JPH07286827A - 光学式変位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】物体の形状に対する誤差を少なくするとともに
測定値の再現性を向上させ、かつ物体表面の形状や箇所
に対応した処理手順を容易に選択する。 【構成】変位センサ１１は、物体の表面の切断線上を投
光スポットが移動するように光ビームを物体表面に走査
投光し切断線上の各位置での物体との距離を求める。変
化点認識部１２は、光ビームの走査位置と変位とを組と
した切断線上の多数の測定点に基づいて隣接する測定点
間の変位の差分の増減の傾向を求め増減の傾向が変化す
る測定点を変化点として抽出する。演算点認識部１３
は、複数の変化点の間の関係に基づいて物体の形状もし
くは寸法を求める際の代表となる演算点を求める。演算
処理部１４は、求めた演算点の位置に基づいて物体の表
面形状の特徴寸法を求める。処理設定部２は、変化点か
ら演算点を求める手順を物体の位置や形状に応じて指示
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学式変位測定装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の光学式変位測定装置
として、特開平１−２４５１０３号公報に記載された技
術が知られている。この光学式変位測定装置は、物体の
表面に光ビームを照射し、光ビームによって物体の表面
に形成される投光スポットを走査するとともに、三角測
量法を用いて各走査位置における投光スポットまでの距
離ないし基準平面に対する投光スポットの変位を測定す
るように構成されている。したがって、物体表面の変位
と走査位置とを対応付けることにより、物体表面の各位
置における変位を測定することができる。また、距離や
変位は投光スポットの各位置で連続的に測定するのでは
なく、投光スポットを走査する線（すなわち走査線）の
上で走査の時間順に多数の測定点を求めている。測定点
は光ビームの走査方向について等間隔に設定してある。
この装置では、各測定点間での変位の差分を求め、走査
の時間順に並ぶ測定点の点列について、求めた差分の符
号が順に並ぶ測定点で連続して同符号であると差分の絶
対値を積算するようにし、積算値が最大となる測定点を
段差点とし、段差点の座標に基づいて物体表面の段差の
位置や寸法を求めるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、物体表面の
形状を計測する際に、段差のみではなく他の形状（物体
の表面について突部や溝の幅、突部や溝の中心位置、２
つの突部や穴や溝の中心間のピッチ、段の段差や穴の深
さ、段の高さの中心、２段階になっている段のピッチな
ど）についても求めたいことがあるが、上記従来構成で
は段差点のみを求めているから、各種寸法を計測するよ
うに拡張するのが難しく、汎用性に欠けるという問題が
ある。また、測定すべき箇所や形状は物体に応じて異な
るものであり、測定箇所や測定形状にかかわりなく同じ
処理手順を用いていたのでは、正確な測定が行なえない
という問題がある。

【０００４】これに対して、本発明者らは、先に特願平
５−３３７５８号として、段差点に代えて変化点を導入
し、光学式変位測定装置を提案した。変化点は差分の正
負の符号のみではなく差分に対する上限と下限との２つ
の閾値を設定し、差分が両閾値により設定された範囲内
か範囲外かを符号とともに適用して決定するものであ
り、物体表面の形状や箇所に応じて閾値を適宜設定する
ことで物体の形状や箇所に対応可能になっている。

【０００５】しかしながら、このようにして求めた変化
点は、実際の物体の形状に対する誤差が比較的大きく、
形状や寸法の認識精度が低いという問題があり、また測
定点のデータのばらつきの影響を受けやすく、測定値の
再現性が低いという問題を有している。本発明は上記問
題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、物体の
形状に対する誤差を少なくするとともに測定値の再現性
を向上させ、しかも、物体表面の形状や箇所に対応した
処理手順を容易に選択することができるようにした光学
式変位測定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、物体
の表面の走査線上を投光スポットが移動するように光ビ
ームを物体表面に走査投光し走査線上の各位置での物体
との距離を求める変位センサと、光ビームの走査位置と
変位とを組とした走査線上の多数の測定点に基づいて隣
接する測定点間の変位の差分の増減の傾向を求め増減の
傾向が変化する測定点を変化点として抽出する変化点認
識部と、複数の変化点の間の関係に基づいて物体の形状
寸法を求める際に用いる演算点を求める演算点認識部
と、求めた演算点の位置に基づいて物体の表面形状の特
徴寸法を求める演算処理部と、変化点から演算点を求め
る手順を物体の位置や形状に応じて設定する処理設定部
とを具備して成ることを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、演算点認識部は、物体表面の角部を挟む２本の直線
の近似直線を隣接する変化点の関係に基づいて求め、両
近似直線の交点を角部の上の演算点として採用すること
を特徴とする。請求項３の発明は、請求項１の発明にお
いて、演算点認識部は、物体表面で変位センサからの距
離がほぼ一定である領域を挟む変化点の間で変位センサ
からの距離が最大または最小の測定点を演算点として採
用することを特徴とする。

