JP6475025B2 - 形状エラー判定装置、判定結果画像生成装置、及び形状エラー判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、形状エラー判定装置、当該形状エラー判定装置を備えた判定結果画像生成装置、及び形状エラー判定方法に関する。

２眼カメラ、レーザスキャナ、超音波などを利用して、物体の３次元形状を計測する方法が知られている。２眼カメラの場合は撮影画像を利用し、レーザスキャナなどの場合はカメラを別に用意して計測と同時に物体の撮影画像を取得し、当該撮影画像に計測結果を重畳して表示することで、計測結果と物体上の計測箇所との対応関係を判別しやすい結果表示を行うことができる。また、計測した物体の３次元形状をもとに、物体の形状エラーの有無について判定を行う場合には、形状エラー判定結果を撮影画像に重畳して表示することで、形状エラー判定結果と物体上の形状エラーが検出された部分（すなわち、形状エラー有と判定された部分）との対応関係を判別しやすい結果表示を行うことができる。
例えば特許文献１では、単眼カメラで取得した撮影画像から物体中の対象領域を検出し、検出結果を撮影画像に重畳して表示することで、検出された対象領域がわかりやすく、かつ、対象領域の検出に誤りがあった場合に判別しやすい結果表示を行う技術が開示されている。

また、３次元形状計測においては、摩耗エラーや欠損エラーなどの複数種類の形状エラーの有無を判定したい場合や、計測方法や物体の状況によっては３次元形状が計測不能な領域が存在する場合がある。結果表示を行う際には、複数種類の形状エラーの判定結果を表示し、また３次元形状が計測不能な領域を検出して警告を表示することで、より視認しやすい結果表示を行うことができる。
３次元形状計測の適用例の一つとして、電車の電力供給用パンタグラフにおける架線との接触部の摩耗量検査が挙げられる。例えば特許文献２では、通常のパンタグラフ摩耗量計測方法で誤計測を起こしやすい領域であるパンタグラフ側面の大きな欠損（荒損）を、輝度差を利用して検出し、摩耗量計測の際に荒損部分を除いて計測することで摩耗量の誤計測を低減する技術が開示されている。

特開２０１３−１２４９８３号公報 特開２００６−１１８９００号公報

パンタグラフには、摩耗だけでなく欠損が発生する可能性があり、欠損部分の検出も行う必要がある。しかしながら、上記特許文献２では、パンタグラフの摩耗量が計測できなくなる領域として欠損部分（荒損部分）を検出し、摩耗量計測の際には当該欠損部分を除いて計測を行うため、欠損部分の検出や欠損部分の大きさの計測ができない。したがって、摩耗の有無や摩耗量などだけでなく、欠損の有無や欠損の大きさなどを知りたい場合には、実際に物体を見たり物体の撮影画像を見たりして、欠損の有無や欠損の大きさなどを判断する必要があるが、当該判断は困難である。
また、上記特許文献２では、欠損部分を輝度差によって検出するため、パンタグラフを照明する光量を各計測で同じになるように設定する必要がある。つまり、太陽の位置や天気などの影響を受ける屋外での計測や、照明装置の経時変化に対応することができない。

本発明の目的は、形状エラーを適切に判定することが可能な形状エラー判定装置及び形状エラー判定方法と、当該形状エラー判定装置を備え、形状エラー判定結果を提示する際に使用する判定結果画像として、視認性の高い画像を生成することが可能な判定結果画像生成装置と、を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の形状エラー判定装置は、
物体の所定面の欠損部分である第一形状部分を検出する第一形状検出部と、
前記所定面の摩耗面の形状である第二形状が異常であるか否かを判定する第二形状異常判定部と、を備え、
前記第一形状部分における前記第二形状が異常であるか否かの判定を、前記所定面の前記第一形状部分以外の領域に基づいて行うように構成されている。

したがって、第一形状部分における第二形状が異常であるか否かを判定することができるので、形状エラーを適切に判定することができる。
また、欠損部分における摩耗面の形状が異常であるか否かを判定することができる。

また、好ましくは、
さらに、前記第一形状部分が異常であるか否かを判定する第一形状異常判定部を備えるように構成することが可能である。

このように構成することによって、第一形状部分における第二形状が異常であるか否かを判定することができるだけでなく、第一形状部分が異常であるか否かを判定することもできるので、複数種類の形状エラーを適切に判定することができる。

また、好ましくは、
前記第一形状異常判定部は、前記第一形状部分と前記第一形状部分が異常であるか否かを判定するための閾値とを比較することにより前記第一形状部分が異常であるか否かを判定するように構成することが可能である。

このように構成することによって、第一形状部分の異常を適切に判定することができる。

また、好ましくは、
前記閾値は、前記第二形状の大きさに基づいて設定されるように構成することが可能である。

このように構成することによって、第一形状部分の異常を適切に判定することができる。

また、好ましくは、
前記第一形状部分が異常であるか否かを判定する第一形状異常判定部を備え、
前記第一形状異常判定部は、前記第一形状部分と前記第一形状部分が異常であるか否かを判定するための閾値とを比較することにより前記第一形状部分が異常であるか否かを判定し、
前記閾値は、前記第一形状部分が検出された位置の摩耗量に応じて設定されるように構成することが可能である。

このように構成することによって、第一形状部分の異常を適切に判定することができる。

また、本発明の判定結果画像生成装置は、
上記形状エラー判定装置と、
前記第一形状部分と、前記第二形状と、を異なる表示とする判定結果画像を生成する画像生成部と、を備えるように構成されている。

したがって、形状エラー判定結果を提示する際に使用する判定結果画像として、視認性の高い画像を生成することができる。

また、本発明の形状エラー判定方法は、
物体の所定面の第一形状部分を検出する第一形状部分検出手段と、
前記第一形状部分が異常であるか否かを判定する第一形状異常判定手段と、
前記所定面の第二形状が異常であるか否かを判定する第二形状異常判定手段と、を備え、
前記第二形状異常判定手段では、前記第一形状部分における前記第二形状が異常であるか否かの判定を、前記所定面の前記第一形状部分以外の領域に基づいて行うように構成されている。

