KR20090052369A

KR20090052369A - 형상 평가 방법, 형상 평가 장치 및 3차원 검사 장치

Info

Publication number: KR20090052369A
Application number: KR1020097006074A
Authority: KR
Inventors: 다이찌 미따; 히데오 쯔따모리; 히로유끼 나까가와
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-05-25
Also published as: US20090268965A1; EP2157403A4; CN101680752B; WO2008146764A1; KR101088952B1; US8107737B2; CN101680752A; JP2008292365A; EP2157403A1; JP4784555B2

Abstract

본 발명은, 검사 대상물에 대한 광원이나 촬영 장치의 상대 위치에 관계없이, 대상물의 표면 형상을 적절하게 평가 가능하게 하는 것이다. 표면 형상을 평가할 때, 평가 대상물의 표면 형상을 인식하는 형상 인식 스텝과, 인식한 평가 대상물의 표면 형상 상으로부터 대표점을 추출하는 대표점 추출 스텝과, 추출된 대표점을 중심으로 한 소정 범위에 대한 형상을 특정하는 형상 특정 스텝과, 각 대표점에 대해 광원 방향 벡터를 정의하는 벡터 정의 스텝과, 각 대표점 중, 광원 방향 벡터에 대응하는 가상적인 반사 벡터가 가상적으로 정해진 방향으로부터 소정 범위 내에 포함되는 대표점만을 선택하는 대표점 선택 스텝과, 선택한 각 대표점의 모임인 하이라이트점군을 기초로 하여 평가 대상물의 표면에 가상적으로 생긴 하이라이트선을 작성하는 하이라이트선 작성 스텝을 구비하고, 작성한 하이라이트선을 기초로 하여 평가 대상물의 표면 형상의 평가를 행한다.

형상 평가 장치, CCD 카메라, 시뮬레이션 장치, 연산 처리부, 화상 처리 유닛

Description

형상 평가 방법, 형상 평가 장치 및 3차원 검사 장치 {SHAPE EVALUATION METHOD, SHAPE EVALUATION DEVICE, AND 3D INSPECTION DEVICE}

본 발명은, 차량 등의 평가 대상물의 표면 형상을 3차원적으로 평가하는 형상 평가 방법 및 형상 평가 장치, 또한 검사 대상물의 표면 형상을 3차원적으로 검사하는 3차원 검사 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 등의 외관 품질을 평가하기 위한 방법으로서, 평가 대상이 되는 대상물의 표면 형상을 3차원적으로 평가하는, 하이라이트 검사라 불리는 형상 검사가 행해지고 있다. 이 하이라이트 검사는, 형광등 등의 광원으로부터 발해진 광선을 평행화하여, 슬릿 등을 통해 대상물에 조사함으로써 얻게 되는, 평가 대상물의 표면에 형성되는 줄무늬 형상의 광선 패턴의 흐름 상태에 의해 평가 대상물의 표면 형상을 검사하는 것이다. 이와 같은 하이라이트 검사에 있어서는, 평가 대상물 표면에 형성되는 광선 패턴은, 일반적으로 하이라이트선이라 불리고, 이 대상물의 표면 형상에 형성된 하이라이트선을 기초로 하여 대상물의 표면 형상의 요철이나 라운딩 상태 등에 관한 검사가 행해지고 있다. 구체적으로는, 숙련된 검사자가 눈으로 관찰함으로써 확인하는 관능 검사나, 대상물의 표면을 촬영하여 얻어지는 화상을 이상적인 광선 패턴과 비교하여 검사를 행하는 자동 검사 등이 알려져 있다(예를 들어 특허 문헌 1, 특허 문헌 2).

