JPH09280818A

JPH09280818A - 物体表面計測方法及び装置

Info

Publication number: JPH09280818A
Application number: JP8096551A
Authority: JP
Inventors: Takashi Okada; 尚岡田; Masashi Okudaira; 雅士奥平; Makoto Mizukawa; 真水川; Yukihiro Nakamura; 幸博中村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】金属などの物体を対象とした場合でも、光学的
手法にて精度よく物体の表面位置や形状を計測すること
ができる物体表面計測方法及び装置を提供する。【解決手段】物体表面Ｏに平面状の単波長光を照射して
得た光強度データを基にコンピュータ装置３にて物体表
面Ｏの位置データを得るに当たり、光強度データから光
強度の最大値を求めることにより、線形状の位置データ
を得、当該位置データと受光装置２の投光装置１に対す
る相対位置情報とを基に三角測量法を用いて物体表面Ｏ
の三次元的な位置を決定する点列データを得、当該点列
データを一定の個数の点列からなる小区間に分割し、各
小区間毎の点列データを小区間毎に曲線又は直線で近似
し、当該小区間のノイズの大小を判定し、ノイズが大の
場合には当該ノイズが大の小区間の点列データを除いた
点列データを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工業用ロボットの
作業経路を作成するのに必要な物体表面の位置計測技術
に係り、特に金属など光沢のある物体表面の位置や形状
を、非接触の光学的手法にて精度良く計測する物体表面
計測方法及びその実施に直接使用する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、物体表面の位置や形状を非接
触にて計測する装置には、光学的手法が用いられてい
る。一般的な光学的手法は、先ず、計測対象物体に投光
器にて光を照射し、受光器にて反射光のデータを得た
後、光の照射方向の情報と反射光の方向の情報を基にし
て三角測量の原理にて物体表面の位置等を求めるという
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来の光学的手法では、計測対象物体が石膏などの場合は
表面の光沢が少ないので、受光面中の反射光データのピ
ーク値の検出処理等にて容易に計測することができる
が、計測対象物体が金属などの場合は表面の光沢が多く
なり、正反射成分や多重反射などの影響にて計測不能に
なるという問題がある。これは、反射光が強すぎて、物
体表面までの距離（物体表面の位置）の計測値にノイズ
や誤差が生じるからである。

【０００４】かかる問題を解決するために従来より、メ
ジアンフィルタにて除去するノイズ除去方法がある。こ
の種のノイズ除去方法は、算出する距離の情報を点列デ
ータとして取り扱い、誤差を含むデータを非線形フィル
タリング処理するものである。しかし、ノイズ除去処理
を施した後でも誤差を含むデータが残るという問題があ
る。

【０００５】ここにおいて本発明の解決すべき主要な目
的は、次の通りである。本発明の第１の目的は、金属な
どの物体を対象とした場合でも、光学的手法にて精度よ
く物体の表面位置や形状を計測することができる物体表
面計測方法及び装置を提供せんとするものである。

【０００６】本発明の第２の目的は、バリとりや表面仕
上げ加工用ロボットの作業経路を決定するのに有用な物
体表面計測方法及び装置を提供せんとするものである。

【０００７】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の各請求項の記載から自ずと明らか
となろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記した課題の解決は、
本発明が次に列挙する新規な特徴的構成手法及び手段を
採用することにより達成される。すなわち、本発明方法
の第１の特徴は、投光を投射した計測対象物体表面の各
反射点からの反射光を各受光点で得た光強度データの内
最大強度データと、当該最大強度データに係る前記投光
の投射点と前記反射点と前記受光点の位置関係情報とか
ら前記計測対象物表面の三次元位置点列データを算出
し、次いで、当該点列データを所定連続点数毎に単位小
区間に区分し、前記反射点表面の凹形状部分の多重反射
や細かな凹凸に起因する局所的な正反射光等による前記
単位小区間毎のばらつき誤差を近傍単位小区間のばらつ
きの尺度を利用して当該近傍単位小区間のデータに誤差
が含まれるか否か判定し、誤差を含むと判定された単位
小区間を除去したり、近傍の誤差を含まない単位小区間
内のデータの情報を利用して、補間又は補正することに
より正確な計測対象物体表面の三次元距離（位置）を算
出してなる物体表面計測方法にある。