したがって、第一形状部分における第二形状が異常であるか否かを判定することができるので、形状エラーを適切に判定することができる。

好ましくは、
前記第一形状部分が欠損部分であり、前記第二形状が摩耗面の形状であるように構成することが可能である。

このように構成することによって、欠損部分における摩耗面の形状が異常であるか否かを判定することができる。

本発明の形状エラー判定装置及び形状エラー判定方法によれば、形状エラーを適切に判定することができる。
また、本発明の判定結果画像生成装置によれば、形状エラー判定結果を提示する際に使用する判定結果画像として、視認性の高い画像を生成することができる。

本実施形態における形状エラー判定装置の構成例を表すブロック図である。 対象物体の一例を示す図である。 （ａ）は摩耗面断面の選択方法を説明する図であり、（ｂ），（ｃ）は摩耗面断面をＸ方向から見た図である。 代表摩耗点の選択例を示す図である。 代表摩耗点群をＺ方向から見た図である。 摩耗エラーの検出方法を説明する図である。 摩耗エラーの検出方法を説明する図である。 欠損エラー判定閾値の設定方法を説明する図である。 欠損エラー判定閾値の設定方法を説明する図である。 本実施形態における判定結果画像生成装置の構成例を表すブロック図である。 判定結果画像の生成方法を説明する図である。 判定結果画像の生成方法を説明する図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を具体的に説明する。

＜形状エラー判定装置＞
図１は、本実施形態における形状エラー判定装置１０の構成例を表すブロック図である。形状エラー判定装置１０は、第一形状検出部として機能する欠損検出部２２と、第二形状異常判定部として機能する摩耗エラー判定部１１と、第一形状異常判定部として機能する欠損エラー判定部１２とを有し、入力される対象物体１００の３次元形状情報から、摩耗エラーおよび欠損エラーの有無を判定する。本実施形態では３次元形状情報として、対象物体１００上のランダムな（等間隔でも良い）計測点群の３次元座標データが入力される。
ここで、「対象物体」とは、利用者が摩耗エラーや欠損エラーの有無を判定したい物体（例えば、交換が必要な物体など）である。「摩耗エラー」とは、摩耗量が異常である（具体的には、所定の摩耗エラー判定閾値を超えている）状態のことであり、「欠損エラー」とは、欠損の大きさが異常である（具体的には、所定の欠損エラー判定閾値を超えている）状態のことである。

３次元形状情報の取得方法としては、例えば、２眼カメラを用いたステレオマッチングを行う方法、複数の超音波距離センサを用いて対象物体１００上の複数の計測点までの距離を測る方法、レーザ距離計を用いて計測点群の３次元座標を検出する方法などがある。
例えば、２眼カメラを用いた方法の場合、２つのカメラ（２つの撮像装置）間の相対位置をあらかじめ取得しておき、対象物体１００上に設定した計測点の２つのカメラそれぞれに対する方向を算出し、三角測量により計測点までのカメラからの距離を算出することで、３次元形状情報を取得することができる。このとき、撮影画像中の対象物体１００が写っているピクセルすべてを計測点として設定して対象物体１００全体の３次元形状情報を取得してもよいし、対象物体１００上のうちエッジの強い箇所が写っているピクセルのみを計測点として設定して当該エッジの強い箇所の３次元形状情報を取得してもよく、３次元形状情報は摩耗エラーの有無と欠損エラーの有無とが判定可能な情報であればよい。

欠損検出部２２は、入力された対象物体１００の３次元形状情報から、当該対象物体１００の摩耗面に形成された欠損部分（第一形状部分）を検出し、その検出結果（欠損検出結果）を出力する。
摩耗エラー判定部１１は、入力された対象物体１００の３次元形状情報と欠損検出結果とに基づいて、当該対象物体１００の摩耗面に形成された摩耗部分が摩耗エラーに該当するか否か（第二形状部分が異常であるか否か）を判定し、その判定結果（摩耗エラー判定結果）を出力する。
欠損エラー判定部１２は、欠損検出結果と摩耗エラー判定結果とに基づいて、対象物体１００の摩耗面に形成された欠損部分が欠損エラーに該当するか否か（第一形状部分が異常であるか否か）を判定し、その判定結果（欠損エラー判定結果）を出力する。
ここで、形状エラー判定装置１０の各部の処理は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）でのソフトウエア処理、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）でのハードウエア処理で実現することができる。

図２に、対象物体１００の一例を示す。対象物体１００は、例えば、パンタグラフのすり板であり、主に上面が、接触物体２００（架線）と接触する接触面（すなわち摩耗面）になる。
対象物体１００の摩耗面には、接触物体２００との摩擦などによる摩耗が存在し、加えて、通常欠損１１０や貫通欠損１２０のような欠損が存在している。ここで、通常欠損１１０とは、摩耗面の一端から始まって他端に到達していない凹みであり、貫通欠損１２０とは、摩耗面の一端から始まって他端に到達している凹みである。

以下、図２に示すように、対象物体１００の長手方向をＸ方向と呼ぶ。また、対象物体１００の上下方向をＹ方向と呼び、上方向をＹ正方向、下方向をＹ負方向と呼ぶ。また、対象物体１００の短手方向をＺ方向と呼ぶ。
なお、対象物体１００は、すり板に限定されるものでなく、適宜任意に変更可能である。また、接触物体２００は、架線に限定されるものでなく、適宜任意に変更可能である。また、摩耗面になる面は、対象物体の上面に限定されるものでなく、適宜任意に変更可能である。

欠損検出部２２の処理について説明する。本実施形態では、欠損検出部２２は、通常欠損１１０と貫通欠損１２０とを別々に検出する。
まず、通常欠損１１０の検出方法の一例を説明する。対象物体１００の摩耗面の断面（Ｘ方向に直交する断面）に相当する曲線を複数設定し、各曲線に対し処理を行う。以下、当該曲線を摩耗面断面と呼ぶ。摩耗面断面は、自由に設定してよく、対象物体１００の端から等間隔に設定してもよいし、ランダムに設定してもよい。図３（ａ）に摩耗面断面の選択方法を説明する図を示し、図３（ｂ），（ｃ）に摩耗面断面をＸ方向から見た図を示す。