상술한 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2는, 검사 대상물 표면에 형성된 광선 패턴을 촬영하여 하이라이트선을 얻을 때에, 하이라이트선을 정량화하고, 이에 의해 검사 대상물의 표면 형상 품질을 정량적으로 평가하고자 하는 것이다. 구체적으로는, 특허 문헌 1에 기재된 기술은, 하이라이트선으로서 컴퓨터에 화상 데이터를 가져올 때에, 가져온 화상 데이터에 포함되는 노이즈를 제거하고, 노이즈 제거 후의 하이라이트선 데이터로부터 검사 대상물의 표면 형상을 정량적으로 산출하는 것을 목적으로 하고 있다. 또한, 특허 문헌 2에 기재된 기술은, 촬영한 결과 얻어지는 화상 데이터로부터, 하이라이트선으로서 인식하는 패턴을 자유 곡선에의 적용을 행함으로써 얻는 것이며, 인식하는 하이라이트선에 불연속성의 문제나 균일성의 문제가 발생하는 것을 없애는 것을 목적으로 하고 있다.

특허 문헌 1 : 일본공개특허 평6-194148호 공보

특허 문헌 2 : 일본공개특허 평7-332950호 공보

그런데 , 통상 행해지는 표면 형상의 검사 공정에서는, 검사 대상물에 대한, 하이라이트선을 촬영하는 촬영 장치의 상대 위치(즉 촬영 시야)나, 광원의 위치가 엄밀하게는 일정하지 않으므로, 검사 대상물의 표면 형상이 같아도, 촬영되어 얻어지는 하이라이트선의 화상의 재현성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있다. 그로 인해, 이들 방법으로 검사된 대상물의 표면은, 검사의 결과가 엄밀하게 재현되지 않고, 검사 결과를 안정시키는 것이 어렵다. 검사 결과를 안정시키기 위해서는, 광원의 위치나 촬영 위치 등을 복수 설정하여, 그들의 각 위치를 기초로 하는 다수의 이상적인 광선 패턴을 작성하여 정밀도를 높이는 등의 작업이 필요해진다.

본 발명은, 이와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 검사된 대상물에 대한 광원이나 촬영 장치의 상대 위치에 관계없이, 이들 대상물의 표면 형상을 적절하게 평가하는 것을 가능하게 하는 형상 평가 방법 및 형상 평가 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은, 검사 대상물에 대한 광원이나 촬영 장치의 상대 위치에 관계없이, 검사 대상물의 표면 형상을 적절하게 검사하는 것을 가능하게 하는 3차원 검사 장치를 제공하는 것도 목적으로 하고 있다.

본 발명에 관한 형상 평가 방법은, 전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 평가 대상물의 표면 형상을 인식하는 형상 인식 스텝과, 인식한 평가 대상물의 표면 형상 상으로부터 대표점을 추출하는 대표점 추출 스텝과, 추출된 대표점을 중심으로 한 소정 범위에 대한 형상을 특정하는 형상 특정 스텝과, 상기 각 대표점에 대해, 광을 조사하는 광원의 상대 위치를 기초로 하는 광원 방향 벡터를 정의하는 벡터 정의 스텝과, 상기 각 대표점 중, 정의된 광원 방향 벡터에 대응하는 가상적인 반사 벡터가 시인(視認) 방향으로서 가상적으로 정해진 방향으로부터 소정 범위 내에 포함되는 대표점만을 선택하는 대표점 선택 스텝과, 상기 선택한 각 대표점의 모임을 하이라이트점군이라 하고, 이 하이라이트점군을 기초로 하여 평가 대상물의 표면에 가상적으로 생긴 하이라이트선을 작성하는 하이라이트선 작성 스텝을 구비하고, 작성한 하이라이트선을 기초로 하여 평가 대상물의 표면 형상의 평가를 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같은 형상 평가 방법에 따르면, 평가 대상물에 대해 광을 조사하는 광 조사 방향이나, 대표점을 선택하기 위한 반사 벡터의 방향, 즉 평가 대상물을 촬영하는 시선 방향을 자유롭게 설정하여, 평가체표물의 표면에 발생하는 하이라이트선(하이라이트점군)을 얻을 수 있다. 그로 인해, 평가 대상물에 대한 광원이나 촬영 장치의 상대 위치에 관계없이, 평가 대상물의 표면 형상을 적절하게 평가하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 대표점 선택 스텝에 있어서, 특정된 형상에 의해 규정되는 평면과, 소정의 방향 벡터가 평행이 되는 대표점만을 선택하도록 해도 좋다. 즉, 어느 특정 방향을 평가 대상물 상에 조사된 광을 시인하는 방향으로 하면, 이 시인하는 방향과 평행한 방향으로 반사하는 평가 대상물 표면 상의 점만을 선택한다. 이와 같이 함으로써, 평가 대상물 상에 조사된 하이라이트점군을 효율적으로 선택하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 하이라이트선 작성 스텝은, 하이라이트점군 중 임의의 하이라이트점에 대해, 소정 범위 내에 포함되는 하이라이트점을 모으고, 이들 하이라이트점의 모임으로부터 직선 방향을 결정하는 스텝을 포함하고, 각각의 하이라이트선에 대해 결정된 직선 방향을 연결함으로써 형성되는 꺽임선을 기초로 하여 하이라이트선을 작성하는 것이라도 좋다. 이와 같이 하면, 하이라이트점의 모임으로부터 간단하고 또한 적절하게 하이라이트선을 작성하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 시인 방향으로서 가상적으로 정하는 방향을 변화시켜, 평가 대상물의 표면 형상을 평가하기 위한 평가값이 최대 또는 최소가 되는 방향을 시인 방향으로서 정하도록 해도 좋다.

