JP6503278B2 - Shape measuring apparatus and shape measuring method - Google Patents

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本発明は、測定対象の形状を測定する形状測定装置および形状測定方法に関し、特に、複数の画像に基づいて測定対象の3次元形状を測定する形状測定装置および形状測定方法に関する。   The present invention relates to a shape measuring device and a shape measuring method for measuring the shape of a measurement object, and more particularly to a shape measuring device and a shape measurement method for measuring a three-dimensional shape of a measurement object based on a plurality of images.

例えば断面形状等の、測定対象の3次元形状を一度に比較的広い範囲で測定する場合、例えば特許文献1に開示されているように、所定の測定範囲を持つ複数の測定装置を用い、各測定装置で測定された各測定範囲の各結果を互いに繋ぎ合わせることで、前記比較的広い範囲で前記測定対象の3次元形状が測定可能となる。また、前記測定対象が、例えばその一部がその他部表面に影を作るような入り組んだ複雑な形状である場合も、上述と同様に行うことで、前記測定対象の3次元形状が測定可能となる。   For example, when measuring the three-dimensional shape of the object to be measured, such as the cross-sectional shape, in a relatively wide range at one time, for example, using a plurality of measuring devices having a predetermined measuring range, as disclosed in The three-dimensional shape of the object to be measured can be measured in the relatively wide range by joining together the results of the respective measurement ranges measured by the measuring device. Also, even in the case where the object to be measured has a complicated complex shape, for example, a part of which makes a shadow on the surface of the other part, the three-dimensional shape of the object to be measured can be measured by performing the same as described above. Become.

より具体的には、前記特許文献1に開示された3次元形状測定装置は、被計測物体をスリット光源で照射し、その反射光をビデオカメラで検出し、その検出信号を演算処理して上記ビデオカメラからの距離を求めることにより、上記スリット光源から照射した光線と上記被計測物体との交線の座標を求め、上記被計測物体を順次に移動または回転させることによって上記交線を被計測物体上で順次移動させることにより、上記ビデオカメラ側から見た上記被計測物体の3次元形状をいわゆるワイヤフレームモデルとして検出する3次元形状測定装置において、所定の平面に添って被計測物体の周囲を照射する複数個のスリット光源と、それぞれのスリット光源ごとに設けられ、該スリット光源とほぼ同じ軸で上記被計測物体からの反射光を検出する複数個のビデオカメラと、上記被計測物体を順次移動または回転させる駆動手段と、上記各ビデオカメラの画像を入力し、それぞれの画像からレーザ光の反射個所を検出し、距離画像を生成する距離画像生成手段と、上記の距離画像を座標変換して共通の実座標に変換する座標変換手段と、上記座標変換した信号から上記被計測物体のワイヤフレーム化手段とを備え、かつ、上記ワイヤフレーム化手段は、上記座標変換手段で求めた座標データを入力し、上記各スリット光源を照射する平面と上記被計測物体表面との交線における各座標データから、1つのカメラによるデータ1の始点および終点の座標と、他のカメラのデータ2の全ての座標との最小距離をそれぞれ求めることによってデータの重複区間を検出する重複区間検出手段と、該重複区間検出手段で求めたデータから、該重複区間はデータ1とデータ2の加重平均を求めて1つのデータを生成し、そのデータをデータ1とデータ2の重複区間のデータと置き換える置換手段とを含む。   More specifically, the three-dimensional shape measuring apparatus disclosed in Patent Document 1 irradiates the object to be measured with a slit light source, detects the reflected light with a video camera, performs arithmetic processing of the detection signal, and The coordinates of the line of intersection between the light beam emitted from the slit light source and the object to be measured are determined by determining the distance from the video camera, and the line of intersection is measured by sequentially moving or rotating the object to be measured. In a three-dimensional shape measuring apparatus for detecting a three-dimensional shape of the object to be measured as viewed from the video camera side as a so-called wire frame model by sequentially moving the object, the surroundings of the object to be measured along a predetermined plane And a plurality of slit light sources for irradiating each of the slit light sources, and the reflected light from the object to be measured is detected on the same axis as the slit light sources. A plurality of video cameras, driving means for sequentially moving or rotating the object to be measured, and images of the respective video cameras, detecting a reflection point of the laser light from each image, and generating a distance image A distance image generation means, a coordinate conversion means for converting the distance image into coordinates and converting them into common actual coordinates, and a wireframe forming means for the object to be measured from the signals obtained by the coordinate conversion; The framing means inputs the coordinate data obtained by the coordinate conversion means, and the start point of the data 1 by one camera from the coordinate data of the intersection line between the plane irradiated with the slit light sources and the surface of the object to be measured Overlap interval detection means for detecting an overlap interval of data by respectively determining the minimum distance between the coordinates of the coordinates and the end point and all the coordinates of the data 2 of another camera And replacing the data obtained by the overlapping section detecting means with the data of the overlapping section of the data 1 and the data 2 by generating a single data by obtaining a weighted average of the data 1 and the data 2 And means.

特開平3−209112号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 3-209112

ところで、測定装置には、一般に、精度の高精度化が望まれる。上述のように、所定の測定範囲を持つ複数の測定装置それぞれで測定された各測定範囲の各結果を互いに繋ぎ合わせる場合、高精度化を実現するためには、繋ぎ目を相互に一致させる必要がある。前記特許文献1に開示された3次元形状測定装置は、重複区間のデータ1とデータ2との加重平均を求めて前記重複区間のデータを生成しているので、データ1とデータ2との繋ぎ目を相互に一致させているわけではなく、前記特許文献1に開示された3次元形状測定装置では、高精度化が難しい。   By the way, it is generally desired that the measuring apparatus have high accuracy. As described above, when connecting each result of each measurement range measured by each of a plurality of measurement devices having a predetermined measurement range, it is necessary to make the seams coincide with each other in order to realize high accuracy. There is. The three-dimensional shape measuring apparatus disclosed in Patent Document 1 determines the weighted average of data 1 and data 2 of the overlapping section to generate data of the overlapping section, so the data 1 and data 2 are connected. The eyes do not coincide with each other, and in the three-dimensional shape measurement device disclosed in Patent Document 1, it is difficult to achieve high accuracy.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、各測定範囲の各結果を互いに繋ぎ合わせて測定対象の3次元形状を測定する場合でも、より高精度に測定できる形状測定装置および形状測定方法を提供することである。   The present invention is an invention made in view of the above-mentioned circumstances, and its object is to measure each three-dimensional shape of the object to be measured with high accuracy even when each result of each measurement range is connected to each other. It is providing a shape measuring device and a shape measuring method.

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる形状測定装置は、所定の測定範囲における画像を生成し、前記生成した画像に基づいて測定対象における前記所定の測定範囲での3次元形状を測定する複数の測定部と、剛体で形成され、前記複数の測定部それぞれにおける各測定範囲の少なくとも一部が互いに重複しないように前記複数の測定部を支持する剛体支持部材と、前記複数の測定部それぞれで測定された各測定結果をそれぞれ補正する補正部とを備え、前記補正部は、複数の測定点それぞれについて、当該測定点での位置ズレ量および傾斜角に基づく補正値で当該測定点での測定結果を補正し、前記位置ズレ量は、当該測定点が、所定の第1方向に沿って延びる基準線から、前記所定の第1方向に直交する第2方向に沿ってずれたズレ量であり、前記傾斜角は、当該測定点における前記測定対象の表面の接平面と、前記第1および第2方向で形成される基準平面とのなす角であることを特徴とする。好ましくは、剛体とは、前記複数の測定部それぞれで1つの各測定結果を得る間、前記複数の測定部における相互位置関係が維持されることである。好ましくは、上述の形状測定装置において、測定点Pでの位置ズレ量をB(P)とし、前記測定点Pでの傾斜角をθ(P)とし、前記測定点Pでの測定結果を(X(P)、Y(P)、Z(P))とした場合に、補正値C(P)は、B(P)×tanθ(P)であり、前記補正部は、補正後の測定結果を(X(P)、Y(P)、Z(P)−B(P)×tanθ(P))として求める。好ましくは、上述の形状測定装置において、前記複数の測定部それぞれで測定され前記補正部によって補正された補正後の各測定結果を互いに繋ぎ合わせる連結処理部をさらに備える。   As a result of various studies, the present inventor has found that the above object can be achieved by the present invention described below. That is, the shape measurement apparatus according to an aspect of the present invention generates a plurality of images in a predetermined measurement range, and measures a three-dimensional shape in the predetermined measurement range of the measurement target based on the generated image. And a rigid body, the rigid support member supporting the plurality of measurement units such that at least a part of each measurement range in each of the plurality of measurement units do not overlap with each other, and the measurement is performed by each of the plurality of measurement units The correction unit corrects each measurement result, and the correction unit measures the measurement result at the measurement point with a correction value based on the displacement amount at the measurement point and the inclination angle for each of the plurality of measurement points. The position shift amount is a shift amount in which the measurement point is shifted from a reference line extending along a predetermined first direction along a second direction orthogonal to the predetermined first direction. The tilt angle, characterized in that an angle formed between the tangent plane of the measurement target surface at the measurement point, the reference plane formed by the first and second directions. Preferably, the rigid body means that the relative positional relationship among the plurality of measurement units is maintained while obtaining one measurement result in each of the plurality of measurement units. Preferably, in the shape measuring apparatus described above, the displacement amount at the measurement point P is B (P), the inclination angle at the measurement point P is θ (P), and the measurement result at the measurement point P is When X (P), Y (P), and Z (P), the correction value C (P) is B (P) × tan θ (P), and the correction unit measures the measurement result after correction. Is calculated as (X (P), Y (P), Z (P) -B (P) .times.tan .theta. (P)). Preferably, the shape measuring apparatus described above further includes a connection processing unit that connects together the respective measurement results after correction measured by each of the plurality of measurement units and corrected by the correction unit.