【０００８】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、演算点認識部は、変化点の近傍での測定点の変位の
平均値を演算点の変位として採用することを特徴とす
る。請求項５の発明は、請求項１の発明において、演算
点認識部は、変化点から既定個数だけずれた位置の測定
点を演算点として採用することを特徴とする。請求項６
の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、走
査位置について演算点を求める範囲を制限する範囲設定
手段を設けて成ることを特徴とするものである。

【０００９】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
５の発明において、変化点、演算点、物体の特徴寸法を
求める手順はそれぞれ処理瀬低部からパラメータを与え
ることによって選択可能とされ、このパラメータを格納
するパラメータ記憶部が設けられるとともに、変化点認
識部と演算点認識部と演算処理部とはパラメータ記憶部
に格納されたパラメータにより指示された手順で変化点
と演算点と特徴寸法とを求めることを特徴とするもので
ある。

【００１０】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、処理設定部は、測定点と変化点と演算点とを表示す
ることができる表示部と、パラメータを入力するパラメ
ータ入力部と、パラメータに応じて測定点から変化点と
演算点と特徴寸法とを求めて表示部に表示する演算点設
定部とを備えて成ることを特徴とする。請求項９の発明
は、請求項８の発明において、処理設定部は、パラメー
タ入力部から入力されたパラメータをパラメータ記憶部
に転送するパラメータ通信部を備えることを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】請求項１の発明によれば、従来構成での変化点
を求める変化点認識部に加えて、複数の変化点の間の関
係に基づいて物体の形状寸法を求める際に用いる演算点
を求める演算点認識部と、求めた演算点の位置に基づい
て物体の表面形状の特徴寸法を求める演算処理部と、変
化点から演算点を求める手順を物体の位置や形状に応じ
て設定する処理設定部とを備えていることによって、実
際の物体表面の形状に対する誤差の少ない演算点を求め
ることができる。とくに、変化点から演算点を求める手
順を処理設定部で設定可能としているから、物体の位置
や形状に応じて最適な演算点を設定することが可能にな
るのである。

【００１２】請求項２ないし請求項５の発明の構成は、
演算点認識部における演算点の検出手順の実施態様であ
る。請求項６の発明では、演算点を求める範囲を光ビー
ムの走査位置について制限するから、光ビームの走査範
囲において不要な物体が存在していても、測定結果から
除去することができるのである。

【００１３】請求項７の発明は、変化点、演算点、物体
の特徴寸法を求める手順をパラメータで与えるように
し、このパラメータを格納するパラメータ記憶部を設け
るとともに、変化点認識部と演算点認識部と演算処理部
とはパラメータ記憶部に格納されたパラメータにより指
示された手順で変化点と演算点と特徴寸法とを求めるか
ら、パラメータ記憶部の記憶容量が小さくなる。すなわ
ち、複数種類のパラメータをパラメータ記憶部に格納し
てもパラメータ記憶部の規模を大きくする必要がなく、
物体の表面形状が複雑であっても各部の形状に合うよう
に物体の位置に応じて変化点、演算点、特徴寸法を適宜
選択することができるのである。

【００１４】請求項８の発明は、測定点と変化点と演算
点とを表示することができる表示部と、パラメータを入
力するパラメータ入力部と、パラメータに応じて測定点
から変化点と演算点と特徴寸法とを求めて表示部に表示
する演算点設定部とを処理設定部に設けているから、測
定に影響を与えることなく最適なパラメータを選択する
ことができる。しかも、表示部での表示結果を見れば与
えたパラメータの良否を容易に判定できるから、物体の
形状に応じたパラメータの最適化が容易に行なえるので
ある。

【００１５】請求項９の発明は、パラメータ入力部から
入力されたパラメータをパラメータ記憶部に転送するパ
ラメータ通信部を処理設定部に設けているから、処理設
定部で設定したパラメータをパラメータ記憶部に容易に
格納することができる。このことは、処理手順を記述し
たプログラムを転送する場合に比較して短時間で転送可
能であるから、測定を中断させることなく測定手順を変
更することが可能になるのである。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）本実施例の全体構成を図１に示す。本実施
例では、物体表面の変位を計測し計測値を出力する変位
計測部１と、変位計測部１で計測すべき形状を指示した
り計測値を表示したりする処理設定部２とを分離可能に
設けてある。