또한, 상기 형상 인식 스텝에 있어서는, 상기 평가 대상물의 표면 형상을 계측한 결과 얻어지는 계측값을 기초로 하여 평가 대상물의 표면 형상 데이터를 인식하도록 해도 좋지만, 평가 대상물을 가상적으로 구성하였을 때의 형상 데이터를 기초로 하여 평가 대상물의 표면 형상 데이터를 인식하는 것이라도 좋다. 특히 후자에 있어서는, 평가 대상물이 프레스 성형이나 사출 성형 등에 의해 제조되는 것의 경우, 실제로 성형하는 일 없이, 시뮬레이션에 의해 구축된 형상의 표면 형상을 가상적으로 평가하여, 표면에 발생하는 면 왜곡 등을 해석함으로써, 성형하기 위한 조건을 실제로 평가 대상물을 제조하기 전에 검토하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 대표점 추출 스텝으로서는, 특별히 방법이 한정되는 것은 아니지만, 상기 가상적으로 구성한 평가 대상물의 형상 데이터에, 등간격으로 배치된 점군을 포함하는 한 평면을 투영하여, 상기 점군이 형상 데이터 상에 투영된 위치를 대표점으로서 추출하는 것이라도 좋다. 이와 같이 하면, 형상 데이터 상에 존재하는 대표점을, 그 형상 전체로부터 대략 균일하게 추출하는 것이 용이하게 가능해진다.

또한, 본 발명에 관한 형상 평가 방법에 있어서는, 표면 형상의 평가를 행한 결과를 기초로 하여 상기 형상 데이터를 수정하고, 다시 평가를 행하는 스텝을 구비하는 것이라도 좋다. 이와 같이 하면, 평가 대상물을 가상적으로 창조하는 경우에, 창조한 평가 대상물의 형상 데이터의 평가를 기초로 하여 평가 대상물의 가상적인 형상 데이터를 수정하여, 더욱 적절한 형상 데이터를 얻는 것이 가능해진다. 따라서, 실제로 평가 대상물을 제조한 후에 일어나는, 형상에 대한 문제 등을 억제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 전술한 바와 같은 과제를 해결하는 형상 평가 장치도 제공하는 것으로, 상세하게는 평가 대상물의 표면 형상을 인식하고, 인식한 평가 대상물의 표면 형상 상으로부터 대표점을 추출하고, 추출된 대표점을 중심으로 한 소정 범위에 대한 형상을 특정하고, 상기 각 대표점에 대해 광을 조사하는 광원의 상대 위치를 기초로 하는 광원 방향 벡터를 정의하고, 상기 각 대표점 중, 정의된 광원 방향 벡터에 대응하는 반사 벡터가 시인 방향으로서 정해진 방향으로부터 소정 범위 내에 포함되는 대표점만을 선택하고, 상기 선택한 각 대표점의 모임을 하이라이트점군이라 하고, 이 하이라이트점군을 기초로 하여 평가 대상물의 표면에 가상적으로 생긴 하이라이트선을 작성하는 하이라이트선 작성 스텝을 구비하고, 작성한 하이라이트선을 기초로 하여 평가 대상물의 표면 형상의 평가를 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같은 형상 평가 장치에 따르면, 평가 대상물에 대해 광을 조사하는 광 조사 방향이나, 대표점을 선택하기 위한 반사 벡터의 방향, 즉 평가 대상물을 촬영하는 시선 방향을 자유롭게 설정하고, 평가체표물의 표면에 생기는 하이라이트선(하이라이트점군)을 얻을 수 있다. 그로 인해, 평가 대상물에 대한 광원이나 촬영 장치의 상대 위치에 관계없이, 평가 대상물의 표면 형상을 적절하게 평가하는 것이 가능해진다.

