JP7149220B2

JP7149220B2 - 三次元計測装置及び三次元計測方法

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Publication number: JP7149220B2
Application number: JP2019068618A
Authority: JP
Inventors: 一将鈴木; 俊寛林; 治孝井本; 賢一郎町田; 清文藤村; 健太深野; 護森; 崇紘伊藤
Original assignee: IHI Corp; IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2022-10-06
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP2020165901A

Description

本実施形態は、三次元計測装置及び三次元計測方法に関する。

例えば、構造物の検査等を目的として、複数のカメラにより構造物を撮影し、当該撮影により生成された複数の画像を解析することで、構造物の三次元形状を計測することが行われている（例えば、下記特許文献１を参照）。特に、表面が平らであることが求められ、かつ人等の接触により形状が変わりやすい構造物（例えば、少なくとも布により形成される繊維構造物（メッシュ構造物））の三次元形状の計測を行う場合、再帰反射性塗料を当該構造物に塗布し、さらに複数のカメラにより構造物を撮影することで三次元形状の計測を行う近接写真測量を行っている。また、上記繊維構造物の三次元形状の計測を行う場合、別の手段として、マーカを当該繊維構造物に貼付し、さらに上記近接写真測量を行っている。

特開平１０－３３２３７０号公報

上記繊維構造物に上記塗料を塗布すると、塗料の洗浄が困難である。また、当該塗料の塗布が可能であっても、塗料の塗装及び洗浄の手間が掛かる。また、上記マーカを用いる手法は、当該マーカの貼付及び剥離に手間が掛かる。このため、上記塗料の塗布又はマーカの貼付を伴う計測手法は、生産効率が求められる繊維構造物（量産品）の製造工程に組み込むことが困難である。また、上記近接写真測量は、知見のある作業者が時間を掛けて行う手法である。このため、上記近接写真測量を用いる計測手法は、上記計測手法と同様に、生産効率が求められる繊維構造物の製造工程に組み込むことが困難である。

本実施形態はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、生産コスト及び時間を削減でき、かつ知見を必要とせずに、上記繊維構造物の三次元形状の計測を行うことができる三次元計測装置及び三次元計測方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本実施形態に係る三次元計測装置は、繊維構造物を計測対象とする三次元計測装置であって、複数のレーザ光を前記繊維構造物に対して照射するレーザ照射装置と、前記複数のレーザ光が照射された前記繊維構造物を撮影する複数のカメラと、前記複数のカメラ各々により撮影された複数の画像ごとに、前記繊維構造物に照射された前記複数のレーザ光を抽出する抽出処理部と、前記複数の画像ごとの前記複数のレーザ光の抽出結果に基づいて、前記複数の画像各々に含まれ、かつ前記繊維構造物の表面における照射位置が同一であるレーザ光同士を対応付ける対応付け部と、前記複数の画像間において対応付けられた前記レーザ光に基づいて、前記複数の画像間の視差を算出し、前記視差及び前記複数のカメラ各々の設置位置に基づいて、前記繊維構造物に対して照射された前記複数のレーザ光の三次元座標を算出し、算出した前記三次元座標及び前記繊維構造物における前記レーザ光の照射面の端部に位置する前記レーザ光の三次元座標を基準として設定される基準平面を比較することで、前記繊維構造物の表面の凹凸を示す等高線図を出力する算出処理部と、を具備する。

また、前記繊維構造物は、３つの面が互いに直交する三面直交体であり、前記算出処理部は、算出した前記三次元座標に基づく実空間における前記３つの面各々の相対的位置関係に基づいて、前記３つの面各々のなす角を算出するように構成されることが好ましい。

