JPH11316113A - 形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 対象物の形状を認識して自動的に寸法計測な
どを行わせうるようにする。 【解決手段】 撮像素子９を一直線状に配列して線状の
映像を得るようにしたラインセンサカメラ８を、対象物
７の表面に対しほぼ垂直に向けて配設し、対象物７を線
状に照すようにしたレーザマーカ１２を、斜めに配設、
走査する。 【効果】 対象物の形状を認識して自動的に寸法計測な
どを行わせることができ、また、必要なカメラの台数も
少数ですみ、複数のカメラを使用した場合も、互いのカ
メラの間の校正を容易に行えるという優れた効果を奏し
うる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、形状測定装置に関
するものであり、よりくわしくは、対象物の形状を認識
して自動的に寸法計測などを行わせうるようにした形状
測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、サイディングボードと呼ばれる
建築物の外壁材を示す斜視図である。

【０００３】図中、１は外壁材、２は外壁材１の意匠
面、３は意匠面２に形成された複数の凸条、４は凸条３
間に形成される凹溝、５は凸条３と凹溝４との間の立ち
上がり面である。

【０００４】上記外壁材１は、コンクリートなどの原料
を混練し、混練によって得られた混練物をプレス成形
し、プレス成形によって得られた成形体を乾燥機で乾燥
するなどの一連の工程を経て製造されている。

【０００５】上記外壁材１では、成形体を乾燥する工程
で寸法収縮が生じるため、正確な寸法の製品を安定して
得るのに、乾燥の仕方を制御する必要がある。また、得
られた製品の寸法が一定であるかどうかを確認する必要
がある。

【０００６】そのために、製造された外壁材１の寸法を
計測しているが、従来は、作業員が手作業で、外壁材１
の端部と、第一番目の凹溝４の中心との間の距離６など
を計測するなどしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の、手作業で外壁材１の寸法を計測する手段では、手
間が掛る。しかも、手作業による計測なので、誤差を生
じるおそれがあった。

【０００８】本発明は、上述の実情に鑑み、対象物の形
状を認識して自動的に寸法計測などを行わせうるように
した形状測定装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、撮像素子を一
直線状に配列して線状の映像を得るようにしたラインセ
ンサカメラを、対象物の表面に向けて配設し、対象物を
線状に照すようにしたレーザマーカを、対象物に投影さ
れるレーザ光の輝線が、前記撮像素子の配列方向とほぼ
平行となるようにして、対象物上のラインセンサカメラ
による撮影位置へ向けてラインセンサカメラの視線に対
して斜めに配設し、レーザマーカとラインセンサカメラ
のいずれか一方を、前記撮像素子の配列方向へ延びる軸
を中心として走査しうるように走査台で支持したことを
特徴とする形状測定装置にかかるものである。

【００１０】また、本発明は、撮像素子を一直線状に配
列して線状の映像を得るようにしたラインセンサカメラ
を、対象物の表面に対しほぼ垂直に向けて配設し、対象
物上のラインセンサカメラによる撮影位置へ向けて斜め
に、対象物を面で照すようにした面状投光器を配設し、
面状投光器から投光された光にグラデーションを付ける
フィルタを設けたことを特徴とする形状測定装置にかか
るものである。

【００１１】さらに、本発明は、撮像素子を一直線状に
配列して線状の映像を得るようにしたラインセンサカメ
ラを、対象物の表面に対しほぼ垂直に向けて配設し、対
象物上のラインセンサカメラによる撮影位置へ向けて斜
めに、光を面状に投光する面状投光器を配設し、面状投
光器から投光された光が面内に色分布を有するものであ
ることを特徴とする形状測定装置にかかるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例とともに説明する。

【００１３】図１は本発明の第一の実施の形態の装置構
成を示す概略斜視図、図２は図１の概略側面図、図３
（ａ）〜（ｅ）は、形状測定の過程を示す図である。

【００１４】そして、本実施の形態では、図６の外壁材
１などの対象物７の表面（意匠面２）を計測する場合に
ついて説明する。

【００１５】まず、図６の外壁材１などの対象物７の表
面（意匠面２）に対し垂直に向けて、ラインセンサカメ
ラ８を配設する。該ラインセンサカメラ８は、撮像素子
９を一直線状に配列して線状の映像を得るようにしたも
のであり、たとえば、図６の外壁材１の寸法を測定する
場合には、撮像素子９の配列方向１０が、外壁材１の意
匠面２に形成された凹溝４の延設方向１１と直交される
ようにラインセンサカメラ８を配置する。

