JPH0972726A - 屈曲物の形状計測手順 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】画像上の物体と物体１３の参照パターンを用い
て、物体１３の部品１５の端面を基準に照合し、次に、
各部品に関して照合を行って、物体の形状を計測する。 【効果】作業量が従来に比べて少なくて済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工場設備，建物等に用
いられる屈曲物の形状の計測手順に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場設備，建物等に据付けられる立体曲
げパイプの形状検査は、下記のように行われていた。

【０００３】（１）定盤上に、設計されたパイプの形状
の投影図をえがく。

【０００４】（２）端面を基準にして、立体曲げパイプ
を定盤上のけがき線に合わせて設置する。

【０００５】（３）各点におけるけがき線と立体曲げパ
イプとのずれを巻尺で計測する。

【０００６】（４）作業３で計測したずれが許容値以下
であれば、合格とし、許容値より大きければ、不合格と
する。

【０００７】屈曲形状物体の形状を検査する方法とし
て、特開昭58−68601 号公報では、対象とする曲げ形状
と同じ形状に曲げた定規棒の各部分をコの字型の受け部
材で挟み、対象物体と比較することにより、対象物体の
曲げ精度の検査を行う。

【０００８】画像を用いた物体の三次元形状装置とし
て、特開平3−70086号公報がある。ここでは、被認識物
体に対して、一次元的な光を照射し、被認識物体の光断
面形状を得て、被認識物体の特徴部を検出する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述した前者の従来例
では、端面を基準にして、立体曲げパイプを定盤上のけ
がき線に合わせて、設置する作業に長い時間を費やす。
また、パイプ形状の記録が取れないため、パイプ設置工
程で、現場合わせが必要となる。

【００１０】特開昭58−68601 号公報では、対象物体が
数ｍ以上の長さのパイプの場合、パイプの重量が大きい
ため、パイプを定規棒に合わせる作業に時間を費やす。
また、数ｍ以上の長さのパイプの定規棒及びそれを受け
る受け部材を製作するのに時間と労力を要する。パイプ
形状を計測していないため、対象となるパイプの形状を
ＣＡＤデータに記録することができない。

【００１１】特開平3−70086号公報では、撮影方向から
見ることができる部分の形状しか求めることができな
い。このため、三次元的に曲げられたパイプの形状の特
徴量を抽出し、ＣＡＤデータベースへ形状データを記録
することは困難である。また、被認識物体が大きい場
合、一次元的な光を照射する装置も大きくなり、一次元
的な光を照射する装置の前に被認識物体を移動させなけ
ればならなくなり、被認識物体を移動させる労力が必要
となる。

【００１２】本発明では、映像と設計情報を利用して、
立体曲げパイプの形状を計測できるようにすることを考
えた。

【００１３】本発明の第一の目的は、設計情報から生成
されるグラフィックと映像とを重ね合わせることによ
り、立体曲げパイプの形状を計測する手順を提供するこ
とにある。

【００１４】本発明の第二の目的は、立体曲げパイプ形
状をデータベースに記録する手順を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、計測対象となっている屈曲形状の物体を
撮影する撮影手段から出力された映像から生成したポテ
ンシャルと参照パターンをもとに、表示手段の画面上に
出力される前記屈曲形状の物体の映像と参照パターンと
を重ね合わせ、前記屈曲形状の物体の形状を求める画像
処理装置において、前記屈曲形状の物体の一方側の端面
を基準に前記屈曲形状の物体の参照パターンと前記映像
上の前記屈曲形状の物体を照合することにより、前記屈
曲形状の物体の位置・姿勢を求め、前記屈曲形状の物体
の他方側の部分の参照パターンと前記映像上の前記他方
側の部分を照合することにより、前記屈曲形状の物体の
他方側の部分の位置・姿勢を求める。

【００１６】

【作用】撮影手段からの立体曲げパイプを撮影した映像
と設計データから生成された立体曲げパイプ及び各部分
のグラフィックとを順次照合し、立体曲げパイプ座標系
に関する各部分の位置・姿勢を求めることにより、立体
曲げパイプ形状を計測することができる。

【００１７】

【実施例】図１に本発明の一実施例の構成を示すブロッ
ク図を示す。

【００１８】本実施例は撮影手段１，１′と，表示手段
２と，情報修正手段３と，撮影位置・姿勢計算手段４
と，エッジパターン計算手段５と，エッジパターン計算
手段５に接続されたポテンシャル計算手段６と，表示手
段２に接続された参照パターン生成手段７と，ポテンシ
ャル計算手段６及び参照パターン生成手段７に接続され
た修正量計算手段８と、データ転送手段９と，撮影手段
１，１′，表示手段２，情報修正手段３，撮影位置・姿
勢計算手段４，エッジパターン計算手段５，参照パター
ン生成手段７，修正量計算手段８及びデータ転送手段９
に接続された一時記憶手段１０と，データ転送手段９に
接続された物体情報記憶手段１１と，データ転送手段９
に接続された撮像パラメータ記憶手段１２と，修正量計
算手段８及び一時記憶手段１０に接続された物体重心位
置計算手段１４と，一時記憶手段１０に接続されたパラ
メータ設定手段２０を備えている。