欠損検出部２２は、摩耗面断面のＹＺ方向の傾きをみて、途中で大きく傾きが変化している傾き変化箇所１１１を検出する。そして、図３（ｂ）に示すように、摩耗面断面のうち傾き変化箇所１１１からＹ負方向（下方向）に傾きが大きくなっている側のＺ方向終端までの部分を通常欠損１１０と判定する。以上により通常欠損１１０の検出が実現できる。なお、傾き変化箇所１１１として検出するための傾きおよび変化量の閾値は、欠損検出部２２等にあらかじめ設定されている。

次に、貫通欠損１２０の検出方法の一例を説明する。各摩耗面断面上から代表摩耗点１２１を１点ずつ選択する。図４に、代表摩耗点１２１の選択例を示す。代表摩耗点１２１は、自由に設定してよく、ランダムに選択してもよいし、Ｙ方向に最も高い点を選択してもよい。このとき、代表摩耗点１２１は、図４（ａ）に示すように摩耗面断面のうち通常欠損１１０と判定されていない領域に設定すると、後述の摩耗量算出において通常欠損１１０と判定されている部分についても摩耗量を適切に算出することができ好適である。

図５は、代表摩耗点１２１群をＺ方向から見た図である。代表摩耗点１２１群のＸＹ方向の傾きをみて、途中で大きく傾きが変化している傾き変化箇所１２２を検出する。２つの傾き変化箇所１２２，１２２に挟まれ、代表摩耗点１２１群の位置がＹ負方向（下方向）になっている部分を貫通欠損１２０と判定する。このとき、傾き変化箇所１２２，１２２間の距離が一定より大きい場合は摩耗面と判定する。傾き変化箇所１２２として検出するための傾きおよび変化量の閾値や、貫通欠損１２０と判定する傾き変化箇所１２２，１２２間の距離の閾値は、欠損エラー判定閾値とともに設定すると良い。
このような方法により、通常欠損１１０と貫通欠損１２０とを各々検出することができ、利用者が所望とする欠損状態を通常欠損１１０と貫通欠損１２０とで別々に判定することが可能な情報を取得することができる。

以上、欠損検出部２２における欠損の検出方法例を説明したが、欠損の検出方法はこれに限定されない。例えば、摩耗面のＺ方向両端の摩耗面エッジを探索し、摩耗面エッジの３次元座標がＹ負方向（下方向）に大きく傾きが変化している傾き変化点を検出し、二つの傾き変化点に挟まれ摩耗面エッジの３次元座標がＹ負方向になっている部分を欠損と判定してもよい。また、欠損検出部２２は、通常欠損１１０と貫通欠損１２０の両方を検出するのではなく、利用者が必要とする種類の欠損を検出できれば良く、例えば、通常欠損１１０のみを検出しても良いし、貫通欠損１２０のみを検出しても良い。

次に、摩耗エラー判定部１１の処理について説明する。摩耗エラー判定部１１は、３次元形状情報および欠損検出結果から、対象物体１００の摩耗量を算出し、摩耗エラーの有無を判定する。前述の代表摩耗点１２１群を摩耗量計測対象面とし、摩耗量算出基準面１３１からのＹ方向の差分を算出することで摩耗量算出ができる。本実施形態では、図２に示すように、摩耗量算出基準面１３１を、摩耗面のうち接触物体２００とほとんど接触しない摩耗面端部１０１，１０１などに基づき設定するが、摩耗量算出基準面１３１の設定方法は、適宜任意に変更可能である。例えば、対象物体１００の形状データをあらかじめ保持しておき、対象物体１００のネジや固定穴などのパーツの３次元座標を求め、形状データに基づいてパーツから一定の位置関係に摩耗量算出基準面を設定することもできる。欠損検出部２２において、摩耗面断面のうち通常欠損１１０と判定されていない部分に代表摩耗点１２１を設定することで、通常欠損１１０がある部分においても摩耗量を適切に算出することができる。

摩耗エラー判定部１１は、算出した摩耗量が、あらかじめ設定した摩耗エラー判定閾値以上の部分、すなわち摩耗エラー判定基準面１３２（図２参照）よりＹ負方向（下方向）に摩耗面がある部分１３０を摩耗エラーと判定する。すなわち、摩耗量計測対象面が摩耗量算出基準面１３１よりもＹ負方向（下方向）にある部分（摩耗部分）のうち、摩耗量計測対象面が摩耗エラー判定基準面１３２よりもＹ負方向にある部分が、摩耗エラーに該当する部分となる。
以上のようにして、摩耗量算出および摩耗エラー判定を行うことで、欠損が発生している部分についても欠損検出とは別に摩耗エラーの有無を判定できるようになるため好適である。つまり、摩耗量が摩耗エラー判定閾値以上の部分（摩耗エラーに該当する部分）において、欠損部分を除外すると、その除外した部分を摩耗エラーとして検出することができないが、本実施形態の摩耗エラー判定部１１では摩耗エラーとして検出することが可能となる。

好適な例を図６に示す。欠損１４１のように摩耗エラーに該当する部分に形成された通常欠損１１０の場合、従来の方法では処理から除外され、欠損１４１が形成された部分は摩耗エラーとして検出されなかったが、本実施形態の方法では適切に摩耗エラーを検出することができる。
また、欠損１４２のように摩耗エラー判定基準面１３２を超える貫通欠損１２０の場合、基準との距離で摩耗量を判定する方法では、摩耗エラー判定閾値を超えたとして処理され、不要な摩耗エラーを検出していた。これに対し本実施形態の方法を用いることで、欠損１４２を貫通欠損として検出することができるため、処理方法を変え不要な摩耗エラーを検出しないようにできる。例えば、図７に示すように、貫通欠損１２０が発生している部分については、傾き変化箇所１２２，１２２間を線形補間して摩耗量計測対象面１３３を設定し、摩耗量算出基準面１３１からの差分を摩耗量とすれば良い。これにより、摩耗エラー判定部１１は、欠損部分についても摩耗量を算出することができる。