【００１７】変位計測部１は、物体の表面に光ビームを
照射して光ビームにより物体表面に形成される投光スポ
ットを走査し、投光スポットの軌跡の上での物体表面の
変位を投光スポットの走査位置に対応付けて検出する変
位センサ１１を備える。この変位センサ１１は、物体表
面に設定した線上において変位センサ１１との間の距離
（もしくは基準平面に対する変位）と、線上の位置とを
対応付けて出力できるものであればどのようなものでも
よいが、本実施例では、特願平５−３３７５８号におい
て開示された変位センサ１１を用いているものとする。
この変位センサ１１について簡単に説明すると、投光ビ
ームを発生する光源としてレーザ光源や発光ダイオード
を用いるとともに、コリメートレンズなどによって平行
光線束の光ビームを形成し、ガルバノミラーのような偏
向装置を用いて光ビームを走査することによって、物体
表面に形成される投光スポットを走査するようになって
いる。また、投光スポットは、光ビームの照射方向とは
異なる方向の光軸を有した収束レンズである受光レンズ
を通してＰＳＤやフォトダイオードアレイなどの位置検
出素子の受光面に結像スポットとして結像されるように
してある。ここで、位置検出素子は、物体表面までの距
離に応じて結像スポットが移動する方向における位置を
検出することができる１次元のものでよい。

【００１８】しかるに、結像スポットの位置に対応して
位置検出素子から出力される結像スポットの位置、光ビ
ームの投光方向と受光レンズの光軸との角度、光ビーム
の延長線と受光レンズの中心との距離、受光レンズと位
置検出素子との距離に基づいて三角測量法を適用するこ
とによって、物体表面までの距離を求めるのである。ま
た、投光スポットの走査位置を検出するために、偏向装
置と物体表面との間にハーフミラーよりなるビームスプ
リッタを設けるとともに、ビームスプリッタによって物
体表面への光ビームから分離された光ビームを別に設け
た位置検出素子を設ける。すなわち、この位置検出素子
の出力によって投光スポットの走査位置を検出するので
ある。投光スポットの走査位置は偏向装置の駆動系にお
いて、光ビームの偏向角度から求めるようにしてもよ
い。ここに、位置検出素子としてＰＳＤのように結像ス
ポットの位置に応じて信号値の比率が決定される２出力
が得られるものを用いるのであれば、両信号の差を両信
号の和で除算すれば、その除算結果が位置検出素子の出
力から物体表面までの距離や投光スポットの走査位置に
対応することになる。上記した変位センサ１１の構成は
一例であるが、この種の変位センサ１１の構成は周知で
あり、特願平５−３３７５８号においても記載されてい
る。

【００１９】ところで、変位計測部１においては、変位
センサ１１の出力値を投光スポットの走査範囲内でサン
プリングし、複数個の測定値を得るようになっている。
いま、投光スポットを一つの直線（走査線という）の上
で走査するものとし、走査線の方向をＸ方向、変位セン
サ１１での距離の測定方向をＺ方向とする。変位センサ
１１は各測定点の座標（Ｘ_i ，Ｚ_i ）を出力し（ｉ＝
１，２，……）、この座標を変化点認識部１２に入力す
ることによって、測定点の点列から物体表面での段部分
などの境界とみなせる変化点を検出する。

【００２０】変化点は、次のようにして検出される。ま
ず、走査順に並んでいる測定点の点列について、隣接す
る各測定点でのＺ方向の差分ＤＺ_i （＝Ｚ_i+1 −Ｚ_i ）
を求める。ここで、物体表面がほぼ平坦であって物体表
面までの距離がほぼ一定であれば差分ＤＺ_i はほぼ０に
なるが、物体表面に段差などがあると、差分ＤＺ_i は増
加ないし減少することになる。そこで、正負両方に適宜
既定した閾値と差分ＤＺ_i との大小関係を求め、差分Ｄ
Ｚ_i が両閾値の範囲内である状態から、両閾値の範囲外
に変化したときには、測定点（Ｘ_i ，Ｚ_i ）を変化点と
する。

【００２１】さらに、測定点の点列について順次得られ
る差分ＤＺ_i の増加傾向ないし減少傾向が連続する場
合、すなわち、差分ＤＺ_i と差分ＤＺ_i-1 （＝Ｚ_i −Ｚ
_i-1 ）とがともに両閾値の範囲外でありかつ正負の符号
が同符号である場合には、差分ＤＺ_i の絶対値を前の差
分ＤＺ_i-1 の絶対値に加算する。このようにして、差分
ＤＺ_i が両閾値の範囲内になるか正負の符号が反転する
まで差分ＤＺ_i の絶対値を加算を続け、加算値が極大に
なったときの測定点（Ｘ_i ，Ｚ_i ）を変化点とする。こ
のような変化点については、特願平５−３３７５８号に
おいてすでに開示した。

【００２２】ところで、上述した変化点を用いて認識し
た物体表面の形状は、発明が解決しようとする課題の項
でも説明したように、実際の物体表面の形状との誤差が
大きく、また測定結果の再現性が十分ではない。そこ
で、本実施例では、変化点に基づいて演算点認識部１３
で形状寸法の計測に用いる演算点を別に求め、演算点に
基づいて物体表面の形状を認識することで、実際の物体
表面の形状と認識した形状との誤差を小さくするととも
に、測定結果の再現性を高め、各種寸法関係などをより
正確に求めるようにしているのである。