【００１９】但し、１３は計測対象となる物体であり、
ここでは、立体曲げパイプである。１８は基準物体であ
る。

【００２０】ここで、撮像パラメータｂ１０５，ｂ１０
５′は撮影手段１，１′の位置・姿勢及び倍率，表示手
段２の画面上における撮影手段１，１′の光軸の位置で
ある。物体情報ｂ１０４は物体１３の形状ｂ１０６，位
置・姿勢ｂ１０７である。但し、物体１３は複数の部品
１５，部品１６及び部品１７から成っている。そこで、
物体１９は物体記憶手段１１に記録されている物体を表
わしている。ここでは、物体１３，部品１５，部品１
６，部品１７及び基準物体１８を物体１９と総称する。
物体情報ｂ１５４は部品１５の形状ｂ１５６及び位置・
姿勢ｂ１５７，物体情報ｂ１６４は部品１６の形状ｂ１
６６及び位置・姿勢ｂ１６７，物体情報ｂ１７４は部品
１７の形状ｂ１７６及び位置・姿勢ｂ１７７，物体情報
ｂ１８４は基準物体１８の形状ｂ１８６及び位置・姿勢
ｂ１８７，物体情報ｂ１９４は物体１９の形状ｂ１９６
及び位置・姿勢ｂ１９７である。本発明の一実施例を用
いて求めたそれぞれの物体の位置・姿勢をｂ１５９，ｂ
１６９,ｂ１７９,ｂ１８９とする。

【００２１】カメラなどの撮影手段１，１′は物体１９
を撮影し、一時記憶手段１０に映像ｆを転送する。ディ
スプレイ等の表示手段２は一時記憶手段１０からの映像
ｆと、参照パターン生成手段７からの参照パターンｆ_r
とを重ね合わせて出力する。

【００２２】マウスやキーボードなどの情報修正手段３
は物体１９の位置・姿勢ｂ１９７の修正量ｂ１０１の入
力を受け、その入力値を一時記憶手段１０に転送する。

【００２３】撮影位置・姿勢計算手段４は、一時記憶手
段１０に格納されている物体１９の位置・姿勢ｂ１９９
及び撮影手段１あるいは１′の位置・姿勢ｂ１０２ある
いはｂ１０２′から物体１９の座標系に対する撮影手段
１あるいは１′の位置・姿勢ｂ１１２あるいはｂ１１
２′を計算する。また、物体１９の位置・姿勢ｂ１９９
を（０，０，０，０，０，０）に設定する。これらの物
体１９の座標系に対する撮影手段１あるいは１′の位置
・姿勢ｂ１１２あるいはｂ１１２′及び物体１９の位置
・姿勢ｂ１９９を一時記憶手段１０に転送する。

【００２４】エッジパターン計算手段５は一時記憶手段
１０からの映像ｆからエッジパターンｆ_m を計算し、エ
ッジパターンｆ_m をポテンシャル計算手段６に転送す
る。

【００２５】ポテンシャル計算手段６はエッジパターン
計算手段５からのエッジパターンｆ_m からポテンシャル
ｕ_m を計算し、ポテンシャルｕ_m を修正量計算手段８に
転送する。

【００２６】参照パターン生成手段７は一時記憶手段１
０から物体１９の物体情報ｂ１０４及び撮像パラメータ
ｂ１０５を得て、物体１９の参照パターンｆ_r を生成す
る。物体１９の参照パターンｆ_r を表示手段２及び修正
量計算手段８に転送する。ここで、参照パターンは物体
１９のワイヤフレームモデルである。

【００２７】修正量計算手段８は物体重心位置計算手段
１４からの表示手段２の画面上における参照パターンｆ
_r の重心の位置ｂ１０８，ポテンシャル計算手段６から
のポテンシャルｕ_m 及び参照パターン生成手段７からの
参照パターンｆ_r をもとに、物体１９の位置・姿勢ｂ１
９９の修正量ｂ１０３を計算する。物体１９の位置・姿
勢ｂ１９９の修正量ｂ１０３を一時記憶手段１０に転送
する。

【００２８】データ転送手段９は撮像パラメータｂ１０
５を撮像パラメータ記憶手段１２から一時記憶手段１０
へ、あるいは、一時記憶手段１０から撮像パラメータ記
憶手段１２へ、物体情報ｂ１０４を物体情報記憶手段１
１から一時記憶手段１０へ、あるいは、一時記憶手段１
０から物体情報記憶手段１１に転送する。

【００２９】メモリなどの一時記憶手段１０は物体１９
の物体情報ｂ１９４，撮像パラメータｂ１０５，ｂ１０
５′及び映像ｆ，ｆ′を格納している。

【００３０】物体情報記憶手段１１は物体の物体情報に
関するデータを格納している。但し、ここでの物体は構
造物の構成部品などの複数の物体である。また、物体情
報記憶手段１１は図２に示したデータベース構造を有し
ている。但し、図２におけるＡ，Ｂ及びＣの各部分の詳
細をそれぞれ図３，図４，図５に示す。ここで、Symbol
e は物体の種類，Classは物体形状、Instance は物体位
置・姿勢を表わしている。ここで、物体１３として立体
曲げパイプを取り扱うため、Symbole はｐｉｐｅｓ，ｐ
ｉｐｅ，ｂ−ｐｉｐｅから成っている。ｐｉｐｅｓは立
体曲げパイプ、pipeは真っ直ぐなパイプ、ｂ−ｐｉｐｅ
は曲がったパイプである。Classにおけるｐｉｐｅ１０
×１００は直径１０mm，長さ１００mmのパイプを、ｂ−
ｐｉｐｅｓ１０Ｒ５００はＲ５００mm，角度９０°で曲
げられた直径１０mmのパイプを、ｐｉｐｅｓ１はｐｉｐ
ｅ１０×１００，ｂ−ｐｉｐｅｓ１０Ｒ５００及びｐｉ
ｐｅ１０×３００のパイプがそれぞれ図３に書かれてい
る位置・姿勢で組み合わされているパイプを表わしてい
る。