上記目的を達成するため、本実施形態に係る三次元計測方法は、繊維構造物を計測対象とする三次元計測装置において用いられる三次元計測方法であって、前記三次元計測装置を構成するレーザ照射装置により、複数のレーザ光を前記繊維構造物に対して照射するレーザ照射工程と、前記三次元計測装置を構成する複数のカメラにより、前記複数のレーザ光が照射された前記繊維構造物を撮影する撮影工程と、前記三次元計測装置を構成する演算装置により、前記複数のカメラ各々により撮影された複数の画像ごとに、前記繊維構造物に照射された前記複数のレーザ光を抽出する抽出処理工程と、前記演算装置により、前記複数の画像ごとの前記複数のレーザ光の抽出結果に基づいて、前記複数の画像各々に含まれ、かつ前記繊維構造物の表面における照射位置が同一であるレーザ光同士を対応付ける対応付け工程と、前記演算装置により、前記複数の画像間において対応付けられた前記レーザ光に基づいて、前記複数の画像間の視差を算出し、前記視差及び前記複数のカメラ各々の設置位置に基づいて、前記繊維構造物に対して照射された前記複数のレーザ光の三次元座標を算出し、算出した前記三次元座標及び前記繊維構造物における前記レーザ光の照射面の端部に位置する前記レーザ光の三次元座標を基準として設定される基準平面を比較することで、前記繊維構造物の表面の凹凸を示す等高線図を出力する算出処理工程と、を含む。

また、前記繊維構造物は、３つの面が互いに直交する三面直交体であり、前記算出処理工程は、前記演算装置により、前記三次元座標に基づく実空間における前記３つの面各々の相対的位置関係に基づいて、前記３つの面各々のなす角を算出することを含むことが好ましい。

本実施形態に係る三次元計測装置及び三次元計測方法は、生産コスト及び時間を削減でき、かつ知見を必要とせずに、上記構造物の三次元形状の計測を行うことができる。

本実施形態に係る三次元計測装置の概略図である。図１に示す三次元計測装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る三次元計測装置において実行される、構造物の三次元計測処理の流れを示すフローチャートである。レーザ照射装置に対して上方に設置されたカメラにより撮影された画像を示す図である。レーザ照射装置に対して下方に設置されたカメラにより撮影された画像を示す図である。レーザ照射装置に対して左方に設置されたカメラにより撮影された画像を示す図である。レーザ照射装置に対して右方に設置されたカメラにより撮影された画像を示す図である。計測点抽出部により抽出された複数のレーザ光（計測点）を示す図である。計測点番号付け部により認識された面を示す図である。三次元計測装置により計測された構造物の三次元形状を表示する表示画面を示す図である。算出処理部により出力された等高線図である。

以下、本実施形態に係る三次元計測装置及び三次元計測方法について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。

まず、本実施形態に係る三次元計測装置の概要について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る三次元計測装置１の概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る三次元計測装置１は、計測対象である構造物２の三次元形状を計測するものである。三次元計測装置１は、例えば、撮影ユニット１０、演算装置２０及び表示機器４０を少なくとも含む。

上記三次元計測装置１は、上記撮影ユニット１０の支持筐体１６に設けられるレーザ照射装置１５により、構造物２に対して複数のレーザ光を照射する。さらに、三次元計測装置１は、複数のレーザ光が照射された構造物２を当該支持筐体１６に設けられる複数のカメラ１１～１４により撮影する。また、三次元計測装置１は、例えば、複数のカメラ１１～１４各々により生成された複数の画像及び複数のカメラ１１～１４各々の設置位置に基づいて、演算装置２０により構造物２に対して照射された複数のレーザ光各々の三次元座標を算出する。これにより、三次元計測装置１は、上記構造物２の三次元形状を計測する。また、三次元計測装置１は、演算装置２０により計測された三次元形状をユーザに提示する画面を表示機器４０に表示する。

ここで、上記構造物２は、少なくとも１枚の布により形成される繊維構造物（メッシュ構造物）である。例えば、本実施形態における構造物２は、上記繊維構造物として、３つの面が互いに直交する三面直交体を想定している。より具体的には、本実施形態における構造物２は、入射した光を、入射方向と平行、かつ反対方向に反射する性能を示す再帰反射性能を有し、かつ少なくとも３枚の導電性を有する布（電波反射膜）により形成されるコーナーキューブリフレクタである。すなわち、本実施形態に係る三次元計測装置１は、上記コーナーキューブリフレクタの再帰反射性能に影響する、上記電波反射膜の平面度合い及び３つの面各々のなす角を主として計測する。