【００１６】そして、対象物７上のラインセンサカメラ
８による撮影位置へ向けて斜めに、たとえば、斜め下向
き４５゜の角度で、レーザマーカ１２を配設する。レー
ザマーカ１２は、線状のレーザ光を、内部に設けられた
図示しないシリンドリカルレンズにより横方向へ広げ
て、対象物７を線状に照すようにしたものである。この
場合には、とくに、対象物７に投影されるレーザ光の輝
線１３が、撮像素子９の配列方向１０と平行になるよう
にレーザマーカ１２を配置する。

【００１７】なお、本実施の形態では、ラインセンサカ
メラ８を対象物７に対して垂直に、また、レーザマーカ
１２を対象物７に対して斜めに配設したが、ラインセン
サカメラ８とレーザマーカ１２との位置関係は、ライン
センサカメラ８の視軸とレーザマーカ１２から出射され
るレーザ光の光軸とが角度をなすようにすれば、本発明
は充分である。

【００１８】さらに、レーザマーカ１２とラインセンサ
カメラ８のいずれか一方（図では、レーザマーカ１２と
なっているがラインセンサカメラ８としても良い）を、
撮像素子９の配列方向１０へ延びる図示しない軸を中心
として走査するようにしたゴニオステージなどの走査台
１４で支持する。

【００１９】そして、レーザマーカ１２と走査台１４の
駆動装置１５へ制御信号１６，１７を送るとともに、ラ
インセンサカメラ８からの映像信号１８を入力して、表
示装置１９に表示させるとともに、映像信号１８の画像
処理を行い、対象物７の形状を認識するとともに、認識
した形状から計測すべき部分の寸法を求める演算制御装
置２０を設ける。

【００２０】なお、図６の外壁材１の乾燥前後の寸法を
計測して比較する場合には、乾燥工程の前後にそれぞれ
上記装置を一基ずつ配設する。

【００２１】つぎに、作動について説明する。

【００２２】図６の外壁材１の寸法を測定する場合に
は、停止した状態にしてある外壁材１などの対象物７の
表面（意匠面２）をほぼ垂直方向から、ラインセンサカ
メラ８で撮影する。該ラインセンサカメラ８は、撮像素
子９を一直線状に配列したものであるため、ラインセン
サカメラ８からの映像は、線状の映像となる。ここで
は、撮像素子９の配列方向１０を、外壁材１の意匠面２
に形成された凹溝４の延設方向１１と直交させるように
しているので、ラインセンサカメラ８には、外壁材１の
凸条３と立ち上がり面５と凹溝４を、凹溝４の延設方向
１１と直交する方向に横切る線状の映像が撮影されるこ
とになる。

【００２３】そして、レーザマーカ１２により、対象物
７上のラインセンサカメラ８による撮影位置へ向けて斜
めに、たとえば、斜め下向き４５゜の角度で、前記撮像
素子９の配列方向１０と平行な方向へ広がるレーザ光を
投光し、対象物７を線状に照す。すると、外壁材１の意
匠面２には凹凸があるので、凸条３の部分は、レーザマ
ーカ１２から見て手前側にレーザ光の輝線１３が現れ、
凹溝４の部分は、レーザ光の輝線１３が奥側に現れるた
め、上方から見ると、対象物７に投影されるレーザ光の
輝線１３は、意匠面２の凹凸に応じて屈曲したものとな
る。

【００２４】しかし、上述したようにラインセンサカメ
ラ８は線状の映像を撮るものであるため、ラインセンサ
カメラ８は、外壁材１の意匠面２に投影されるレーザマ
ーカ１２からの屈曲したレーザ光の輝線１３の全てを一
度に撮影することはできない。すなわち、ラインセンサ
カメラ８で撮影できるのは、凹凸に屈曲されたレーザ光
の輝線１３のうちのラインセンサカメラ８の撮影位置に
重なった一部分のみに過ぎない。