【００３１】撮像パラメータ記憶手段１２は撮像パラメ
ータｂ１０５，ｂ１０５′を格納している。

【００３２】物体重心位置計算手段１４は一時記憶手段
１０からの物体情報ｂ１９４と撮像パラメータｂ１０５
をもとに、透視等変換を用いて、表示手段２の画面上に
おける参照パターンｆ_r の重心の位置ｂ１０８を計算す
る。この表示手段２の画面上における参照パターンｆ_r
の重心の位置ｂ１０８を修正量計算手段８に転送する。

【００３３】キーボードやマウスなどのパラメータ設定
手段２０は入力された物体１９の物体情報ｂ１９９ある
いは撮像パラメータｂ１０５，ｂ１０５′を一時記憶手
段１０に転送する。

【００３４】先ず、撮影手段１及び１′の位置・姿勢の
計測手順について、図６を用いて説明する。但し、撮影
手段１及び１′は図７のように設定されているものとす
る。ここで、図７のように撮影手段１及び１′はそれぞ
れ三脚４０２及び４０２′で支えられていてもよい。

【００３５】ステップ３０１： 一時記憶手段１０は撮
影手段１，１′からの映像ｆ，ｆ′を格納する。

【００３６】ステップ３０２： 表示手段２は一時記憶
手段１０からの映像ｆ，ｆ′を図８のように表示する。

【００３７】ステップ３０３： データ転送手段９は、
撮像パラメータ記憶手段１２に格納されている撮像パラ
メータｂ１０５を読み込み、一時記憶手段１０に格納す
る。

【００３８】ステップ３０４： パラメータ設定手段２
０は、一時記憶手段１０に格納された撮影手段１，１′
の位置・姿勢ｂ１０２，ｂ１０２′をそれぞれ（０，
０，０，０，０，０）と設定する。

【００３９】ステップ３０５： データ転送手段９は、
物体情報記憶手段１１に格納されている基準物体１８の
形状ｂ１８６を読み込み、一時記憶手段１０に格納す
る。

【００４０】ステップ３０６： パラメータ設定手段２
０は、基準物体１８の位置・姿勢ｂ１８９を（０，０，
ｂ４０３，０，０，０）と設定する。但し、ｂ４０３
は、撮影手段１と基準物体１８とのおよその距離であ
り、操作者の入力により、決められる。

【００４１】ステップ３０７： 参照パターン生成手段
７は、一時記憶手段１０に格納されている基準物体１８
の情報ｂ１８４，撮像パラメータｂ１０５及び撮影手段
１の位置・姿勢ｂ１０２をもとに、透視等変換を用い
て、基準物体１８の参照パターンｆ_r を生成し、表示手
段２に転送する。

【００４２】表示手段２は、映像ｆと参照パターン生成
手段７からの参照パターンｆ_r をそれぞれ画面上に図８
に示すように重ね合わせて表示する。

【００４３】ステップ３０８： 撮影手段１の映像上で
基準物体１８に関して、手動照合を行う。

【００４４】ステップ３０９： 撮影手段１の映像上で
基準物体１８に関して、自動照合を行う。

【００４５】ステップ３１０： 撮影手段位置・姿勢計
算手段４は、一時記憶手段１０に格納されている基準物
体１８の位置・姿勢ｂ１８９，撮影手段１の位置・姿勢
ｂ102を読み込み、数１及び数２の計算を行い、基準物
体１８の座標系における撮影手段１の位置・姿勢ｂ１１
２を計算する。

【００４６】

【数１】 Ａ＝Ｒot(ｚ，θ_18z)Ｒot(ｙ，θ_18y)Ｒot(ｘ，θ_18x) Ｔran(−ｘ₁₈，−ｙ₁₈，−ｚ₁₈)Ｔran(−ｘ_cam，−ｙ_cam，−ｚ_cam） Ｒot(ｚ，−θ_azim)Ｒot(ｙ，−θ_inc)Ｒot(ｘ，−θ_twist)…（数１）

【００４７】

【数２】

【００４８】ここで、(ｘ₁₈，ｙ₁₈，ｚ₁₈，θ_18x，θ
_18y，θ_18z）は基準物体１８の位置・姿勢ｂ１８９、
(ｘ_cam，ｙ_cam，ｚ_cam，θ_inc，θ_azim，θ_twist）は撮
影手段１の位置・姿勢ｂ１０２、（ｘ_18cam，ｙ_18cam，
ｚ_18cam，θ_18inc，θ_18azim，θ_18twist ）は基準物体
１８の座標系における撮影手段１の位置・姿勢ｂ１１２
である。

【００４９】基準物体１８の位置・姿勢ｂ１８９を
（０，０，０，０，０，０）に設定する。基準物体１８
の座標系における撮影手段１の位置・姿勢ｂ１１２及び
基準物体１８の位置・姿勢ｂ１８９を一時記憶手段１０
に格納する。

