JP6327169B2 - 計測装置及びその計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの表面に形成された凹凸形状を計測する計測装置及びその計測方法に関し、特に、表面に凹凸形状が形成されたワークにおける凹部又は凸部の位置（平面的な配置関係、ピッチ又は位相ずれ量ともいう）を計測する計測装置及びその計測方法に関する。

例えば、表面に少なくとも二つの凹部又は凸部が形成された凹凸部材の該凹部又は該凸部の形状を計測する凹凸形状計測装置及び凹凸形状計測方法が、特許文献１に開示されている。斯かる凹凸形状計測装置１００には、図８に示すように、表面に凹部又は凸部を有する凹凸部材１０１を載置する載置台１０２と、凹凸部材１０１の表面に対して４５度の角度をもってライン状のレーザ光を照射するレーザ投光器１０３と、レーザ光の照射された凹凸部材１０１を撮影するカメラ１０４と、このカメラにより撮影されるタイミングを制御する撮影タイミング制御装置１０５と、装置全体をコントロールするとともにカメラ１０４により撮影された画像と載置台１０２の位置に基づいて凹凸部材１０１の凹部の深さや凸部の高さを計算するマイクロコンピュータ１０６とを備えている。

また、上記凹凸形状計測装置１００を使用して、例えば、凸部の高さを計測する場合、以下の計測方法で行う。すなわち、載置台１０２に載置された凹凸部材１０１の隣接する二つの凸部の中心線上として設定された第１所定位置にレーザ投光器１０３からのライン状のレーザ光が４５度の角度をもって照射されるよう載置台１０２の移動機構１０２aを調節し、カメラ１０４により第１照射画像として撮影する。その後、隣接する二つの凸部の間において第１所定位置の延長線上となる第２所定位置にライン状のレーザ光が照射されるよう移動機構１０２aを調節し、カメラ１０４により第２照射画像として撮影する。第１照射画像における第１所定位置とレーザ光とのズレ量と第２照射画像における第２所定位置とレーザ光とのズレ量を演算し、第１所定位置から第２所定位置の移動量に演算したズレ量を加算（補正）して凸部の高さとする。
以上のように、上記凹凸形状計測装置１００及びその計測方法によれば、ライン状のレーザ光を用いた光切断法に基づいて、複数の凸部が表面に形成された凹凸部材１０１の凸部の高さを、精度よく計測することができる。

特開２００１−２４９０１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された凹凸形状計測装置及び凹凸形状計測方法には、以下の問題があった。
すなわち、ライン状のレーザ光を用いた光切断法に基づいて、表面に凹凸形状が形成されたワークにおける凹部又は凸部の位置（平面的な配置関係）を計測する場合、計測する凹部又は凸部の位置を、ワークの所定位置（例えば、ワークの端部）を基準にして特定する必要がある。そのため、予め、基準となる、例えば、ワークの端部の位置を計測した上で、ワークの端部（基準位置）との関係で凹部又は凸部の位置を計測することになる。

ところが、表面に凹凸形状が形成されたワークを計測装置の載置台に繰り返しセットすると、ワークの端部が当接する載置台の当接面が、端部のエッジによって傷付いて線状に摩耗していく。特に、ワークの端部がプレス切断された場合には、端部のエッジがシャープとなり、載置台の当接面が摩耗しやすくなる。そして、摩耗した載置台の当接面にレーザ光が当たると、光の乱反射が発生するので、ワークの端部を正確に計測することができず、ワークの端部の位置を誤判定する恐れがあった。
そのため、ワークの端部の位置を基準にして、凹部又は凸部の位置を正確に計測することができないという問題があった。これを回避するため、載置台の摩耗が進行する前に交換する方法もあるが、コスト増となって好ましくない。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、表面に凹凸形状が形成されたワークを載置する載置台の摩耗を低減して、ワークにおける凹部又は凸部の位置（平面的な配置関係）を正確に計測できる計測装置及びその計測方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る計測装置及びその計測方法は、次のような構成を有している。
（１）表面に凹凸形状が形成されたワークを上面に載置する載置台と、前記ワークの表面にライン状の光を投光する投光器と、前記投光器から投光された光によって前記ワーク上に形成された光画像を所定のタイミングで撮影するカメラと、前記光画像を前記ワークの計測領域に形成すべく前記載置台を上面と平行に移動させる移動機構と、前記カメラが撮影する光画像の画像データと前記移動機構による前記載置台の移動量とから前記ワークの端部に対する凹部又は凸部の位置データを演算する演算制御装置とを備えた計測装置であって、
前記載置台の上面には、前記計測領域の内、前記載置台に位置決めされた前記ワークの端部に対応する範囲に凹溝を形成したことを特徴とする。

