JPH08166219A - 形状計測機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、被測定時間が瞬時であり、
測定者によるばらつきの無い正確な計測値が簡単に得ら
れる形状計測機を提供すること。 【構成】 被測定物に特定の波長範囲を含む光を照射す
る光源と、光源からの光により写しだされた被測定物を
特定の波長範囲でのみ撮像する撮像装置と、撮像装置で
撮像された被測定物の像に基づいて、被測定物の形状を
演算する演算装置とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体の形状を計測する
ための形状計測機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の物体の形状測定は、物体が三次元
的に複雑な形状をしている場合、正確な寸法の測定に
は、高価な装置を用いるか、または手作業で行ってい
た。

【０００３】例えば、足型の計測の場合、手作業では簡
単なノギスの様なものや巻き尺を用いて測定していた。
又、足型計測機としては、光学的に測定するものが特開
昭６２−２３３７０７号に、また、機械的に測定するも
のが特開平４−７５６０３号に提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の手作業による測定では測定者の熟練が必要とされ、
且つ測定時間が掛かりすぎるという問題があった。ま
た、熟練者であっても測定者が異なれば、データにばら
つきを生じるという問題があった。更に、非常に複雑な
形状の場合、手作業では計測できないこともあった。

【０００５】一方、足型計測機を用いるものでは、片足
ずつの測定であり、また測定に時間を要するため被測定
者は測定終了まで身動きできず、非常な苦痛を強いられ
た。特に被測定者が子供などで静止させられない場合
は、測定不可能となるという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、被測定時間が瞬時であ
り、測定者によるばらつきの無い正確な計測値が簡単に
得られる形状計測機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の形状計測機は、被測定物に特定の波長範囲
を含む光を照射する光源と、光源からの光により写しだ
された被測定物を特定の波長範囲でのみ撮像する撮像装
置と、撮像装置で撮像された被測定物の像に基づいて、
被測定物の形状を演算する演算装置とを有することを特
徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の構成によると、光源を点灯させること
で被測定物を浮かび上がらせる。その画像データを、撮
像装置で演算装置へ取り込む。そして、画像データは演
算装置で画像処理され形状が計測される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。第１実施例では、形状計測機として足形計測機を
例に挙げて説明する。図１は、足型計測機１のブロック
図である。３は被測定者の足を載せるための窓部で、大
人が乗っても十分耐えられるように強化透明硝子等でで
きている。この窓部３が測定基準面となる。

【００１０】４は赤外光を出す光源であり、これを点灯
させることで窓部３に置かれた足の裏部分を浮かび上が
らせる。７は撮像装置で演算装置６に接続されており、
撮像装置７が撮像した被測定物の画像データは演算装置
６に送られるようになっている。撮像装置７として、本
実施例ではＣＣＤカメラを用いているが、ＣＣＤセンサ
等を用いることも可能である。

【００１１】２は窓部３の上部に設けられたフィルター
で、８は撮像装置７の上部に設けられたフィルターであ
る。これらのフィルター２、８については後で詳しく説
明する。９は光源４の点灯を制御する照明制御部で、演
算装置６に接続されている。また、演算装置６には測定
結果をプリントアウトするためのプリンタ５も接続され
ている。

【００１２】図２は足形計測機１の外観図である。１０
はスタートボタンであり、このスタートボタン１０を押
すことで足形の撮像が行われる。１１は電源スイッチで
あり、このスイッチをＯＮにすることで足形計測機１に
電気が供給される。１９はプリンタ排出口で、プリンタ
５により測定結果がプリントされた用紙を排出する。

【００１３】尚、足型計測機１の外枠は、外光が装置内
に入射するのを防止するため遮光部材でできている。

【００１４】次に撮像の動作について説明する。まず最
初に、電源スイッチ１１をＯＮにする。被測定者は窓部
３に足を載せる。窓部３には足を置く位置がわかるよう
に線１２を引いておく（図２参照）。被測定者は、概ね
踵の一番突出している部分と、足の第２指とを結ぶ線
が、線１２に重なるように足を乗せる。足を乗せる位置
が多少ずれていても、その後の演算装置６による画像処
理の時点で補正できるので、厳密な位置合せは必要な
い。又、窓部３に足の形を図示しておき、それに合わせ
るように足を置くようにしてもよい。

【００１５】次に、スタートボタン１０を押す。スター
トボタン１０は被測定者本人が押せるよう、手元スイッ
チやリモコン式にしてもよい。スタートボタン１０が押
されると、以下で説明する光源４の点灯と画像の取り込
みが自動的に行われる。

【００１６】光源４が点灯すると、足の裏部分がくっき
りと浮かび上がって写り、撮像装置７でこの画像が写し
こまれ、演算装置６に画像が取り込まれる。スタートボ
タン１０を押してから画像の取込が行われるまでの時間
は０．１秒以下である。画像の取込が行われた後は窓部
３から足をはずしてもよい。

