勢情報として用いる。
このような構成により、撮像装置５の設置場所や向きが変わった場合でも、当該設置場所や向きに対応する新しい第１，第２基準姿勢情報を、測定者が手動で入力するといった手間をかけることなく、第１，第２基準姿勢情報を設定することができる。

一方、ステップＳ１０において、第１，第２姿勢演算部３３３，６２２が第１，第２基準姿勢情報を設定済みであると判断した場合、第１，第２正対判断部３３４，６２３は、撮像装置５に対してプローブ２が正対しているか否かを演算する（ステップＳ１２）。このとき、第１正対判断部３３４は、第１基準姿勢情報が表す向き最新の第１姿勢情報が表す向きとの差を演算し、第２正対判断部６２３は、第２基準姿勢情報が表す向きと最新の第２姿勢情報が表す向きとの差を演算する。

この後、第１正対判断部３３４は、プローブ２の正対状態を表示する（ステップＳ１３）。このとき、第１正対判断部３３４は、ステップＳ１２での演算結果に基づいて、撮像装置５に対してプローブ２が正対していると判断した場合、正対ＬＥＤ３１１を点灯させるとともに、正対信号を演算制御装置６へ送信する。また、第１正対判断部３３４は、正対していないと判断した場合、非正対ＬＥＤ３１２を点灯させるとともに、非正対信号を演算制御装置６へ送信する。

演算制御装置６の位置演算部６２４は、第１正対判断部３３４からの正対信号または非正対信号を受信すると、撮像装置５に対してプローブ２が正対しているか否かを判断する（ステップＳ１４）。このとき、位置演算部６２４は、第１正対判断部３３４において３軸地磁気センサ２９での検出結果に基づき正対していると判断され、かつ、第２正対判断部６２３において撮像装置５での撮像結果に基づき正対していると判断した場合のみ、撮像装置５に対してプローブ２が正対していると判断する。一方、位置演算部６２４は、撮像装置５での撮像結果にかかわらず、第１正対判断部３３４において正対していないと判断された場合、撮像装置５に対してプローブ２が正対していると判断する。このように、撮像装置５での撮像結果よりも３軸地磁気センサ２９での検出結果を重視する理由は、上述したように、測定原理上、撮像結果を用いてプローブ２の姿勢を検出する場合、撮像装置５に対する前後方向の姿勢の検出精度がよくない一方で、３軸地磁気センサ２９での検出精度が高いためである。

そして、ステップＳ１４において、位置演算部６２４は、正対していないと判断した場合、接触子２８の三次元座標の測定結果を無効にする（ステップＳ１５）。その後、ステップＳ２に戻り、再測定が行われる。
一方、ステップＳ１４において、位置演算部６２４は、正対していると判断した場合、接触子２８の三次元座標の測定結果を有効にする（ステップＳ１６）とともに、測定結果を表示装置７に表示する。
なお、ステップＳ１５，Ｓ１６における処理は、例えば以下のような処理であってもよい。すなわち、ステップＳ１５において、測定結果を演算記憶部６１に記憶させない処理を行う場合、ステップＳ１６において、測定結果を演算記憶部６１に記憶させる処理を行ってもよい。また、ステップＳ１５において、測定結果を演算記憶部６１に記憶させるとともに、当該測定結果に無効であることを示す情報（例えば、フラグ情報）を関連付ける処理を行う場合、ステップＳ１６において、測定結果を演算記憶部６１に記憶させるとともに、当該測定結果に有効であることを示す情報（例えば、フラグ情報）を関連付ける処理を行ってもよい。

そして、タイミング制御部６２１は、測定が終了したか否か、例えば設定された全ての設定部位の測定が終了したか否かを判断する（ステップＳ１７）。このステップＳ１７において、タイミング制御部６２１は、終了していないと判断した場合、ステップＳ２に戻る。これにより、次の測定部位の測定が行われる。一方、ステップＳ１７において、タイミング制御部６２１は、終了したと判断した場合、処理を終了する。

＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、撮像装置５による第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９の撮像中に、３軸地磁気センサ２９がプローブ２の姿勢を検出する。そして、プローブ２の第１姿勢演算部３３３が３軸地磁気センサ２９における検出結果に基づいて、第１姿勢情報を演算し、第１正対判断部３３４が第１姿勢情報と第１基準姿勢情報に基づいて、撮像装置５に対してプローブ２が正対しているか否かを判断する。
このように、プローブ２の姿勢を３軸地磁気センサ２９で直接検出するため、撮像装置５での撮像結果に基づき姿勢を検出する構成と比べて、撮像装置５に対する前後方向の姿勢の検出精度を向上できる。したがって、撮像装置５に対してプローブ２が正対しているか否かの判断を高精度に行うことができ、プローブ２の位置を精度よく検出することができる。