【０００９】本発明方法の第２の特徴は、前記本発明方
法の第１の特徴における前記投光が、単波長光である物
体表面計測方法にある。

【００１０】本発明方法の第３の特徴は、前記本発明方
法の第１又は第２の特徴における前記光強度データが、
反射光のうち単波長光のみを二次元面的に計測してなる
物体表面計測方法にある。

【００１１】本発明方法の第４の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２又は第３の特徴における前記最大強度デ
ータが、その連続群により線形状の位置データを表して
なる物体表面計測方法にある。

【００１２】本発明方法の第５の特徴は、前記本発明方
法の第４の特徴における前記三次元位置点列データが、
前記線形状の位置データと、前記投射点と前記反射点と
前記受光点との前記位置関係情報とを基に三角測量法を
用いて算出してなる物体表面計測方法にある。

【００１３】本発明方法の第６の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴における前
記単位区分と前記判定と前記単位小区間の前記除去と前
記補間又は補正が、コンピュータ画像処理により実行さ
れてなる物体表面計測方法にある。

【００１４】本発明方法の第７の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４、第５又は第６の特徴にお
ける前記近傍単位小区間のばらつき尺度が、前記各単位
小区間内の点列データを最小二乗法を用いて曲線又は直
線での近傍パラメータ化処理を基準としてなる物体表面
計測方法にある。

【００１５】本発明方法の第８の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４、第５、第６又は第７の特
徴における前記近傍単位小区間のばらつき尺度が、点列
｛Ｘ_i，Ｘ_i+1，Ｘ_i+2，…Ｘ_i+j｝とした場合、

【外２】で表されてなる物体表面計測方法にある。

【００１６】本発明方法の第９の特徴は、前記本発明方
法の第８の特徴における前記判定が、前記σ²の値が大
きい前記単位小区間をノイズによる誤差を含むものとし
てなる物体表面計測方法にある。

【００１７】本発明装置の第１の特徴は、計測対象物体
に平面状の単波長光を照射する投光装置と、既知の位置
に設置され、反射光のうち単波長光のみを二次元面的に
計測して光強度データを出力する受光装置と、光信号処
理部、三次元位置算出部、及び画像処理部を有するコン
ピュータ装置とを備え、前記光信号処理部は、前記受光
装置の光強度データから光強度の最大値を求めることに
より、線形状の位置データを出力し、前記三次元位置算
出部は、前記光信号処理部にて算出された位置データと
前記受光装置の前記投光装置に対する相対位置情報とを
基に三角測量法を用いて物体表面の三次元的な位置を決
定する点列データを出力するとともに、前記光信号処理
部にて位置データが正確に得られなかったデータに対し
ては誤差を含む旨の情報を付加し、前記画像処理部は、
小区間分割部にて前記三次元位置算出部から出力される
点列データを一定の個数の点列からなる小区間に分割
し、パラメータ曲線当てはめ部にて各小区間毎の点列デ
ータを小区間毎に曲線又は直線で近似し、ノイズ有無判
定部にて当該小区間のノイズの大小を判定し、選択出力
部にてノイズが大の場合には当該ノイズが大の小区間の
点列データを除いた点列データを出力する構成としてな
る物体表面計測装置にある。

【００１８】本発明装置の第２の特徴は、計測対象物体
に平面状の単波長光を照射する投光装置と、既知の位置
に設置され、反射光のうち単波長光のみを二次元面的に
計測して光強度データを出力する受光装置と、光信号処
理部、三次元位置算出部、及び画像処理部を有するコン
ピュータ装置とを備え、前記光信号処理部は、前記受光
装置の光強度データから光強度の最大値を求めることに
より、線形状の位置データを出力し、前記三次元位置算
出部は、前記光信号処理部にて算出された位置データと
前記受光装置の前記投光装置に対する相対位置情報とを
基に三角測量法を用いて物体表面の三次元的な位置を決
定する点列データを出力するとともに、前記光信号処理
部にて位置データが正確に得られなかったデータに対し
ては誤差を含む旨の情報を付加し、前記画像処理部は、
小区間分割部にて前記三次元位置算出部から出力される
点列データを一定の個数の点列からなる小区間に分割
し、パラメータ曲線当てはめ部にて各小区間毎の点列デ
ータを小区間毎に曲線又は直線で近似し、ノイズ有無判
定部にて当該小区間のノイズの大小を判定し、補間出力
部にてノイズが大の場合には隣接するノイズを含まない
小区間の点列データに基づいて当該ノイズが大きな小区
間を補間又は補正して点列データを出力する構成として
なる物体表面計測装置にある。