すなわち、摩耗エラー判定部１１は、所定面（摩耗面）上の複数の点を並べることによって算出対象曲線（代表摩耗点１２１群）を生成し、当該生成した算出対象曲線の３次元形状情報に基づいて、第二形状部分の大きさ（摩耗量）を算出し、当該算出した第二形状部分の大きさと、第二形状異常判定閾値（摩耗エラー判定閾値）と、を比較して、当該第二形状部分が異常であるか否か（摩耗部分が摩耗エラーに該当するか否か）を判定するように構成されている。
具体的には、摩耗エラー判定部１１は、所定面の断面であって所定方向（本実施形態の場合、Ｘ方向）に直交する断面（摩耗面断面）を複数抽出し、抽出した断面に第一形状部分（欠損部分）が含まれない領域がある場合には、当該領域上の任意の一点を取得し（図４（ａ）参照）、抽出した断面に第一形状部分（欠損部分）が含まれない領域がない場合には、当該断面上の任意の一点を取得し（図４（ｂ）参照）、抽出した複数の断面（摩耗面断面）それぞれから取得した複数の一点を並べることによって算出対象曲線（代表摩耗点１２１群）を生成するように構成されている。
また、摩耗エラー判定部１１は、生成した算出対象曲線（代表摩耗点１２１群）に第一形状部分（欠損部分）が含まれない場合には、当該算出対象曲線の３次元形状情報に基づいて、第二形状部分の大きさ（摩耗量）を算出するように構成されている。つまり、所定面（摩耗面）における第一形状部分（欠損部分）が形成されていない領域の３次元形状情報に基づいて第二形状部分の大きさ（摩耗量）を算出し、当該算出結果に基づき当該第二形状部分が異常であるか否か（摩耗部分が摩耗エラーに該当するか否か）を判定するように構成されている。
一方、生成した算出対象曲線（代表摩耗点１２１群）に第一形状部分（欠損部分）が含まれる場合には、当該第一形状部分を補間（本実施形態の場合、線形補間）することによって当該算出対象曲線の３次元形状情報を補正し（図７参照）、補正後の算出対象曲線の３次元形状情報に基づいて、第二形状部分の大きさ（摩耗量）を算出するように構成されている。つまり、第一形状部分（欠損部分）を補間することによって３次元形状情報を補正し、補正後の３次元形状情報に基づいて第二形状部分の大きさ（摩耗量）を算出し、当該算出結果に基づき当該第二形状部分が異常であるか否か（摩耗部分が摩耗エラーに該当するか否か）を判定するように構成されている。

次に、欠損エラー判定部１２の処理について説明する。欠損エラー判定部１２は、欠損検出結果から、欠損エラーの有無を判定する。欠損検出部２２は、欠損検出結果として、例えば、各欠損部分の３次元座標を出力する。
具体的には、欠損エラー判定部１２は、例えば、欠損検出結果に基づいて各欠損の大きさを算出し、当該算出した欠損の大きさと、あらかじめ設定した欠損エラー判定閾値と、の比較により、欠損エラーに該当するか否かを判定する。欠損エラー判定閾値は、Ｘ方向への欠損の大きさ、Ｙ方向への欠損の大きさ、Ｚ方向への欠損の大きさなど単一方向への長さに対して設定したり、Ｘ方向とＹ方向への欠損の大きさ、つまり面積に対して設定したり、Ｘ方向とＹ方向とＺ方向への欠損の大きさ、つまり体積に対して設定したりすることが可能である。また、長さ、面積、体積などを組み合わせた閾値とすることも可能である。このように設定された欠損エラー判定閾値と欠損の大きさとを比較して、欠損検出部２２により検出された欠損部分が、利用者の検知したい欠損状態（欠損エラー判定閾値以上の大きさの欠損）であるかを判定し、該当する場合には欠損エラーとして検出することができる。
すなわち、欠損エラー判定部１２は、欠損検出部２２で検出された第一形状部分（欠損部分）の大きさと、第一形状異常判定閾値（欠損エラー判定閾値）と、を比較して、当該第一形状部分が異常であるか否か（欠損部分が欠損エラーに該当するか否か）を判定するよう構成されている。

欠損エラー判定閾値は、利用者が自由に設定してよいが、大きな欠損は摩耗面に接触する接触物体２００が填まることで集中して摩耗する可能性が高いため、接触物体２００の形状や大きさに応じて設定すると好適である。その際、例えば、対象物体１００の３次元形状情報とともに接触物体２００の３次元形状情報が取得できる場合には、接触物体２００の３次元形状情報から自動的に欠損エラー判定閾値を設定するようにすると、適切な閾値が設定できるので好適である。
接触物体２００の形状や大きさに応じて欠損エラー判定閾値を設定する方法について、図８を用いて説明する。図８に示す例では、接触物体２００が円柱状であり、欠損１５１は接触物体２００が填まってしまう大きさの通常欠損１１０であり、欠損１５２は接触物体２００が填まりにくい大きさ、形状の貫通欠損１２０である。よって、欠損１５１は欠損エラーに該当すると判定する一方、欠損１５２は欠損エラーに該当しないと判定するような欠損エラー判定閾値を設定すると好適である。

また、欠損が同じ大きさでも、摩耗量が大きい（摩耗エラー判定基準面１３２に近い）部分に形成された欠損は危険度が高いため、摩耗量に応じて欠損エラー判定閾値を自動設定するとよい。図９に、対象物体１００の欠損例を示す。欠損１６１は欠損１６２と比べて、より摩耗している領域、すなわち接触物体２００との接触機会がより多い領域に存在する。欠損１６１が欠損１６２より小さい、もしくは、同じ大きさの場合でも、欠損１６１は欠損１６２に比べ接触物体２００に接触する機会が多く、接触物体２００が欠損に引っかかり、集中的に摩耗してしまう可能性が高い。そのため、摩耗量が大きい領域については小さな欠損でも欠損エラーに該当すると判定されるよう、摩耗量に応じて欠損エラー判定閾値を変化させると好適である。つまり、摩耗量が小さい領域の欠損と、摩耗量が大きい領域の欠損と、で欠損エラー判定閾値を変えることにより、将来的に欠損や摩耗に与える影響を加味した判定が可能となる。