【００２３】演算点を求める手法は、次のいずれかから
選択される。以下の手法の説明において、測定点ｐ
_i （ｉ＝１，２，……）の点列は左から順に並び、Ｚ方
向の正の向きは変位センサ１１との距離が近づく向きを
示しているものとする。 図２に示す手法は、物体表面にＺ方向において角部
が形成される場合に適用される手法である。

【００２４】（イ）図２（ａ）では、変位センサ１１と
の距離がほぼ一定な状態から変位センサ１１に次第に近
づき、その後、次第に遠ざかり、最後に変位センサ１１
との距離が再びほぼ一定になる例を示している。このよ
うな測定点ｐ_i の点列に対しては、４個の変化点ｖ₁ 〜
ｖ₄ が得られる。ここでは、角部を検出するのであるか
ら、２直線の交点に角部が存在するものと想定し、４個
の変化点ｖ₁ 〜ｖ₄ は２個ずつが各直線の端点であると
仮定する。そこで、変化点ｖ₁ ，ｖ₂ を通る直線Ｌ
₁ と、変化点ｖ₃ ，ｖ₄ を通る直線Ｌ₂ とを求め、両直
線Ｌ₁ ，Ｌ₂ の交点を演算点ｃとするのである。

【００２５】（ロ）図２（ｂ）に示した例は、変位セン
サ１１との距離がほぼ一定な状態から変位センサ１１に
次第に近づき、その後、変位センサ１１との距離がほぼ
一定になる例を示している。このような場合も−
（イ）と同様に、測定点ｐ_i の点列に対しては、４個の
変化点ｖ₁ 〜ｖ₄ が得られる。ここで、角部を挟む一方
の直線は変位センサ１１との距離がほぼ一定であるか
ら、この直線の端点となる変化点ｖ₃ ，ｖ₄ のＺ方向の
座標を平均することで直線Ｌ₂ を決定することができ
る。他方の直線については−（イ）と同様に、両変化
点ｖ₁ ，ｖ₂ を結ぶ直線Ｌ₁ を用いる。このようにして
求めた直線Ｌ₁ ，Ｌ₂ の交点を演算点ｃとするのであ
る。

【００２６】 図３に示す手法は、物体表面に台状の
突部が形成されている場合に適用される例である。ここ
では、のように突部を形成する各直線ごとに２つの端
点を求めるのではなく、図３（ａ）に示すように、突部
の立ち上がり部分の２点と、突部の先端縁の両端の２点
との各角部で１個ずつの変化点ｖ₁ 〜ｖ₄ を得るように
してある。本手法で求める演算点ｃは、主として突部の
Ｚ方向における寸法（突部の突出寸法など）を求める際
に有効である。

【００２７】（イ）図３（ｂ）（ｃ）に示した例は、突
部の左右の立ち上がり部分における演算点ｃ₁ ，ｃ₂ を
求める手法である。すなわち、変化点ｖ₁ の左側の既定
個数の測定点ｐ_i を取り出し、取り出した測定点ｐ_i の
Ｚ方向の座標を平均することで直線Ｌ₁ を求める。演算
点ｃ₁ は直線Ｌ₁ の上の点であって、変化点ｖ₁ の左隣
の測定点ｐ_i のＸ座標を有する。また、変化点ｖ₄ の右
側に既定個数の測定点ｐ_i を取り出し、取り出した測定
点ｐ_i のＺ方向の座標を平均して直線Ｌ₂ を求める。演
算点ｃ₂ は直線Ｌ₂ の上の点であって、変化点ｖ₄ の右
隣の測定点ｐ_iのＸ座標を有する。Ｘ座標については、
差分ＤＺ_i の増減している側（すなわち、変化点ｖ₁ で
あれば右側、変化点ｖ₄ であれば左側）について、既定
個数の測定点ｐ_i を取り出し、取り出した測定点ｐ_i の
Ｘ方向の座標の平均値を用いることもできる。

【００２８】（ロ）突部の先端縁については、図３
（ｄ）に示すように、変化点ｖ₂ ，ｖ₃のＸ座標とＺ座
標とをそれぞれ平均した座標の点を演算点ｃ₃ とする。
したがって、演算点ｃ₃ は突部の先端縁における中央付
近に設定されることになる。上述のようにして求めた演
算点ｃ₁ 〜ｃ₃ を用いれば、突部の突出寸法を容易に求
めることができる（たとえば、演算点ｃ₁ ，ｃ₂ のＺ座
標の平均値と演算点ｃ₃ のＺ座標との差を突部の突出寸
法とすればよい）。