次に、図１に示す三次元計測装置１の構成について、図２を参照して説明する。図２は、図１に示す三次元計測装置１の構成を示すブロック図である。図２に示す三次元計測装置１は、例えば、撮影ユニット１０、演算装置２０、入力機器３０及び表示機器４０を備えている。演算装置２０は、撮影ユニット１０、入力機器３０及び表示機器４０と電気的又は光学的に相互に接続されている。

まず、撮影ユニット１０について説明する。撮影ユニット１０は、上記構造物２の撮影に必要な構成を備える装置である。当該撮影ユニット１０には、支持筐体１６に複数のカメラ１１～１４及びレーザ照射装置１５が設けられている。例えば、複数のカメラ１１～１４及びレーザ照射装置１５各々の設置位置は、計測対象となる上記構造物２の設置位置及び大きさに応じて決定される。また、本実施形態における複数のカメラ１１～１４は、レーザ照射装置１５を中心として、放射状に設置されている。なお、本実施形態では、図２に示すように、上記レーザ照射装置１５に対して複数のカメラ１１～１４を等間隔に設置しているが、レーザ照射装置１５及び複数のカメラ１１～１４の相対的位置関係（例えば、各構成間の距離又は各構成の実空間における三次元座標）が把握可能であれば、複数のカメラ１１～１４を任意の位置に設置可能である。このとき、レーザ照射装置１５及び複数のカメラ１１～１４の相対的位置関係に関する情報は、構造物２とレーザ照射装置１５及び複数のカメラ１１～１４との相対的位置関係に関する情報も含めて、演算装置２０の記憶部２２に記憶されることとする。

ここで、本実施形態における複数のカメラ１１～１４は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ、ラインセンサカメラ又は当該技術分野で知られている他の任意のカメラである。また、複数のカメラ１１～１４により生成される画像は、アナログ画像でもディジタル画像でもよい。上記画像がアナログ画像である場合、例えば、後述する演算装置２０により、画像をアナログ画像からディジタル画像に変換する必要がある。また、本実施形態に係る三次元計測装置１は、４台のカメラ１１～１４を有しているが、少なくとも２台のカメラを有していればよい。

また、本実施形態におけるレーザ照射装置１５は、１つのレーザ光を回折光学素子に通すことで格子状の複数のレーザ光を生成し、当該格子状の複数のレーザ光を計測対象となる上記構造物２に対して照射することを想定している。この他にも、本実施形態におけるレーザ照射装置１５は、複数のレーザ光源を備え、当該複数のレーザ光源各々からレーザ光を上記構造物２に対して照射してもよい。また、本実施形態におけるレーザ照射装置１５は、レーザ光を高速で走査することで見かけ上の複数のレーザ光を上記構造物２に対して照射してもよい。また、上記複数のレーザ光は、例えば、ドット形状を有しており、かつアレイ状に配列されていることが好ましい。

また、上記撮影ユニット１０に含まれる複数のカメラ１１～１４による撮影タイミング及びレーザ照射装置１５によるレーザ光の照射タイミングは、後述する演算装置２０により制御される。より具体的には、上記構造物２にレーザ光を照射した状態で、複数のカメラ１１～１４を同期させて撮影するように、複数のカメラ１１～１４による撮影タイミング及びレーザ照射装置１５によるレーザ光の照射タイミングが、演算装置２０により制御される。なお、レーザ照射装置１５によるレーザ光の照射及び複数のカメラ１１～１４による構造物２の撮影は、例えば、後述する入力機器３０を介したユーザによる入力操作により実行される。

次に、演算装置２０について説明する。演算装置２０は、接続された機器とのデータのやり取り及び当該計測に関する演算処理を実行するパーソナルコンピュータ又はワークステーションである。また、演算装置２０は、三次元計測装置１に含まれる各構成の統括制御を実行する。図２に示すように、本実施形態における演算装置２０は、入出力インタフェース部２１、記憶部２２及び処理部２３を有する。入出力インタフェース部２１、記憶部２２及び処理部２３は、装置内に設けられたバス２４を介して電気的に相互に接続される。