【００１９】本発明装置の第３の特徴は、前記本発明装
置の第１又は第２の特徴において、前記物体表面からの
正反射の影響を前記受光装置が受けないように方向制御
をする方向制御機構を備えてなる物体表面計測装置にあ
る。

【００２０】本発明装置の第４の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２又は第３の特徴における前記投光装置
が、単波長光の光源としたレーザ光を発射するレーザ発
信装置と、レーザ光を平面状に変換する筒状レンズとを
有してなる物体表面計測装置にある。

【００２１】本発明装置の第５の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３又は第４の特徴における前記受光
装置が、受光面の前方に単波長光のみを通過させる光フ
ィルタを有してなる物体表面計測装置にある。

【００２２】本発明装置の第６の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴における前
記受光装置が、受光面が二次元面上に多数の光計測点を
縦横方向に規則正しく稠密に配置したＣＣＤエリアセン
サを備えてなる物体表面計測装置にある。

【００２３】本発明装置の第７の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４、第５又は第６の特徴にお
ける前記計測対象物体が、表面に光沢のある物体又は金
属物体である物体表面計測装置にある。

【００２４】本発明装置の第８の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４、第５第６又は第７の特徴
における前記画像処理部の光信号処理部が、前記受光装
置の光強度データから所望の閾値以上のデータを除外す
ることにより、事前に強い反射光成分のデータを取り除
くようにした閾値処理機能が付加されてなる物体表面計
測装置にある。

【００２５】本発明装置の第９の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７又は第
８の特徴における前記画像処理部にて最終的に得る前記
点列データが、バリとりや表面仕上げ加工用ロボットの
作業経路を決定するのに用いられてなる物体表面計測装
置にある。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を、その方法例、装置例及び応用例に基づ
いて説明する。（方法例）本方法例につき説明する。本願発明者は、強
すぎる反射光が計測値に及ぼす影響について鋭意研究を
重ねることにより、以下の結果を得た。

【００２７】光沢のある物体表面（金属表面）の位置を
計測する光学的計測法において、強い反射光にて計測値
が乱れる原因には、(1) 金属表面の凹形状部分の多重反
射による場合、(2) 金属表面の細かな凹凸に起因する局
所的な正反射光による場合がある。これらの影響による
誤差は金属面の実際の凹凸よりも大きい。

【００２８】よって、これらに起因する誤差を含む部分
において算出される距離データ（位置データ）は金属面
の表面よりも大きなばらつきをもつ。一方、データ点列
全体としてみると一般的にはこのような誤差を含むデー
タ点の数より金属面の位置を正確に表現した点の数が多
い。

【００２９】そこで、本方法例では、近傍のデータのば
らつきの尺度を利用して近傍内のデータに誤差が含まれ
るか否かを判定し、誤差を含むと判定された部分に対し
ては近傍の誤差を含まないデータの情報を利用して、誤
差を含むデータを除去したり、補間又は補正したりし
て、正確な金属面（物体表面）の距離（位置）を算出す
る。

【００３０】後述する本装置例の物体表面計測装置αに
適用した本方法例では、誤差を含むデータの近傍で位置
データのばらつきが大きくなるので、データ点列をー定
の個数ごとの区間に分割し、それぞれを近傍としてとり
扱う。そして、各々の区間に対して最小二乗法にて直線
や放物線などパラメータで表現される曲線を当てはめ
る。

【００３１】この際、点列｛Ｘ_i，Ｘ_i+1，Ｘ_i+2，…
Ｘ_i+j｝に対して、

【外３】で定義される値を計算することができ、この値はこの近
傍区間内でのばらつきの尺度となる。よって、この値の
大小に基づいて該当する区間にノイズが含まれるか否か
の判断をする。

【００３２】また、予め対象となる物体表面Ｏに対し
て、ノイズがない場合のσ²の値の範囲を統計的に求め
て、この値をもとに該当する区間にノイズを含むか否か
を決定する。そして、ノイズを含む区間については隣接
するノイズを含まない区間のデータに基づいて補正又は
補間を実行するか、あるいはデータとして採用しないこ
とにより、正確に物体表面Ｏの位置を表すデータを出力
する。