이와 같은 형상 평가 장치는, 평가 대상물의 표면 형상을 계측하는 계측부를 더 구비하는 것이라도 좋고, 이 계측부에 의해 계측한 결과 얻어지는 계측값을 기초로 하여 표면 형상 데이터를 인식하는 것이라도 좋다. 이 경우, 평가를 행할 때에, 리얼타임으로 평가 대상물의 형상 데이터를 인식할 수 있으므로, 평가 공정을 간이하게 행하는 것이 가능해진다.

또한, 이와 같은 형상 평가 장치에 있어서는, 평가 대상물을 가상적으로 구성하였을 때의 표면 형상 데이터를 기억하는 기억 영역을 더 구비하고, 기억한 표면 형상 데이터를 기초로 하여 평가 대상물의 표면 형상을 인식하는 것이라도 좋다. 이와 같은 형상 평가 장치는, 평가 대상물이 프레스 성형이나 사출 성형 등에 의해 제조되는 것의 경우, 실제로 성형하지 않고, 시뮬레이션에 의해 구축된 형상의 표면 형상을 가상적으로 평가하여, 표면에 발생하는 면 왜곡 등을 해석할 수 있다. 따라서, 성형하기 위한 조건을 실제로 평가 대상물을 제조하기 전에 검토하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명은 전술한 바와 같은 과제를 해결하는 3차원 검사 장치도 제공한다. 상세하게는, 검사 대상물의 표면 형상을 계측하기 위한 계측부를 구비하고, 검사 대상물의 표면 형상을 3차원적으로 검사하는 3차원 검사 장치이며, 계측부에 의해 검사 대상물의 표면 형상을 인식하고, 인식한 검사 대상물의 표면 형상 상으로부터 대표점을 추출하고, 추출된 대표점을 중심으로 한 소정 범위에 대한 형상을 특정하고, 상기 각 대표점에 대해, 광을 조사하는 가상적인 광원의 상대 위치를 기초로 하는 광원 방향 벡터를 정의하고, 상기 각 대표점 중, 광원 위치에 대한 상대 위치를 기초로 하여 정의된 광원 방향 벡터에 대응하는 반사 벡터가 시인 방향으로서 정해진 방향으로부터 소정 범위 내에 포함되는 대표점만을 선택하고, 상기 선택한 각 대표점의 모임을 하이라이트점군이라 하고, 이 하이라이트점군을 기초로 하여 검사 대상물의 표면에 가상적으로 발생한 하이라이트선을 작성하고, 작성한 하이라이트선을 기초로 하여 검사 대상물의 표면 형상의 검사를 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같은 3차원 검사 장치는, 검사 대상물에 대해 광을 조사하는 가상적인 광원의 위치를 기초로 하는 광 조사 방향이나, 대표점을 선택하기 위한 반사 벡터의 방향, 즉 검사 대상물을 촬영하는 시선 방향을 자유롭게 설정할 수 있으므로, 검사 대상물에 대한 광원이나 촬영 장치의 상대 위치에 관계없이, 검사 대상물의 표면 형상을 정확하게 검사하는 것이 가능해진다.

또한, 이와 같은 3차원 검사 장치는, 검사 대상물의 표면 형상을 계측하는 계측부를 구비하고 있으므로, 계측부에 의해 계측한 결과 얻어지는 계측값을 기초로 하여 표면 형상 데이터를 리얼타임으로 인식할 수 있다. 그로 인해, 검사 공정을 연속해서 간이하게 행할 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 평가 대상물에 대한 광원이나 촬영 장치의 상대 위치에 관계없이, 평가 대상물의 표면 형상을 적절하게 평가하는 것이 가능해진다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 형상 평가 장치이며, 평가 대상물인 자동차 보 디의 표면 형상을 평가하는 모습을 개략적으로 도시하는 개략도이다.