【００５０】ステップ３１１： 撮影手段１′に関し
て、ステップ３０６〜ステップ３１０を行う。

【００５１】撮影手段１の光軸４０１と撮影手段１′の
光軸４０１′とのなす角が９０°になっていると、計測
精度が良くなる。なぜなら、撮影手段１のみの場合、奥
行き方向の計測精度が上下，左右方向に比べて、悪いた
め、撮影手段１の奥行き方向の計測精度を撮影手段１′
の左右方向の計測精度で補うからである。

【００５２】物体１３の形状ｂ１０６の計測の手順につ
いて図９を用いて説明する。但し、撮影手段１及び１′
は図１０のように設定しているものとする。物体１３の
部品１５と部品１６の境界はあらかじめマーク７０１を
印しておく。同様に、物体１３の部品１６と部品１７の
境界はあらかじめマーク７０２を印しておく。また、図
６に示す撮影手段１及び１′の位置・姿勢の計測の後で
行うものとする。

【００５３】ステップ６０１： 一時記憶手段１０は撮
影手段１，１′からの映像ｆ，ｆ′を格納する。

【００５４】ステップ６０２： 表示手段２は一時記憶
手段１０からの映像ｆ，ｆ′を図８のように表示する。

【００５５】ステップ６０３： データ転送手段９は物
体情報記憶手段１１に格納されている物体１３の形状ｂ
１０６を読み込み、一時記憶手段１０に格納する。

【００５６】ステップ６０４： パラメータ設定手段２
０は物体１３の位置・姿勢ｂ１０７を一時記憶手段１０
に転送する。一時記憶手段１０はパラメータ設定手段２
０からの物体１３の位置・姿勢ｂ１０７を格納する。

【００５７】ステップ６０５： 参照パターン生成手段
７は一時記憶手段１０からの物体情報ｂ１０４、撮像パ
ラメータｂ１０５，ｂ１０５′をもとに、物体１３の参
照パターンｆ_r，ｆ_r′を生成し、表示手段２及び修正量
計算手段８に転送する。

【００５８】表示手段２は映像ｆ，ｆ′と参照パターン
生成手段７からの参照パターンｆ_r,ｆ_r′ をそれぞれ画
面上に図１１に示すように重ね合わせて表示する。

【００５９】ステップ６０６： 物体１３に関して、部
品１５の端面を基準に物体１３の参照パターンｆ_r，
ｆ_r′に関して手動照合を行う。

【００６０】ステップ６０７： 撮影位置・姿勢計算手
段４は一時記憶手段１０に格納されている物体１３の位
置・姿勢ｂ１０９，撮影手段１，１′の位置・姿勢ｂ１
０２，ｂ１０２′を読み込み、数３及び数４を用いて、
物体１３の座標系における撮影手段１，１′の位置・姿
勢ｂ１１２，ｂ１１２′を計算する。

【００６１】

【数３】 Ａ＝Ｒot(ｚ，θ_13z)Ｒot(ｙ，θ_13y)Ｒot(ｘ，θ_13x) Ｔran(−ｘ₁₃，−ｙ₁₃，−ｚ₁₃)Ｔran(−ｘ_cam，−ｙ_cam，−ｚ_cam） Ｒot(ｚ，−θ_azim)Ｒot(ｙ，−θ_inc)Ｒot(ｘ，−θ_twist)…（数３）

【００６２】

【数４】

【００６３】ここで、(ｘ₁₃，ｙ₁₃，ｚ₁₃，θ_13x，θ
_13y，θ_13z）は物体１３の位置・姿勢ｂ１０９、
(ｘ_cam，ｙ_cam，ｚ_cam，θ_inc，θ_azim、θ_twist）は撮
影手段１の位置・姿勢ｂ１０２、（ｘ_13cam，ｙ_13cam，
ｚ_13cam，θ_13inc，θ_13azim，θ_13twist ）は物体１３
の座標系における撮影手段１の位置・姿勢ｂ１１２であ
る。

【００６４】物体１３の位置・姿勢ｂ１０９を（０，
０，０，０，０，０）に設定する。物体１３の座標系に
おける撮影手段１，１′の位置・姿勢ｂ１１２，ｂ１１
２′及び物体１３の位置・姿勢ｂ１０９を一時記憶手段
１０に格納する。データ転送手段９は物体情報記憶手段
１１に格納されている部品１７の物体情報ｂ１７４を読
み込み、一時記憶手段１０に格納する。

【００６５】ステップ６０８： 参照パターン生成手段
７は、一時記憶手段１０に格納されている部品１７の物
体情報ｂ１７４，撮像パラメータｂ１０５，ｂ１０５′
を読み込み、透視等変換を用いて、参照パターンｆ_r，
ｆ_r′を生成し、表示手段２に転送する。表示手段２
は、一時記憶手段１０から読み込んだ映像ｆ，ｆ′と参
照パターン生成手段１０からの参照パターンｆ_r，ｆ_r′
をそれぞれ重ね合わせて表示する。表示手段２は、一時
記憶手段１０から部品１７の位置・姿勢ｂ１７９を読み
込み、図１１のように画面に表示する。物体情報記憶手
段１１からデータ転送手段９を通して、部品１７の位置
・姿勢ｂ１７９を読み込み、一時記憶手段１０に格納さ
れている部品１７の位置・姿勢ｂ１７９との差を画面上
に表示してもよい。