【００３３】すなわち、先ず、図２に示すように受光装
置２の出力データには、点列データＤにノイズデータＮ
Ｄが含まれているので、この出力データを小区間に分割
する。次に、分割された各々の区間に対して最小二乗法
にてパラメータで表現される曲線を当てはめて、(1) 式
で定義されるσ²の値を算出する。この値の大きいもの
はノイズによる誤差を含むものとみなして除外するか、
または近傍のデータにて誤差を含む箇所を修正し、最終
的な距離データ（位置データ）として出力する。

【００３４】（装置例）当該本方法例を適用した図１及
び図３は本発明の装置例の構成を示す。なお、以下、計
測対象物体は光沢のある金属物体とする。本装置例の物
体表面計測装置αは、投光装置１、受光装置２、及びコ
ンピュータ装置３からなる。投光装置１は、図を省略し
たが単波長光の光源としたレーザ光を発射するレーザ発
信装置と、レーザ光を平面状に変換する筒状レンズとを
有する。投光装置１は計測対象の物体表面（金属表面）
Ｏに対して平面状の単波長光を投光する。受光装置２
は、図を省略したが受光面の前方に単波長光のみを通過
する光フィルタを有し、物体表面Ｏにおける単波長光の
反射光を計測するために既知の位置に設置される。受光
装置２の二次元面の受光面としては二次元面上に多数の
光計測点を縦横方向に規則正しく稠密に配置したＣＣＤ
エリアセンサを使用し、受光面上の計測点における反射
光の強度を計測する。ここで、受光面では、図４(a) に
示すように物体表面Ｏと単波長光のなす平面との交線の
像（反射光の像）Ｉを二次元面上の計測点における光強
度データの形で計測する。コンピュータ装置３は、光信
号処理部３１、三次元位置算出部３２、及び画像処理部
３３からなる。光信号処理部３１は、受光装置２の光強
度データを入力とし、図４(a) の反射光の像Ｉを得、図
４(b) に示すように全ての横又は縦方向線について線上
の強度分布で最大となる点（光強度の最大値点）を点デ
ータとして求めることにより、受光装置２の受光面で得
られる線状の反射光の像Ｉの形状を細線化する。そし
て、細線化された形状の二次元面上での位置情報は図４
(c) に示すように点列データＤの形で出力し、また各々
の点の位置での反射光の光強度データとして出力する。

【００３５】三次元位置算出部３２は、光信号処理部３
１において出力された線形状の位置のデータと、受光装
置２の投光装置１に対する位置の情報による三角測量法
の原理にて物体表面Ｏの位置を算出する。すなわち、線
形状を表現する各々の点に対して対応する物体表面Ｏの
位置が算出され、点列全体として平面状の単波長光と金
属面の交線の三次元形状のデータが点列の形で求められ
る。この三次元形状データは明らかに平面内に存在する
ので、平面の三次元的位置の情報と平面内の点列データ
としても記述することができる。このとき、光信号処理
部３３にて位置を正確に求めることができなかった点列
データに対しては、誤差を含む旨の情報を付加して出力
する。

【００３６】画像処理部３３は、三次元位置算出部３２
で出力される点列データのうち、光信号処理部３１にお
いて位置が正確に算出されなかったために誤差を含むデ
ータに対して、修正を加えるか、又はこれを欠落部分と
して出力する。

【００３７】次に、本装置例における画像処理部３３の
処理について詳述する。図５は画像処理部３３の構成を
示す。画像処理部３３は、小区間分割部３３ａ、パラメ
ータ曲線当てはめ部３３ｂ、ノイズ有無判定部３３ｃ、
及び選択出力部３３ｄからなる。

【００３８】前述したように、三次元位置算出部３２の
出力は、平面上の点列データとして表される。この点列
データは、画像処理部３３の小区間分割部３３ａにて図
６(a) に示すように一定の個数の点列からなる小区間に
分割する。

【００３９】続いて、パラメータ曲線当てはめ部３３ｂ
では、図６(b) に示すように各々の区間に対して、例え
ば最小二乗法を用いて線分や放物線などを当てはめる。
このとき、各々の当てはめ区間に対して(1) 式で定義さ
れるσ²の値を算出する。