도 2는 도 1에 도시하는 형상 평가 장치에 포함되는 연산 처리부의 내부 구성을 개념적으로 나타내는 블럭도이다.

도 3은 연산 처리부에 있어서의, 도 1에 도시하는 형상 평가 장치를 가상적으로 나타낸 개념도이다.

도 4는 평가 대상물(작업물)의 표면 상의 촬상 데이터를 기초로 하여 하이라이트선을 나타내는 하이라이트점군을 취득할 때까지의 순서를 나타내는 흐름도이다.

도 5는 평가 대상물의 표면 상의 점에 있어서의 법선 벡터를 산출하는 모습을 도시하는 도면이다.

도 6A는 시인 방향을 나타내는 방향, 각 대표점에 있어서의 법선, 대표점(점 P)에 있어서 정의된 평면, 대표점(점 P)에 조사된 광의 방향, 대표점(점 P)에 있어서 반사된 광의 방향을 개념적으로 나타내는 도면이다.

도 6B는 시인 방향을 나타내는 방향, 각 대표점에 있어서의 법선, 대표점(점 P)에 있어서 정의된 평면, 대표점(점 P)에 조사된 광의 방향, 대표점(점 P)에 있어서 반사된 광의 방향을 개념적으로 나타내는 도면이다.

도 7은 하이라이트점군으로부터 하이라이트선을 작성하기 위한 순서를 나타내는 흐름도이다.

도 8은 하이라이트선을 작성하는 순서의 개략을 나타내는 개략도이다.

도 9는 하이라이트선을 작성하는 순서의 개략을 나타내는 개략도이다.

도 10은 하이라이트선을 작성하는 순서의 개략을 나타내는 개략도이다.

도 11은 하이라이트선을 작성하는 순서의 개략을 나타내는 개략도이다.

도 12는 하이라이트선을 작성하는 순서의 개략을 나타내는 개략도이다.

도 13은 하이라이트선을 작성하는 순서의 개략을 나타내는 개략도이다.

도 14는 하이라이트선을 작성하는 순서의 개략을 나타내는 개략도이다.

도 15는 평가 대상물(작업물)의 표면 상에 있어서 특정된 하이라이트선의 곡률을 나타내는 그래프이다.

도 16은 제2 실시 형태에 관한 형상 평가 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 개략도이다.

도 17은 제2 실시 형태에 관한 형상 평가 장치에 있어서, 가상적으로 구축한 패널의 표면 형상 평가를 가상적으로 행하는 순서를 나타내는 흐름도이다.

[부호의 설명]

1, 1' : 형상 평가 장치

5 : 작업물(평가 대상물)

10 : 계측부

20 : CCD 카메라(촬상부)

30 : 연산 처리부

31 : 화상 처리 유닛

32 : CPU

33 : 입력부

34 : 표시부

35 : 기억 영역

50 : 시뮬레이션 장치

[발명의 제1 실시 형태]

이하에, 도 1 내지 도 15를 참조하면서 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 형상 평가 장치 및 형상 평가 방법에 대해 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 평가 대상물의 일례로서 자동차 보디의 표면 형상을 평가하는 예에 대해 설명한다.

도 1은 평가 대상물인 자동차 보디(이하,「작업물」이라 함)의 표면 형상을 평가하기 위한 형상 평가 장치(1)를 개략적으로 도시하는 도면이다. 형상 평가 장치(1)는 작업물(5)의 외관 형상을 광학적인 방법을 사용하여 계측하기 위한 계측부(10)와, 계측부(10)에 의해 계측되어 얻어지는 계측 데이터를 가져오고, 가져온 계측 데이터를 해석하기 위한 연산 처리부(30)를 구비하고 있다. 이하, 각 구성에 대해 상세하게 설명한다.