本発明においては、載置台の上面には、計測領域の内、ワークの端部に対応する範囲に凹溝を形成したので、表面に凹凸形状が形成されたワークを本計測装置の載置台に繰り返しセットしても、ワークの計測領域内において、ワークの端部に対応する範囲で載置台の上面が摩耗していくことはない。そのため、投光器からワークの端部に投光されるライン状の光が載置台の上面によって乱反射する恐れが無く、カメラがワークＷの端部に形成された光画像を明確に撮影することができる。そして、演算制御装置は、その光画像の画像データに基づき、ワークの端部の位置データを測定基準として正確に演算（決定）することができる。その結果、本計測装置は、ワークの端部を基準に、ワークにおける凹部又は凸部の位置（平面的な配置関係）を正確に計測できる。
よって、本発明によれば、表面に凹凸形状が形成されたワークを載置する載置台の摩耗を低減して、ワークにおける凹部又は凸部の位置（平面的な配置関係）を正確に計測できる計測装置を提供することができる。

（２）（１）に記載された計測装置において、
前記載置台の上面に載置された前記ワークを押圧するワーク押え板を備え、前記ワーク押え板には、前記計測領域の外周縁を包囲した貫通孔を形成したことを特徴とする。

本発明においては、載置台の上面に載置されたワークを押圧するワーク押え板を備えたので、ワークのそりを矯正して計測することができる。また、ワーク押え板には、計測領域の外周縁を包囲した貫通孔を形成したので、投光器は、ワーク押え板に遮られることなく、矯正されたワークの計測領域に光画像を正確に形成することができる。
その結果、ワークにおける凹部又は凸部の位置（平面的な配置関係）をより一層正確に計測できる。

（３）（２）に記載された計測装置において、
前記載置台の上面には、黒塗り加工を施し、前記ワーク押え板は、透明な板材によって形成したことを特徴とする。

本発明においては、載置台の上面には、黒塗り加工を施し、ワーク押え板は、透明な板材によって形成したので、載置台に対する各種光の反射を低減するとともに、載置台とワーク押え板との間に挟まれてセットされたワークが、載置台における正規の位置にセットされているか否かを、目視によって簡単に確認することができる。
その結果、ワークのセットずれを防止して、ワークにおける凹部又は凸部の位置（平面的な配置関係）を更に一層正確に計測できる。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された計測装置を使用して、表面に凹凸形状が形成されたワークにおける凹部又は凸部の位置を計測する計測方法であって、
前記載置台の上面に載置された前記ワークの端部上に形成された前記光画像を前記カメラが撮影し、前記演算制御装置は、当該光画像の画像データに基づいて、前記ワークの端部の位置データを測定基準として演算することを特徴とする。

本発明においては、載置台の上面に載置されたワークの端部上に形成された光画像をカメラが撮影するが、載置台の上面にはワークの端部に対応する範囲に凹溝が形成されているので、投光器からワークの端部に投光されるライン状の光が載置台の上面によって乱反射する恐れが無く、カメラがワークの端部に形成された光画像を明確に撮影することができる。また、演算制御装置は、当該光画像の画像データに基づいて、ワークの端部の位置データを測定基準として演算するので、明確な光画像の画像データに基づいて、ワークの端部の位置データを誤認することなく正確に演算（決定）することができる。その結果、本計測装方法によれば、ワークの端部の位置を基準にして、ワークにおける凹部又は凸部の位置を正確に計測することができる。
よって、本発明によれば、表面に凹凸形状が形成されたワークを載置する載置台の摩耗を低減して、ワークにおける凹部又は凸部の位置（平面的な配置関係）を正確に計測できる計測方法を提供することができる。