【００２９】 図４に示した手法は、突部の先端縁と
変位センサ１１との距離がほぼ一定である場合に、突部
の先端縁を代表するような演算点ｃ₃₁，ｃ₃₂を求める手
法であり、突部の突出寸法を求めるのであれば、−
（ロ）の手法に置き換え可能な手法である。すなわち、
図４（ａ）に示すように、と同様の変化点ｖ₂ ，ｖ₃
を求め、この変化点ｖ₂ ，ｖ₃ の間の測定点ｐ_i の点列
について、図４（ｂ）のように変位センサ１１との距離
がもっとも近い測定点ｐ_i を演算点ｃ₃₁とするか、ある
いは図４（ｃ）のようにもっとも遠い測定点ｐ_i を演算
点ｃ₃₂とする。

【００３０】 図５に示した手法は、突部の先端縁と
変位センサ１１との距離がほぼ一定である場合に、の
手法と同様に突部の先端縁を代表するような演算点ｃ₃
を求める手法であり、突部の突出寸法を求めるのであれ
ば、−（ロ）の手法に置き換え可能な手法である。す
なわち、図５（ａ）のように、と同様の変化点ｖ₂，
ｖ₃ を求め、図５（ｂ）のように、各変化点ｖ₂ ，ｖ₃
から見て差分ＤＺ_i の増減がない向き（すなわち、変化
点ｖ₂ であれば右側、変化点ｖ₃ であれば左側）に既定
個数（この個数は任意に設定できる）だけ離れた位置の
測定点ｐ_i を演算点ｃ₃ とするのである。

【００３１】以上説明したような手法で演算点を求めれ
ば、図６のように突部の幅を測定するような場合に、測
定精度が向上することになる。図６（ａ）は実際の物体
表面の形状を示し、同図（ｂ）は変位センサ１１で検出
された測定点ｐ_i の点列を示す。変化点ｖ₁ 〜ｖ₄ は同
図（ｃ）のように検出されるから、突部の幅Ｌに対応す
る寸法を変化点ｖ₁ 〜ｖ₄ から２つの変化点ｖ₁ ，ｖ₄
の間の距離Ｌ′として求めると、実際の寸法よりもかな
り大きくなってしまう（Ｌ′＞Ｌ）。これに対して、
−（イ）の手法を用い、変化点ｖ₂ から左の測定点ｐ_i
でＺ座標を決め変化点ｖ₂ から右の測定点ｐ_i でＸ座標
を決めた演算点ｃ₁ と、変化点ｖ₄ から右の測定点ｐ_i
でＺ座標を決め変化点ｖ₂ から左の測定点ｐ_i でＸ座標
を決めた演算点ｃ₂ とを用いて、２つの演算点ｃ₁ ，ｃ
₂ の間の距離Ｌ″として突部の幅寸法を求めると、実際
の寸法Ｌに対する誤差が小さくなるのである（Ｌ′＞
Ｌ″≒Ｌ）。このように演算点を導入すれば、寸法の測
定精度が向上し、また測定値の再現性も向上する。

【００３２】上述の手法を用いて演算点を決定した後、
演算処理部１４では演算点の座標を用いて物体表面の形
状について指定された寸法を求める。たとえば、上述し
たような突部などの幅寸法、突部の先端縁の中央位置の
ような２点間の中央位置、物体表面に形成された２つの
穴間のピッチ、段の段差や穴の深さ、段の中央の高さな
ど物体表面の特徴寸法となる各種寸法を演算処理部１４
で求めることができるのである。

【００３３】ここにおいて、変化点認識部１２で変化点
を決める際の閾値、演算点認識部１３で演算点を決める
手法、演算処理部１４でどのような寸法を求めるかは、
パラメータ記憶部１６に設定されたパラメータを用いて
選択される。また、演算処理部１４で用いる演算式は、
あらかじめ複数個が登録されており、パラメータの指定
のみによってどの演算式を用いるかが選択されるように
なっている。上述のようにして演算処理部１４で求めた
物体表面の形状寸法に関する各種計測値は外部回路との
インタフェースである出力部１５を通して外部に出力さ
れる。

【００３４】処理設定部２は、上述したパラメータの設
定ないし確認や変位計測部１で求めた計測値の表示など
を行なう。すなわち、パラメータを入力するためのパラ
メータ入力部２１、演算点を上述したどの手法で設定す
るかを選択する演算点設定部２２、変位計測部１での計
測情報を表示する表示部２３、設定したパラメータを変
位計測部１のパラメータ記憶部１６に送信して格納し、
またパラメータ記憶部１６に設定されたパラメータを読
み出すことができるパラメータ通信部２４を備える。