また、撮像装置５による第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９の撮像中に、３軸加速度センサ３０がプローブ２の動きを検出する。そして、演算制御装置６の位置演算部６２４は、プローブ２が静止していた場合のみ接触子２８の三次元座標を演算する。
このため、適切に検出された第１，第２輝度分布に基づいて、接触子２８の位置を正確に検出できる。

さらに、演算制御装置６の位置演算部６２４は、プローブ２の第１正対判断部３３４において、撮像装置５に対してプローブ２が正対していると判断された場合、接触子２８の三次元座標の測定結果を有効にし、正対していないと判断された場合、測定結果を無効にする。
このため、精度よく測定可能な場合のみ測定結果を有効にするため、プローブ２の位置検出結果の信頼性を向上できる。

プローブ２の判断結果報知部３１は、第１正対判断部３３４での判断結果を表示する。
このため、測定者は、プローブ２が撮像装置５に正対しているか否かを容易に認識することができ、プローブ２の位置測定結果が正確なものか否かを容易に判断できる。また、測定者は、プローブ２が撮像装置５に正対するようにプローブ２の姿勢を直すことで、再測定を容易に行うことができる。

本発明の被測定体として、接触子２８を有するプローブ２を用いている。
このため、接触子２８をワークの測定部位に接触させれば、ワークの測定部位を正確に測定することができる。

＜変形例＞
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれる。

例えば、本発明の被測定体として、接触子２８を先端に有する接触式のプローブ２を例に説明したが、これに限らず、非接触式のプローブであってもよい。
例えば、図８に示すように、非接触式のプローブ２Ａは、プローブ本体２１Ａに、光をワークに向けて射出する発光器３６１Ａと、ワークからの反射光を受光する受光器３６２Ａと、この受光器３６２Ａにおいて光を受光した位置からプローブ本体２１Ａに対するワークの位置情報を演算する演算器（図示省略）とを備えた非接触測定器３６Ａとを内蔵させた構成を有している。また、プローブ２Ａには、３軸地磁気センサ２９と、３軸加速度センサ３０と、判断結果報知部３１と、４０個の赤外ＬＥＤ９０１，９０２，９０３…とが設けられている。
この場合、演算制御装置６の位置演算部６２４は、撮像装置５のよる赤外ＬＥＤの撮像結果に基づき求められたプローブ２Ａの位置と、非接触測定器３６Ａによって求められた測定点の位置とから、非接触測定器３６Ａの光照射位置の座標を求める。
なお、非接触式のプローブ２Ａでは、ワークに接触させる必要がないため、より複雑な形状をもつワークを測定することが可能となるが、そのためにプローブ２Ａの様々な姿勢を検出できるように、より多くの赤外ＬＥＤ、例えば、４０個の赤外ＬＥＤ９０１，９０２，９０３…が搭載されている。ただ、プローブ２Ａの姿勢を検出するためには、必ずしも全ての赤外ＬＥＤが検出できなくてもよく、少なくとも３個の赤外ＬＥＤが検出できればプローブ２Ａの姿勢を求めることができる。
さらに、本発明の被測定体としては、プローブに限らず、測定の対象となる公知の装置や公知の物体等を採用することができる。

また、本発明の姿勢演算部および正対判断部をプローブ２に設けた構成を例示したが、姿勢演算部を、プローブ２および演算制御装置６のうち少なくとも一方に設けてもよいし、正対判断部を、プローブ２および演算制御装置６のうち少なくとも一方に設けてもよい。
例えば、プローブ２に異常判定部３３２、第１姿勢演算部３３３および第１正対判断部３３４を設けずに、演算制御装置６に異常判定部３３２を設けるとともに、第２姿勢演算部６２２および第２正対判断部６２３に異常判定部３３２および第１正対判断部３３４の処理を実施させるように構成してもよい。
この場合、三次元測定システム１は、例えば以下のような処理を実施する。まず、３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０は、検出結果を演算制御装置６に送信する。そして、撮像中にプローブ２が静止していたと演算制御装置６の異常判定部３３２が判断した場合、第２姿勢演算部６２２は、３軸地磁気センサ２９での検出結果に基づく第１姿勢情報と、撮像装置５での撮像結果に基づく第２姿勢情報とを演算し、必要に応じて第１，第２姿勢情報を第１，第２基準姿勢情報として演算記憶部６１に記憶させる。その後、位置演算部６２４は、第２正対判断部６２３において、第１，第２姿勢情報と第１，第２基準姿勢情報とに基づき、撮像装置５に対してプローブ２が正対していると判断された場合、測定結果を有効にする。