このような形状測定装置は、前記複数の測定部それぞれで測定された各測定結果をそれぞれ補正する補正部を備えるので、各測定範囲の各測定結果を互いに繋ぎ合わせて測定対象の3次元形状を測定する場合でも、より高精度に測定できる。   Such a shape measuring apparatus includes a correction unit that corrects each measurement result measured by each of the plurality of measurement units. Therefore, the measurement results of each measurement range are connected to each other to form a three-dimensional shape of the measurement target. Even in the case of measurement, it can be measured with higher accuracy.

また、他の一態様では、上述の形状測定装置において、前記複数の測定点それぞれにおける各位置ズレ量を記憶する位置ズレ量情報記憶部をさらに備えることを特徴とする。好ましくは、上述の形状測定装置において、前記位置ズレ量は、所定の基準サンプルを測定することによって求められ、前記所定の基準サンプルは、前記第1方向と前記第1および第2方向それぞれに直交する第3方向とで形成される平面に平行な断面形状が前記測定対象と略同形状である。   Further, in another aspect, the above-described shape measuring apparatus further includes a positional deviation amount information storage unit that stores the positional deviation amount at each of the plurality of measurement points. Preferably, in the shape measuring apparatus described above, the positional deviation amount is obtained by measuring a predetermined reference sample, and the predetermined reference sample is orthogonal to the first direction and the first and second directions, respectively. The cross-sectional shape parallel to the plane formed in the third direction is substantially the same as the measurement target.

このような形状測定装置は、位置ズレ量情報記憶部をさらに備えるので、予め用意された各位置ズレ量を用いてより迅速に各測定結果を補正できる。   Since such a shape measuring apparatus further includes a positional displacement amount information storage unit, it is possible to correct each measurement result more quickly using each positional displacement amount prepared in advance.

また、他の一態様では、これら上述の形状測定装置において、前記複数の測定点それぞれにおける各傾斜角を記憶する傾斜角情報記憶部をさらに備えることを特徴とする。好ましくは、上述の形状測定装置において、前記傾斜角は、前記測定対象の設計データから求められる。好ましくは、上述の形状測定装置において、前記傾斜角は、前記測定対象を測定(実測)することによって求められる。   Further, in another aspect, the above-described shape measuring apparatus further includes an inclination angle information storage unit that stores each inclination angle at each of the plurality of measurement points. Preferably, in the shape measurement apparatus described above, the tilt angle is obtained from design data of the measurement object. Preferably, in the shape measurement apparatus described above, the tilt angle is determined by measuring (measuring) the measurement object.

このような形状測定装置は、傾斜角情報記憶部をさらに備えるので、予め用意された各傾斜角を用いてより迅速に各測定結果を補正できる。   Such a shape measurement apparatus further includes the tilt angle information storage unit, so that each measurement result can be corrected more quickly using each tilt angle prepared in advance.

また、他の一態様では、これら上述の形状測定装置において、前記複数の測定部それぞれは、光切断法によって3次元形状を測定することを特徴とする。   In another aspect, in the above-described shape measuring apparatus, each of the plurality of measuring units measures a three-dimensional shape by a light cutting method.

これによれば、光切断法によって3次元形状を測定する複数の測定部を備えた形状測定装置が提供できる。   According to this, it is possible to provide a shape measuring device provided with a plurality of measuring units that measure a three-dimensional shape by a light cutting method.

そして、本発明の他の一態様にかかる形状測定方法は、複数の測定部それぞれにおける各測定範囲の少なくとも一部が互いに重複しないように前記複数の測定部を、剛体で形成された剛体支持部材で支持した形状測定装置で測定対象の3次元形状を測定する形状測定方法であって、前記複数の測定部によって前記各測定範囲における各画像をそれぞれ生成する画像生成工程と、前記画像生成工程で生成した各画像に基づいて前記測定対象における前記各測定範囲での各測定結果をそれぞれ求める形状演算工程と、前記形状演算工程で求めた前記各測定範囲での各測定結果をそれぞれ補正する補正工程とを備え、前記補正工程は、複数の測定点それぞれについて、当該測定点での位置ズレ量と傾斜角とに基づく補正値で当該測定点での測定結果を補正し、前記位置ズレ量は、当該測定点が、所定の第1方向に沿って延びる基準線から、前記所定の第1方向に直交する第2方向に沿ってずれたズレ量であり、前記傾斜角は、当該測定点における前記測定対象の表面の接平面と、前記第1および第2方向で形成される基準平面とのなす角であることを特徴とする。   In the shape measuring method according to another aspect of the present invention, a rigid support member formed of a rigid body with the plurality of measuring units so that at least a part of each measuring range in each of the plurality of measuring units do not overlap with each other. A shape measuring method for measuring a three-dimensional shape of an object to be measured by a shape measuring apparatus supported by the image forming step of generating each image in each of the measurement ranges by the plurality of measuring units; A shape calculation step for obtaining each measurement result in each measurement range in the measurement target based on each generated image, and a correction step for correcting each measurement result in each measurement range obtained in the shape calculation step And the correction step is performed for each of the plurality of measurement points using the correction value based on the positional displacement amount at the measurement point and the inclination angle, and the measurement result at the measurement point. The position shift amount is a shift amount in which the measurement point is shifted along a second direction orthogonal to the predetermined first direction from a reference line extending along the predetermined first direction, The inclination angle is an angle formed by a tangent plane of the surface to be measured at the measurement point and a reference plane formed in the first and second directions.

このような形状測定方法は、前記各測定範囲での各測定結果をそれぞれ補正する補正工程を備えるので、各測定範囲の各測定結果を互いに繋ぎ合わせて測定対象の3次元形状を測定する場合でも、より高精度に測定できる。   Since such a shape measurement method includes a correction step of correcting each measurement result in each measurement range, even when the measurement results of each measurement range are connected to each other to measure the three-dimensional shape of the measurement object , Can be measured with higher accuracy.

本発明にかかる形状測定装置および形状測定方法は、各測定範囲の各測定結果を互いに繋ぎ合わせて測定対象の3次元形状を測定する場合でも、より高精度に測定できる。   The shape measuring apparatus and the shape measuring method according to the present invention can measure with higher accuracy even when measuring results of each measuring range are connected to each other to measure a three-dimensional shape of an object to be measured.

実施形態における形状測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a shape measuring device in an embodiment. 実施形態の形状測定装置における測定部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a measurement part in a shape measuring device of an embodiment. 実施形態の形状測定装置において、第1態様で剛体支持部材に支持された各測定部を示す概略正面図である。The shape measurement apparatus of embodiment WHEREIN: It is a schematic front view which shows each measurement part supported by the rigid support member in the 1st aspect. 実施形態の形状測定装置において、第2態様で剛体支持部材に支持された各測定部を示す概略正面図である。The shape measurement apparatus of embodiment WHEREIN: It is a schematic front view which shows each measurement part supported by the rigid support member by the 2nd aspect. 実施形態の形状測定装置における補正値を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correction value in the shape measuring apparatus of embodiment. 実施形態の形状測定装置における位置ズレ量を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positional offset amount in the shape measuring apparatus of embodiment. 実施形態の形状測定装置における位置ズレ量の算出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of positional offset amount in the shape measuring apparatus of embodiment. 実施形態の形状測定装置における傾斜角の算出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of the inclination angle in the shape measuring apparatus of embodiment. 実施形態における形状測定装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the shape measuring apparatus in embodiment. 実施形態の形状測定装置における各測定部で測定された各測定結果の連結方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the connection method of each measurement result measured by each measurement part in the shape measurement apparatus of embodiment.

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。   Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described based on the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, and abbreviate | omits the description suitably. In the present specification, suffixes are generally indicated by reference numerals without suffixes, and individual configurations are indicated by subscripts.

図1は、実施形態における形状測定装置の構成を示すブロック図である。図2は、実施形態の形状測定装置における測定部の構成を示すブロック図である。図3は、実施形態の形状測定装置において、第1態様で剛体支持部材に支持された各測定部を示す概略正面図である。図4は、実施形態の形状測定装置において、第2態様で剛体支持部材に支持された各測定部を示す概略正面図である。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a shape measuring apparatus according to the embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the measuring unit in the shape measuring device of the embodiment. FIG. 3 is a schematic front view showing each measurement unit supported by the rigid support member in the first mode in the shape measurement device of the embodiment. FIG. 4 is a schematic front view showing each measurement unit supported by the rigid support member in the second mode in the shape measurement device of the embodiment.

実施形態における形状測定装置は、所定の測定範囲を持つ複数の測定部を用い、各測定部で測定された各測定範囲の各測定結果を互いに繋ぎ合わせることで、測定対象の3次元形状を測定する装置であり、そして、本実施形態では、前記各測定結果を互いに繋ぎ合わせる際に、前記各測定結果をそれぞれ補正する。前記測定対象は、任意の物体であってよいが、好適には、例えばスクリュー、プロペラおよびドリル等のような、球形、鞍形および螺旋形等の比較的複雑な形状であって連続的に滑らかに変化する測定面を持つ形状の物体である。   The shape measuring apparatus according to the embodiment measures a three-dimensional shape of an object to be measured by connecting a plurality of measurement results of each measurement range measured by each measurement unit using a plurality of measurement units having a predetermined measurement range. In the present embodiment, when the measurement results are connected to each other, the measurement results are respectively corrected. The object to be measured may be any object, but preferably it has a relatively complex shape such as a spherical shape, a wedge shape and a spiral shape such as a screw, a propeller and a drill, etc., and is continuously smooth. It is an object of a shape having a measuring surface which changes into.

このような形状測定装置Dは、例えば、図1に示すように、複数の測定部1(1−1、1−2、1−3)と、図1に不図示の剛体支持部材2(図2および図3参照)と、制御処理部3と、記憶部4とを備え、図1に示す例では、さらに、入力部5と、出力部6と、インターフェース部(IF部)7とを備える。   Such a shape measuring device D is, for example, as shown in FIG. 1, a plurality of measuring units 1 (1-1, 1-2, 1-3), and a rigid support 2 (not shown in FIG. 1). 2 and FIG. 3), the control processing unit 3, and the storage unit 4. In the example shown in FIG. 1, the input unit 5, the output unit 6, and the interface unit (IF unit) 7 are further provided. .