【００３５】パラメータ入力部２１は、キーボードやデ
ィジタルスイッチを用いて構成され、表示部２３は、測
定点ｐ_i 、変化点ｖ_i 、演算点ｃ_i を画像として表示す
ることができるようにＣＲＴや液晶表示器で構成され
る。演算点設定部２２には、変化点認識部１２での変化
点の検出手順、演算点認識部１３における演算点の設定
手法、演算処理部１４における計測寸法の演算式と同じ
処理が可能なように、同じプログラムが登録されてお
り、パラメータ入力部２１から入力されたパラメータに
応じてプログラムの中から変位計測部１で用いるのと同
じ処理手順を選択できるようにしてある。

【００３６】このように変位計測部１と処理設定部２と
の間では、処理手順に関してパラメータのみを授受すれ
ばよいから、パラメータ記憶部１６の容量を小さくする
ことができる。また、１つの処理を記憶する容量が少な
くなり、たとえば、１つの物体の表面形状の計測に用い
る複数種類の処理をパラメータ記憶部１６に一括して記
憶させておくことが可能になり、各箇所ごとにパラメー
タの指示のみで所定手順を切り換えることが可能にな
る。このような手法を用いることで、物体の形状計測の
精度が一層高くなる。

【００３７】また、計測すべき物体に対して処理手順の
妥当性を検証する際には、表示部２３での表示を見なが
ら、パラメータ入力部２１から設定可能なパラメータを
入力すると、変化点や演算点に関する処理手法を選択す
ることができる。したがって、表示部２３にメニュー形
式などを用いて設定可能なパラメータの種類を表示して
おき、パラメータ入力部２１でパラメータを選択すれ
ば、演算点設定部２２ではパラメータに対応する処理手
順が起動されるから、出力部１５を通して受信した測定
点ｐ_i のデータに対して変化点認識部１２、演算点認識
部１３、演算処理部１４と同様の処理を行なって、表示
部２３には選択したパラメータに対応する処理結果を即
時に表示することができ、最適なパラメータを容易に選
択することができるのである。最適なパラメータが選択
されると、パラメータ通信部２４を通してパラメータ記
憶部１６にパラメータが格納され、変化点認識部１２、
演算点認識部１３、演算処理部１４では、このパラメー
タに対応する処理手順が起動される。すなわち、単にパ
ラメータを選択するだけで、プログラムの書換えを必要
としないから、処理手順の設定が容易になる。しかも、
パラメータはパラメータ記憶部１６に格納されるから、
パラメータの設定後は処理設定部２を変位計測部１から
切り離して、単独で用いることも可能である。この場
合、変位計測部１には出力部１５からの出力結果を数値
として表示するものや、測定点ｐ_i 、変化点ｖ_i 、演算
点ｃ_i を画像として表示する機能のみを有したものを変
位計測部１に接続しておけばよい。

【００３８】さらに、上述したパラメータ記憶部１６と
パラメータ通信部２４との間では、双方向にデータを授
受することができるから、パラメータ記憶部１６に格納
されたパラメータを処理設定部２から読み出して表示部
２３に表示することができ、処理手順を容易に確認する
ことができる。このことによって、パラメータの変更な
どを容易に行なうことができるのである。

【００３９】図７に演算点設定部２２での処理の流れを
示す。この処理を概略説明すると、まず変位計測部１か
ら送信された物体表面の形状に関する測定点ｐ_i のデー
タに基づいて、パラメータ入力部２１で選択したパラメ
ータに対応する処理手順で変化点を検出し、同様に演算
点に対応するパラメータを設定し、そのパラメータに対
応する演算点を実際に求めて表示部２３に表示する。こ
のようにして所望するすべての演算点を設定した後に、
所望箇所の形状や寸法について出力すべき情報に対応す
るパラメータを設定し、そのパラメータに対応する演算
を行なって表示部２３に表示する。このようにして、す
べての設定が終了すれば、パラメータ通信部２４を通し
てパラメータ記憶部１６にパラメータを転送し、処理設
定部２を変位計測部１から切り離すのである。

【００４０】（実施例２）実施例１で用いた演算処理部
１４は、入力された全データを処理対象とするものであ
るから、投光スポットの走査範囲内に計測対象とする物
体以外の物体が存在するような場合に、図７に示すよう
に、入力データにノイズＮが生じることがある。そこ
で、本実施例における演算処理部１４では、Ｘ方向にお
いて処理範囲Ｄを設定可能とし、この処理範囲Ｄ内での
み物体表面の形状を計測するようにしてある。すなわ
ち、Ｘ方向の座標値について上限値と下限値とをパラメ
ータ記憶部１６から演算処理部１６に対して指定し、演
算処理部１６では入力されたデータについてＸ方向の座
標と上限値および下限値との大小関係を判定して、処理
範囲Ｄ内の座標を有するデータについてのみ演算を行な
うのである。他の構成は実施例１と同様である。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、従来構成での変化点を求める
変化点認識部に加えて、複数の変化点の間の関係に基づ
いて物体の形状寸法を求める際に用いる演算点を求める
演算点認識部と、求めた演算点の位置に基づいて物体の
表面形状の特徴寸法を求める演算処理部と、変化点から
演算点を求める手順を物体の位置や形状に応じて設定す
る処理設定部とを備えているので、実際の物体表面の形
状に対する誤差の少ない演算点を求めることができると
いう利点がある。とくに、変化点から演算点を求める手
順を処理設定部で設定可能としているから、物体の位置
や形状に応じて最適な演算点を設定することが可能にな
るという効果を奏するのである。すなわち、誤差が少な
く再現性のよい測定が可能になるのである。