계측부(10)는 공지의 3차원 형상 측정을 행하는 것이며, 상세하게는, 작업물(5)의 외관에 대해 광학적으로 그 형상을 계측하고, 그 계측 데이터를 연산 처리부(30)에 송신하는 것이다. 계측 데이터는 연산 처리부(30)에 있어서 가상적으로 구성된 원통 내의 차량 위치에 배치된다. 연산 처리부(30)에 있어서는, 송신된 계측 데이터로부터 복수의 대표점을 추출하여 점군 데이터로서 기억 영역(35)에 기억 한다.

계측부(10)로서, 예를 들어 CCD 카메라(20)를 사용하여 작업물(5)의 표면 형상을 인식할 수 있다. CCD 카메라(20)는 작업물(5)의 표면의 대략 전체를 촬상하는 위치에 적재되어 있고, 작업물(5)의 표면으로부터의 촬상 데이터를 취득하여 연산 처리부(30)에 송신하는 것이다. 또한, CCD 카메라(20)는 그 촬상 방향이나 정지 위치를 변경 가능하게 구성되어 있다.

연산 처리부(30)는 범용의 컴퓨터 등에 의해 구성되어 있고, 그 내부는, 도 2에 도시한 바와 같이 화상 처리 유닛(31), CPU(32), 입력부(33), 표시부(34), 메모리 등의 기억 영역(35) 등에 의해 구성되어 있다. 이와 같은 연산 처리부(30)는 계측부(10)로서의 CCD 카메라(20)로부터 촬상 데이터를 받아, 그 촬상 데이터를 해석함으로써, 작업물(5)의 표면 형상에 대한 평가를 행한다. 연산 처리부(30)에서는, 입력되는 촬상 데이터에 대해, 좌표 변화 처리 등을 포함하는 정규화 처리를 실시한 후, 촬상 데이터를 기억하고 있다. 또한, CCD 카메라(20)로부터의 촬상 데이터를 기초로 하는, 작업물(5)의 표면 형상에 대한 평가 방법에 대해서는, 상세한 것을 후술한다.

도 3은, 연산 처리부(30)에 있어서 가상적으로 구성된, 작업물(5)의 계측 데이터 및 광 조사부(40)를 나타내는 개념도이다. 광 조사부(40)는, 도 3에 도시한 바와 같이 작업물(5)을 중심으로 하여 대략 원통 형상으로 배치된 할로겐 광원 등의 직선 광원(41, 41,...)과, 각 직선 광원(41)으로부터의 광을 평행광으로 변환하기 위한 확산 보드(42, 42,...)와, 변환된 광을 줄무늬 형상으로 조사하기 위한 차 광 슬릿(43, 43,...)을 구비하고 있다. 직선 광원(41), 확산 보드(42) 및 차광 슬릿(43)은, 대략 일체적으로 구성되어 있고, 작업물(5)의 계측 데이터는 연산 처리부(30)에 의해 광 조사부(40)의 대략 원통 형상의 중심선(C)을 따라 좌표 변환되어 소정 위치에 배치한다. 이때, 직선 광원(41) 및 작업물(5)은 미리 정해진 상대 위치 관계를 갖는 것으로 한다. 연산 처리부(30)는, 전술한 직선 광원의 원통 중심 방향에 대해 소정의 각도(예를 들어 30도)로 경사지는 방향으로부터 작업물(5)의 표면의 대략 전체를 가상적으로 촬상하여, 작업물(5)의 표면으로부터의 촬상 데이터를 취득할 수 있다. 또한, 촬상 방향이나 정지 위치는 변경 가능하게 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 형상 평가 장치가, 계측부(10)에 의해 계측된 작업물(5)의 계측 데이터를 기초로 하여 작업물(5)의 표면 상에 발생하는 하이라이트선을 나타내는 하이라이트점군을 취득하고, 작업물(5)의 표면 형상을 평가하는 순서를, 도4에 나타내는 흐름도를 이용하면서 상세하게 설명한다.