複数の測定部1は、それぞれ、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、所定の測定範囲における画像を生成し、この生成した画像に基づいて測定対象Obにおける前記所定の測定範囲での3次元形状を測定する装置である。複数の測定部1は、それぞれ、例えば、いわゆる光切断法によって測定対象Obの3次元形状を測定する。光切断法は、公知技術であり、概略、線状(ストライプ状、スリット状)の光(線状光)を測定対象Obに照射(投光)し、前記線状光の照射方向と角度を持つ撮像方向から、測定対象Obにおける前記線状光の照射された領域を撮像することで前記線状光の反射光を含む画像を生成し、この生成した画像における前記線状光の形状から三角測量の原理によって測定対象Obにおける前記線状光1本分の3次元形状を求める手法である。そして、この光切断法では、測定対象Obに対し、前記線状光を、その線状光の延びる方向に直交する方向に走査することで、前記測定対象全体の3次元形状が得られる。   Each of the plurality of measurement units 1 is connected to the control processing unit 3, generates an image in a predetermined measurement range according to the control of the control processing unit 3, and performs the predetermined measurement on the measurement object Ob based on the generated image. It is an apparatus which measures the three-dimensional shape in the range. Each of the plurality of measurement units 1 measures the three-dimensional shape of the measurement object Ob by, for example, a so-called light cutting method. The light cutting method is a known technique, and roughly (linearly) light (linear light) in a linear shape (stripe shape, slit shape) is irradiated (projected) on the measuring object Ob, and the irradiation direction and angle of the linear light are An image including the reflected light of the linear light is generated by imaging the area irradiated with the linear light in the measurement target Ob from the imaging direction of the image, and the shape of the linear light in the generated image is a triangle. This is a method of obtaining a three-dimensional shape for one linear light in the measurement object Ob based on the principle of surveying. And in this light cutting method, the three-dimensional shape of the whole said measurement object is obtained by scanning the said linear light with respect to the measurement object Ob in the direction orthogonal to the extension direction of the linear light.

このような光切断法を用いる複数の測定部1は、それぞれ、例えば、図2に示すように、線状光光源部11と、撮像部12と、3次元形状演算部13とを備える。線状光光源部11は、3次元形状演算部13に接続され、3次元形状演算部13の制御に従って線状光を照射する装置である。線状光光源部11は、例えば、レーザ光を照射するレーザ光源と、前記レーザ光源から照射された前記レーザ光を線状に形成しこの形成した線状のレーザ光(線状レーザ光)を測定対象Obに照射する光学系とを備える。撮像部12は、線状光光源部11の照射方向(線状光光源部11の光軸AX1)に所定の角度φで交差する撮像方向(撮像部12の光軸AX2)から撮像するように配置され、3次元形状演算部13に接続され、3次元形状演算部13の制御に従って測定対象Obにおける前記線状レーザ光の照射された領域を撮像してその画像を生成する装置である。撮像部12は、いわゆるカメラであり、例えば、結像光学系、イメージセンサおよび画像処理回路を備えて構成され、測定対象Obにおける前記領域の光学像を結像光学系によってイメージセンサの受光面に結像し、この結像した前記光学像をイメージセンサによって受光して前記光学像の受光信号を生成し、この生成した前記光学像の受光信号に対し公知の画像処理を施すことによって測定対象Obにおける前記領域の画像(画像データ)を生成する。照射方向(線状光光源部11の光軸AX1)は、例えば垂直方向(0°)であり、撮像方向(撮像部12の光軸AX2)は、前記所定の角度φである。3次元形状演算部13は、線状光光源部11および撮像部12それぞれを当該機能に応じて制御し、撮像部12で得られた測定対象Obにおける前記領域の画像から光切断法によって測定対象Obの3次元形状を求める装置である。3次元形状演算部13は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)(またはCPU(Central Processor Unit))、メモリおよびその周辺回路を備えて構成される。3次元形状演算部13は、この求めた測定対象Obの3次元形状を制御処理部3へ出力する。   Each of the plurality of measurement units 1 using such a light cutting method includes, for example, as shown in FIG. 2, a linear light source unit 11, an imaging unit 12, and a three-dimensional shape calculation unit 13. The linear light source unit 11 is a device that is connected to the three-dimensional shape calculation unit 13 and emits linear light according to the control of the three-dimensional shape calculation unit 13. The linear light source unit 11 includes, for example, a laser light source for irradiating a laser beam, and a linear laser beam (linear laser beam) formed by linearly forming the laser beam emitted from the laser light source. And an optical system for irradiating the object to be measured Ob. The imaging unit 12 picks up an image from an imaging direction (optical axis AX2 of the imaging unit 12) which intersects the irradiation direction of the linear light source unit 11 (optical axis AX1 of the linear light source unit 11) at a predetermined angle φ. It is a device which is disposed and connected to the three-dimensional shape calculation unit 13 and picks up an area irradiated with the linear laser light on the measurement object Ob under the control of the three-dimensional shape calculation unit 13 to generate an image thereof. The imaging unit 12 is a so-called camera, and includes, for example, an imaging optical system, an image sensor, and an image processing circuit, and an optical image of the area on the measurement object Ob is formed on the light receiving surface of the image sensor by the imaging optical system. An image sensor receives the formed optical image, generates an optical reception signal of the optical image, and applies known image processing to the optical reception signal of the generated optical image to be measured Ob Generating an image (image data) of the area in The irradiation direction (optical axis AX1 of the linear light source unit 11) is, for example, the vertical direction (0 °), and the imaging direction (optical axis AX2 of the imaging unit 12) is the predetermined angle φ. The three-dimensional shape calculation unit 13 controls each of the linear light source unit 11 and the imaging unit 12 according to the function, and the measurement object is obtained by the light cutting method from the image of the area in the measurement object Ob obtained by the imaging unit 12 It is an apparatus for obtaining the three-dimensional shape of Ob. The three-dimensional shape calculation unit 13 is configured to include, for example, a digital signal processor (DSP) (or a central processor unit (CPU)), a memory, and peripheral circuits thereof. The three-dimensional shape calculation unit 13 outputs the obtained three-dimensional shape of the measurement object Ob to the control processing unit 3.

なお、上述では、複数の測定部1は、個別に、3次元形状演算部13を備えたが、共通に1つの3次元形状演算部13を備えて構成されて良く、あるいは、共通に1つの3次元形状演算部13が制御処理部3に機能的に備えられて良い。   In the above description, although the plurality of measurement units 1 individually include the three-dimensional shape calculation unit 13, they may be configured to include one three-dimensional shape calculation unit 13 in common, or one common The three-dimensional shape calculation unit 13 may be functionally included in the control processing unit 3.

そして、これら複数の測定部1は、これら複数の測定部1それぞれにおける各測定範囲の少なくとも一部が互いに重複しないように、剛体で形成された剛体支持部材2によって固定的に支持される。剛体とは、複数の測定部1それぞれで1つの各測定結果を得る間、これら複数の測定部1における相互位置関係が維持されることである。剛体支持部材2は、例えば、鋼材やステンレス材等で形成される剛体台座(剛体板)である。   The plurality of measurement units 1 are fixedly supported by the rigid support member 2 formed of a rigid body so that at least a part of each measurement range in each of the plurality of measurement units 1 does not overlap with each other. The rigid body means that the mutual positional relationship in the plurality of measurement units 1 is maintained while each measurement result of the plurality of measurement units 1 is obtained. The rigid support member 2 is, for example, a rigid pedestal (rigid plate) made of steel, stainless steel or the like.

より具体的には、複数の測定部1は、3個の第1ないし第3測定部1−1〜1−3を備えて成る。そして、これら第1ないし第3測定部1−1〜1−3は、第1態様では、例えば、図3に示すように、所定の中心点CPから等距離となるように、かつ、周方向に等間隔となるように、剛体支持部材2上に固定的に配設されている。より詳しくは、これら第1ないし第3測定部1−1〜1−3の各測定範囲が互いに重複すること無く順次に連続するように、そして、第2測定部1−2を中心に左右(前後)に周方向の等間隔で第1および第3測定部1−1、1−3が位置するように、これら第1ないし第3測定部1−1〜1−3は、剛体支持部材2上に配設され、締結部材(例えばネジやボルトとナット等)で剛体支持部材2に固定されている。このような第1態様で剛体支持部材2に固定的に配置される第1ないし第3測定部1−1〜1−3は、図3に示すように、測定対象Obの曲面の形状を一度に測定する場合に好適な構成である。   More specifically, the plurality of measurement units 1 are provided with three first to third measurement units 1-1 to 1-3. Then, in the first mode, these first to third measurement units 1-1 to 1-3 are, for example, equidistant from a predetermined center point CP as shown in FIG. 3, and in the circumferential direction Are fixedly arranged on the rigid support member 2 at equal intervals. In more detail, the measurement ranges of the first to third measurement units 1-1 to 1-3 are sequentially and continuously arranged without overlapping each other, and the left and right sides of the second measurement unit 1-2 The first to third measurement units 1-1 to 1-3 are rigid support members 2 so that the first and third measurement units 1-1 and 1-3 are positioned at equal intervals in the circumferential direction in the back and forth direction. It is disposed on the upper side, and is fixed to the rigid support member 2 by a fastening member (for example, a screw, a bolt, a nut or the like). As shown in FIG. 3, the first to third measurement units 1-1 to 1-3 fixedly arranged on the rigid-body support member 2 in the first mode as described above once form the curved surface of the measurement object Ob. The configuration is suitable for measurement in

また例えば、第2態様では、これら第1ないし第3測定部1−1〜1−3は、図4に示すように、測定面から等距離となるように、かつ、所定の一方向に沿って等間隔となるように、剛体支持部材2上に固定的に並設されている。より詳しくは、これら第1ないし第3測定部1−1〜1−3の各測定範囲が互いに重複すること無く順次に連続するように、そして、前記所定の一方向に沿って等間隔で第1および第3測定部1−1、1−3が順次に位置するように、これら第1ないし第3測定部1−1〜1−3は、剛体支持部材2上に並設され、締結部材(例えばネジやボルトとナット等)で剛体支持部材2に固定されている。このような第2態様で剛体支持部材2に固定的に配置される第1ないし第3測定部1−1〜1−3は、図4に示すように、測定対象Obの平面の形状を比較的広く面積で一度に測定する場合に好適な構成である。   Also, for example, in the second aspect, as shown in FIG. 4, these first to third measurement units 1-1 to 1-3 are equidistant from the measurement surface and along a predetermined direction. They are fixedly juxtaposed on the rigid support member 2 so as to have equal intervals. More specifically, the measurement ranges of the first to third measurement units 1-1 to 1-3 are sequentially and continuously arranged without overlapping each other, and at equal intervals along the predetermined direction. The first to third measurement units 1-1 to 1-3 are juxtaposed on the rigid support member 2 so that the first and third measurement units 1-1 and 1-3 are sequentially located, and a fastening member It is being fixed to the rigid support member 2 by (For example, a screw, a bolt, a nut, etc.). As shown in FIG. 4, the first to third measurement units 1-1 to 1-3, which are fixedly arranged on the rigid-body support member 2 in the second embodiment, compare the shapes of the planes of the measurement object Ob. This configuration is suitable for measuring at once in a wide area.