【００２５】そこで、ゴニオステージなどの走査台１４
を用いて、レーザマーカ１２とラインセンサカメラ８の
いずれか一方（図では、レーザマーカ１２となっている
がラインセンサカメラ８としても良い）を、撮像素子９
の配列方向１０へ延びる図示しない軸を中心として上下
に走査する。

【００２６】すると、図２に二点鎖線イで示すように、
レーザマーカ１２が下方へ走査されて、外壁材１に対す
る入射角度が４５゜よりも大きくなったときに、凹溝４
部分の輝線１３が撮影され、図２に一点鎖線ロで示すよ
うに、レーザマーカ１２が上方へ走査されて、前記入射
角度が４５゜よりも小さくなったときに、凸条３部分の
輝線１３が撮影され、前記入射角度が上記の中間のとき
に、立ち上がり面５部分の輝線１３が撮影されることと
なる。

【００２７】そこで、演算制御装置２０は、走査台１４
の駆動装置１５へ制御信号１６，１７を送り、走査台１
４を制御してレーザマーカ１２を一定周期で走査すると
ともに、撮像素子９からの映像を一定時間おきに取込む
ようにすることにより、図３（ａ）（ｂ）に示すような
合成画像を得るようにする。なお、図３（ａ）は合成画
像と外壁材１の意匠面２とを対比させて表わしたもので
ある。上記合成画像は、レーザ光を斜め方向から入射さ
せたにも拘わらず、外壁材１の意匠面２を垂直に切断し
た場合の表面の凹凸形状と等しいもの（垂直断面）が得
られるという特徴がある。

【００２８】このような合成画像が得られたら、演算制
御装置２０は、上記合成画像を表示装置１９に表示させ
るとともに、映像信号１８に対して所定の画像処理を行
い、対象物７の形状を認識するとともに、認識した形状
から計測すべき部分の寸法を求める。

【００２９】具体的には、まず、図３（ｃ）に示すよう
に、計測に不要な部分ハを削除し、図３（ｄ）に示すよ
うに、合成画像を複数の線分ニ，ホ，ヘ，ト，チに分解
し、図３（ｅ）に示すように、各線分ニ，ホ，ヘ，ト，
チの始点、終点、交点の座標リ，ヌ，ル，ヲ，ワ，カを
求め、得られた各座標リ，ヌ，ル，ヲ，ワ，カを使って
所要の部分の寸法（たとえば、座標リと、座標ル，ヲの
中間点との間の距離など）を演算する。

【００３０】なお、図６の外壁材１の乾燥前後の寸法を
計測して比較する場合には、乾燥工程の前後にそれぞれ
上記装置を一基ずつ配設して、上記を行い比較すればよ
い。

【００３１】以上により、ラインセンサカメラ８を用い
て、対象物７の形状を認識して自動的に寸法計測などを
行わせることが可能となる。

【００３２】なお、凹溝４の深さの計測が必要な場合
は、対象物７とレーザマーカ１２から出射されるレーザ
光の光軸とがなす角度を把握しておけばよい。

【００３３】また、撮像素子９を一直線状に配列したラ
インセンサカメラ８を用いたことにより、撮像素子９を
有効に使って広い測定範囲を高い測定精度で測定するこ
とが可能となる。

【００３４】図４は、本発明の第二の実施の形態を示す
図２と同様の概略側面図であり、線状のレーザ光を、内
部に設けられた図示しない二枚のシリンドリカルレンズ
により横方向と縦方向に広げて、対象物７を面で照すよ
うにしたレーザエリアマーカ（面状投光器）２１を用
い、レーザエリアマーカ２１の投光部の直前に図中上下
方向に明暗のグラデーションを付けたフィルタ２２を配
設したものである。

【００３５】このようにすることにより、レーザエリア
マーカ２１から投光されたレーザ光は、上下方向に明暗
のグラデーションを付けたフィルタ２２によって、たと
えば、上側ａが明るくなり、下側ｂが暗くなるので、ラ
インセンサカメラ８の線状の映像の明暗により、凸条３
と凹溝４とを区別させることが可能となる。