このとき、各摩耗量での欠損の大きさと比較する欠損エラー判定閾値は、特定の摩耗量での閾値を１つ設定しておき、他の摩耗量での閾値を比率により算出すると、閾値の設定数が減少できるため好適である。例えば、摩耗量が０である領域の欠損に対して用いる欠損エラー判定閾値をあらかじめ設定（記憶）しておき、摩耗量が０でない領域の欠損に対しては、摩耗量の増加にともなって減少する０以上１以下の係数を当該設定（記憶）されている欠損エラー判定閾値に乗算することで得た値を欠損エラー判定閾値として用いることで、摩耗量に応じて欠損エラー判定閾値を変化させることができる。
すなわち、欠損エラー判定部１２は、物体（対象物体１００）に接触する接触物体２００の大きさに基づいて、第一形状異常判定閾値（欠損エラー判定閾値）を設定しても良いし、摩耗エラー判定部１１の判定結果（摩耗エラー判定結果）に基づいて、第一形状異常判定閾値（欠損エラー判定閾値）を設定しても良い。また、物体（対象物体１００）に接触する接触物体２００の大きさと、摩耗エラー判定部１１の判定結果（摩耗エラー判定結果）と、の双方に基づいて、第一形状異常判定閾値（欠損エラー判定閾値）を設定しても良い。

以上、説明したように、欠損検出と摩耗量判定とを別に行い、摩耗エラーの有無と欠損エラーの有無とを別に判定することで、より実態に即した対象物体の形状エラー判定を行うことができ好適である。

ここで、本実施形態の欠損検出部２２は、摩耗面断面を設定して欠損を判定したが、他の方法で検出することも可能である。例えば、対象物体１００の摩耗面の輪郭を検出して、輪郭の変位量や形状から欠損を判定しても良い。

また、本実施形態の摩耗エラー判定部１１は、代表摩耗点１２１群を設定して摩耗量を算出したが、他の方法で算出することも可能である。例えば、対象物体１００の摩耗面エッジについて、Ｙ方向座標の摩耗量算出基準面１３１からの差分を摩耗量とし、欠損が検出された個所については摩耗面エッジの欠損開始点から欠損終了点までを線形補間し、補間結果に基づいて摩耗量算出基準面１３１からのＹ方向差分を摩耗量としてもよい。
すなわち、摩耗エラー判定部１１は、所定面（摩耗面）の縁であって所定方向（本実施形態の場合、Ｘ方向）に沿った縁を抽出し、抽出した縁上の点を複数取得し、取得した複数の点を並べることによって算出対象曲線（摩耗面エッジ）を生成する。
そして、摩耗エラー判定部１１は、生成した算出対象曲線（摩耗面エッジ）に第一形状部分（欠損部分）が含まれない場合には、当該算出対象曲線の３次元形状情報に基づいて、第二形状部分の大きさ（摩耗量）を算出し、生成した算出対象曲線（摩耗面エッジ）に第一形状部分（欠損部分）が含まれる場合には、当該第一形状部分を補間（本実施形態の場合、線形補間）することによって当該算出対象曲線の３次元形状情報を補正し、補正後の算出対象曲線の３次元形状情報に基づいて、第二形状部分の大きさ（摩耗量）を算出しても良い。

＜判定結果画像生成装置＞
図１０は、本実施形態における判定結果画像生成装置１の構成例を表すブロック図である。判定結果画像生成装置１は、形状エラー判定装置１０と画像生成部３０とを備え、形状エラー判定装置１０によって得られた摩耗量、欠損検出結果、摩耗エラー判定結果、欠損エラー判定結果などをもとに、画像生成部３０によって判定結果画像を生成する。画像生成部３０は、ＣＰＵでのソフトウエア処理、ＦＰＧＡでのハードウエア処理などで実現することができる。

判定結果画像の生成方法の一例を、図１１を用いて説明する。図１１には、対象物体１００の画像３０１の欠損部分と摩耗部分とを強調表示した判定結果画像３００を示す。
対象物体１００の画像３０１としては、例えば撮影画像を用いることができる。撮影画像は、計測に２眼カメラを用いる方法を利用している場合は２眼カメラの片方の撮影画像を利用すればよい。計測に他の方法を利用している場合は、カメラを別に用意して計測と同時に当該カメラで対象物体１００の撮影画像を取得する。なお、画像３０１は、撮影画像に限るものではなく、ＣＧ画像などでもよい。

画像生成部３０は、対象物体１００の画像３０１に、摩耗エラー警告表示を重畳して、摩耗エラーに該当する部分を強調する。摩耗エラー警告表示の重畳方法としては、例えば、対象物体１００の画像３０１の摩耗エラー該当部分に印３０２を重畳する方法（図１１参照）、対象物体１００の画像３０１の摩耗面エッジに重畳する摩耗面エッジ表示３０３のうち摩耗エラー該当部分の色を変えてマーキングによる強調を行う方法などが挙げられる。

摩耗面エッジは、例えば、対象物体１００の側面（例えば、図１１における側面３０４に相当する側面）を含む平面を算出し、摩耗エラー判定部１１で摩耗量算出を行う際に算出に利用している摩耗量計測対象面の３次元座標を、側面を含む平面に投影した位置とすればよい。摩耗面エッジ検出の他の方法としては、欠損検出部２２で検出した、欠損部分を除く摩耗面断面の傾きを算出し、摩耗面断面の延長線と側面を含む平面との交点を摩耗面エッジとしてもよい。摩耗面断面の傾きを利用することで、摩耗面が水平でない場合にも摩耗面エッジ表示３０３の重畳を正しく行うことができ好適である。
また、摩耗エラー該当部分に印３０２を重畳する際、計測摩耗面の代表値に対して行ってもよい。
また、対象物体１００の画像３０１には、摩耗エラー判定閾値を示すライン３０５を重畳してもよい（図１１参照）。摩耗エラー判定閾値を示すライン３０５を重畳すると摩耗度がわかりやすく、摩耗エラーが発生していない部分（摩耗エラーに該当しない部分）についても摩耗エラーが発生するまでの残厚が視覚的に把握できるため好適である。