以下では、第1ないし第3測定部1−1〜1−3が上記第1態様で剛体支持部材2に固定的に配設されている場合について説明するが、第1ないし第3測定部1−1〜1−3が上記第2態様で剛体支持部材2に固定的に配設されている場合も同様に説明できる。   Hereinafter, a case where the first to third measurement units 1-1 to 1-3 are fixedly arranged on the rigid body support member 2 in the first mode will be described. However, the first to third measurement units 1 to 3 will be described. The same can be said for the case where the points -1 to 1-3 are fixedly arranged on the rigid body support member 2 in the second mode.

図1に戻って、入力部5は、制御処理部3に接続され、例えば、測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば測定対象の名称等の測定する上で必要な各種データを形状測定装置Dに入力する機器であり、例えば、キーボードおよびマウス等である。出力部6は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、入力部5から入力されたコマンドやデータ、および、形状測定装置Dによって求められた測定対象の3次元形状等を出力する機器であり、例えばCRTディスプレイ、LCD(液晶ディスプレイ)および有機ELディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。   Returning to FIG. 1, the input unit 5 is connected to the control processing unit 3 and, for example, various commands such as a command instructing start of measurement, and various data necessary for measuring, for example, the name of the measurement object It is an apparatus to be input to the shape measurement device D, and is, for example, a keyboard, a mouse, and the like. The output unit 6 is connected to the control processing unit 3, and according to the control of the control processing unit 3, the command and data input from the input unit 5 and the three-dimensional shape of the measurement object obtained by the shape measuring device D The output device is, for example, a display device such as a CRT display, an LCD (liquid crystal display) and an organic EL display, or a printing device such as a printer.

なお、入力部5および出力部6からタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部5は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部6は、表示装置である。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な1または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、前記位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として形状測定装置Dに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い形状測定装置Dが提供される。   A touch panel may be configured from the input unit 5 and the output unit 6. When the touch panel is configured, the input unit 5 is a position input device that detects and inputs an operation position of, for example, a resistance film method or a capacitance method, and the output unit 6 is a display device. In this touch panel, the position input device is provided on the display surface of the display device, and one or more input content candidates that can be input on the display device are displayed, and the user touches the display position where the input content is displayed. The position is detected by the position input device, and the display content displayed at the detected position is input to the shape measurement device D as the operation input content of the user. With such a touch panel, since the user can easily understand the input operation intuitively, the shape measuring device D that is easy for the user to handle is provided.

IF部7は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って外部機器との間でデータを入出力するためのインターフェース回路であり、例えば、Bluetooth(登録商標)規格を用いてデータを入出力するBluetoothインターフェース回路、IrDA(Infrared Data Asscoiation)規格を用いてデータを入出力するIrDAインターフェース回路およびUSB(Universal Serial Bus)規格を用いてデータを入出力するUSBインターフェース回路等である。また、IF部7は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って有線または無線で通信するための通信回路(通信カード)であって良い。このようなIF部7は、制御処理部3から入力された転送すべきデータを収容した通信信号を、通信ネットワークで用いられる通信プロトコルに従って生成し、この生成した通信信号を前記通信ネットワークを介して外部機器へ送信する。IF部7は、前記通信ネットワークを介して前記外部機器から通信信号を受信し、この受信した通信信号からデータを取り出し、この取り出したデータを制御処理部3が処理可能な形式のデータに変換して制御処理部3へ出力する。   The IF unit 7 is an interface circuit connected to the control processing unit 3 for inputting / outputting data to / from an external device according to the control of the control processing unit 3 and, for example, data using Bluetooth (registered trademark) standard A Bluetooth interface circuit that inputs / outputs data, an IrDA interface circuit that inputs / outputs data using IrDA (Infrared Data Association) standard, and a USB interface circuit that inputs / outputs data using USB (Universal Serial Bus) standard. Further, the IF unit 7 may be a communication circuit (communication card) connected to the control processing unit 3 and for performing wired or wireless communication under the control of the control processing unit 3. Such an IF unit 7 generates a communication signal containing data to be transferred, which is input from the control processing unit 3, according to a communication protocol used in the communication network, and generates the generated communication signal via the communication network. Send to an external device. The IF unit 7 receives a communication signal from the external device via the communication network, extracts data from the received communication signal, and converts the extracted data into data in a format that can be processed by the control processing unit 3. Output to the control processing unit 3.

記憶部4は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、当該形状測定装置Dの各部を当該各部の機能に応じて制御する制御プログラムや、複数の測定部1それぞれで測定された各測定結果をそれぞれ補正する補正プログラムや、前記補正プログラムで補正された後の各測定結果を連結する連結処理プログラム等の制御処理プログラムが含まれる。前記各種の所定のデータには、例えば前記補正プログラムで使用される後述の位置ズレ量Bや傾斜角θ等の、測定対象の3次元形状を測定するために必要なデータが含まれる。このような記憶部4は、例えば不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等を備える。そして、記憶部4は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部3のワーキングメモリとなるRAM(Random Access Memory)等を備える。また、記憶部4は、例えばハードディスク等の比較的大容量の記憶装置を備えて良い。   The storage unit 4 is a circuit that is connected to the control processing unit 3 and stores various predetermined programs and various predetermined data according to the control of the control processing unit 3. The various predetermined programs include, for example, a control program that controls each part of the shape measuring device D according to the function of each part, and a correction that corrects each measurement result measured by each of the plurality of measurement parts 1 The program includes a control processing program such as a connection processing program that links each measurement result corrected by the correction program. The various predetermined data include, for example, data necessary for measuring a three-dimensional shape of the object to be measured, such as a positional displacement amount B described later used in the correction program and an inclination angle θ. The storage unit 4 includes, for example, a ROM (Read Only Memory), which is a nonvolatile storage element, and an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), which is a rewritable nonvolatile storage element. The storage unit 4 includes a random access memory (RAM) as a working memory of the control processing unit 3 that stores data and the like generated during execution of the predetermined program. Further, the storage unit 4 may include a relatively large-capacity storage device such as a hard disk, for example.

そして、記憶部4は、位置ズレ量Bおよび傾斜角θを記憶するために、位置ズレ量情報記憶部41および傾斜角情報記憶部42を機能的に備える。   The storage unit 4 functionally includes a positional displacement amount information storage unit 41 and an inclination angle information storage unit 42 in order to store the positional displacement amount B and the inclination angle θ.

位置ズレ量情報記憶部41は、複数の測定点Pnそれぞれにおける各位置ズレ量B(Pn)を、測定対象Obの形状を測定する前に予め、記憶するものである。位置ズレ量B(P)は、測定点Pが、所定の第1方向に沿って延びる基準線から、前記所定の第1方向に直交する第2方向に沿ってずれたズレ量である。このような各位置ズレ量B(Pn)は、好ましくは、後述するように、所定の基準サンプルSPを測定することによって求められる。   The positional shift amount information storage unit 41 stores in advance each positional shift amount B (Pn) at each of the plurality of measurement points Pn before measuring the shape of the measurement object Ob. The positional shift amount B (P) is a shift amount in which the measurement point P is shifted from a reference line extending along a predetermined first direction along a second direction orthogonal to the predetermined first direction. Each of such positional deviation amounts B (Pn) is preferably determined by measuring a predetermined reference sample SP, as described later.

傾斜角情報記憶部42は、複数の測定点Pnそれぞれにおける各傾斜角θ(Pn)を、測定対象Obの形状を測定する前に予め、記憶するものである。傾斜角θ(P)は、測定点Pにおける測定対象Obの表面の接平面と、前記第1および第2方向で形成される基準平面SF−Rとのなす角である。このような各傾斜角θ(Pn)は、好ましくは、後述するように、測定対象Obの設計データから求められる。また好ましくは、各傾斜角θ(Pn)は、測定対象Obを測定(実測)することによって求められる。   The tilt angle information storage unit 42 stores in advance each tilt angle θ (Pn) at each of the plurality of measurement points Pn before measuring the shape of the measurement target Ob. The inclination angle θ (P) is an angle formed by the tangent plane of the surface of the measurement object Ob at the measurement point P and the reference plane SF-R formed in the first and second directions. Each such inclination angle θ (Pn) is preferably obtained from design data of the object to be measured Ob, as described later. Preferably, each inclination angle θ (Pn) is determined by measuring (measuring) the measurement object Ob.

これら各位置ズレ量B(Pn)および各傾斜角θ(Pn)については、後に詳述する。   The positional displacement amounts B (Pn) and the inclination angles θ (Pn) will be described in detail later.

制御処理部3は、形状測定装置Dの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、測定対象の3次元形状を測定するための回路である。制御処理部3は、例えば、CPU(Central Processing Unit)およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部3には、制御処理プログラムが実行されることによって、制御部31、補正部32および連結処理部33が機能的に構成される。   The control processing unit 3 is a circuit for controlling the respective units of the shape measuring device D in accordance with the functions of the respective units and measuring a three-dimensional shape of an object to be measured. The control processing unit 3 includes, for example, a central processing unit (CPU) and peripheral circuits thereof. In the control processing unit 3, the control processing program, the control unit 31, the correction unit 32, and the connection processing unit 33 are functionally configured.