（５）（４）に記載された計測方法において、
前記カメラは、前記ワークにおける同一の凹部又は凸部に形成された複数の光画像を撮影し、前記演算制御装置は、当該光画像における複数の画像データから凹部又は凸部の平面形状を決定して当該平面形状の重心位置を演算することを特徴とする。

本発明においては、カメラは、ワークにおける同一の凹部又は凸部に形成された複数の光画像を撮影し、前記演算制御装置は、当該光画像における複数の画像データから凹部又は凸部の平面形状を特定して当該平面形状の重心位置を演算するので、ワークにおける凹部又は凸部の位置の誤判定を防止することができる。
その結果、本計測方法によれば、誤判定を防止しつつ、ワークにおける凹部又は凸部の位置（平面的な配置関係）を正確に計測できる。

本発明によれば、表面に凹凸形状が形成されたワークを載置する載置台の摩耗を低減して、ワークにおける凹部又は凸部の位置（平面的な配置関係）を正確に計測できる計測装置及びその計測方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る計測装置の模式的斜視図である。 図１に示す載置台にワークをセットした状態における平面図である。 図２に示すＡ−Ａ断面図である。 図２に示すＡ−Ａ断面からワーク押え板を除いた状態の断面図である。 図２に示すワークの計測領域における凸部の位置を計測する場合の説明図である。 図５に示す凸部の重心位置を決定する説明図である。 本発明の他の実施形態に係る計測方法のフローチャート図である。 特許文献１に記載された凹凸形状計測装置の概略構成図である。

次に、本発明に係る実施形態である計測装置及びその計測方法について、図面を参照して詳細に説明する。はじめに、本実施形態に係る計測装置の全体構造を説明し、その後、本計測装置を使用して、表面に凹凸形状が形成されたワークの凹部又は凸部の位置を計測する計測方法について、詳細に説明する。

＜計測装置の全体構造＞
まず、本実施形態に係る計測装置の全体構造を、図１〜図４を用いて説明する。図１に、本発明の実施形態に係る計測装置の模式的斜視図を示す。図２に、図１に示す載置台にワークをセットした状態における平面図を示す。図３に、図２に示すＡ−Ａ断面図を示す。図４に、図２に示すＡ−Ａ断面からワーク押え板を除いた状態の断面図を示す。

図１〜図４に示すように、本実施形態に係る計測装置１０は、表面に凹凸形状が形成されたワークＷを載置する載置台１と、ワークＷの表面にライン状の光を投光する投光器２と、投光器２から投光された光によってワーク上に形成された光画像２１を所定のタイミングで撮影するカメラ３と、光画像２１をワークＷの計測領域ＷＺに形成すべく載置台１を平面上で移動させる移動機構４と、カメラ３が撮影する光画像２１の形状データと移動機構４による載置台１の移動量とからワークＷの端部Ｗ１に対する凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３の位置データを演算する演算制御装置５と、載置台１の上面に載置されたワークＷを押圧するワーク押え板６とを備えている。ここで、ワークＷには、例えば、表面に微細な凹凸形状が規則的に形成されている矩形状金属シートが含まれる。このワークＷの端部Ｗ１は、プレス切断によって形成されている。

載置台１は、平面視で略矩形状に形成され、上面にワークＷを位置決め可能に載置するテーブル台である。載置台１の左右中央部には、カメラ３が撮影する矩形状の計測領域ＷＺが、送り方向（矢印Ｆの方向）に沿って載置台１の前端近傍から後端近傍まで帯状に形成されている。帯状に形成された計測領域ＷＺの内、前端側に位置するワークＷの端部Ｗ１に対応する範囲には、平面視で略矩形状の凹溝１１が形成されている。凹溝１１は、載置台１の上面に対して一定の深さ（約１〜２ｍｍ程度）で形成され、ワークＷの端部Ｗ１の位置より前方から、ワークＷの端部Ｗ１の位置より後方まで形成されている。なお、凹溝１１の大きさ及び深さは、薄いシート状のワークＷが載置台１に載置するときに多少撓んでも、ワークＷの端部Ｗ１が凹溝１１の底面に当接しない程度に形成されている。