さらに、プローブ２に第１姿勢演算部３３３を設けずに、演算制御装置６に異常判定部３３２を設けるとともに、第２姿勢演算部６２２に第１姿勢演算部３３３の処理を実施させるように構成してもよい。
この場合、三次元測定システム１は、例えば以下のような処理を実施する。まず、３軸地磁気センサ２９および３軸加速度センサ３０は、検出結果を演算制御装置６に送信する。そして、撮像中にプローブ２が静止していたと演算制御装置６の異常判定部３３２が判断した場合、第２姿勢演算部６２２は、第１姿勢情報と、第２姿勢情報とを演算し、必要に応じて第２姿勢情報を第２基準姿勢情報として演算記憶部６１に記憶させる。また、第２姿勢演算部６２２は、第１姿勢情報をプローブ２に送信する。プローブ２の第１正対判断部３３４は、第２姿勢演算部６２２からの第１姿勢情報を第１基準姿勢情報としてプローブ記憶部３２に記憶させる。そして、第１正対判断部３３４は、第２姿勢演算部６２２から新しい第１姿勢情報を取得すると、この取得した第１姿勢情報と第１基準姿勢情報とに基づき、撮像装置５に対してプローブ２が正対しているか否かを判断する。

また、プローブ２に第１正対判断部３３４を設けずに、演算制御装置６の第２正対判断部６２３に第１正対判断部３３４の処理を実施させるように構成してもよい。
この場合、三次元測定システム１は、例えば以下のような処理を実施する。まず、プローブ２の第１姿勢演算部３３３は、第１姿勢情報を演算制御装置６に送信する。そして、演算制御装置６の第２正対判断部６２３は、第１姿勢情報を第１基準姿勢情報として演算記憶部６１に記憶させる。そして、第２正対判断部６２３は、第１姿勢演算部３３３から新しい第１姿勢情報を取得すると、この取得した第１姿勢情報と第１基準姿勢情報とに基づき、撮像装置５に対してプローブ２が正対しているか否かを判断する。

また、第１，第２姿勢演算部３３３，６２２の両方で、第１姿勢情報を演算して必要に応じて第１基準姿勢情報として各記憶部３２，６１に記憶させるとともに、第１，第２正対判断部３３４，６２３の両方で、第１姿勢情報と第１基準姿勢情報とに基づき、撮像装置５に対してプローブ２が正対しているか否かを判断してもよい。

さらに、３軸加速度センサ３０を設けずに、プローブ２が静止していたか否かにかかわらず、演算制御装置６の位置演算部６２４が接触子２８の三次元座標を演算してもよい。
また、第２正対判断部６２３において撮像装置５に対してプローブ２が正対していないと判断された場合、演算制御装置６の位置演算部６２４が接触子２８の三次元座標を演算しなくてもよい。
さらに、プローブ２に判断結果報知部３１を設けたが、プローブ２と撮像装置５と演算制御装置６のうち少なくとも１つの装置に設けてもよいし、全ての装置に設けなくてもよい。
また、第２姿勢演算部６２２および第２正対判断部６２３を設けずに、３軸地磁気センサ２９の検出結果のみで判断された正対状態に基づいて、位置演算部６２４が接触子２８の三次元座標の測定結果を有効にしたり無効にしたりしてもよい。
さらに、例えば撮像装置５の設置場所が固定されている場合には、測定者がコンピュータ等を用いて第１，第２基準姿勢情報を測定前に設定しておけば、第１，第２基準姿勢情報を更新する必要がなくなる。
また、第１基準姿勢情報の設定方法としては、以下の方法を採用してもよい。例えば撮像装置５からプローブ２にレーザ光を照射し、プローブ２からの反射光を撮像装置５が受光できるようにプローブ２の姿勢を調整する。そして、調整後のプローブ２の姿勢を表す情報を、第１基準姿勢情報として設定してもよい。

また、本発明の姿勢センサとしては、３軸地磁気センサ２９に限らず、ジャイロセンサ、３軸加速度センサ、ロータリーセンサ、傾斜角センサ等の公知のセンサを採用することができ、これらを組み合わせた構成を採用することもできる。
さらに、本発明の動きセンサとしては、３軸加速度センサ３０に限らず、振動センサ、ジャイロセンサ、３軸地磁気センサ等の公知のセンサを採用することができ、これらを組み合わせた構成を採用することもできる。
また、本発明の判断結果報知部としては、正対ＬＥＤ３１１および非正対ＬＥＤ３１２のような色で判断結果を報知する光源に限らず、文字や記号や色あるいは画像で判断結果を報知する表示装置、音で判断結果を報知する音声出力装置等の公知の構成を採用することができ、これらを組み合わせた構成を採用することもできる。