制御部31は、形状測定装置Dの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するものである。   The control unit 31 controls each part of the shape measuring device D in accordance with the function of each part.

補正部32は、複数の測定部1それぞれで測定された各測定結果をそれぞれ補正するものである。より具体的には、補正部32は、複数の測定点Pnそれぞれについて、当該測定点Pnでの位置ズレ量B(Pn)および傾斜角θ(Pn)に基づく補正値C(Pn)で当該測定点Pnでの測定結果(X(Pn)、Y(Pn)、Z(Pn))を補正する。より詳しくは、補正値C(Pn)は、B(Pn)×tanθ(Pn)であり、補正部32は、補正後の測定結果を(X(Pn)、Y(Pn)、Z(Pn)−B(Pn)×tanθ(Pn))として求める。   The correction unit 32 corrects each measurement result measured by each of the plurality of measurement units 1. More specifically, the correction unit 32 measures the correction value C (Pn) based on the positional displacement amount B (Pn) at the measurement point Pn and the inclination angle θ (Pn) for each of the plurality of measurement points Pn. The measurement results (X (Pn), Y (Pn), Z (Pn)) at the point Pn are corrected. More specifically, the correction value C (Pn) is B (Pn) × tan θ (Pn), and the correction unit 32 calculates the measurement result after correction as (X (Pn), Y (Pn), Z (Pn) Calculated as −B (Pn) × tan θ (Pn).

連結処理部33は、複数の測定部1それぞれで測定され補正部32によって補正された補正後の各測定結果を互いに繋ぎ合わせる連結処理を実行するものである。本実施形態では、複数の測定部1は、それぞれ、ローカル直交座標系XYZで測定対象Obの3次元形状を測定し、これら複数の測定部1それぞれで測定された各測定結果は、各ローカル座標系XYZ上で補正される。そして、当該形状測定装置Dは、ワールド直交座標系xyzを有し、連結処理部33は、このワールド座標系xyzでの複数の測定部1それぞれの各配設位置に基づいて、各ローカル座標系XYZでの各補正後の各測定結果をワールド座標系xyzへ座標変換することによって前記連結処理を実行する。   The connection processing unit 33 executes connection processing to connect together the respective measurement results after correction measured by each of the plurality of measurement units 1 and corrected by the correction unit 32. In the present embodiment, the plurality of measurement units 1 respectively measure the three-dimensional shape of the measurement object Ob in the local orthogonal coordinate system XYZ, and the respective measurement results measured by each of the plurality of measurement units 1 are each local coordinates It is corrected on the system XYZ. Then, the shape measuring device D has a world orthogonal coordinate system xyz, and the connection processing unit 33 determines each local coordinate system based on the respective arrangement positions of the plurality of measuring units 1 in the world coordinate system xyz. The connection process is performed by coordinate conversion of each measurement result after each correction in XYZ to the world coordinate system xyz.

次に、本実施形態の動作について説明する。図5は、実施形態の形状測定装置における補正値を説明するための図である。図5(A)は、斜視図であり、図5(B)は、断面図である。図6は、実施形態の形状測定装置における位置ズレ量を説明するための図である。図6(A)は、斜視図であり、図6(B)は、上面図である。図7は、実施形態の形状測定装置における位置ズレ量の算出方法を説明するための図である。図7(A)は、要部全体図であり、図7(B)は、拡大断面図である。図8は、実施形態の形状測定装置における傾斜角の算出方法を説明するための図である。図8(A)は、斜視図であり、図8(B)は、断面図である。図9は、実施形態における形状測定装置の動作を示すフローチャートである。図10は、実施形態の形状測定装置における各測定部で測定された各測定結果の連結方法を説明するための図である。図10(A)は、第1測定部1−1用の第1ローカル座標系での第1測定部1−1の測定結果を示し、図10(B)は、第2測定部1−2用の第2ローカル座標系での第2測定部1−2の測定結果を示し、図10(C)は、第3測定部1−3用の第3ローカル座標系での第3測定部1−3の測定結果を示し、図10(D)は、ワールド座標系へ座標変換後の第1測定部1−1の測定結果を示し、図10(E)は、前記ワールド座標系へ座標変換後の第2測定部1−2の測定結果を示し、図10(F)は、前記ワールド座標系へ座標変換後の第3測定部1−3の測定結果を示し、図10(G)は、図10(D)ないし図10(F)に示す各測定結果を連結した連結後の測定結果を示す。   Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining correction values in the shape measuring device of the embodiment. FIG. 5 (A) is a perspective view, and FIG. 5 (B) is a cross-sectional view. FIG. 6 is a diagram for explaining the positional deviation amount in the shape measuring device of the embodiment. FIG. 6A is a perspective view, and FIG. 6B is a top view. FIG. 7 is a diagram for explaining a method of calculating the amount of positional deviation in the shape measuring device of the embodiment. FIG. 7 (A) is a main part overall view, and FIG. 7 (B) is an enlarged cross-sectional view. FIG. 8 is a diagram for explaining a method of calculating an inclination angle in the shape measuring device of the embodiment. FIG. 8A is a perspective view and FIG. 8B is a cross-sectional view. FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the shape measuring device in the embodiment. FIG. 10 is a diagram for explaining a method of connecting measurement results measured by each measurement unit in the shape measuring device of the embodiment. FIG. 10A shows the measurement result of the first measurement unit 1-1 in the first local coordinate system for the first measurement unit 1-1, and FIG. 10B shows the measurement result of the second measurement unit 1-2. 10C shows a measurement result of the second measurement unit 1-2 in the second local coordinate system for the second embodiment, and FIG. 10C shows a third measurement unit 1 in the third local coordinate system for the third measurement unit 1-3. 10 (D) shows the measurement result of the first measurement unit 1-1 after coordinate conversion to the world coordinate system, and FIG. 10 (E) shows coordinate conversion to the world coordinate system. FIG. 10 (F) shows the measurement result of the second measurement unit 1-2, and FIG. 10 (G) shows the measurement result of the third measurement unit 1-3 after coordinate conversion to the world coordinate system. Fig. 10 shows measurement results after connection obtained by connecting the measurement results shown in Figs. 10 (D) to 10 (F).

上述のように複数の測定部1、本実施形態では、第1ないし第3測定部1−1〜1−3が、その設計位置に正確に剛体支持部材2に配置される場合には、補正の有用性は、少ない。しかしながら、現実の製品では、第1ないし第3測定部1−1〜1−3をその設計位置に正確に剛体支持部材2に配置することは、機械精度上、難しい。あるいは、測定部1個々の製品ばらつきもある。このため、例えば、図5(A)に示すように、各測定部1−1〜1−3の各測定範囲、本実施形態では線状光SS−1〜SS−3は、各繋ぎ目が必ずしも一致せずにズレてしまう。このため、本実施形態では、図5(B)に示すように、測定点Pにおける位置ズレ量B(P)および傾斜角θ(P)が基準サンプルや設計データ等から予め求められ、高さの測定値H1に対し、補正値C(P)=B(P)×tanθ(P)が求められ、補正後の高さH2=H1−B(P)×tanθ(P)が求められている。このように光切断法によって求められる高さ(形状測定装置Dから測定対象Obの測定面SF−Obまでの距離)が補正される。以下、位置ズレ量B、傾斜角θおよび測定対象Obの測定動作を順に説明する。これらの説明において、第1ないし第3測定部1−1〜1−3それぞれには、各ローカル直交座標系XYZが図5に示すように設定される。より詳しくは、本実施形態では、光切断法が用いられるので、設計上の線状光の延びる方向に沿ってX軸(X方向)が設定され、これに直交する方向に沿ってY軸(Y方向)が設定される。光切断法の走査方向は、このY方向に設定される。そして、これらX軸およびY軸それぞれに直交する方向に沿ってZ軸(Z方向)が設定される。すなわち、線状光の照射方向(線状光光源部11の光軸AX1)に沿ってZ軸(Z方向)が設定される。   As described above, in the case where the plurality of measurement units 1, and in the present embodiment, the first to third measurement units 1-1 to 1-3 are accurately disposed on the rigid support member 2 at the design position, The usefulness of is less. However, in an actual product, it is difficult in terms of machine accuracy to arrange the first to third measurement units 1-1 to 1-3 exactly on the rigid support member 2 at the design position. Alternatively, there are also product variations of the measuring unit 1. Therefore, for example, as shown in FIG. 5A, each measurement range of each of the measurement units 1-1 to 1-3, in the present embodiment, linear light SS-1 to SS-3 has each joint It does not necessarily match and it will shift. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5B, the positional shift amount B (P) and the inclination angle θ (P) at the measurement point P are obtained in advance from the reference sample, the design data, etc. The corrected value C (P) = B (P) × tan θ (P) is obtained for the measured value H1 of the above, and the height H2 = H1-B (P) × tan θ (P) after the correction is obtained. . Thus, the height (the distance from the shape measuring device D to the measurement surface SF-Ob of the measurement object Ob) obtained by the light cutting method is corrected. Hereinafter, the measurement operation of the positional displacement amount B, the inclination angle θ, and the measurement object Ob will be described in order. In these descriptions, the local orthogonal coordinate systems XYZ are set as shown in FIG. 5 in each of the first to third measurement units 1-1 to 1-3. More specifically, in the present embodiment, since the light cutting method is used, the X axis (X direction) is set along the design linear light extending direction, and the Y axis (X direction) is perpendicular to this. Y direction is set. The scanning direction of the light cutting method is set to this Y direction. Then, the Z axis (Z direction) is set along the direction orthogonal to each of the X axis and the Y axis. That is, the Z axis (Z direction) is set along the irradiation direction of linear light (optical axis AX1 of linear light source unit 11).