また、載置台１の上面には、直交する二辺の端縁に沿って、ワークＷの端部Ｗ１と当接する位置決めブロック１２、１２、１３が突設されている。載置台１の送り方向の前端には、測定基準となるワークＷの端部Ｗ１が当接する位置決めブロック１２、１２が、左右対称に配置されている。左右の位置決めブロック１２、１２に挟まれた中間突出部１６は、ワークＷを載置する面と同一面上に形成されている。

また、載置台１の下面には、移動機構４に取り付けるための基準孔１４と締付ネジ１５が適宜形成されている。また、載置台１の上面（凹溝１１を含む）には、耐摩耗性能に優れた黒塗り加工が施されている。さらに、載置台１の作業者側（左側端）には、ワークＷをセットし、ワーク押え板６を操作するための円弧状の切欠１７が形成されている。

投光器２は、載置台１に向けてスリット状のレーザ光を下方へ略垂直に投光するレーザ投光器であって、計測装置１０の本体部（図示しない）に固定されている。投光器２は、レーザ光をワーク上に投光したときに形成される光画像２１が、前端側に位置するワークＷの端部Ｗ１と平行に形成されるように、固定されている。投光器２から投光するレーザ光のスリット長さは、ワークＷに形成された複数の凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３に同時にレーザ光を投光できる程度の長さに形成されている。また、同レーザ光のスリット幅は、一つの凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３に複数のレーザ光を離間して投光できる程度の幅に設定されている。

カメラ３は、複数の画素センサを二次元的に配置し、撮影した光画像２１の形状データを出力することができる機能を有するＣＣＤカメラである。また、カメラ３は、投光器２の前方に位置し、投光器２からのレーザ光によってワーク上に形成された光画像２１を、投光器２の投光方向に対して所定の傾斜角を持って撮影できるように、計測装置１０の本体部に固定されている。カメラ３の撮影範囲３１は、略矩形状の形成され、光画像２１を送り方向中央部に配置するように設定されている。

移動機構４は、載置台１を位置決め固定して送り方向へ所定の速度で移動させる駆動機構である。移動機構４には、例えば、スライドテーブルをボールねじで直線的に駆動させる電動ねじ機構等を備えている。また、移動機構４には、位置センサを備え、原位置及び原位置からの移動量を出力することができる。

演算制御装置５は、投光器２とカメラ３と移動機構４とを操作する操作制御部５１と、カメラ３が撮影する光画像２１の形状データと移動機構４が載置台１を移動させる移動量データとを記憶する記憶部５２と、光画像２１の形状データと載置台１の移動量データとに基づいてワークＷの端部Ｗ１の位置データを測定基準として演算し、ワークＷの凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３の平面形状を特定して当該平面形状の重心位置Ｗ３０を演算する演算部５３とを備え、投光器２とカメラ３と移動機構４とに電気的に接続されている。

ワーク押え板６は、平面視で略矩形状に形成され、載置台１の大きさと略同程度に形成された透明な板状体である。ワーク押え板６には、前述した計測領域ＷＺの外周縁を包囲した矩形状の貫通孔６１が、送り方向（矢印Ｆの方向）に沿って帯状に形成されている。ワーク押え板６の前端側には、貫通孔前端を繋ぐ連結部６２が形成されている。ワーク押え板６は、作業者が保持して載置台１にセットする。その際、ワーク押え板６の前端と右側端とを、載置台１に突設された位置決めブロック１２、１２、１３に当接して、ワーク押え板６と載置台１との相対位置を決定する。

＜ワークの凹部又は凸部の位置を計測する計測方法＞
次に、本計測装置１０を使用して、表面に凹凸形状が形成されたワークＷの凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３の位置を計測する計測方法について、図５〜図７を用いて説明する。ここでは、ワークＷの凸部Ｗ３の位置を、端部Ｗ１の位置を基準に計測する場合について説明する。図５に、図２に示すワークの計測領域における凸部の位置を計測する場合の説明図を示す。図６に、図５に示す凸部の重心位置を決定する説明図を示す。図７に、本発明の他の実施形態に係る計測方法のフローチャート図を示す。