【００１７】尚、光源４からの光が被測定物（足の裏）
に反射して撮像装置７に入射するまでの光路図を図１に
点線で示してある。

【００１８】演算装置６に取り込まれた画像は、画像処
理され、所定の２地点間の距離が計測できる。計測計算
は、図５のフローチャートに示すように、ステップ５１
で画像の形状を取込み、ステップ５２で外光の影響等で
写りこむ計測の妨げとなる背景を除去し、ステップ５３
で被測定物の輪郭の認識（ラベリング法）を行い、ステ
ップ５４で被測定物の位置の補正を行い、ステップ５５
で距離計算を行うという順序で行われる。通常、足型の
計測で測定されるのは、図６に示したように足長１５、
足幅１６、踵幅１７、の３項目である。もちろん、これ
ら以外の項目の測定を行っても良い。項目の増加、減少
は演算装置６のプログラムを変更するだけで簡単に対応
することができる。

【００１９】測定結果のデータは計測機に内蔵されてい
る小型プリンタ５へ送られ、測定結果がプリントアウト
される（ステップ５６）。

【００２０】演算装置６に記憶装置（ハードディスク
等）が装備されていれば、測定結果のデータを保存で
き、そのデータを統計的に処理して、各種の管理に利用
することもできる。例えば、足形のデータを靴の製造へ
フィードバックしたり、靴の小売り店で顧客管理に利用
したりする事ができる。また、演算装置６の接続コネク
タ部分を計測機外部へ出しておき、必要な時のみキーボ
ード、モニター等の演算装置周辺装置を接続して、デー
タ管理を実行する事もできる。またその様にしておけ
ば、計測機の保守にも使える。

【００２１】ここで、光源４について詳しく説明する。
光源４の配置は、測定基準面の強化透明硝子（窓部３）
裏面に写った足の輪郭部分によって反射した反射光１３
の光路が、光源４と重なって計測の妨げにならないよう
にすることが望ましい。

【００２２】そこで、図３に示すように、足の輪郭部分
からの反射光１３の光路が、取込画像１４の内部に入る
ようにするか、あるいは図４に示すように測定範囲外
（取込画像１４の外部）に入るように考慮する。

【００２３】照明光に赤外光を用いると、強度の強い光
でも眩しさを感じさせない。又、可視光では測定しにく
い黒などの濃色の靴下の場合も、赤外光では反射して白
く写り、正確に測定できる。

【００２４】照明光にフラッシュ等の可視光を用いても
良い。通常の可視光照明には、僅かではあるが赤外光成
分が含まれており、強度を強くしてやれば赤外光のみの
照明を用いた場合と同等の効果が得られる。

【００２５】次にフィルター２、８について詳しく説明
する。被測定物の撮影時に足の裏と同時に背景も写りこ
み、計測に支障を来す事があるので、撮像装置７に到達
する光のうち可視光を取り除かなければならない。その
ために可視光カットフィルターを設ける必要がある。

【００２６】照明光に赤外光を使用する場合は、測定基
準面や撮像装置７のレンズ近辺に可視光をカットするフ
ィルター２、８を設ける。一般的に、フィルターは高価
な物であるから、撮像装置７のレンズ近辺に置く場合
は、小さなフィルター８ですみ、価格的に有利である。

【００２７】一方、測定基準面に置く場合は、計測機内
の装置が外部より見えなくなり、被測定者が下から撮像
装置７で覗かれるといった不快感を感じずにすむという
効果も有する。特に被測定者が女性の場合、下から覗か
れるといった感覚をなくす事は、重要な条件となる。

【００２８】フィルターを２ヶ所（測定基準面と撮像装
置７のレンズ近辺）とも設置した場合は、背景の除去が
完全になり、演算装置６での画像処理ソフトウエアが簡
略化される利点がある。

【００２９】また、照明光に可視光を使用する場合は、
装置内に可視光が存在することになるため、必ず撮像装
置７のレンズ近辺に可視光をカットするフィルター８を
設ける必要がある。もちろん測定基準面と撮像装置７の
レンズ近辺の両方にフィルター２、８を設けてもよい。

【００３０】このように、赤外光照明と可視カットフィ
ルター、強度の強い可視光照明と可視カットフィルタ
ー、の組み合わせにより、被測定物と背景とのコントラ
スト差を大きくさせる効果があり、計測計算の際に被測
定物の認識を容易にする。