入出力インタフェース部２１は、演算装置２０及び他の機器を電気的又は光学的に相互に接続し、演算装置２０内の構成及び他の機器の間の通信を確立する。本実施形態における入出力インタフェース部２１は、有線接続又は無線接続のうちの少なくとも一つの接続手法により、演算装置２０及び他の機器を接続する。例えば、入出力インタフェース部２１は、入力機器３０を介して入力されたユーザの入力操作を電気信号へ変換し、処理部２３へ出力する。また、入出力インタフェース部２１は、処理部２３から出力されたデータを表示機器４０の制御信号へ変換し表示機器４０へ出力する。なお、本実施形態における入出力インタフェース部２１は、図示しない外部機器と接続されてもよい。

記憶部２２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等のデータを記憶可能な機器を含む。例えば、本実施形態における記憶部２２は、上記複数のカメラ１１～１４により生成された上記複数の画像を記憶する。本実施形態における記憶部２２は、ＨＤＤ、又はＳＳＤ等の機器以外にも、光磁気ディスク、ＣＤ（Compact Disc）、又はＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクを利用してもよい。また、記憶部２２の保存領域は、演算装置２０内にあってもよいし、入出力インタフェース部２１を介して接続された外部記憶装置（図示せず）内にあってもよい。

処理部２３は、ハードウェア資源として、所定のプロセッサを有する。処理部２３は、画像取得部２３１、計測点抽出部（抽出処理部）２３２、計測点番号付け部（対応付け部）２３３、算出処理部２３４及び表示処理部２３５を有する。

画像取得部２３１は、上記複数の画像を取得する。本実施形態における画像取得部２３１は、記憶部２２、又は上記外部記憶装置（図示せず）に記憶された当該複数の画像を取得する。

計測点抽出部（抽出処理部）２３２は、画像取得部２３１により取得された上記複数の画像ごとに、上記構造物２に対して照射された複数のレーザ光を上記構造物２上において三次元座標を計測するための計測点（マーカ）として抽出する。例えば、本実施形態における計測点抽出部２３２は、画像取得部２３１により取得された上記複数の画像各々に対して、二値化処理を実行する。これにより、計測点抽出部２３２は、上記画像内において、当該レーザ光が照射されている箇所（すなわち、計測点）及びその他の箇所を抽出する。

計測点番号付け部（対応付け部）２３３は、上記計測点抽出部２３２により抽出された上記計測点各々に番号を付与する。本実施形態における計測点番号付け部２３３は、複数の画像ごとの複数のレーザ光の抽出結果に基づいて、複数の画像各々に含まれ、かつ上記構造物２の表面における照射位置が同一である計測点に対して同一の番号を付与する。これにより、計測点番号付け部２３３は、各画像に含まれる計測点同士を対応付ける。また、計測点番号付け部２３３は、当該番号付けの過程において、上記構造物２を形成する３つの面を認識した上で、３つの面各々に含まれる計測点に３つの面ごとの番号を付与する。

ここで、本実施形態における演算装置２０が３つの面を認識することができる理由としては、３つの面ごとに上記計測点の配列パターンが異なることが挙げられる。例えば、本実施形態における構造物２は、３つの面が互いに直交する三面直交体である。すなわち、レーザ照射装置１５から照射される複数のレーザ光の当たり方が、面ごとに異なる。演算装置２０は、計測点抽出部２３２における上記計測点の抽出結果から３つの面ごとに上記計測点の配列パターンを認識する。これにより、演算装置２０が３つの面を認識することができる。

算出処理部２３４は、上記計測点番号付け部２３３により複数の画像間において対応付けられたレーザ光（計測点）に基づいて、複数の画像間の視差を算出する。ここで、本実施形態における視差は、例えば、一方の画像の計測点の画像内での位置を基準として、対応付けられた他方の画像の計測点の画像内での位置のずれ量のことである。また、算出処理部２３４は、当該視差及び複数のカメラ１１～１４各々の設置位置に基づいて、構造物２に対して照射された複数のレーザ光（計測点）各々の三次元座標を算出する。例えば、算出処理部２３４は、ステレオマッチング法等の手法を用いて、上記計測点各々の三次元座標を算出する。これにより、三次元計測装置１は、構造物２の三次元形状を計測することができる。