図５、図６に示すように、ワークＷの表面には、複数の凸部Ｗ３が行列を形成するように配置されている。各凸部Ｗ３の行列ｎ１、ｎ２、ｎ３は、ワークＷの端部Ｗ１と平行に形成され、各行列の間隔（凸部の縦ピッチ）Ｌ１、Ｌ２は略一定である。ワークＷの端部Ｗ１と第１列目ｎ１との間隔Ｌ０は、プレス切断の都合上、各行列の間隔（凸部の縦ピッチ）Ｌ１、Ｌ２より大きく形成されている。一の行列に形成された複数の凸部Ｗ３は、送り方向（矢印Ｆの方向）に対して直交する方向に所定の間隔（凸部の横ピッチ）Ｒ０で配置されている。また、送り方向で隣接する凸部Ｗ３の行列は、凸部Ｗ３の位相ｍ１、ｍ２、ｍ３が送り方向に対して直交する方向に互いにずれて形成され、その位相のずれ量Ｒ１、Ｒ２は略一定である。

また、各凸部Ｗ３は、ワーク表面から略三角錐台状に上方へ突出して形成されている。各凸部Ｗ３の上端部Ｗ３Ａには、略三角形状の平坦面が形成されている。各凸部Ｗ３の上端部Ｗ３Ａと基端部Ｗ３Ｂとの間には、傾斜部Ｗ３Ｃが形成されている。ただし、ワークＷの端部Ｗ１に対向して形成された傾斜部には、ワークＷの表裏を連通する連通孔Ｗ３Ｄが形成されている。
なお、送り方向（矢印Ｆの方向）に対して直交する方向に隣接する凸部Ｗ３の間には、凸部Ｗ３と反対方向へ突出する凹部Ｗ２が形成されているが、図５、図６では、煩雑となるので、凹部Ｗ２が省略されている。

以上のように、ワークＷの表面に規則的に形成された凸部Ｗ３の位置（平面的な配置関係）を、図７に示すフローチャート図に基づいて計測する。
図７に示すように、ステップＳ１にて、演算制御装置５の操作制御部５１を操作させ、載置台１を原位置へ移動させる。そして、ワークＷを載置台１の上面にセットする。このとき、ワーク押え板６をワークＷの上方から当接させて、ワークＷのそり等を矯正する。

次に、ステップＳ２にて、載置台１の原位置において、載置台１を送り方向へ移動させながら投光器２のレーザ光をワークＷの端部Ｗ１に照射させる。ワークＷの端部Ｗ１に最初に形成されたレーザ光の光画像２１aをカメラ３が撮影し、その光画像２１aの形状データと移動機構４の移動量とに基づいて、演算制御装置の演算部５３が端部Ｗ１の位置データを測定基準として判定し、記憶部５２に記憶させる。
次に、ステップＳ３にて、載置台１を送り方向へ連続的に移動させながら、カメラ３が所定の時間で間欠的に撮影する。カメラ３の撮影タイミングは、演算制御装置５の操作制御部５１から指令される。

次に、ステップＳ４にて、カメラ３が撮影したワークＷの同一の凸部Ｗ３に形成した複数（２つ）の光画像２１ｂ、２１ｃの形状データに基づいて、演算制御装置５の演算部５３が、その凸部Ｗ３の重心位置Ｗ３０を演算する。具体的には、図６に示すように、一の凸部Ｗ３の上端部Ｗ３Ａには、三角形状の底辺付近と底辺に対向する頂点付近に２つの光画像２１ｂ、２１ｃを平行に形成する。演算制御装置５の演算部５３は、２つの光画像２１ｂ、２１ｃが凸部Ｗ３の上端部Ｗ３Ａと傾斜部Ｗ３Ｃとの交差部で屈曲するため、その屈曲点を通過する三角形を形成し、その三角形の頂点Ｗ３１、Ｗ３２、Ｗ３３から構成される重心位置Ｗ３０を演算する。演算された重心位置Ｗ３０は、ワークＷの端部Ｗ１の位置データに移動機構４の移動量を加算して、ワークＷにおける凸部Ｗ３の送り方向の位置データとし、同じ行列に含まれる隣接する凸部Ｗ３同士の間隔を送り方向と直交する方向の位置データとして、それぞれ記憶部５２に記憶する。なお、演算制御装置５の演算部５３は、図５に示すように、各行列ｎ１、ｎ２、ｎ３毎に凸部Ｗ３の重心位置Ｗ３０を演算する。この場合、各行列ｎ１、ｎ２、ｎ３毎に複数の凸部Ｗ３の重心位置Ｗ３０を演算し、その平均値をとって重心位置Ｗ３０の計測誤差を吸収することが好ましい。