【００６６】ステップ６０９： 部品１７に関して自動
照合を行う。

【００６７】ステップ６１０： 表示手段２の画面上に
物体１３の参照パターンｆ_r，ｆ_r′を表示する。

【００６８】ステップ６１１： データ転送手段９は、
一時記憶手段１０に格納されている物体の形状ｂ１０６
を読み込み、物体情報記憶手段１１に格納する。

【００６９】自動照合の手順について、図１２を用いて
説明する。

【００７０】ステップ９０１： エッジパターン計算手
段５は一時記憶手段１０に格納されている映像ｆをもと
に、数５の計算によりエッジパターンｆ_m を計算する。
但し、画面サイズはｍ×ｎ、ｐは画面階調、μは閾値
（定数）、ｆは映像、ｉは１以上ｍ以下の整数、ｊは１
以上ｎ以下の整数である。

【００７１】

【数５】

【００７２】数５で得られたエッジパターンｆ_m をポテ
ンシャル計算手段６に転送する。

【００７３】ステップ９０２： ポテンシャル計算手段
６はエッジパターン計算手段５からのエッジパターンｆ
_m より、数６を用いて、ポテンシャルｕ_m を計算する。

【００７４】

【数６】

【００７５】但し、ｔｎは数６の計算繰り返し回数を表
わし、ａ，ｂは正の定数である。

【００７６】数６で計算したポテンシャルｕ_m を修正量
計算手段８に転送する。

【００７７】ステップ９０３： 物体重心位置計算手段
１４は一時記憶手段１０からの物体情報ｂ１９４と撮像
パラメータｂ１０５をもとに、透視等変換を用いて、表
示手段２の画面上における参照パターンｆ_r の重心の位
置ｂ１０８を計算する。この表示手段２の画面上におけ
る参照パターンｆ_r の重心の位置ｂ１０８を修正量計算
手段８に転送する。

【００７８】ステップ９０４： 修正量計算手段８は物
体重心位置計算手段１４からの表示手段２の画面上にお
ける参照パターンｆ_r の重心の位置ｂ１０８，ポテンシ
ャル計算手段６からのポテンシャルｕ_m 及び参照パター
ン生成手段７からの参照パターンｆ_r から、数７ないし
数２０により物体１９の位置・姿勢ｂ１９７の修正量ｂ
１０３（ｄｐ_x，ｄｐ_y，ｄｐ_z，ｄｑ_x，ｄｑ_y，ｄｑ_z）
を計算する。

【００７９】

【数７】

【００８０】

【数８】

【００８１】

【数９】

【００８２】

【数１０】

【００８３】

【数１１】

【００８４】

【数１２】

【００８５】但し、ｃ_x，ｃ_y，ｃ_z，ｄ_x，ｄ_y，ｄ_z は
正の定数であり、Ｆ_x，Ｆ_y，Ｆ_z，Ｍ_x，Ｍ_y，Ｍ_z は数
１３ないし数１８で計算する。

【００８６】

【数１３】

【００８７】

【数１４】

【００８８】

【数１５】

【００８９】

【数１６】

【００９０】

【数１７】

【００９１】

【数１８】

【００９２】ここで、（ｉ₀，ｊ₀）は表示手段２の画面
上における参照パターンｆ_r の重心の位置ｂ１０８、Ｇ
は画面領域であり、Ｖ_x，Ｖ_yは数１９，数２０で計算す
る。

【００９３】

【数１９】

【００９４】

【数２０】

【００９５】物体１９の位置・姿勢ｂ１９７の修正量ｂ
１０３を一時記憶手段１０に転送する。

【００９６】ステップ９０５： 一時記憶手段１０は修
正量計算手段８からの修正量ｂ１０３を現在格納してい
る物体１９の位置・姿勢ｂ１９７に加算して、格納す
る。

【００９７】ステップ９０６： ステップ９０１〜ステ
ップ９０５を撮影手段１′からの映像ｆ′についても行
う。

【００９８】ステップ９０７： 参照パターン生成手段
７は一時記憶手段１０から物体情報ｂ１０４及び撮像パ
ラメータｂ１０５，ｂ１０５′を読み込み、物体１９の
参照パターンｆ_r，ｆ_r′を生成し、表示手段２及び修正
量計算手段８に転送する。

【００９９】ステップ９０８： 表示手段２は一時記憶
手段１０に格納されている映像ｆ，ｆ′と参照パターン
生成手段７からの参照パターンｆ_r，ｆ_r′を画面上に図
１１に示すように重ね合わせて表示する。

【０１００】ステップ９０９： 表示手段２の画面の映
像ｆ，ｆ′上の物体１９と参照パターンｆ_r，ｆ_r′が大
きく異なる場合、ステップ９１０を行う。表示手段２の
画面の映像ｆ，ｆ′上の物体１９と参照パターンｆ_r が
大きく異ならない場合、ステップ９１２に進む。

【０１０１】ステップ９１０： 操作者は表示手段２を
見て、情報修正手段３に物体１９の位置・姿勢の修正量
ｂ１０１を入力する。但し、情報修正手段３としてマウ
スを用いる場合、修正量ｂ１０１はマウスの変位量であ
る。情報修正手段３は物体１９の位置・姿勢ｂ１０７の
修正量ｂ１０１を一時記憶手段１０に転送する。