【００４０】小区間内において誤差を含むデータが多い
ほどσは大きな値をとるので、図６(c) に示すように、
σの値に基づいて誤差を含む区間をノイズ有無判定部３
３ｃにて判定し、かつ選択出力部３３ｄにて選別してデ
ータ欠損部分とする。すなわち、分割された区間のう
ち、σが最も小さいものを求め、そのσの値よりあるー
定の範囲のσの値をもつ区間を誤差のない区間とし、そ
れ以外の区間のデータはノイズを含むものとして除外す
るという処理を行う。なお、図６(c) の白丸はノイズ有
無判定部３３ｃにてノイズとして判定され、選択出力部
３３ｄにて除外される部分である。

【００４１】続いて、本装置例の物体表面計測装置αを
用いた計測結果について説明する。図９は前記装置例の
物体表面計測装置αを用いて計測して得た点列データを
示し、図１０はレーザレンジファインダを用いた従来の
光学的手法にて得た点列データを示す。従来の手法で
は、図１０に示すように計測値の点列データＤに大きな
誤差を持つノイズデータＮＤが含まれる。しかし、本装
置例の物体表面計測装置αによれば、図９に示すよう
に、ノイズデータＮＤを除去して、必要な点列データＤ
だけを得ることができる。よって、本発明は、物体表面
Ｏの位置や形状を極めて高精度に計測することができる
ので、バリとりや表面仕上げ加工用ロボットの作業経路
を決定するのに極めて優れた効果を奏する。

【００４２】（応用例）次に画像処理部の応用例につい
て説明する。図７は本応用例の画像処理部３３' の構成
を示し、図８は画像処理部３３' の処理内容を示す。本
応用例の画像処理部３３' は、処理を高精度化するため
に小区間分割部３３' ａ、パラメータ曲線当てはめ部３
３' ｂ、情報記憶部３３' ｃ、ノイズ有無判定部３３'
ｄ、及び補間出力部３３' ｅからなる。

【００４３】情報記憶部３３' ｃには、予め対象となる
対象物体の金属面と同じ材質の平面の金属面を計測した
データについて、(1) 式のσの値の統計をとり、誤差の
ない部分のσの値の範囲を記憶させて置く。

【００４４】小区間分割部３３' ａは光信号処理部３１
から出力されたデータを小区間に分割する。パラメータ
曲線当てはめ部３３' ｂは、小区間に分割されたデータ
を最小二乗法による線分当てはめののち、(1) 式で定義
されるσの値を計算する。ノイズ有無判定部３３' ｄで
は、パラメータ曲線当てはめ部３３' ｂの各々の小区間
に対して情報記憶部３３' ｃに記憶された情報をもとに
誤差を含むか否かを決定する。

【００４５】補間出力部３３' ｅでは、誤差データを含
むか否かの判別部３３' ｄで誤差を含むと判定された区
間に対し、双方に隣接する誤差のない区間の線分当ては
めの情報を用いてデータを補間又は補正する。例えば、
図８に示すように、誤差を多く含む部分１０の両側の誤
差の少ない部分１１、１２について、両者の線分当ては
め精度に基づき、両者がほば同じ線分上にあると判断さ
れた場合には、誤差を多く含む部分１０の点列のうち線
分の終端１３と１４を結ぶ直線から外れるものをノイズ
を含むデータとして除外する。

【００４６】また、データにノイズが含まれるのは物体
表面Ｏでの反射が強すぎることに起因することが多い。
そこで、受光装置２の光強度データから所望の閾値以上
のデータを除外することにより、事前に計測不可能とな
る強い反射光成分のデータを取り除くようにした閾値処
理機能を光信号処理部３１に付加しても良い。

【００４７】なお、金属面の表面性状や物体表面Ｏと投
光装置１、受光装置２の各装置との位置関係によって正
反射成分を計測する場合があるので、反射光の光強度が
光計測点の計測範囲の最大値より大きくなり、光信号処
理部３１の処理によって線状の形状の位置が正確に計測
できない場合がある。そこで、計測対象となる物体表面
Ｏと同じ材質の金属面についてあらかじめ正反射成分の
ため計測値が乱れる方向の角度の情報を獲得しておき、
その情報と物体表面Ｏの位置に関する情報をもとに正反
射による成分が発生しない方向に受光装置２を制御する
方向制御機能を付加すると良い。

【００４８】以上本発明の代表的な装置例及び応用例に
ついて説明したが、本発明は必ずしも当該装置例等の手
段だけに限定されるものではない。本発明の目的を達成
し、後述する効果を有する範囲内において適宜変更して
実施することができるものである。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、算
出される位置データに計測誤差が生じていることを検知
し、修正、または補間するので、金属などの物体を対象
とした場合でも、光学的手法にて精度よく物体の表面位
置や形状を計測することができる。特に、バリとりや表
面仕上げ加工用ロボットの作業経路を決定するのに優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置例の構成を示す説明図である。