まず、位置ズレ量Bは、次のように求められ、位置ズレ量情報記憶部41に記憶される。この位置ズレ量Bの設定では、図6に示すように、所定の基準サンプルSPが用意される。この基準サンプルSPは、図6に示すように、設計上の線状光の延びる方向に沿った前記X軸(X方向)と同方向のx軸(x方向)、これに直交し、光切断法の走査方向に沿った前記Y軸(Y方向)と同方向のy軸(y方向)、および、これらx軸およびy軸それぞれに直交するz軸から成るワールド座標系xyzを設定した場合に、xz平面に平行な断面形状が測定対象Obと略同形状である。この基準サンプルSPでは、y方向には、測定対象と略同形状なxz平面が連続する。この基準サンプルSPにおける測定面(線状光が照射され撮像される面)SF−SPには、X軸(設計上の線状光の延びる方向、x軸)に平行な直線である基準線SS0が設けられる。そして、形状測定装置Dにおける第1ないし第3測定部1−1〜1−3によって各線状光SS−1〜SS−3が基準サンプルSPに照射されその各画像が撮像される。次に、各画像から基準線SS0の形状(基準線プロファイル)および各線状光SS1〜SS3の各形状(各レーザラインプロファイル)それぞれが求められる。次に、予め設定された所定の第1間隔ごとのX軸上の各点Xnそれぞれにおける基準線SS0と各線状光SS1〜SS3との距離△Y(Xn)が位置ズレ量B(Xn)として求められる(B(Xn)=△Y(Xn))。より具体的には、測定部1の撮像部12は、図2および図7(A)に示すように、前記所定の角度φで基準サンプルSPの測定面SF−SPを見込んでいるので、画像上では、図7(B)に示すように、見かけの距離(見かけの位置ズレ量)Eが求められる。この見かけの距離Eは、実際の距離△Y(実際の位置ズレ量B)を、撮像部12の光軸AX2を法線とする平面に射影したものである。このため、実際の距離△Yは、E/cosφとなる。したがって、位置ズレ量B(Xn)の演算では、1画素に写り込む被写体の実際の長さ(換算長)gが求められて記憶部4に予め記憶され、点Xnにおける基準線SS0と線状光SS1〜SS3との間のY方向の画素数enが求められ、この求められた画素数enに前記換算長gが乗算され(en×g)、この乗算結果がcosφで除算され、距離△Y(Xn)(=位置ズレ量B(Xn)=en×g/cosφ)が求められる。これによって基準サンプルSPの測定面SF−SPに対し、各点Pn(Xn)での位置ズレ量B(Pn(Xn))が求められる。そして、これら求められた各位置ズレ量B(Pn)が各点Pn(Xn)と対応付けられて位置ズレ量情報記憶部41に記憶される。   First, the positional deviation amount B is obtained as follows, and is stored in the positional deviation amount information storage unit 41. In the setting of the positional deviation amount B, as shown in FIG. 6, a predetermined reference sample SP is prepared. As shown in FIG. 6, this reference sample SP is orthogonal to the x-axis (x-direction) in the same direction as the x-axis (x-direction) along the design linear light extending direction, and is optically cut. In the case of setting a world coordinate system xyz consisting of ay axis (y direction) in the same direction as the y axis (y direction) along the scanning direction of the method and z axis orthogonal to each of these x and y axes The cross-sectional shape parallel to the xz plane is substantially the same as the measurement target Ob. In this reference sample SP, an xz plane having substantially the same shape as that of the object to be measured continues in the y direction. On the measurement surface (surface irradiated with linear light and imaged) SF-SP in this reference sample SP, a reference line SS0 which is a straight line parallel to the X axis (the extending direction of the linear light in design, x axis) Is provided. And each linear light SS-1 to SS-3 is irradiated to reference sample SP by the 1st thru | or 3rd measurement part 1-1 to 1-3 in shape measuring device D, and each image is picturized. Next, the shapes of the reference lines SS0 (reference line profiles) and the shapes of the linear lights SS1 to SS3 (laser line profiles) are determined from the images. Next, the distance ΔY (Xn) between the reference line SS0 and each linear light SS1 to SS3 at each point Xn on the X-axis at predetermined first intervals set in advance is set as the positional deviation amount B (Xn) (B (Xn) =. DELTA.Y (Xn)) can be obtained. More specifically, as shown in FIG. 2 and FIG. 7A, the imaging unit 12 of the measurement unit 1 allows for the measurement surface SF-SP of the reference sample SP at the predetermined angle φ, so Above, as shown to FIG. 7 (B), apparent distance (apparent positional deviation amount) E is calculated | required. The apparent distance E is obtained by projecting the actual distance ΔY (the actual displacement amount B) on a plane having the optical axis AX2 of the imaging unit 12 as a normal. Therefore, the actual distance ΔY is E / cos φ. Therefore, in the calculation of the positional shift amount B (Xn), the actual length (converted length) g of the subject to be captured in one pixel is determined and stored in the storage unit 4 in advance, and linear with the reference line SS0 at the point Xn. The number of pixels en in the Y direction between the lights SS1 to SS3 is determined, the determined number of pixels en is multiplied by the conversion length g (en × g), the multiplication result is divided by cos φ, and the distance Δ Y (Xn) (= positional deviation B (Xn) = en × g / cosφ) is determined. As a result, the amount of positional deviation B (Pn (Xn)) at each point Pn (Xn) is determined with respect to the measurement surface SF-SP of the reference sample SP. Then, the calculated positional deviation amounts B (Pn) are stored in the positional deviation amount information storage unit 41 in association with the respective points Pn (Xn).

次に、傾斜角θは、次のように求められ、傾斜角情報記憶部42に記憶される。この傾斜角θの設定では、図8に示すように、形状測定装置Dにおける第1ないし第3測定部1−1〜1−3によって、Y方向に予め設定された第3間隔kだけ離間した2箇所それぞれに各線状光l1、l2が測定対象Obに照射され、それらの各画像が撮像され、前記2箇所での3次元形状が求められる。次に、これら前記2箇所での3次元形状から前記所定の第1間隔ごとのX軸上の各点Xnそれぞれにおける高さの差m(Xn)(=m1(Xn)−m2(Xn))が求められ、この求められた高さの差(Xn)が前記第3間隔kで除算され、傾斜角θ(Xn)が求められる(θ(Xn)=(m1(Xn)−m2(Xn))/k)。傾斜角θ(Xn)は、言い換えれば、点Xnにおける線状光l1の接線と、前記基準平面SF−Rとのなす角である。前記第3間隔kは、tanθ=(m1(Xn)−m2(Xn))/k)=θと近似できる範囲内で適宜に設定される。そして、このような傾斜角θ(Xn)の測定が前記所定の第2間隔ごとのY軸上の各点Ynそれぞれで実施される。これによって測定対象Obの測定面SF−Ob全面に対し、各点Pn(Xn、Yn)での傾斜角θ(Pn(Xn、Yn))が求められる。そして、これら求められた各傾斜角θ(Pn)が各点Pn(Xn、Yn)と対応付けられて傾斜角情報記憶部42に記憶される。   Next, the inclination angle θ is determined as follows, and is stored in the inclination angle information storage unit 42. In this setting of the inclination angle θ, as shown in FIG. 8, the first to third measuring units 1-1 to 1-3 in the shape measuring device D are separated by a third interval k preset in the Y direction. Each of the linear light beams l1 and l2 is applied to the two places on the object to be measured Ob, their respective images are captured, and the three-dimensional shape at the two places is determined. Next, a height difference m (Xn) (= m1 (Xn) -m2 (Xn)) at each of the points Xn on the X-axis at predetermined first intervals from the three-dimensional shape at the two locations. Is calculated, and the calculated difference in height (Xn) is divided by the third interval k to obtain an inclination angle .theta. (Xn) (.theta. (Xn) = (m1 (Xn)-m2 (Xn) ) / K). In other words, the inclination angle θ (Xn) is the angle between the tangent of the linear light l1 at the point Xn and the reference plane SF-R. The third interval k is appropriately set within a range that can be approximated as tanθ = (m1 (Xn) −m2 (Xn)) / k) = θ. Then, such measurement of the inclination angle θ (Xn) is performed at each point Yn on the Y axis at each of the predetermined second intervals. As a result, the inclination angle θ (Pn (Xn, Yn)) at each point Pn (Xn, Yn) is determined with respect to the entire surface of the measurement surface SF-Ob of the measurement object Ob. Then, the tilt angles θ (Pn) thus obtained are stored in the tilt angle information storage unit 42 in association with the points Pn (Xn, Yn).

なお、上述では、2箇所で傾斜角θ(Xn)を求めたが、3箇所以上の複数箇所の測定結果から例えば最小二乗法等によって傾斜角θ(Xn)が求められても良い。また上述では、測定対象Obを用いて各点Pnの傾斜角θ(Pn)が求められたが、測定対象Obの設計データを用いて各点Pnの傾斜角θ(Pn)が求められても良い。例えば、前記第3間隔kだけ離間した2箇所の高さm1(Xn)、m2(Xn+k)が設計データから求められ、それらの高さの差m(Xn)が求められ、この求められた高さの差(Xn)が前記第3間隔kで除算され、傾斜角θ(Xn)が求められる。   In the above description, the inclination angle θ (Xn) is obtained at two places, but the inclination angle θ (Xn) may be obtained from the measurement results at three or more places by, for example, the least squares method. In the above description, the inclination angle θ (Pn) of each point Pn is determined using the measurement object Ob, but the inclination angle θ (Pn) of each point Pn may be determined using design data of the measurement object Ob good. For example, the heights m1 (Xn) and m2 (Xn + k) of two places separated by the third distance k are obtained from design data, and the difference m (Xn) between their heights is obtained, and the obtained heights The difference in height (Xn) is divided by the third interval k to determine the inclination angle θ (Xn).