次に、ステップＳ５にて、演算制御装置５の演算部５３は、凸部Ｗ３の重心位置Ｗ３０の位置データに基づいて、隣接する凸部Ｗ３のピッチ（縦ピッチＬ１、Ｌ２と、横ピッチＲ０）及び各行列ｎ１、ｎ２、ｎ３間の位相のずれ量Ｒ１、Ｒ２を演算し、それぞれ記憶部５２に記憶する。
次に、ステップＳ６にて、演算制御装置５の演算部５３は、演算した隣接する凸部Ｗ３のピッチ（縦ピッチＬ１、Ｌ２と、横ピッチＲ０）及び各行列ｎ１、ｎ２、ｎ３間の位相のずれ量Ｒ１、Ｒ２と設計値とを比較して、所定の範囲内か否かを判定する。その判定結果は、本計測装置１０のモニター画面等を通じて表示する。なお、ここでは、ワークＷの凸部Ｗ３の位置を、端部Ｗ１の位置を基準に計測する場合について説明したが、ワークＷの凹部Ｗ２の位置も、上記と同様の方法で計測することができる。

＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る計測装置１０によれば、載置台１の上面には、計測領域ＷＺの内、載置台１に位置決めされたワークＷの端部Ｗ１に対応する範囲に凹溝１１を形成したので、表面に凹凸形状が形成されたワークＷを本計測装置１０の載置台１に繰り返しセットしても、ワークＷの計測領域ＷＺ内において、ワークＷの端部Ｗ１に対応する範囲で載置台１の上面が摩耗していくことはない。そのため、投光器２からワークＷの端部Ｗ１に投光されるライン状のレーザ光が載置台１の上面によって乱反射する恐れが無く、カメラ３がワークＷの端部Ｗ１に形成された光画像２１を明確に撮影することができる。そして、演算制御装置５は、その光画像２１の形状データに基づき、ワークＷの端部Ｗ１の位置データを測定基準として正確に演算（決定）することができる。その結果、本計測装置１０は、ワークＷの端部Ｗ１を基準に、ワークＷにおける凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３の位置（平面的な配置関係）を正確に計測できる。

また、本実施形態によれば、載置台１の上面に載置されたワークＷを押圧するワーク押え板６を備えたので、ワークＷのそり等を矯正して計測することができる。また、ワーク押え板６には、計測領域ＷＲの外周縁を包囲した貫通孔６１を形成したので、投光器２は、ワーク押え板６に遮られることなく、矯正されたワークＷの計測領域ＷＲに光画像２１を正確に形成することができる。
その結果、ワークＷにおける凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３の位置（平面的な配置関係）をより一層正確に計測できる。

また、本実施形態によれば、載置台１の上面には、黒塗り加工を施し、ワーク押え板６は、透明な板材によって形成したので、載置台１に対する各種光の反射を低減するとともに、載置台１とワーク押え板６との間に挟まれてセットされたワークＷが、載置台１における正規の位置にセットされているか否かを、目視によって簡単に確認することができる。
その結果、ワークＷのセットずれを防止して、ワークＷにおける凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３の位置（平面的な配置関係）を更に一層正確に計測できる。

また、他の実施形態に係るワークにおける凹部又は凸部の位置を計測する計測方法によれば、載置台１の上面に載置されたワークＷの端部Ｗ１上に形成された光画像をカメラ３が撮影するが、載置台１の上面にはワークＷの端部Ｗ１に対応する範囲に凹溝１１が形成されているので、投光器２からワークＷの端部Ｗ１に投光されるライン状の光が載置台１の上面によって乱反射する恐れが無く、カメラ３がワークＷの端部Ｗ１に形成された光画像２１を明確に撮影することができる。また、演算制御装置５は、当該光画像２１の形状データに基づいて、ワークＷの端部Ｗ１の位置データを測定基準として演算するので、明確な光画像２１の形状データに基づいて、ワークＷの端部Ｗ１の位置データを誤認することなく正確に演算（決定）することができる。その結果、本計測装方法によれば、ワークＷの端部Ｗ１の位置を基準にして、ワークＷにおける凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３の位置を正確に計測することができる。