本発明の測定用光源として９個の第１〜第９赤外ＬＥＤ２６１〜２６９を配置したが、少なくとも３個あればよい。
本発明の測定用光源としては、ＬＥＤ以外の公知の光源を採用することができ、発光する光も赤外線以外の光を採用することができる。
検出部５３１〜５３３の構成としては、シリンドリカルレンズ５４１〜５４３とラインセンサ５５１〜５５３とを含んで構成したが、集光領域５９からの光を１軸方向へ集光できる光学素子であれば、シリンドリカルレンズでなくてもよい。

１…三次元測定システム
２，２Ａ…プローブ（被測定体）
４…位置検出装置
５…撮像装置
６…演算制御装置
２７…スタイラス
２８…接触子
２９…３軸地磁気センサ（姿勢センサ）
３０…３軸加速度センサ（動きセンサ）
３１…判断結果報知部
２６１〜２６９…第１〜第９赤外ＬＥＤ（測定用光源）
３３３…第１姿勢演算部（姿勢演算部）
３３４…第１正対判断部（正対判断部）
５４１，５４３…シリンドリカルレンズ（第１光学系）
５４２…シリンドリカルレンズ（第２光学系）
５５１，５５３…ラインセンサ（第１ラインセンサ）
５５２…ラインセンサ（第２ラインセンサ）
６２４…位置演算部
９０１，９０２，９０３…赤外ＬＥＤ（測定用光源）

Claims (9)