우선, 형상 평가 장치(1)는 계측부(10)에 의해 작업물(5)의 3차원 형상을 계측하여(스텝 101), 계측 데이터를 연산 처리부(30)에 송신한다. 연산 처리부(30)에서는, 계측부(10)로부터 계측 데이터를 받아, 계측한 후의 작업물(5)을 직선 광원(41)에 의해 구성되는 원통 형상의 광 조사부(40)의 내측의 차량 위치로 좌표 변환한다(스텝 102). 연산 처리부(30)는 평가 대상물인 작업물의 표면 형상을 3차원적으로 인식하는(스텝 103) 동시에, 인식된 작업물(5)의 표면 형상 상으로부터, 소정 간격마다 대표점을 추출한다(스텝 104). 이 대표점을 추출하는 스텝(스텝 104) 은, 평가 대상물의 표면 형상을 대략 전체에 덮도록 추출하는 것이라면, 어떤 방법에 의해 행해져도 좋고, 예를 들어 계측부(10)에 의해 계측되는 소정의 간격마다 정해진 각 계측점의 위치 좌표를, 그대로 대표점으로서 추출하는 것도 가능하다. 또한, 평가 대상물의 표면으로부터 대표점을 추출할 때에, 추출한 대표점이 작업물(5)의 표면에 대해 균일하게 확대되도록, 추출하는 대표점을 평균화하여, 작업물(5)의 표면 전체로부터 대략 균일하게 대표점을 추출하도록 하는 것이 바람직하다.

다음에, 추출한 대표점의 각 위치를 중심으로 하여, 평가 대상물의 표면 형상 상에 있어서의 소정 범위에 대한 형상을 특정한다(스텝 105). 구체적으로는, 도 5에 도시한 바와 같이, 평가 대상물의 표면을 미소한 삼각형의 모임으로 표현하고, 대표점으로서 추출된 각 위치의 주위에 존재하는 모든 삼각형에 대해, 각 삼각형의 정점과, 다른 2점이 이루는 2개의 벡터의 외적(Nn)을 계산하여, 이들 2벡터의 길이의 곱으로 나눈 벡터를 구하고, 구한 각 벡터의 합(ΣNn)을 구하여 정규화를 행한다. 이와 같이 하여 얻어진 정규화 벡터는, 각 대표점에 있어서의 법선 벡터가 되고, 상기 대표점에 있어서의, 평가 대상물의 표면이 하나의 평면에 의해 특정되게 된다.

다음에, 작업물(5)의 표면 형상 상에 있어서 추출된 각 대표점과, 각 직선 광원(41)의 상대적인 위치 관계로부터, 각 대표점에 광을 조사하는 광원의 광원 방향 벡터를 정의한다(스텝 106). 정의된 광원 방향 벡터는 연산 처리부(30)의 기억 영역(35) 내에 기억된다. 다음에, 작업물의 표면 형상 상에 있어서 추출된 각 대 표점 중, 정의된 광원 방향 벡터에 대응하는 반사 벡터가, 시인 방향으로서 정해진 방향으로부터 소정 범위 내에 포함되는 대표점만을 선택한다(스텝 107). 이 대표점을 선택하는 스텝은, 상세하게는 이하와 같이 행해진다.

즉, 하이라이트선으로서 시인되는 광은, 각 대표점에 의해 시인 방향을 나타내는 벡터와 평행한 방향으로 반사하는 광의 모임이므로, 각 대표점에 있어서 반사하는 광이, 연산 처리부(30)에 있어서 설정된 촬상 방향(시인 방향)에 일치하는 대표점만을 선택하면 된다. 따라서, 도 6A에 도시한 바와 같이, 시인 방향으로서의 촬상 방향을 나타내는 방향 벡터를 벡터 E, 각 대표점(점 P)에 있어서의 법선 벡터를 벡터 N, 대표점(점 P)에 조사된 광의 방향 벡터를 벡터 L, 대표점(점 P)에 있어서 반사된 광의 방향 벡터를 벡터 L'라 하면, 이하의 수학식 1의 관계를 만족시키는 경우에, 각 대표점에 있어서의 반사광과, 방향 벡터(시인 방향)가 평행이 된다.

또한, θ는 이하와 같이 하여 구할 수 있다.