【００４２】また、演算点を求める範囲を光ビームの走
査位置について制限するものでは、光ビームの走査範囲
において不要な物体が存在していても、測定結果から除
去することができ、測定結果の信頼性が向上するという
利点がある。さらに、変化点、演算点、物体の特徴寸法
を求める手順をパラメータで与えるようにし、このパラ
メータを格納するパラメータ記憶部を設けるとともに、
変化点認識部と演算点認識部と演算処理部とはパラメー
タ記憶部に格納されたパラメータにより指示された手順
で変化点と演算点と特徴寸法とを求めるものでは、パラ
メータ記憶部の記憶容量が小さくなるという効果があ
る。すなわち、複数種類のパラメータをパラメータ記憶
部に格納してもパラメータ記憶部の規模を大きくする必
要がなく、物体の表面形状が複雑であっても各部の形状
に合うように物体の位置に応じて変化点、演算点、特徴
寸法を適宜選択することができるという利点を有してい
る。

【００４３】測定点と変化点と演算点とを表示すること
ができる表示部と、パラメータを入力するパラメータ入
力部と、パラメータに応じて測定点から変化点と演算点
と特徴寸法とを求めて表示部に表示する演算点設定部と
を処理設定部に設けた構成では、測定に影響を与えるこ
となく最適なパラメータを選択することができる。しか
も、表示部での表示結果を見れば与えたパラメータの良
否を容易に判定できるから、物体の形状に応じたパラメ
ータの最適化が容易に行なえるという利点がある。

【００４４】また、パラメータ入力部から入力されたパ
ラメータをパラメータ記憶部に転送するパラメータ通信
部を処理設定部に設けたものでは、処理設定部で設定し
たパラメータをパラメータ記憶部に容易に格納すること
ができる。このことは、処理手順を記述したプログラム
を転送する場合に比較して短時間で転送可能であるか
ら、測定を中断させることなく測定手順を変更すること
が可能になるという効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のブロック図である。