1. 互いに離間した３個以上の測定用光源が配置され、任意の位置に移動可能な被測定体と、前記測定用光源からの光を受光し、前記被測定体の位置を検出する位置検出装置とを備えた三次元測定システムであって、
   前記被測定体は、当該被測定体の姿勢を検出する姿勢センサを備え、
   前記位置検出装置は、撮像装置と、演算制御装置とを備え、
   前記撮像装置は、互いに離間して設けられ、前記測定用光源からの光を第１軸上に集光する一対の第１光学系と、
   この一対の第１光学系によって前記第１軸上に集光された光を受光し、前記第１軸上における第１輝度分布を検出する一対の第１ラインセンサと、
   前記測定用光源からの光を前記第１軸と直交する第２軸上に集光する第２光学系と、
   この第２光学系によって前記第２軸上に集光された光を受光し、前記第２軸上における第２輝度分布を検出する第２ラインセンサとを備え、
   前記演算制御装置は、前記第１輝度分布および前記第２輝度分布に基づいて、前記被測定体の位置を表す位置情報を演算する位置演算部を備え、
   前記被測定体および前記演算制御装置のうち少なくとも一方は、前記姿勢センサにおける検出結果に基づいて、前記撮像装置に対する前記被測定体の姿勢を表す姿勢情報を演算する姿勢演算部を備え、
   前記被測定体および前記演算制御装置のうち少なくとも一方は、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対している姿勢を表す基準姿勢情報と前記姿勢演算部で演算された前記姿勢情報に基づいて、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対しているか否かを判断する正対判断部を備えていることを特徴とする三次元測定システム。
2. 請求項１に記載の三次元測定システムにおいて、
   前記被測定体は、当該被測定体の動きを検出する動きセンサを備え、
   前記位置演算部は、前記動きセンサにおける検出結果に基づいて、前記第１ラインセンサおよび前記第２ラインセンサにおける受光の開始から終了までの間に、前記被測定体が動いていると判断した場合、前記位置情報を演算せずに、前記被測定体が動いていないと判断した場合、前記位置情報を演算することを特徴とする三次元測定システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の三次元測定システムにおいて、
   前記位置演算部は、前記正対判断部において前記撮像装置に対して前記被測定体が正対していると判断された場合、前記位置情報を有効にし、前記正対していないと判断された場合、前記位置情報を無効にすることを特徴とする三次元測定システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の三次元測定システムにおいて、
   前記被測定体および前記演算制御装置のうち少なくとも一方は、前記正対判断部での判断結果を報知する判断結果報知部を備えていることを特徴とする三次元測定システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の三次元測定システムにおいて、
   前記被測定体は、任意の位置に移動可能なプローブであり、
   前記プローブは、前記測定用光源および前記姿勢センサを備えたプローブ本体と、このプローブ本体に一体的に設けられ先端にワークと接触する接触子を有するスタイラスとを備え、
   前記位置演算部は、前記測定用光源に対する前記接触子の配置位置、前記第１輝度分布および前記第２輝度分布に基づいて、前記接触子の位置情報を演算することを特徴とする三次元測定システム。
6. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の三次元測定システムにおいて、
   前記被測定体は、任意の位置に移動可能なプローブであり、
   前記プローブは、前記測定用光源および前記姿勢センサを備えたプローブ本体と、このプローブ本体に設けられ光を照射するとともに光の照射位置を検出可能な非接触位置検出器とを備え、
   前記位置演算部は、前記非接触位置検出器によって検出された光の照射位置、前記第１輝度分布および前記第２輝度分布に基づいて、前記光の照射位置を表す位置情報を演算することを特徴とする三次元測定システム。
7. 互いに離間した３個以上の測定用光源が配置され、任意の位置に移動可能な被測定体と、前記測定用光源からの光を受光し、前記被測定体の位置を検出する位置検出装置とを用いた三次元測定方法であって、
   前記被測定体に、当該被測定体の姿勢を検出する姿勢センサを設け、
   前記位置検出装置を、撮像装置と、演算制御装置とで構成し、
   前記撮像装置に、互いに離間して設けられ、前記測定用光源からの光を第１軸上に集光する一対の第１光学系と、
   この一対の第１光学系によって前記第１軸上に集光された光を受光し、前記第１軸上における第１輝度分布を検出する一対の第１ラインセンサと、
   前記測定用光源からの光を前記第１軸と直交する第２軸上に集光する第２光学系と、
   この第２光学系によって前記第２軸上に集光された光を受光し、前記第２軸上における第２輝度分布を検出する第２ラインセンサとを設け、
   前記３個以上の測定用光源が、１個ずつ発光する工程と、
   前記姿勢センサが、前記発光する工程の実行中に前記被測定体の姿勢を検出する工程と、
   前記第１ラインセンサおよび前記第２ラインセンサが、前記測定用光源からの光を受光し、前記第１輝度分布および前記第２輝度分布を検出する工程と、
   前記演算制御装置が、前記第１輝度分布および前記第２輝度分布に基づいて、前記被測定体の位置を表す位置情報を演算する工程と、
   前記被測定体および前記演算制御装置のうち少なくとも一方が、前記姿勢センサにおける検出結果に基づいて、前記撮像装置に対する前記被測定体の姿勢を表す姿勢情報を演算し、
   前記被測定体および前記演算制御装置のうち少なくとも一方が、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対している姿勢を表す基準姿勢情報と前記姿勢情報に基づいて、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対しているか否かを判断する工程とを実行することを特徴とする三次元測定方法。
8. 互いに離間した３個以上の測定用光源が配置され、任意の位置に移動可能な被測定体と、前記測定用光源からの光を受光し、前記被測定体の位置を検出する位置検出装置とを備えた三次元測定システムに用いられる前記被測定体であって、
   当該被測定体の姿勢を検出する姿勢センサと、
   前記姿勢センサにおける前記姿勢の検出結果に基づいて、前記位置検出装置を構成する撮像装置に対する前記被測定体の姿勢を表す姿勢情報を演算する姿勢演算部と、
   前記撮像装置に対して前記被測定体が正対している姿勢を表す基準姿勢情報と前記姿勢演算部で演算された前記姿勢情報に基づいて、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対しているか否かを判断する正対判断部とを備えていることを特徴とする被測定体。
9. 互いに離間した３個以上の測定用光源が配置され、任意の位置に移動可能な被測定体と、前記測定用光源からの光を受光し、前記被測定体の位置を検出する位置検出装置とを備えた三次元測定システムに用いられる前記位置検出装置であって、
   撮像装置と、演算制御装置とを備え、
   前記撮像装置は、互いに離間して設けられ、前記測定用光源からの光を第１軸上に集光する一対の第１光学系と、
   この一対の第１光学系によって前記第１軸上に集光された光を受光し、前記第１軸上における第１輝度分布を検出する一対の第１ラインセンサと、
   前記測定用光源からの光を前記第１軸と直交する第２軸上に集光する第２光学系と、
   この第２光学系によって前記第２軸上に集光された光を受光し、前記第２軸上における第２輝度分布を検出する第２ラインセンサとを備え、
   前記演算制御装置は、前記第１輝度分布および前記第２輝度分布に基づいて、前記被測定体の位置を表す位置情報を演算する位置演算部を備え、
   前記位置演算部は、前記被測定体から送信される正対信号に基づいて、前記撮像装置に対して前記被測定体が正対していると判断した場合、前記位置情報を有効にし、前記正対していないと判断した場合、前記位置情報を無効にすることを特徴とする位置検出装置。

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