【０１０２】ステップ９１１： 一時記憶手段１０は情
報修正手段３からの修正量ｂ１０１を現在格納している
物体１９の位置・姿勢ｂ１０７に加算して格納し、ステ
ップ９０７に進む。

【０１０３】ステップ９１２： もし映像ｆ，ｆ′上の
物体１９と参照パターンｆ_r，ｆ_r′が一致していない場
合、ステップ９０１に戻る。ステップ９０１からステッ
プ909を繰り返すことにより、物体１９の位置・姿勢ｂ
１０７の値は、物体１９の真の位置・姿勢に収束する。
もし映像ｆ上の物体１９と参照パターンｆ_r，ｆ_r′が一
致している場合、ステップ９１３に進み、自動照合を終
了する。

【０１０４】ここで、映像ｆ上の物体１９と参照パター
ンｆ_r，ｆ_r′が一致しているかどうかの判断を行うため
に、以下の基準を用いても構わない。修正量計算手段８
で計算された物体１９の位置・姿勢の各修正量ｂ１０３
の符号が連続して一致しない（＋，−，＋，−，…とな
る。）とき、映像ｆ上の物体１９と参照パターンｆ_r,ｆ
_r′が一致したとする。

【０１０５】表示手段２の画面表示の一実施例を図１１
を用いて説明する。表示手段２の画面上にはひとつのウ
ィンドウ５０１，ウィンドウ５０２，物体の位置・姿勢
の値５０３及びカーソル５０４を表示する。ウィンドウ
５０１上には撮影手段１からの映像ｆと参照パターン生
成手段７からの参照パターンｆ_r を重ね合わせて出力す
る。同様に、ウィンドウ５０２上には撮影手段１′から
の映像ｆ′と参照パターン生成手段７からの参照パター
ンｆ_r′ を重ね合わせて出力する。物体１９の位置・姿
勢ｂ１０７の値５０２を表示する。ただし、物体１９の
位置・姿勢ｂ１０７の値５０２は表示しなくてもよい。
物体１９の位置・姿勢ｂ１０７の値５０２を表示しない
場合、表示手段２の画面全体に映像ｆ，ｆ′と参照パタ
ーンｆ_r，ｆ_r′を重ね合わせて出力してもよい。

【０１０６】ここで、ステップ９１０の操作により操作
者が情報修正手段３に修正量ｂ101を入力すると、この
修正量ｂ１０１に対応して表示手段２の画面上における
参照パターンｆ_r が移動する。これにより操作者の意図
するように参照パターンｆ_rを移動させることができ
る。このことにより、参照パターンｆ_r を映像ｆ上の物
体１９に近付けたり、あるいは、一致させたりできる。

【０１０７】図１に示す本発明の実施例において、撮影
手段１を３個以上個用いても構わない。但し、計測動作
において、ステップ９０１〜ステップ９０５を撮影手段
１の個数分行う。また、撮影手段１、エッジパターン計
算手段５及びポテンシャル計算手段６あるいはそれらの
手段と修正量計算手段８を複数個用いることにより、ス
テップ９０１〜ステップ９０５の処理の高速化が図れ
る。計測精度は撮影手段１の光軸方向に比べて、光軸に
垂直な方向の方が良いため、複数の撮影手段１を用いる
場合、各撮影手段１の光軸のなす角が９０度になるよう
に、撮影手段１を設置すると、計測精度が向上する。こ
のとき、ｃ_z の値をｃ_x，ｃ_yの値より小さく、ｄ_x，ｄ_y
の値をｄ_z より小さくすると良い。

【０１０８】手動照合の手順を図１３を用いて、説明す
る。

【０１０９】ステップ１００１： 操作者は表示手段２
を見て、情報修正手段３に物体１９の位置・姿勢の修正
量ｂ１０１を入力する。但し、情報修正手段３としてマ
ウスを用いる場合、修正量ｂ１０１はマウスの変位量で
ある。情報修正手段３は物体１９の位置・姿勢ｂ１０７
の修正量ｂ１０１を一時記憶手段１０に転送する。一時
記憶手段１０は情報修正手段３からの修正量ｂ１０１を
現在格納している物体１９の位置・姿勢ｂ１０７に加算
して格納する。

【０１１０】ステップ１００２： 参照パターン生成手
段７は、一時記憶手段１０に格納されている物体１９の
情報ｂ１９４，撮像パラメータｂ１０５，ｂ１０５′を
もとに、透視等変換を用いて、物体１９の参照パターン
ｆ_r，ｆ_r′を生成し、表示手段２に転送する。

【０１１１】表示手段２は、映像ｆ，ｆ′と参照パター
ン生成手段７からの参照パターンｆ_r，ｆ_r′をそれぞれ
画面上に図１１に示すように重ね合わせて表示する。

【０１１２】ステップ１００３： 表示手段２の画面に
おいて、参照パターンｆ_r，ｆ_r′と映像ｆ，ｆ′上の物
体が一致していない場合、ステップ９０１に進む。一致
している場合、終了する。