【図２】実施例１における演算点の求め方の概念を示す
説明図である。

【図３】実施例１における演算点の求め方の概念を示す
説明図である。

【図４】実施例１における演算点の求め方の概念を示す
説明図である。

【図５】実施例１における演算点の求め方の概念を示す
説明図である。

【図６】実施例１における測定例を示す説明図である。

【図７】実施例１における演算点設定部の動作を示すフ
ローチャートである。

【図８】実施例２の動作説明図である。

【符号の説明】

１ 変位計測部 ２ 処理設定部 １１ 変位センサ １２ 変化点認識部 １３ 演算点認識部 １４ 演算処理部 １５ 出力部 １６ パラメータ記憶部 ２１ パラメータ入力部 ２２ 演算点設定部 ２３ 表示部 ２４ パラメータ通信部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年７月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
６の発明において、変化点、演算点、物体の特徴寸法を
求める手順はそれぞれ処理設定部からパラメータを与え
ることによって選択可能とされ、このパラメータを格納
するパラメータ記憶部が設けられるとともに、変化点認
識部と演算点認識部と演算処理部とはパラメータ記憶部
に格納されたパラメータにより指示された手順で変化点
と演算点と特徴寸法とを求めることを特徴とするもので
ある。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】また、計測すべき物体に対して処理手順の
妥当性を検証する際には、表示部２３での表示を見なが
ら、パラメータ入力部２１から設定可能なパラメータを
入力すると、変化点や演算点に関する処理手法を選択す
ることができる。したがって、表示部２３にメニュー形
式などを用いて設定可能なパラメータの種類を表示して
おき、パラメータ入力部２１でパラメータを選択すれ
ば、演算点設定部２２ではパラメータに対応する処理手
順が起動されるから、出力部１５を通して受信した測定
点ｐ_i のデータに対して変化点認識部１２、演算点認識
部１３、演算処理部１４と同様の処理を行なって、表示
部２３には選択したパラメータに対応する処理結果を即
時に表示することができ、最適なパラメータを容易に選
択することができるのである。最適なパラメータが選択
されると、パラメータ通信部２４を通してパラメータ記
憶部１６にパラメータが格納され、変化点認識部１２、
演算点認識部１３、演算処理部１４では、このパラメー
タに対応する処理手順が起動される。すなわち、単にパ
ラメータを選択するだけで、プログラムの書換えを必要
としないから、処理手順の設定が容易になる。その結
果、妥当な物体計測を行なうに際して従来のようにプロ
グラミングとシミュレーションとを何度も繰り返すこと
が必要ではなくなる。しかも、パラメータはパラメータ
記憶部１６に格納されるから、パラメータの設定後は処
理設定部２を変位計測部１から切り離して、単独で用い
ることも可能である。この場合、変位計測部１には出力
部１５からの出力結果を数値として表示するものや、測
定点ｐ_i 、変化点ｖ_i 、演算点ｃ_iを画像として表示す
る機能のみを有したものを変位計測部１に接続しておけ
ばよい。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】（実施例２）実施例１で用いた演算処理部
１４は、入力された全データを処理対象とするものであ
るから、投光スポットの走査範囲内に計測対象とする物
体以外の物体が存在するような場合に、図８に示すよう
に、入力データにノイズＮが生じることがある。そこ
で、本実施例における演算処理部１４では、Ｘ方向にお
いて処理範囲Ｄを設定可能とし、この処理範囲Ｄ内での
み物体表面の形状を計測するようにしてある。すなわ
ち、Ｘ方向の座標値について上限値と下限値とをパラメ
ータ記憶部１６から演算処理部１６に対して指定し、演
算処理部１６では入力されたデータについてＸ方向の座
標と上限値および下限値との大小関係を判定して、処理
範囲Ｄ内の座標を有するデータについてのみ演算を行な
うのである。他の構成は実施例１と同様である。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体の表面の走査線上を投光スポットが
   移動するように光ビームを物体表面に走査投光し走査線
   上の各位置での物体との距離を求める変位センサと、光
   ビームの走査位置と変位とを組とした走査線上の多数の
   測定点に基づいて隣接する測定点間の変位の差分の増減
   の傾向を求め増減の傾向が変化する測定点を変化点とし
   て抽出する変化点認識部と、複数の変化点の間の関係に
   基づいて物体の形状寸法を求める際に用いる演算点を求
   める演算点認識部と、求めた演算点の位置に基づいて物
   体の表面形状の特徴寸法を求める演算処理部と、変化点
   から演算点を求める手順を物体の位置や形状に応じて設
   定する処理設定部とを具備して成ることを特徴とする光
   学式変位測定装置。
2. 【請求項２】 演算点認識部は、物体表面の角部を挟む
   ２本の直線の近似直線を隣接する変化点の関係に基づい
   て求め、両近似直線の交点を角部の上の演算点として採
   用することを特徴とする請求項１記載の光学式変位測定
   装置。
3. 【請求項３】 演算点認識部は、物体表面で変位センサ
   からの距離がほぼ一定である領域を挟む変化点の間で変
   位センサからの距離が最大または最小の測定点を演算点
   として採用することを特徴とする請求項１記載の光学式
   変位測定装置。
4. 【請求項４】 演算点認識部は、変化点の近傍での測定
   点の変位の平均値を演算点の変位として採用することを
   特徴とする請求項１記載の光学式変位測定装置。
5. 【請求項５】 演算点認識部は、変化点から既定個数だ
   けずれた位置の測定点を演算点として採用することを特
   徴とする請求項１記載の光学式変位測定装置。
6. 【請求項６】 走査位置について演算点を求める範囲を
   制限する範囲設定手段を設けて成ることを特徴とする請
   求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光学式変位測
   定装置。
7. 【請求項７】 変化点、演算点、物体の特徴寸法を求め
   る手順はそれぞれ処理設定部からパラメータを与えるこ
   とによって選択可能とされ、このパラメータを格納する
   パラメータ記憶部が設けられるとともに、変化点認識部
   と演算点認識部と演算処理部とはパラメータ記憶部に格
   納されたパラメータにより指示された手順で変化点と演
   算点と特徴寸法とを求めることを特徴とする請求項１な
   いし請求項５記載の光学式変位測定装置。
8. 【請求項８】 処理設定部は、測定点と変化点と演算点
   とを表示することができる表示部と、パラメータを入力
   するパラメータ入力部と、パラメータに応じて測定点か
   ら変化点と演算点と特徴寸法とを求めて表示部に表示す
   る演算点設定部とを備えて成ることを特徴とする請求項
   ７記載の光学式変位測定装置。
9. 【請求項９】 処理設定部は、パラメータ入力部から入
   力されたパラメータをパラメータ記憶部に転送するパラ
   メータ通信部を備えることを特徴とする請求項８記載の
   光学式変位測定装置。