【図２】本発明装置における受光装置の出力データの例
を表したグラフである。

【図３】本発明の装置例の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明の装置例における光信号処理部の細線化
処理の手順を示した図であり、(a) は細線化処理前の反
射光の像を示し、(b) はＡＡ線上の強度分布を示し、
(c) は細線化処理にて得た点列データを示した図であ
る。

【図５】本発明の装置例における画像処理部の構成を示
したブロック図である。

【図６】本発明の装置例における画像処理部の処理手順
を示した図であり、(a) は小区間分割部による処理を示
し、(b) はパラメータ曲線当てはめ部による処理を示
し、(c) は選択出力部にて除外される部分を示した図で
ある。

【図７】本発明の応用例における画像処理部の構成を示
したブロック図である。

【図８】本発明の応用例における画像処理部の処理を示
した図である。

【図９】本発明の装置例を使用することにより物体表面
の位置を計測して得た点列データのグラフである。

【図１０】従来の手法を使用することにより物体表面の
位置を計測して得たノイズを含む点列データのグラフで
ある。

【符号の説明】

α…物体表面計測装置Ｏ…物体表面（金属表面）Ｄ…点列データＮＤ…ノイズデータ１…投光装置２…受光装置３…コンピュータ装置１３、１４…線分の終端３１…光信号処理部３２…三次元位置算出部３３、３３' …画像処理部３３ａ…小区間分割部３３ｂ…パラメータ曲線当てはめ部３３ｃ…ノイズ有無判定部３３ｄ…選択出力部３３' ａ…小区間分割部３３' ｂ…パラメータ曲線当てはめ部３３' ｃ…情報記憶部３３' ｄ…ノイズ有無判定部３３' ｅ…補間出力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村幸博東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投光を投射した計測対象物体表面の各反射
点からの反射光を各受光点で得た光強度データの内最大
強度データと、当該最大強度データに係る前記投光の投
射点と前記反射点と前記受光点の位置関係情報とから前
記計測対象物表面の三次元位置点列データを算出し、次いで、当該点列データを所定連続点数毎に単位小区間
に区分し、前記反射点表面の凹形状部分の多重反射や細かな凹凸に
起因する局所的な正反射光等による前記単位小区間毎の
ばらつき誤差を近傍単位小区間のばらつきの尺度を利用
して当該近傍単位小区間のデータに誤差が含まれるか否
か判定し、誤差を含むと判定された単位小区間を除去したり、近傍
の誤差を含まない単位小区間内のデータの情報を利用し
て、補間又は補正することにより正確な計測対象物体表
面の三次元距離（位置）を算出する、ことを特徴とする物体表面計測方法。
【請求項２】前記投光は、単波長光である、ことを特徴とする請求項１に記載の物体表面計測方法。
【請求項３】前記光強度データは、反射光のうち単波長光のみを二次元面的に計測する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の物体表面計測
方法。
【請求項４】前記最大強度データは、その連続群により線形状の位置データを表す、ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の物体表面
計測方法。
【請求項５】前記三次元位置点列データは、前記線形状の位置データと、前記投射点と前記反射点と
前記受光点との前記位置関係情報とを基に三角測量法を
用いて算出する、ことを特徴とする請求項４に記載の物体表面計測方法。
【請求項６】前記単位区分と前記判定と前記単位小区間
の前記除去と前記補間又は補正は、コンピュータ画像処理により実行される、ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の
物体表面計測方法。
【請求項７】前記近傍単位小区間のばらつき尺度は、前記各単位小区間内の点列データを最小二乗法を用いて
曲線又は直線での近傍パラメータ化処理を基準とする、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記
載の物体表面計測方法。
【請求項８】前記近傍単位小区間のばらつき尺度は、点列｛Ｘ_i，Ｘ_i+1，Ｘ_i+2，…Ｘ_i+j｝とした場合、【外１】で表される、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７