【０１１３】図１４に本発明の一実施例の構成を表わす
ブロック線図を示す。図１において１ないし１３は図１
に示すものと同じである。

【０１１４】本実施例は図１に示す１から１２の手段
に、物体検査出力手段１４０１と，物体検査操作手段１
４０２と，物体情報記憶手段１１，物体検査出力手段１
４０１及び物体検査操作手段１４０２に接続された物体
検査成手段１４０３を取り付けた装置である。

【０１１５】ディスプレイやプリンタなどの物体検査出
力手段１４０１は、物体検査手段１４０３からの物体検
査結果ｂ１４０１を出力する。

【０１１６】キーボードやマウスなどの物体検査操作手
段１４０２は、物体検査の命令ｂ１４０２の入力を受
け、物体検査命令ｂ１４０２を物体検査手段１４０３に
転送する。

【０１１７】物体検査手段１４０３は、物体検査操作手
段１４０２からの物体検査命令ｂ１４０２を受け、物体
情報記憶手段１１からの物体情報ｂ１０４をもとに、物
体検査結果ｂ１４０１を作成し、それを物体検査出力手
段１４０１に転送する。

【０１１８】物体検査の動作手順について図１５を用い
て説明する。

【０１１９】ステップ１５０１： 物体検査操作手段１
４０２は、物体検査命令ｂ１４０２の入力を受け、物体
検査命令ｂ１４０２を物体検査手段１４０３に転送す
る。

【０１２０】ステップ１５０２： 物体検査手段１４０
３は、物体検査操作手段１４０２からの物体検査命令ｂ
１４０２を受け、物体情報記憶手段１１から物体情報ｂ
１０４を読み込み、この物体情報ｂ１０４をもとに、物
体検査結果ｂ１４０１を計算する。この物体検査結果ｂ
１４０１を物体検査出力手段１４０１に転送する。

【０１２１】ステップ１５０３： 物体検査出力手段１
４０１は、物体検査手段１４０３からの物体検査結果ｂ
１４０１を出力する。

【０１２２】物体１３の形状の検査の一例を示す。

【０１２３】物体検査手段１４０３は、図１の本発明で
図９の手順で得られた部品１７の位置・姿勢ｂ１７９を
（ｘ_a，ｙ_a，ｚ_a，Ｒ_xa，Ｒ_ya，Ｒ_za）とし、設計され
た部品１７の位置・姿勢（ｘ_b，ｙ_b，ｚ_b，Ｒ_xb，
Ｒ_yb，Ｒ_zb）と（ｘ_a，ｙ_a，ｚ_a，Ｒ_xa，Ｒ_ya，Ｒ_za）
とを数２１で比較する。

【０１２４】

【数２１】

【０１２５】ここで得られる(ｘ_e，ｙ_e，ｚ_e，Ｒ_xe，Ｒ
_ye，Ｒ_ze）が許容値以内であれば、物体検査手段１４０
３は物体検査「合格」という物体検査結果ｂ１４０１を
物体検査出力手段１４０１に転送する。もし（ｘ_e，
ｙ_e，ｚ_e，Ｒ_xe，Ｒ_ye，Ｒ_ze）が許容値より大きけれ
ば、物体検査手段１４０３は物体検査「不合格」という
物体検査結果ｂ１４０１を物体検査出力手段１４０１に
転送する。ここで、「物体１３の部品１７を角度
（Ｒ_xe，Ｒ_ye，Ｒ_ze）だけ曲げる。」というコメントを
物体検査結果ｂ１４０１に追加してもよい。

【０１２６】図１５に示す物体検査を行うことにより、
物体形状が許容誤差内にあるかどうかが容易に分かり、
検査に要する作業及び時間が減少する。

【０１２７】また、不合格の物体に対して、「物体１３
の部品１７を角度（Ｒ_xe，Ｒ_ye，Ｒ_ze）だけ曲げる。」
というコメントを物体検査結果ｂ１４０１に追加するこ
とにより、物体の修正方法が即座に求められ、部品生産
の効率を図ることができる。

【０１２８】本実施例では対象物体を立体曲げパイプと
して述べてきたが、対象物体を車や電車などの車両，船
舶，飛行機，クレーンなどの荷役機器，圧延機，圧縮
機，タービンなどの機械装置，原子炉，ロボット，加工
機などの作業機械，宇宙基地などの構成部品としてもよ
い。上記製品がＣＩＭシステムで生産されている場合、
本実施例の物体情報記憶手段１１をＣＩＭシステムで管
理されている製品のデータベースとすれば、本実施例は
ＣＩＭシステムに組み込むことができる。

【０１２９】

【発明の効果】本発明によれば、画像上の物体と物体の
参照パターンを用いて、物体の部品の端面を基準に照合
し、次に、各部品に関して照合を行うことにより、物体
の形状を計測することができる。従来の方法において立
体曲げパイプを移動する代わりに、物体情報から生成さ
れるグラフィックを移動させることにより、作業量が従
来に比べて少なくて済む。また、ＣＡＤデータベースに
物体の形状データを記録することができるため、物体の
設置工程で、現場合わせの必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図。