【００３６】よって、走査台１４を不要化することが可
能となる。また、１回の画像の取込みで良くなるので、
対象物７を移動させつつ測定を行わせることが可能とな
る。

【００３７】上記以外については、前記実施の形態と同
様の構成を備えており、同様の作用・効果をうることが
できる。

【００３８】図５は、本発明の第三の実施の形態を示す
図２・図４と同様の概略側面図であり、白色光を面状に
投光するエリアマーカ２３を用い、エリアマーカ２３の
投光部の直前に白色光を上下方向に分光するプリズム２
４を配設したものである。

【００３９】このようにすることにより、エリアマーカ
２３から投光された白色光は、プリズム２４によって、
上下方向に分光され、たとえば、上側ｃと下側ｄの波長
が変化されるので、ラインセンサカメラ８を波長（色）
の違いを検知できるようなものとすることにより、凸条
３と凹溝４とを区別させることが可能となる。

【００４０】よって、走査台１４を不要化することが可
能となる。また、１回の画像の取込みで良くなるので、
対象物７を移動させつつ測定を行わせることが可能とな
る。

【００４１】また、上記実施の形態では、エリアマーカ
２３から出射される白色光をプリズム２４によって分光
しているが、光源であるエリアマーカ２３の前面に面内
色分布を有する透光シートを配設した構成としてもよ
い。

【００４２】上記以外については、前記各実施の形態と
同様の構成を備えており、同様の作用・効果を得ること
ができる。

【００４３】なお、本発明は、上述の実施の形態にのみ
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において種々変更を加えうることは勿論である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の形状測定
装置によれば、対象物の形状を認識して自動的に寸法計
測などを行わせることができ、また、必要なカメラの台
数も少数ですみ、複数のカメラを使用した場合も、互い
のカメラの間の校正を容易に行えるという優れた効果を
奏しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の装置構成を示す概
略斜視図である。

【図２】図１の概略側面図である。

【図３】（ａ）〜（ｅ）は、形状測定の過程を示す図で
ある。

【図４】本発明の第二の実施の形態を示す図２と同様の
概略側面図である。

【図５】本発明の第三の実施の形態を示す図２・図４と
同様の概略側面図である。

【図６】サイディングボードと呼ばれる建築物の外壁材
を示す斜視図である。

【符号の説明】

７ 対象物 ８ ラインセンサカメラ ９ 撮像素子 １０ 配列方向 １２ レーザマーカ １３ 輝線 １４ 走査台 ２１ レーザエリアマーカ ２２ フィルタ ２３ エリアマーカ ２４ プリズム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子を一直線状に配列して線状の映
   像を得るようにしたラインセンサカメラを、対象物の表
   面に向けて配設し、対象物を線状に照すようにしたレー
   ザマーカを、対象物に投影されるレーザ光の輝線が、前
   記撮像素子の配列方向とほぼ平行となるようにして、対
   象物上のラインセンサカメラによる撮影位置へ向けてラ
   インセンサカメラの視線に対して斜めに配設し、レーザ
   マーカとラインセンサカメラのいずれか一方を、前記撮
   像素子の配列方向へ延びる軸を中心として走査しうるよ
   うに走査台で支持したことを特徴とする形状測定装置。
2. 【請求項２】 撮像素子を一直線状に配列して線状の映
   像を得るようにしたラインセンサカメラを、対象物の表
   面に対しほぼ垂直に向けて配設し、対象物上のラインセ
   ンサカメラによる撮影位置へ向けて斜めに、対象物を面
   で照すようにした面状投光器を配設し、面状投光器から
   投光された光にグラデーションを付けるフィルタを設け
   たことを特徴とする形状測定装置。
3. 【請求項３】 撮像素子を一直線状に配列して線状の映
   像を得るようにしたラインセンサカメラを、対象物の表
   面に対しほぼ垂直に向けて配設し、対象物上のラインセ
   ンサカメラによる撮影位置へ向けて斜めに、光を面状に
   投光する面状投光器を配設し、面状投光器から投光され
   た光が面内に色分布を有するものであることを特徴とす
   る形状測定装置。