また、算出処理部２３４は、算出した三次元座標に基づいて、上記３つの面各々の平面度合いを算出する。例えば、本実施形態における算出処理部２３４は、上記平面度合いの指標として、構造物２の表面の凹凸を示す等高線図を出力する。本実施形態における算出処理部２３４は、算出した三次元座標及び上記構造物２におけるレーザ光の照射面の端部に位置する計測点の三次元座標を基準として設定される基準平面を比較することで、上記等高線図を出力する。より具体的には、算出処理部２３４は、上記３つの面各々の端部に位置する計測点を含む仮想平面（基準平面）を設定し、当該仮想平面とその他の計測点の三次元座標とを比較することで、構造物２の表面において凹んでいる箇所及び突出している箇所を把握し、構造物２の表面において凹んでいる箇所及び突出している箇所を当該等高線図として出力している。

また、算出処理部２３４は、算出した三次元座標に基づいて、３つの面各々のなす角を算出する。例えば、上記計測点各々の三次元座標を算出することができれば、実空間における３つの面各々の相対的位置関係（例えば、実空間において３つの面各々が向いている方向）を把握することができる。このため、算出処理部２３４は、実空間における３つの面各々の相対的位置関係に基づいて、３つの面各々のなす角を算出することができる。

表示処理部２３５は、上記算出処理部２３４による算出結果をユーザに提示するための処理を実行する。例えば、本実施形態における表示処理部２３５は、算出処理部２３４により算出された上記三次元座標に基づいて、上記構造物２の三次元形状を表示する表示画面をユーザに提示するための処理を実行する。また、表示処理部２３５は、上記等高線図をユーザに提示するための処理を実行する。また、表示処理部２３５は、上記なす角をユーザに提示するための処理を実行する。なお、上記計測点、等高線図及びなす角の表示は、別窓で表示してもよいし、同じ窓で表示してもよい。

次に、入力機器３０について説明する。入力機器３０は、ユーザの入力操作を受け付ける。ここで、本実施形態における入力機器３０は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチボタン、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、手書き入力を行うタッチペン、又は表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチパネルディスプレイのうちの少なくとも一つである。

最後に、表示機器４０について説明する。表示機器４０は、処理部２３による制御に従い、種々のデータを表示する。表示機器４０は、表示インタフェース回路、及び表示パネルを有する。表示インタフェース回路は、表示対象を表すデータをビデオ信号に変換する。表示信号は、表示パネルに供給される。表示パネルは、表示対象を表すビデオ信号を表示する。ここで、本実施形態における表示機器４０としては、例えば、ＣＲＴディスプレイ（Cathode Ray Tube Display）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro Luminescence Display）、プラズマディスプレイ、又は当該技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。

ここで、本実施形態に係る三次元計測装置１において実行される処理について、図３～図８を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る三次元計測装置１において実行される、上記構造物２の三次元計測処理の流れを示すフローチャートである。

まず、三次元計測装置１のレーザ照射装置１５は、演算装置２０による制御の下、構造物２に対して複数のレーザ光を照射する（レーザ照射工程）。さらに、三次元計測装置１の複数のカメラ１１～１４は、演算装置２０による制御の下、複数のレーザ光が照射された構造物２を同時に撮影する（撮影工程）（ステップＳ１）。図４Ａ～図４Ｄは、上記複数のカメラ１１～１４各々により撮影された画像である。なお、図４Ａは、レーザ照射装置１５に対して上方に設置されたカメラ１１により撮影された画像を示す。図４Ｂは、レーザ照射装置１５に対して下方に設置されたカメラ１２により撮影された画像を示す。図４Ｃは、レーザ照射装置１５に対して左方に設置されたカメラ１３により撮影された画像を示す。図４Ｄは、レーザ照射装置１５に対して右方に設置されたカメラ１４により撮影された画像を示す。上記複数のカメラ１１～１４各々による構造物２の撮影後、処理部２３の画像取得部２３１は、上記複数の画像を取得する。

ステップＳ１の処理後、処理部２３の計測点抽出部２３２は、画像取得部２３１により取得された上記複数の画像ごとに、構造物２に照射された複数のレーザ光を上記構造物２上において三次元座標を計測する計測点として抽出する（抽出処理工程）（ステップＳ２）。図５は、上記計測点抽出部２３２により抽出された計測点を示す図である。図５に示すように、計測点抽出部２３２により、上記複数の画像各々に対して二値化処理を実行することで、上記画像内において、当該レーザ光が照射されている箇所（すなわち、計測点）及びその他の箇所が抽出されていることがわかる。