【００３１】次に、本発明の第２実施例を説明する。本
実施例では、形状計測機として手形計測機を例に挙げて
説明する。

【００３２】本実施例は図７に示すように、光源４を測
定基準面近傍に配置して、被測定物の輪郭を浮かび上が
らせて計測するものである。１８は反射板で、光源４か
ら照射される照明光を、効率良く被測定物に照射するの
に効果を発揮する。照明を被測定物に平行に当てている
ため、被測定物が測定基準面に接している部分には光が
当たらず、輪郭部分の傾斜のついた部分のみが光を反射
し、手を測定した場合、撮像装置には図８に示すような
輪郭だけの画像が得られる。

【００３３】他の測定の手順は、第１実施例と同様であ
る。光源４は赤外光、または赤外光を含む可視光を使用
する。可視光カットフィルターの位置は、測定基準面、
または撮像装置７のレンズ近辺に設ければよい。もちろ
ん両方にフィルター２、８を設けてもよい。

【００３４】図８のような輪郭のみが光っている画像で
あれば、演算装置６での画像処理の際、エッジ抽出が容
易にできる利点がある。

【００３５】次に、本発明の第３実施例を説明する。本
実施例は、第２実施例の装置を改良したものである。

【００３６】第２実施例の装置では光路長の関係で測定
基準面の高さが４０〜５０ｃｍとなり、子供等には測定
基準面に被測定部分（足等）を載せるのが負担となる。

【００３７】そこで、本実施例では図９のように、装置
の底にミラー２０を設け、撮像装置７を計測機の上側に
設置した。このように構成すると計測機の高さを第２実
施例の計測機に比べて半分程度にしても十分な光路長を
稼ぐことが可能である。

【００３８】また、図１０のように、計測機より飛び出
す撮像装置７、光源４はカバーで覆いかくすようにす
る。

【００３９】他の測定の手順、光源４の種類、可視光カ
ットフィルター２、８の位置は、第２実施例と同様であ
る。

【００４０】尚、上記各実施例では、足型または手型を
測定したが、被測定物はどのような物体であっても測定
でき、形が複雑で手作業では形状測定が困難な物体も、
演算装置６のプログラムの変更だけで、簡単に測定でき
るようになり、応用範囲が広い。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、被測定
物の形状測定において、簡単な画像処理により正確な計
測値が瞬時に得られる。

【００４２】また、計測機には演算装置を内蔵している
ため、複雑な形状の被測定物でもプログラムを変更する
だけで、任意の必要な部位の計測が可能となる。

【００４３】更に、赤外光を照明光とする事によって色
の影響を受けにくく、濃色の物でも測定可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における計測機の構成を示
すブロック図

【図２】本発明の第１実施例における計測機の外観を示
す斜視図

【図３】照明の反射光の位置を示す取込画像の説明図

【図４】照明の反射光の位置を示す取込画像の説明図

【図５】画像処理のフローチャート

【図６】測定項目ごとの測定点を記した足の平面図

【図７】本発明の第２実施例における計測機の構成を示
すブロック図

【図８】本発明の第２実施例における計測機で得られる
被測定物の画像を表す説明図

【図９】本発明の第３実施例における計測機の構成を示
すブロック図

【図１０】本発明の第３実施例における計測機の外観を
示す斜視図

【符号の説明】

１：形状計測機 ２：可視光カットフィルタ（測定基準面上） ４：光源 ６：演算装置 ７：撮像装置 ８：可視光カットフィルタ（撮像装置レンズ上）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物に特定の波長範囲を含む光を照
   射する光源と、 光源からの光により写しだされた被測定物を特定の波長
   範囲でのみ撮像する撮像装置と、 撮像装置で撮像された被測定物の像に基づいて、被測定
   物の形状を演算する演算装置と、 を有することを特徴とする形状計測機。
2. 【請求項２】 前記演算装置は、被測定物の輪郭に基づ
   いて被測定物の形状を演算することを特徴とする請求項
   １記載の形状計測機。
3. 【請求項３】 前記光源により被測定物に照射される光
   が、赤外光であることを特徴とする請求項１乃至請求項
   ２記載の形状計測機。
4. 【請求項４】 撮像装置に到達する光のうち特定の波長
   だけを通すフィルターを有し、 前記撮像装置は、光源からの光により写しだされた被測
   定物を、フィルターを通ってきた特定の波長範囲でのみ
   撮像することを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の
   形状計測機。
5. 【請求項５】 前記フィルターが、撮像装置のレンズ上
   に配置されていることを特徴とする請求項４記載の形状
   計測機。
6. 【請求項６】 前記フィルターが、被測定物の置かれる
   面上に配置されていることを特徴とする請求項４記載の
   形状計測機。
7. 【請求項７】 被測定物の輪郭部を写しだす光の光路が
   光源と重ならないよう、前記光源が、形状計測機内に配
   置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４記
   載の形状計測機。
8. 【請求項８】 被測定物を照明した際に被測定物の輪郭
   を強調するよう、前記光源が、被測定物が置かれる面の
   近傍に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請
   求項４記載の形状計測機。