このような準備(前処理)の実行後に、測定対象Obの測定が実施される。この測定対象Obの測定では、測定が開始されると、制御部31の制御に従って、Y方向における所定の走査位置Ynの測定が実施可能となるように、第1ないし第3測定部1−1〜1−3と測定対象Obとが図略の移動機構によって相対的に移動される(S1)。例えば、形状測定装置Dは、剛体支持部材2をY方向に沿って移動させる図略の駆動部を備え、前記駆動部によって剛体支持部材を移動することで、この処理S1が実行される。また例えば、形状測定装置Dは、Y方向に沿って移動する図略の載置台(ステージ)を備え、測定対象Obを載置した前記載置台を移動することで、この処理S1が実行される。   After execution of such preparation (pre-processing), measurement of the measurement object Ob is performed. In the measurement of the measurement object Ob, when the measurement is started, the first to third measurement units 1-1 such that measurement of a predetermined scanning position Yn in the Y direction can be performed under the control of the control unit 31. .About.1-3 and the measuring object Ob are relatively moved by the moving mechanism (not shown) (S1). For example, the shape measuring device D includes an unillustrated drive unit for moving the rigid support 2 along the Y direction, and the process S1 is performed by moving the rigid support using the drive. Further, for example, the shape measuring device D includes a not-shown mounting stage (stage) that moves along the Y direction, and the processing S1 is performed by moving the mounting table on which the measurement target Ob is mounted. .

次に、当該走査位置Ynにおいて、制御部31の制御に従って第1ないし第3測定部1−1〜1−3によって、各線状光1本分の各3次元形状(Xn、Yn、Zn)が測定され、その各測定結果(Xn、Yn、Zn)が記憶部4に記憶される(S2)。   Next, at the scanning position Yn, each of the three-dimensional shapes (Xn, Yn, Zn) for one linear light is performed by the first to third measurement units 1-1 to 1-3 according to the control of the control unit 31. The measurement results (Xn, Yn, Zn) are measured and stored in the storage unit 4 (S2).

次に、制御部31によって全ての走査位置Ynで測定が終了したか否かが判定される(S3)。この判定の結果、全ての走査位置Ynで測定が終了していない場合(No)には、制御部31は、次の走査位置Ynでの測定を実施すべく、処理を処理S1に戻す。前記判定の結果、全ての走査位置Ynで測定が終了している場合(Yes)には、制御部31は、次の処理S4を実行する。   Next, it is determined by the control unit 31 whether or not measurement has been completed at all the scanning positions Yn (S3). As a result of the determination, if the measurement is not completed at all the scan positions Yn (No), the control unit 31 returns the process to the process S1 to perform the measurement at the next scan position Yn. As a result of the determination, when the measurement is completed at all the scanning positions Yn (Yes), the control unit 31 executes the next process S4.

処理S4では、補正部32によって補正処理が実行される。より具体的には、補正部32は、記憶部4から測定点Pnの測定結果(Xn、Yn、Zn)を読み出し、この測定点Pnに対応する位置ズレ量B(Pn)および傾斜角θ(Pn)を読み出し、補正値C(Pn)としてB(Pn)×tanθ(Pn)を求め、この求めた補正値C(Pn)で測定結果(Xn、Yn、Zn)を補正して補正後の測定結果(Xn、Yn、Zn−B(Pn)×tanθ(Pn))を求め、この求めた補正後の測定結果(Xn、Yn、Zn−B(Pn)×tanθ(Pn))を記憶部4に記憶する。なお、上述では、補正処理S4で補正値C(Pn)が求められたが、補正値C(Pn)は、予め求められて測定点Pnと対応付けて記憶部4に記憶され、補正処理S4で記憶部4から読み出されて用いられても良い。また、上述では、各測定点Pnそれぞれにその測定結果を補正するための位置ズレ量B(Pn)および傾斜角θ(Pn)が上述のように予め準備されたが、測定点Qに対応する位置ズレ量B(Q)および傾斜角θ(Q)が無い場合には、測定点Qの周辺に位置する点Pnに与えられている位置ズレ量B(Pn)および傾斜角θ(Pn)から補間によって測定点Qに対応する位置ズレ量B(Q)および傾斜角θ(Q)が生成されても良い。   In the process S4, the correction unit 32 executes the correction process. More specifically, the correction unit 32 reads the measurement result (Xn, Yn, Zn) of the measurement point Pn from the storage unit 4, and the displacement amount B (Pn) corresponding to the measurement point Pn and the tilt angle θ ( Pn) is read out, B (Pn) × tan θ (Pn) is determined as a correction value C (Pn), and the measurement result (Xn, Yn, Zn) is corrected with the calculated correction value C (Pn) Measurement results (Xn, Yn, Zn-B (Pn) x tanθ (Pn)) are determined, and the corrected measurement results (Xn, Yn, Zn-B (Pn) x tanθ (Pn)) Store in 4. In the above description, the correction value C (Pn) is obtained in the correction process S4, but the correction value C (Pn) is obtained in advance and stored in the storage unit 4 in association with the measurement point Pn. May be read from the storage unit 4 and used. Also, in the above description, although the positional deviation amount B (Pn) and the inclination angle θ (Pn) for correcting the measurement result are prepared in advance as described above for each measurement point Pn, it corresponds to the measurement point Q If there is no positional deviation B (Q) and inclination angle θ (Q), from positional deviation B (Pn) and inclination angle θ (Pn) given to point Pn located around measurement point Q The position shift amount B (Q) and the inclination angle θ (Q) corresponding to the measurement point Q may be generated by interpolation.

次に、第1ないし第3測定部1−1〜1−3によって測定され補正部32によって補正された補正後の測定結果を互いに繋ぎ合わせる連結処理が連結処理部33によって実行される(S5)。より具体的には、連結処理部33は、ワールド座標系xyzでの複数の測定部1それぞれの各配設位置に基づいて、各ローカル座標系XYZでの各補正後の各測定結果(Xn、Yn、Zn−B(Pn)×tanθ(Pn))をワールド座標系xyzへ座標変換する。   Next, a concatenation process is performed by the concatenation processing unit 33 to couple together the measurement results after correction measured by the first to third measurement units 1-1 to 1-3 and corrected by the correction unit 32 (S5) . More specifically, based on each arrangement position of each of the plurality of measurement units 1 in the world coordinate system xyz, the connection processing unit 33 measures each measurement result after each correction in each local coordinate system XYZ (X n, Coordinate conversion of Yn, Zn-B (Pn) × tan θ (Pn)) to the world coordinate system xyz.

一例では、第1ないし第3測定部1−1〜1−3が図3に示す第1態様で剛体支持部材2に組み付けられている場合において、上述の処理Sないし処理S4の各処理を実行することによって、第1測定部1−1は、図10(A)に示すように、その第1ローカル座標系X1Y1Z1で測定対象Obを測定し、その補正後の測定結果PFa−1を求め、第2測定部1−2は、図10(B)に示すように、その第2ローカル座標系X2Y2Z2で測定対象Obを測定し、その補正後の測定結果PFa−2を求め、第3測定部1−3は、図10(C)に示すように、その第3ローカル座標系X3Y3Z3で測定対象Obを測定し、その補正後の測定結果PFa−3を求めている。ワールド座標系xyzでの第1測定部1−1は、図10(D)に示すように、第1ローカル座標系X1Y1Z1の座標原点がワールド座標系では(x1、y1)であってZ1軸が時計回りに角度(360−φ1)だけ回転しているように配置されている。このため、連結処理部33は、図10(D)に示すように、第1ローカル座標系X1Y1Z1での補正後の測定結果PFa−1をワールド座標系xyzの点(x1、y1)を中心に反時計回りに角度φ1だけ回転することで、第1ローカル座標系X1Y1Z1での補正後の測定結果PFa−1をワールド座標系xyzへ座標変換する。この結果、第1ローカル座標系X1Y1Z1での補正後の測定結果PFa−1は、ワールド座標系xyzでの補正後の測定結果PFb−1となる。ワールド座標系xyzでの第2測定部1−2は、図10(E)に示すように、第2ローカル座標系X2Y2Z2の座標原点がワールド座標系では(x2、y2)であってZ2軸が時計回りに角度(360−φ2)だけ回転しているように配置されている。このため、連結処理部33は、図10(E)に示すように、第2ローカル座標系X2Y2Z2での補正後の測定結果PFa−2をワールド座標系xyzの点(x2、y2)を中心に反時計回りに角度φ2だけ回転することで、第2ローカル座標系X2Y2Z2での補正後の測定結果PFa−2をワールド座標系xyzへ座標変換する。この結果、第2ローカル座標系X2Y2Z2での補正後の測定結果PFa−2は、ワールド座標系xyzでの補正後の測定結果PFb−2となる。そして、ワールド座標系xyzでの第3測定部1−3は、図10(F)に示すように、第3ローカル座標系X3Y3Z3の座標原点がワールド座標系では(x3、y3)であってZ3軸が時計回りに角度(360−φ3)だけ回転しているように配置されている。このため、連結処理部33は、図10(F)に示すように、第3ローカル座標系X3Y3Z3での補正後の測定結果PFa−3をワールド座標系xyzの点(x3、y3)を中心に反時計回りに角度φ3だけ回転することで、第3ローカル座標系X3Y3Z3での補正後の測定結果PFa−3をワールド座標系xyzへ座標変換する。この結果、第3ローカル座標系X3Y3Z3での補正後の測定結果PFa−3は、ワールド座標系xyzでの補正後の測定結果PFb−3となる。この結果、図10(G)に示すように、第1ないし第3測定部1−1〜1−3それぞれで測定された補正後の測定結果PFa−1〜PFa−3が連結され、測定対象Obの3次元形状PFが得られる。   In one example, when the first to third measurement units 1-1 to 1-3 are assembled to the rigid-body support member 2 in the first mode shown in FIG. 3, each process of the process S to the process S4 described above is performed As a result, as shown in FIG. 10A, the first measurement unit 1-1 measures the measurement object Ob in the first local coordinate system X1Y1Z1, and obtains the measurement result PFa-1 after the correction. As shown in FIG. 10 (B), the second measurement unit 1-2 measures the measurement object Ob in the second local coordinate system X2Y2Z2 and obtains the measurement result PFa-2 after the correction, and the third measurement unit In 1-3, as shown in FIG. 10C, the measurement target Ob is measured in the third local coordinate system X3Y3Z3 and the measurement result PFa-3 after correction is obtained. As shown in FIG. 10D, in the first measurement unit 1-1 in the world coordinate system xyz, the coordinate origin of the first local coordinate system X1Y1Z1 is (x1, y1) in the world coordinate system, and the Z1 axis is It is arrange | positioned so that only angle (360- (phi) 1) may be rotated clockwise. Therefore, as shown in FIG. 10D, the connection processing unit 33 focuses on the measurement result PFa-1 after correction in the first local coordinate system X1Y1Z1 centering on the point (x1, y1) in the world coordinate system xyz. By rotating counterclockwise by the angle φ1, the corrected measurement result PFa-1 in the first local coordinate system X1Y1Z1 is subjected to coordinate conversion to the world coordinate system xyz. As a result, the measurement result PFa-1 after correction in the first local coordinate system X1Y1Z1 becomes the measurement result PFb-1 after correction in the world coordinate system xyz. As shown in FIG. 10E, the second measurement unit 1-2 in the world coordinate system xyz has the coordinate origin of the second local coordinate system X2Y2Z2 at (x2, y2) in the world coordinate system, and the Z2 axis is It is arrange | positioned so that only angle (360- (phi) 2) may be rotated clockwise. Therefore, as shown in FIG. 10E, the connection processing unit 33 focuses the measurement result PFa-2 after correction in the second local coordinate system X2Y2Z2 on the point (x2, y2) in the world coordinate system xyz. By rotating counterclockwise by angle φ2, coordinate conversion of the measurement result PFa-2 after correction in the second local coordinate system X2Y2Z2 is performed to the world coordinate system xyz. As a result, the measurement result PFa-2 after correction in the second local coordinate system X2Y2Z2 becomes the measurement result PFb-2 after correction in the world coordinate system xyz. The third measuring unit 1-3 in the world coordinate system xyz is, as shown in FIG. 10F, the coordinate origin of the third local coordinate system X3Y3Z3 at (x3, y3) in the world coordinate system, and is Z3. The axis is arranged to be rotated clockwise by an angle (360-φ3). Therefore, as shown in FIG. 10F, the connection processing unit 33 focuses on the measurement result PFa-3 after correction in the third local coordinate system X3Y3Z3 with the point (x3, y3) in the world coordinate system xyz as the center. By rotating counterclockwise by angle φ3, the coordinate measurement result PFa-3 after correction in the third local coordinate system X3Y3Z3 is subjected to coordinate conversion into the world coordinate system xyz. As a result, the measurement result PFa-3 after correction in the third local coordinate system X3Y3Z3 becomes the measurement result PFb-3 after correction in the world coordinate system xyz. As a result, as shown in FIG. 10 (G), the corrected measurement results PFa-1 to PFa-3 measured by each of the first to third measurement units 1-1 to 1-3 are linked, and the measurement object is measured. The three-dimensional shape PF of Ob is obtained.