加えて、画像生成部３０は、対象物体１００の画像３０１に、欠損部分を示す欠損表示を重畳し、欠損部分を強調する。欠損表示の例としては、例えば、対象物体１００の画像３０１の欠損部分を丸印３０６などで囲む（図１１参照）、欠損部分を着色するなどが挙げられる。欠損表示は、問題のない欠損（欠損エラー判定閾値未満の大きさの欠損）と欠損エラーに該当する欠損（欠損エラー判定閾値以上の大きさの欠損）とで強調の方法を変えると、区別しやすくなり好適である。例として、問題のない欠損と欠損エラーに該当する欠損とで描画色を変える、欠損エラーに該当するか否かのラベル３０７を重畳する（図１１参照）などが挙げられる。
以上のように、対象物体１００の画像３０１に重畳する摩耗エラー警告表示と欠損表示とを異なる表現方法にすることで、視覚的に摩耗エラーと欠損エラーが容易に区別できるようになるため好適である。

すなわち、画像生成部３０は、物体（対象物体１００）の画像３０１の、第一形状部分（欠損部分）と、第二形状部分（摩耗部分）と、を強調表示した判定結果画像３００を生成するように構成されている。なお、判定結果画像３００では、摩耗部分のうち摩耗エラーに該当する部分（摩耗量が摩耗エラー判定閾値以上の部分）を強調表示しているが、後述する判定結果画像４００の摩耗表示領域４１０のように、摩耗部分全体を強調表示し、当該摩耗部分のうちの摩耗エラーに該当する部分と摩耗エラーに該当しない部分とで、異なる強調表示をすることも可能である。
また、画像生成部３０は、第一形状部分（欠損部分）と、第二形状部分（摩耗部分）と、で異なる強調表示をするように構成されている。

また、判定結果画像の生成方法の別の一例を、図１２を用いて説明する。図１２には、摩耗表示領域４１０と欠損表示領域４２０とを有する判定結果画像４００を示す。
摩耗表示領域４１０には、摩耗部分が強調表示された対象物体１００の画像４１１が重畳される。摩耗表示領域４１０に利用する画像４１１は、例えば、画像３０１（撮影画像やＣＧ画像など）に対して摩耗が発生する方向（本実施形態の場合、Ｙ方向）にアスペクト比を変更する処理を施すことによって得る。一方、後述の欠損表示領域４２０に利用する画像４２１は、アスペクト比を変更する処理ではなく、例えば、画像３０１の欠損部分を切り出して拡大する処理を施すことによって得る。摩耗表示領域４１０に、画像４１１として、摩耗が発生する方向に引き伸ばすようにアスペクト比が変更された画像を用いると、摩耗度が視覚的に把握しやすくなるため好適である。

画像４１１に、摩耗面エッジ表示を重畳して、摩耗面エッジの強調を行う。摩耗面エッジの強調の方法としては、印を重畳する方法、色を変えてマーキングする方法などが挙げられる。
また、摩耗面エッジ表示のうち摩耗部分は、印の形状や色を変える、マーキングの色を変えるなどにより、視覚的に摩耗部分であるか否かを判別できるように強調の方法を変え、摩耗部分を示す。その際、「問題なし」と「摩耗エラー」との２種類の摩耗状態が判別できるように摩耗部分を示しても良いが、摩耗量が摩耗エラー判定閾値に近い部分は警告として、図１２に示すように、「問題なし」部分の強調表示（図１２に示す例では○印）や「摩耗エラー」部分の強調表示（図１２に示す例では×印）と別の強調表示（図１２に示す例では△印）を行うと、今後、摩耗エラーが発生しそうな部分が判別でき好適である。
また、対象物体１００の画像４１１には、摩耗エラー判定閾値を示すライン４１２を重畳してもよい（図１２参照）。摩耗エラー判定閾値を示すライン４１２を重畳すると摩耗度がわかりやすく、摩耗エラーが発生していない部分（摩耗エラーに該当しない部分）についても摩耗エラーが発生するまでの残厚が視覚的に把握できるため好適である。
なお、摩耗表示領域４１０においては、図１１に示す判定結果画像３００のように、摩耗エラーに該当する部分のみを強調し、摩耗エラーに該当しない部分は強調しないように構成することも可能である。

欠損表示領域４２０には、欠損検出部２２が検出した欠損部分を画像３０１（撮影画像やＣＧ画像など）から切り出した画像４２１を利用する。このとき、切り出した画像を拡大するなど、摩耗表示領域４１０の画像４１１とは拡大率を変える。摩耗表示領域４１０と欠損表示領域４２０とで対象物体１００の画像の拡大率を変えることで、摩耗面エッジ表示は全体を確認でき、欠損は視覚的に詳細な確認が可能となり好適である。また、欠損表示領域４２０は、問題のない欠損（欠損エラー判定閾値未満の大きさの欠損）と欠損エラーに該当する欠損（欠損エラー判定閾値以上の大きさの欠損）とで強調方法を変えるとよい。例えば、欠損表示領域４２０の色を変える、欠損エラーに該当するか否かのラベルを重畳するなどの方法が挙げられる。

欠損表示領域４２０は、角度変更欠損表示領域４２０ａを持つ。欠損検出部２２によって算出された欠損部分の３次元座標から、欠損部分の３次元形状がわかる。欠損部分の３次元形状に画像３０１（撮影画像やＣＧ画像など）をテクスチャとして貼り付け、３次元的に角度を変えた画像を角度変更欠損表示領域４２０ａに重畳する。３次元的に角度を変更すると、欠損の形状、大きさが視覚的により直感的にわかりやすくなるため好適である。