また、他の実施形態によれば、カメラ３は、ワークＷにおける同一の凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３に形成された複数（２つ）の光画像２１（２１b、２１ｃ、２１ｄ、２１e、２１ｆ、２１ｇ・・・）を撮影し、演算制御装置５は、当該光画像２１における複数の形状データから凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３の平面形状（三角形状）を特定して当該平面形状（三角形状）の重心位置Ｗ３０を演算するので、ワークＷにおける凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３の位置の誤判定を防止することができる。
その結果、本計測方法によれば、誤判定を防止しつつ、ワークＷにおける凹部Ｗ２又は凸部Ｗ３の位置（平面的な配置関係）を正確に計測できる。

なお、本実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で変更することが可能なことは言うまでもない。
例えば、本実施形態では、載置台１を移動機構４によって移動させ、投光器２とカメラ３とを計測装置１０の本体部に固定したが、投光器とカメラとを移動機構によって移動させ、載置台を本体部に固定してもよい。
また、本実施形態では、カメラ３としてＣＣＤカメラを使用したが、それ以外のカメラ（例えば、ＰＳＤカメラなど）を使用してもよい。

本発明は、ワークの表面に形成された凹凸形状を計測する計測装置及びその計測方法として、特に、表面に凹凸形状が形成されたワークにおける凹部又は凸部の位置（平面的な配置関係）を計測する計測装置及びその計測方法として利用できる。

１ 載置台
２ 投光器
３ カメラ
４ 移動機構
５ 演算制御装置
６ ワーク押え板
１０ 計測装置
１１ 凹溝
２１、２１a 光画像
６１ 貫通孔
Ｗ ワーク
Ｗ１ 端部
Ｗ２ 凹部
Ｗ３ 凸部
Ｗ３０ 重心位置
ＷＺ 計測領域

Claims (5)

1. 表面に凹凸形状が形成されたワークを上面に載置する載置台と、前記ワークの表面にライン状の光を投光する投光器と、前記投光器から投光された光によって前記ワーク上に形成された光画像を所定のタイミングで撮影するカメラと、前記光画像を前記ワークの計測領域に形成すべく前記載置台を上面と平行に移動させる移動機構と、前記カメラが撮影する光画像の画像データと前記移動機構による前記載置台の移動量とから前記ワークの端部に対する凹部又は凸部の位置データを演算する演算制御装置とを備えた計測装置であって、
   前記載置台の上面には、前記計測領域の内、前記載置台に位置決めされた前記ワークの端部に対応する範囲に凹溝を形成したことを特徴とする計測装置。
2. 請求項１に記載された計測装置において、
   前記載置台の上面に載置された前記ワークを押圧するワーク押え板を備え、前記ワーク押え板には、前記計測領域の外周縁を包囲した貫通孔を形成したことを特徴とする計測装置。
3. 請求項２に記載された計測装置において、
   前記載置台の上面には、黒塗り加工を施し、前記ワーク押え板は、透明な板材によって形成したことを特徴とする計測装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された計測装置を使用して、表面に凹凸形状が形成されたワークにおける凹部又は凸部の位置を計測する計測方法であって、
   前記載置台の上面に載置された前記ワークの端部上に形成された前記光画像を前記カメラが撮影し、前記演算制御装置は、当該光画像の画像データに基づいて、前記ワークの端部の位置データを測定基準として演算することを特徴とする計測方法。
5. 請求項４に記載された計測方法において、
   前記カメラは、前記ワークにおける同一の凹部又は凸部に形成された複数の光画像を撮影し、前記演算制御装置は、当該光画像における複数の画像データから凹部又は凸部の平面形状を決定して当該平面形状の重心位置を演算することを特徴とする計測方法。

Images