ステップＳ２の処理後、処理部２３の計測点番号付け部２３３は、上記計測点抽出部２３２により抽出された上記計測点各々に番号を付与する（ステップＳ３）。このとき、計測点番号付け部２３３は、図６に示すように、上記構造物２を形成する３つの面（ＸＹ面ＳＦ１、ＹＺ面ＳＦ２及びＺＸ面ＳＦ３）を認識した上で、３つの面各々に含まれる計測点に３つの面ごとの番号を付与する。

ステップＳ３の処理後、処理部２３の算出処理部２３４は、上記計測点番号付け部２３３により複数の画像間において対応付けられたレーザ光（計測点）に基づいて、複数の画像間の視差を算出する。また、算出処理部２３４は、当該視差及び複数のカメラ１１～１４各々の設置位置に基づいて、構造物２に対して照射された複数のレーザ光（計測点）各々の三次元座標を３つの面ごとに算出する（算出処理工程における三次元座標の算出）（ステップＳ４）。

ステップＳ４の処理後、算出処理部２３４は、３つの面ごとに算出した三次元座標及び３つの面ごとに設定される上記基準平面を比較することで、構造物２の表面の凹凸を示す等高線図を３つの面ごとに出力する（算出処理工程における等高線図の出力）。また、算出処理部２３４は、算出した三次元座標に基づく実空間における３つの面各々の相対的位置関係に基づいて、３つの面各々のなす角を算出する（算出処理工程におけるなす角の算出）（ステップＳ５）。

表示処理部２３５は、上記算出処理部２３４による算出結果をユーザに提示するための処理を実行する（ステップＳ６）。例えば、本実施形態における表示処理部２３５は、算出処理部２３４により算出された上記三次元座標に基づいて、上記構造物２の三次元形状を表示する表示画面をユーザに提示するための処理を実行する。また、表示処理部２３５は、上記なす角をユーザに提示するための処理を実行する。これにより、図７に示すように、上記構造物２の三次元形状を表示する表示画面が表示機器４０に表示される。さらに、当該表示画面には、ＸＹ面ＳＦ１及びＹＺ面ＳＦ２のなす角「９０．５°」、ＹＺ面ＳＦ２及びＺＸ面ＳＦ３のなす角「８９．５°」並びにＺＸ面ＳＦ３及びＸＹ面ＳＦ１のなす角「８９．５°」が表示される。ここで、本実施形態に係る三次元計測装置１は、上記計測点番号付け部２３３により、３つの面各々を認識しているため、各面の表示形式（例えば、色彩）を適宜変更してもよい。

また、表示処理部２３５は、上記等高線図をユーザに提示するための処理を実行する。これにより、図８に示すように、３つの面（ＸＹ面ＳＦ１、ＹＺ面ＳＦ２及びＺＸ面ＳＦ３）ごとの等高線図が表示機器４０に表示される。ステップＳ６の処理後、本実施形態に係る三次元計測装置１は、一連の処理を終了する。

上記構成によれば、本実施形態に係る三次元計測装置１は、再帰反射性塗料を構造物２に塗布する代わりに、レーザ照射装置１５から構造物２に対して照射される複数のレーザ光をマーカとして用いている。すなわち、本実施形態に係る三次元計測装置１は、塗料の塗装／洗浄工程、又はマーカの貼付／剥離工程をなくすことができ、生産コスト（例えば、塗料費、塗装設備費及び人件費）及び時間を削減することができる。

また、本実施形態に係る三次元計測装置１は、一連の処理を自動化しているため、特別な知見のない作業員でも短時間で構造物２の三次元形状の計測を実施することができる。さらに、本実施形態に係る三次元計測装置１は、当該計測の高速化だけでなく、中間検査による調整作業にも適用可能となり、生産効率が求められる構造物２の製造工程に組み込むことができる。