そして、制御部31は、記憶部4に記憶された連結処理後における測定対象の3次元形状を出力部6に出力し(S6)、処理を終了する。なお、必要に応じて、制御部31は、記憶部4に記憶された連結処理後における測定対象の3次元形状をIF部7から外部へ出力する。   Then, the control unit 31 outputs the three-dimensional shape of the measurement target after connection processing stored in the storage unit 4 to the output unit 6 (S6), and ends the processing. Note that, as necessary, the control unit 31 outputs the three-dimensional shape of the measurement target after connection processing stored in the storage unit 4 from the IF unit 7 to the outside.

以上説明した通り、本実施形態における形状測定装置Dおよびこれに実装された形状測定方法は、複数の測定部1それぞれで測定された各測定結果をそれぞれ補正するので、各測定範囲の各測定結果を互いに繋ぎ合わせて測定対象Obの3次元形状を測定する場合でも、より高精度に測定できる。   As described above, the shape measuring device D in the present embodiment and the shape measuring method implemented in this correct each measurement result measured by each of the plurality of measuring units 1, and therefore each measurement result of each measurement range Even in the case where the three-dimensional shape of the measuring object Ob is measured by joining together, it is possible to measure with higher accuracy.

また、上記形状測定装置Dよび上記形状測定方法は、位置ズレ量情報記憶部41をさらに備えるので、予め用意された各位置ズレ量B(Pn)を用いてより迅速に各測定結果を補正できる。   Further, since the shape measuring device D and the shape measuring method further include the positional displacement amount information storage unit 41, each measurement result can be corrected more quickly using the respective positional displacement amounts B (Pn) prepared in advance. .

また、上記形状測定装置Dよび上記形状測定方法は、傾斜角情報記憶部42をさらに備えるので、予め用意された各傾斜角θ(Pn)を用いてより迅速に各測定結果を補正できる。   Further, since the shape measuring device D and the shape measuring method further include the tilt angle information storage unit 42, each measurement result can be corrected more quickly using each tilt angle θ (Pn) prepared in advance.

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。   While the present invention has been properly and sufficiently described above through the embodiments with reference to the drawings in order to express the present invention, those skilled in the art can easily change and / or improve the above embodiments. It should be recognized that it is possible. Therefore, unless a change or improvement implemented by a person skilled in the art is at a level that deviates from the scope of the claims set forth in the claims, the change or the improvement is the scope of the rights of the claim It is interpreted as being included in

D 形状測定装置
SP 基準サンプル
1 測定部
1−1 第1測定部
1−2 第2測定部
1−3 第3測定部
3 制御処理部
4 記憶部
32 補正部
41 位置ズレ量情報記憶部
42 傾斜角情報記憶部
D shape measurement apparatus SP reference sample 1 measurement unit 1-1 first measurement unit 1-2 second measurement unit 1-3 third measurement unit 3 control processing unit 4 storage unit 32 correction unit 41 positional deviation amount information storage unit 42 inclination Corner information storage unit

Claims (5)

所定の測定範囲における画像を生成し、前記生成した画像に基づいて測定対象における前記所定の測定範囲での3次元形状を測定する複数の測定部と、
剛体で形成され、前記複数の測定部それぞれにおける各測定範囲の少なくとも一部が互いに重複しないように前記複数の測定部を支持する剛体支持部材と、
前記複数の測定部それぞれで測定された各測定結果をそれぞれ補正する補正部とを備え、
前記補正部は、複数の測定点それぞれについて、当該測定点での位置ズレ量および傾斜角に基づく補正値で当該測定点での測定結果を補正し、
前記位置ズレ量は、当該測定点が、所定の第1方向に沿って延びる基準線から、前記所定の第1方向に直交する第2方向に沿ってずれたズレ量であり、
前記傾斜角は、当該測定点における前記測定対象の表面の接平面と、前記第1および第2方向で形成される基準平面とのなす角であること
を特徴とする形状測定装置。
A plurality of measurement units that generate an image in a predetermined measurement range and measure a three-dimensional shape in the predetermined measurement range of the measurement target based on the generated image;
A rigid support member formed of a rigid body and supporting the plurality of measurement units such that at least a part of each measurement range in each of the plurality of measurement units do not overlap with each other;
And a correction unit that corrects each measurement result measured by each of the plurality of measurement units,
The correction unit corrects the measurement result at the measurement point with a correction value based on the displacement amount at the measurement point and the inclination angle for each of the plurality of measurement points.
The positional displacement amount is a displacement amount in which the measurement point is displaced from a reference line extending along a predetermined first direction along a second direction orthogonal to the predetermined first direction,
The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the inclination angle is an angle between a tangent plane of the surface to be measured at the measurement point and a reference plane formed in the first and second directions.
前記複数の測定点それぞれにおける各位置ズレ量を記憶する位置ズレ量情報記憶部をさらに備えること
を特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
The shape measurement device according to claim 1, further comprising: a positional displacement amount information storage unit that stores positional displacement amounts at each of the plurality of measurement points.
前記複数の測定点それぞれにおける各傾斜角を記憶する傾斜角情報記憶部をさらに備えること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の形状測定装置。
The shape measuring device according to claim 1 or 2, further comprising an inclination angle information storage unit that stores each inclination angle at each of the plurality of measurement points.
前記複数の測定部それぞれは、光切断法によって3次元形状を測定すること
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の形状測定装置。
The shape measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the plurality of measuring units measures a three-dimensional shape by a light cutting method.
複数の測定部それぞれにおける各測定範囲の少なくとも一部が互いに重複しないように前記複数の測定部を、剛体で形成された剛体支持部材で支持した形状測定装置で測定対象の3次元形状を測定する形状測定方法であって、
前記複数の測定部によって前記各測定範囲における各画像をそれぞれ生成する画像生成工程と、
前記画像生成工程で生成した各画像に基づいて前記測定対象における前記各測定範囲での各測定結果をそれぞれ求める形状演算工程と、
前記形状演算工程で求めた前記各測定範囲での各測定結果をそれぞれ補正する補正工程とを備え、
前記補正工程は、複数の測定点それぞれについて、当該測定点での位置ズレ量と傾斜角とに基づく補正値で当該測定点での測定結果を補正し、
前記位置ズレ量は、当該測定点が、所定の第1方向に沿って延びる基準線から、前記所定の第1方向に直交する第2方向に沿ってずれたズレ量であり、
前記傾斜角は、当該測定点における前記測定対象の表面の接平面と、前記第1および第2方向で形成される基準平面とのなす角であること
を特徴とする形状測定方法。
The three-dimensional shape of the object to be measured is measured by a shape measuring apparatus in which the plurality of measurement units are supported by a rigid support member formed of a rigid body so that at least a part of each measurement range in each of the plurality of measurement units do not overlap each other. It is a shape measurement method, and
An image generation step of generating each image in each of the measurement ranges by the plurality of measurement units;
A shape calculation step of obtaining each measurement result in each measurement range in the measurement target based on each image generated in the image generation step;
And a correction step of correcting each measurement result in each measurement range obtained in the shape calculation step,
The correction step corrects the measurement result at the measurement point for each of the plurality of measurement points with a correction value based on the positional displacement amount at the measurement point and the inclination angle.
The positional displacement amount is a displacement amount in which the measurement point is displaced from a reference line extending along a predetermined first direction along a second direction orthogonal to the predetermined first direction,
The shape measuring method, wherein the inclination angle is an angle formed by a tangent plane of the surface to be measured at the measurement point and a reference plane formed in the first and second directions.
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