に記載の物体表面計測方法。
【請求項９】前記判定は、前記σ²の値が大きい前記単位小区間をノイズによる誤
差を含むものとする、ことを特徴とする請求項８に記載の物体表面計測方法。
【請求項１０】計測対象物体に平面状の単波長光を照射
する投光装置と、既知の位置に設置され、反射光のうち
単波長光のみを二次元面的に計測して光強度データを出
力する受光装置と、光信号処理部、三次元位置算出部、
及び画像処理部を有するコンピュータ装置とを備え、前記光信号処理部は、前記受光装置の光強度データから
光強度の最大値を求めることにより、線形状の位置デー
タを出力し、前記三次元位置算出部は、前記光信号処理部にて算出さ
れた位置データと前記受光装置の前記投光装置に対する
相対位置情報とを基に三角測量法を用いて物体表面の三
次元的な位置を決定する点列データを出力するととも
に、前記光信号処理部にて位置データが正確に得られな
かったデータに対しては誤差を含む旨の情報を付加し、前記画像処理部は、小区間分割部にて前記三次元位置算
出部から出力される点列データを一定の個数の点列から
なる小区間に分割し、パラメータ曲線当てはめ部にて各
小区間毎の点列データを小区間毎に曲線又は直線で近似
し、ノイズ有無判定部にて当該小区間のノイズの大小を
判定し、選択出力部にてノイズが大の場合には当該ノイ
ズが大の小区間の点列データを除いた点列データを出力
する構成とした、ことを特徴とする物体表面計測装置。
【請求項１１】計測対象物体に平面状の単波長光を照射
する投光装置と、既知の位置に設置され、反射光のうち
単波長光のみを二次元面的に計測して光強度データを出
力する受光装置と、光信号処理部、三次元位置算出部、
及び画像処理部を有するコンピュータ装置とを備え、前記光信号処理部は、前記受光装置の光強度データから
光強度の最大値を求めることにより、線形状の位置デー
タを出力し、前記三次元位置算出部は、前記光信号処理部にて算出さ
れた位置データと前記受光装置の前記投光装置に対する
相対位置情報とを基に三角測量法を用いて物体表面の三
次元的な位置を決定する点列データを出力するととも
に、前記光信号処理部にて位置データが正確に得られな
かったデータに対しては誤差を含む旨の情報を付加し、前記画像処理部は、小区間分割部にて前記三次元位置算
出部から出力される点列データを一定の個数の点列から
なる小区間に分割し、パラメータ曲線当てはめ部にて各
小区間毎の点列データを小区間毎に曲線又は直線で近似
し、ノイズ有無判定部にて当該小区間のノイズの大小を
判定し、補間出力部にてノイズが大の場合には隣接する
ノイズを含まない小区間の点列データに基づいて当該ノ
イズが大きな小区間を補間又は補正して点列データを出
力する構成とした、ことを特徴とする物体表面計測装置。
【請求項１２】前記物体表面からの正反射の影響を前記
受光装置が受けないように方向制御をする方向制御機構
を備えた、ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の物体表面
計測装置。
【請求項１３】前記投光装置は、単波長光の光源としたレーザ光を発射するレーザ発信装
置と、レーザ光を平面状に変換する筒状レンズとを有す
る、ことを特徴とする請求項１０、１１又は１２に記載の物
体表面計測装置。
【請求項１４】前記受光装置は、受光面の前方に単波長光のみを通過させる光フィルタを
有する、ことを特徴とする請求項１０、１１、１２又は１３に記
載の物体表面計測装置。
【請求項１５】前記受光装置は、受光面が二次元面上に多数の光計測点を縦横方向に規則
正しく稠密に配置したＣＣＤエリアセンサを備えてな
る、ことを特徴とする請求項１０、１１、１２、１３又は１
４に記載の物体表面計測装置。
【請求項１６】前記計測対象物体は、表面に光沢のある物体又は金属物体である、ことを特徴とする請求項１０、１１、１２、１３、１４
又は１５に記載の物体表面計測装置。
【請求項１７】前記画像処理部の光信号処理部は、前記受光装置の光強度データから所望の閾値以上のデー
タを除外することにより、事前に強い反射光成分のデー
タを取り除くようにした閾値処理機能が付加されてな
る、ことを特徴とする請求項１０、１１、１２、１３、１
４、１５又は１６に記載の物体表面計測装置。
【請求項１８】前記画像処理部にて最終的に得る前記点
列データは、バリとりや表面仕上げ加工用ロボットの作業経路を決定
するのに用いられる、ことを特徴とする請求項１０、１１、１２、１３、１
４、１５、１６又は１７に記載の物体表面計測装置。