すなわち、画像生成部３０は、第二形状部分（摩耗部分）が強調表示された物体（対象物体１００）の画像４１１と、第一形状部分（欠損部分）が拡大された物体（対象物体１００）の画像４２１と、を含む判定結果画像４００を生成することも可能である。
この場合、画像生成部３０は、第二形状部分（摩耗部分）が強調表示された物体（対象物体１００）の画像４１１と、第一形状部分（欠損部分）が拡大された物体（対象物体１００）の画像４２１と、の縦横比を異ならせるように構成されている。
なお、画像生成部３０は、第二形状部分（摩耗部分）が強調表示された物体（対象物体１００）の画像４１１と、第一形状部分（欠損部分）が拡大された物体（対象物体１００）の画像４２１と、の縦横比を異ならせなくてもよい。
また、画像生成部３０は、画像生成部３０は、第二形状部分（摩耗部分）が強調表示された物体（対象物体１００）の画像４１１と、第一形状部分（欠損部分）が拡大された物体（対象物体１００）の画像４２１と、の拡大率を異ならせなくてもよい。

また、欠損検出部２２において、通常欠損１１０および貫通欠損１２０を判定しているが、判定結果画像３００，４００における欠損部分の強調の際に、通常欠損１１０と貫通欠損１２０とで強調方法を変えてもよい。通常欠損１１０と貫通欠損１２０とで強調方法を変えることで、例えば、接触物体２００が填まりやすいため、貫通欠損１２０での欠損エラーが重要であるなど、通常欠損１１０と貫通欠損１２０でエラーの重要度が変わる場合に、視覚的に判定しやすくなるため好適である。

また、判定結果画像４００において、欠損部分が複数ある場合には、全ての欠損部分に対して欠損表示領域４２０を設定すると各拡大画像（各画像４２１）が小さくなるので、欠損エラーの度合いにより重畳する優先度を変化させると良い。例えば、優先度の高い欠損エラーに該当する欠損部分を切り出した画像を重畳して他の欠損部分を切り出した画像を重畳しないように設定しておく。このとき、他の欠損部分を切り出した画像は利用者が切り替えられるようにしたり、時間的に切り替わるようにしたりすると、利用者は全ての欠損部分を確認することができる。また、欠損エラー判定閾値から最もエラー側に乖離した欠損を、欠損エラーの度合いが大きいとして、その他の欠損よりも拡大率を大きくしても良い。
以上、説明したように、摩耗エラーと欠損エラーとを別に判定し、その結果に応じた判定結果画像の生成を行うことで、より視覚的にわかりやすく、適切な形状のエラー提示を行うことができる。

以上説明した本実施形態の形状エラー判定装置１０によれば、物体（対象物体１００）の３次元形状情報から、当該物体の所定面（摩耗面）に形成された第一形状部分（欠損部分）を検出する第一形状検出部（欠損検出部２２）と、第一形状検出部（欠損検出部２２）の検出結果（欠損検出結果）に基づいて、第一形状部分が異常であるか否か（欠損部分が欠損エラーに該当するか否か）を判定する第一形状異常判定部（欠損エラー判定部１２）と、３次元形状情報と第一形状検出部（欠損検出部２２）の検出結果（欠損検出結果）とに基づいて、所定面（摩耗面）に形成された第二形状部分が異常であるか否か（摩耗部分が摩耗エラーに該当するか否か）を判定する第二形状異常判定部（摩耗エラー判定部１１）と、を備え、第一形状異常判定部（欠損エラー判定部１２）は、第一形状検出部（欠損検出部２２）で検出された第一形状部分（欠損部分）の大きさと、第一形状異常判定閾値（欠損エラー判定閾値）と、を比較して、当該第一形状部分が異常であるか否か（当該欠損部分が欠損エラーに該当するか否か）を判定し、第二形状異常判定部（摩耗エラー判定部１１）は、所定面（摩耗面）における第一形状部分（欠損部分）が形成されていない領域の３次元形状情報に基づいて、第二形状部分が異常であるか否か（摩耗部分が摩耗エラーに該当するか否か）を判定するように構成されている。

したがって、第一形状部分が異常であるか否か（欠損部分が欠損エラーに該当するか否か）を判定することができるとともに、第二形状部分が異常であるか否か（摩耗部分が摩耗エラーに該当するか否か）を判定することができるので、複数種類の形状エラーを適切に判定することができる。

例えば、第二形状異常判定部（摩耗エラー判定部１１）は、所定面（摩耗面）上の複数の点を並べることによって算出対象曲線（代表摩耗点１２１群あるいは摩耗面エッジ）を生成する生成手段と、生成手段によって生成された算出対象曲線（代表摩耗点１２１群あるいは摩耗面エッジ）の３次元形状情報に基づいて、第二形状部分の大きさ（摩耗量）を算出する算出手段と、算出手段によって算出された第二形状部分の大きさと、第二形状異常判定閾値（摩耗エラー判定閾値）と、を比較して、当該第二形状部分が異常であるか否か（当該摩耗部分が摩耗エラーに該当するか否か）を判定する判定手段と、を備え、生成手段は、所定面の断面であって所定方向（本実施形態の場合、Ｘ方向）に直交する断面（摩耗面断面）を複数抽出し、抽出した断面に第一形状部分（欠損部分）が含まれない領域がある場合には、当該領域上の任意の一点を取得し、抽出した断面に第一形状部分（欠損部分）が含まれない領域がない場合には、当該断面上の任意の一点を取得する一方、抽出した複数の断面（摩耗面断面）それぞれから取得した複数の一点を並べることによって算出対象曲線（代表摩耗点１２１群）を生成し、あるいは、所定面（摩耗面）の縁であって所定方向（本実施形態の場合、Ｘ方向）に沿った縁を抽出し、抽出した縁上の点を複数取得し、取得した複数の点を並べることによって算出対象曲線（摩耗面エッジ）を生成し、算出手段は、生成手段によって生成された算出対象曲線（代表摩耗点１２１群あるいは摩耗面エッジ）に第一形状部分（欠損部分）が含まれない場合には、当該算出対象曲線の３次元形状情報に基づいて、第二形状部分の大きさ（摩耗量）を算出する一方、生成手段によって生成された算出対象曲線（代表摩耗点１２１群あるいは摩耗面エッジ）に第一形状部分（欠損部分）が含まれる場合には、当該第一形状部分を補間（本実施形態の場合、線形補間）することによって当該算出対象曲線の３次元形状情報を補正し、補正後の算出対象曲線の３次元形状情報に基づいて、第二形状部分の大きさ（摩耗量）を算出するように構成することが可能である。