かくして、本実施形態に係る三次元計測装置１は、生産コスト及び時間を削減でき、かつ知見を必要とせずに、上記構造物２の三次元形状の計測を行うことができる。

なお、上記説明において用いた「所定のプロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の専用又は汎用のプロセッサ、若しくは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）等を意味する。また、本実施形態の各構成要素（各処理部）は、単一のプロセッサに限らず、複数のプロセッサによって実現するようにしてもよい。さらに、複数の構成要素（複数の処理部）を、単一のプロセッサによって実現するようにしてもよい。

以上、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１三次元計測装置
２構造物
１０撮影ユニット
１１～１４カメラ
１５レーザ照射装置
１６支持筐体
２０演算装置
２１入出力インタフェース部
２２記憶部
２３処理部
２４バス
３０入力機器
４０表示機器
２３１画像取得部
２３２計測点抽出部（抽出処理部）
２３３計測点番号付け部（対応付け部）
２３４算出処理部
２３５表示処理部

Claims

繊維構造物を計測対象とする三次元計測装置であって、
複数のレーザ光を前記繊維構造物に対して照射するレーザ照射装置と、
前記複数のレーザ光が照射された前記繊維構造物を撮影する複数のカメラと、
前記複数のカメラ各々により撮影された複数の画像ごとに、前記繊維構造物に照射された前記複数のレーザ光を抽出する抽出処理部と、
前記複数の画像ごとの前記複数のレーザ光の抽出結果に基づいて、前記複数の画像各々に含まれ、かつ前記繊維構造物の表面における照射位置が同一であるレーザ光同士を対応付ける対応付け部と、
前記複数の画像間において対応付けられた前記レーザ光に基づいて、前記複数の画像間の視差を算出し、前記視差及び前記複数のカメラ各々の設置位置に基づいて、前記繊維構造物に対して照射された前記複数のレーザ光の三次元座標を算出し、算出した前記三次元座標及び前記繊維構造物における前記レーザ光の照射面の端部に位置する前記レーザ光の三次元座標を基準として設定される基準平面を比較することで、前記繊維構造物の表面の凹凸を示す等高線図を出力する算出処理部と、
を具備する三次元計測装置。
前記繊維構造物は、３つの面が互いに直交する三面直交体であり、
前記算出処理部は、算出した前記三次元座標に基づく実空間における前記３つの面各々の相対的位置関係に基づいて、前記３つの面各々のなす角を算出するように構成される、
請求項１に記載の三次元計測装置。
繊維構造物を計測対象とする三次元計測装置において用いられる三次元計測方法であって、
前記三次元計測装置を構成するレーザ照射装置により、複数のレーザ光を前記繊維構造物に対して照射するレーザ照射工程と、
前記三次元計測装置を構成する複数のカメラにより、前記複数のレーザ光が照射された前記繊維構造物を撮影する撮影工程と、
前記三次元計測装置を構成する演算装置により、前記複数のカメラ各々により撮影された複数の画像ごとに、前記繊維構造物に照射された前記複数のレーザ光を抽出する抽出処理工程と、
前記演算装置により、前記複数の画像ごとの前記複数のレーザ光の抽出結果に基づいて、前記複数の画像各々に含まれ、かつ前記繊維構造物の表面における照射位置が同一であるレーザ光同士を対応付ける対応付け工程と、
前記演算装置により、前記複数の画像間において対応付けられた前記レーザ光に基づいて、前記複数の画像間の視差を算出し、前記視差及び前記複数のカメラ各々の設置位置に基づいて、前記繊維構造物に対して照射された前記複数のレーザ光の三次元座標を算出し、算出した前記三次元座標及び前記繊維構造物における前記レーザ光の照射面の端部に位置する前記レーザ光の三次元座標を基準として設定される基準平面を比較することで、前記繊維構造物の表面の凹凸を示す等高線図を出力する算出処理工程と、
を含む三次元計測方法。
前記繊維構造物は、３つの面が互いに直交する三面直交体であり、
前記算出処理工程は、前記演算装置により、前記三次元座標に基づく実空間における前記３つの面各々の相対的位置関係に基づいて、前記３つの面各々のなす角を算出することを含む、
請求項３に記載の三次元計測方法。