【図２】本発明の一実施例の物体情報記憶手段のデータ
ベース構造のブロック図。

【図３】図２のＡ部分の詳細を示す図。

【図４】図２のＢ部分の詳細を示す図。

【図５】図２のＣ部分の詳細を示す図。

【図６】本発明の一実施例の撮影手段の位置・姿勢の計
測手順を示すフローチャート。

【図７】本発明の一実施例の撮影手段と基準物体の配置
の説明図。

【図８】本発明の一実施例の表示手段の画面表示を示す
正面図。

【図９】本発明の一実施例の物体の形状の計測手順を示
すフローチャート。

【図１０】本発明の一実施例の撮影手段、物体及び基準
物体の配置の説明図。

【図１１】本発明の一実施例の表示手段の画面表示を示
す正面図。

【図１２】本発明の一実施例の自動照合の手順を示すフ
ローチャート。

【図１３】本発明の一実施例の手動照合の手順を示すフ
ローチャート。

【図１４】本発明の一実施例のブロック図。

【図１５】本発明の一実施例の物体検査の手順を示すフ
ローチャート。

【符号の説明】

２…表示装置、３…情報修正手段、４…撮影位置・姿勢
計算手段、８…修正量計算手段、１０…一時記憶手段、
１４…物体重心位置計算手段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】計測対象となっている屈曲形状の物体を撮
   影する撮影手段から出力された映像から生成したポテン
   シャルと参照パターンをもとに、表示手段の画面上に出
   力される前記屈曲形状の物体の映像と前記参照パターン
   とを重ね合わせ、前記屈曲形状の物体の形状を求める画
   像処理装置において、 前記屈曲形状の物体の端面を基準に前記屈曲形状の物体
   の前記参照パターンと前記映像上の前記屈曲形状の物体
   を照合して、 前記屈曲形状の物体の他方側の部分の参照パターンと前
   記映像上の前記他方側の部分を照合することを特徴とす
   る屈曲物の形状計測方法。
2. 【請求項２】前記屈曲形状の物体が中実体であることを
   特徴とする請求項１記載の屈曲物の形状計測方法。
3. 【請求項３】前記屈曲形状の物体が中空体であることを
   特徴とする請求項１記載の屈曲物の形状計測方法。
4. 【請求項４】計測対象となっている屈曲形状の物体を撮
   影する撮影手段から出力された映像から生成したポテン
   シャルと参照パターンをもとに、表示手段の画面上に出
   力される前記屈曲形状の物体の映像と前記参照パターン
   とを重ね合わせ、前記屈曲形状の物体の形状を求める画
   像処理装置において、 前記屈曲形状の物体の一方側の端面を基準に前記屈曲形
   状の物体の参照パターンと前記映像上の前記屈曲形状の
   物体を照合することにより、前記屈曲形状の物体の位置
   ・姿勢を求め、 前記屈曲形状の物体の他方側の部分の参照パターンと前
   記映像上の前記他方側の部分を照合することにより、前
   記屈曲形状の物体の他方側の部分の位置・姿勢を求め、 前記屈曲形状の物体の位置・姿勢と前記屈曲形状の物体
   の他方側の部分の位置・姿勢から前記屈曲形状の物体の
   形状と求めることを特徴とする屈曲物の形状計測方法。
5. 【請求項５】計測対象となっている前記屈曲形状の物体
   を撮影する撮影手段と、 前記撮影手段から出力された前記映像からエッジパター
   ンを計算するエッジパターン計算手段と、 前記エッジ計算手段からのエッジパターンからポテンシ
   ャルを生成したポテンシャル生成手段と、 前記屈曲形状の物体の形状及び位置・姿勢，前記屈曲形
   状の物体の他方側の部分の形状及び位置・姿勢，前記撮
   影手段の位置・姿勢及び倍率，表示手段の画面上におけ
   る前記撮影手段の光軸の位置，前記撮影手段からの映像
   を記憶している記憶手段と、 前記屈曲形状の物体の形状及び位置・姿勢，前記撮影手
   段の位置・姿勢及び倍率，表示手段の画面上における前
   記撮影手段の光軸の位置から参照パターンを生成する参
   照パターン生成手段と、 前記屈曲形状の物体の映像と前記参照パターンとを重ね
   合わせて画面上に出力する表示手段と、 前記記憶手段から得られる前記屈曲形状の物体の他方側
   の部分の位置・姿勢，前記撮影手段の位置・姿勢及び倍
   率，前記表示手段の画面上における前記撮影手段の光軸
   の位置をもとに、透視等変換を用いて、前記表示手段の
   画面上における前記参照パターンの重心の位置を計算す
   る物体重心位置計算手段と、 前記物体重心位置計算手段から得られる前記表示手段の
   画面上における前記参照パターンの重心の位置と，前記
   ポテンシャルと前記参照パターンとから前記屈曲形状の
   物体の他方側の部分の位置・姿勢すべての修正量を計算
   し、前記屈曲形状の物体の他方側の部分の位置・姿勢す
   べての修正量を前記記憶手段に記憶されている前記屈曲
   形状の物体の他方側の部分の位置・姿勢に加算する修正
   量計算手段と、 前記屈曲形状の物体の一方側の端面を基準に前記屈曲形
   状の物体の参照パターンと前記映像上の前記屈曲形状の
   物体を照合するように前記記憶手段に格納されている前
   記屈曲形状の物体の位置・姿勢を修正する情報修正手段
   と、 前記屈曲形状の物体の位置・姿勢，前記撮影手段の位置
   ・姿勢から座標変換を行うことにより、前記屈曲形状の
   物体の座標系における前記撮影手段の位置・姿勢を計算
   する撮影位置・姿勢計算手段を備えた画像計測装置。