このように構成することによって、第一形状部分（欠損部分）を除外することなく第二形状部分が異常であるか否か（摩耗部分が摩耗エラーに該当するか否か）を判定することができるので、第二形状部分（摩耗部分）の異常を適切に判定することができる。

また、本実施形態の形状エラー判定装置１０によれば、第一形状異常判定部（欠損エラー判定部１２）は、第二形状異常判定部（摩耗エラー判定部１１）の判定結果（摩耗エラー判定結果）に基づいて、第一形状異常判定閾値（欠損エラー判定閾値）を設定するように構成することが可能である。

このように構成することによって、将来的に第一形状部分（欠損部分）や第二形状部分（摩耗部分）に与える影響を加味した判定が可能となる。

また、本実施形態の形状エラー判定装置１０によれば、第一形状異常判定部（欠損エラー判定部１２）は、物体（対象物体１００）に接触する接触物体２００の大きさに基づいて、第一形状異常判定閾値（欠損エラー判定閾値）を設定するように構成することが可能である。

このように構成することによって、第一形状部分（欠損部分）に接触物体２００が填まって、第一形状部分（欠損部分）の大きさの増加や第二形状部分（摩耗部分）の大きさの増加が促進されることを抑制することができる。

なお、本実施形態では、第一形状部分を欠損部分とし、第二形状部分を摩耗部分としたが、第一形状部分は欠損部分に限定されないし、第二形状部分は摩耗部分に限定されない。例えば、第一形状部分は、異物により隠蔽された部分等としても良い。また、第二形状部分は、湾曲部分等としても良い。

以上説明した本実施形態の判定結果画像生成装置１によれば、形状エラー判定装置１０を備え、物体（対象物体１００）の画像３０１の、第一形状部分（欠損部分）と、第二形状部分（摩耗部分）と、を強調表示した判定結果画像３００を生成するように構成されている。

したがって、形状エラー判定結果を提示する際に使用する判定結果画像３００として、視認性の高い画像を生成することができる。

また、本実施形態の判定結果画像生成装置１によれば、第一形状部分（欠損部分）と、第二形状部分（摩耗部分）と、で異なる強調表示をするように構成することが可能である。

このように構成することによって、視覚的に第一形状部分（欠損部分）と第二形状部分（摩耗部分）とが容易に区別できるようになるため好適である。

あるいは、以上説明した本実施形態の判定結果画像生成装置１によれば、第二形状部分（摩耗部分）が強調表示された物体（対象物体１００）の画像４１１と、第一形状部分（欠損部分）が拡大された物体（対象物体１００）の画像４２１と、を含む判定結果画像４００を生成するように構成される。

したがって、形状エラー判定結果を提示する際に使用する判定結果画像４００として、視認性の高い画像を生成することができる。

また、本実施形態の判定結果画像生成装置１によれば、第二形状部分（摩耗部分）が強調表示された物体（対象物体１００）の画像４１１と、第一形状部分（欠損部分）が拡大された物体（対象物体１００）の画像４２１と、の縦横比を異ならせるように構成することが可能である。

このように構成することによって、第二形状部分（摩耗部分）の大きさおよび第一形状部分（欠損部分）の大きさを視覚的に把握しやすくなる。

上記の各実施形態において、添付図面に図示されている構成等については、あくまで一例であり、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

１ 判定結果画像生成装置
１０ 形状エラー判定装置
１１ 摩耗エラー判定部（第二形状異常判定部）
１２ 欠損エラー判定部（第一形状異常判定部）
２２ 欠損検出部（第一形状検出部）
１００ 対象物体（物体）
２００ 接触物体
３００，４００ 判定結果画像
３０１，４１１，４２１ 物体の画像

Claims (8)

1. 物体の所定面の欠損部分である第一形状部分を検出する第一形状検出部と、
   前記所定面の摩耗面の形状である第二形状が異常であるか否かを判定する第二形状異常判定部と、を備え、
   前記第一形状部分における前記第二形状が異常であるか否かの判定を、前記所定面の前記第一形状部分以外の領域に基づいて行うことを特徴とする形状エラー判定装置。
2. さらに、前記第一形状部分が異常であるか否かを判定する第一形状異常判定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の形状エラー判定装置。
3. 前記第一形状異常判定部は、前記第一形状部分と前記第一形状部分が異常であるか否かを判定するための閾値とを比較することにより前記第一形状部分が異常であるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の形状エラー判定装置。
4. 前記閾値は、前記第二形状の大きさに基づいて設定されることを特徴とする請求項３に記載の形状エラー判定装置。
5. 前記第一形状部分が異常であるか否かを判定する第一形状異常判定部を備え、
   前記第一形状異常判定部は、前記第一形状部分と前記第一形状部分が異常であるか否かを判定するための閾値とを比較することにより前記第一形状部分が異常であるか否かを判定し、
   前記閾値は、前記第一形状部分が検出された位置の摩耗量に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の形状エラー判定装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の形状エラー判定装置と、
   前記第一形状部分と、前記第二形状と、を異なる表示とする判定結果画像を生成する画像生成部と、を備えることを特徴とする判定結果画像生成装置。
7. 物体の所定面の第一形状部分を検出する第一形状部分検出手段と、
   前記第一形状部分が異常であるか否かを判定する第一形状異常判定手段と、
   前記所定面の第二形状が異常であるか否かを判定する第二形状異常判定手段と、を備え、
   前記第二形状異常判定手段では、前記第一形状部分における前記第二形状が異常であるか否かの判定を、前記所定面の前記第一形状部分以外の領域に基づいて行うことを特徴とする形状エラー判定方法。
8. 前記第一形状部分が欠損部分であり、前記第二形状が摩耗面の形状であることを特徴とする請求項７に記載の形状エラー判定方法。

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