단, 실제로는 평가 대상물의 표면 형상 데이터나 대표점을 추출하는 스텝에 있어서 오차가 포함되므로, 수학식 2에 나타내는 바와 같이, 시인 방향을 나타내는 벡터 E로부터 소정 범위에 반사 벡터가 포함되는 대표점을 선택한다. 이와 같이 하여 선택된 대표점의 모임(대표점군)을 하이라이트점군이라 한다.

또한, 상기에서는 점 형상의 광원을 사용한 경우를 설명하였지만, 직선 형상의 광원을 이용한 경우에는 이하와 같이 된다. 즉, 하이라이트선으로서 시인되는 광은, 각 대표점에 의해 시인 방향을 나타내는 벡터와 평행한 방향으로 반사하는 광의 모임이므로, 각 대표점에 있어서 반사되는 광이 연산 처리부(30)에 있어서 설정된 촬상 방향(시인 방향)에 일치하는 대표점만을 선택하면 된다. 따라서, 도 6B에 나타낸 바와 같이, 시인 방향으로서의 촬상 방향을 나타내는 방향 벡터를 벡터 E, 각 대표점(점 P)에 있어서의 법선 벡터를 벡터 n, 대표점(점 P)에 있어서 정의된 평면을 π, 그 평면 π의 법선 벡터를 v, 대표점(점 P)에 조사된 광의 방향 벡터를 벡터 L, 대표점(점 P)에 있어서 반사된 광의 방향 벡터를 벡터 L'라 하면, 이하의 수학식 3의 관계를 만족시키는 경우에, 각 대표점에 있어서의 평면과, 방향 벡터(시인 방향)가 평행이 된다. 또한, 대표점(점 P)에 있어서 반사된 반사광은 모두 하나의 평면 상에 놓이고, 그 평면을 π라 한다.

단, 실제로는 평가 대상물의 표면 형상 데이터나 대표점을 추출하는 스텝에 있어서 오차가 포함되므로, 수학식 4에 나타낸 바와 같이, 시인 방향을 나타내는 벡터 E로부터 소정 범위에 반사 벡터가 포함되는 대표점을 선택한다. 이와 같이 하여 선택된 대표점의 모임(대표점군)을 하이라이트점군이라 한다.

또한, 상술 한 바와 같은 순서에 의해 선택한 하이라이트점군으로부터, 하이라이트선을 작성한 후(스텝 108), 작성한 하이라이트선의 곡률을 평가한다(스텝 109). 이 하이라이트선을 작성하는 스텝의 구체예, 및 하이라이트선의 곡률 평가의 구체예에 대해서는, 이하에 상세하게 설명한다.

도 7은 전술한 바와 같이 선택한 하이라이트점군으로부터 하이라이트선을 작성하기 위한 흐름도이며, 도 8 내지 도 14는 하이라이트선을 작성하는 순서의 개략을 나타내는 개략도이다. 이하, 하이라이트선 작성의 순서에 대해 상세하게 설명한다.

우선, 도 8에 도시한 바와 같이, 하이라이트점군 중으로부터, 임의의 한 점을 특정하여(스텝 201), 그 한 점을 중심으로 한 반경 r(r : 미소 거리)의 원 C0를 그린다. 그리고, 이 원 C0에 포함되는 하이라이트점을 모아, 그 무게 중심 위치를 a라 한다(스텝 202). 이 무게 중심 위치 a의 위치는, 연산 처리부(30)의 기억 영역(35) 내에 기억된다.

다음에, 도 9에 도시한 바와 같이, 원 C0 내에 포함되는 하이라이트점의 모 임을 최소제곱법 등의 방법을 사용하여 직선 근사한다(스텝 203). 그리고, 근사된 직선(1)과, 원 C0 상의 교점 b0, c0을 산출 가능하고(스텝 204), 산출한 이들 교점을 연산 처리부(30)의 기억 영역(35) 내에 기억한다. 또한, 점 b0은 도 8 중의 화살표 P0의 진행 방향측, 점 c0은 마찬가지로 화살표 P의 후방측으로 한다.

이와 같이 하여 구한 원과 직선과의 교점이 구해져, 새로운 원의 중심이 얻어졌는지 여부를 판단하고(스텝 205), 새로운 원의 중심으로 하는 것이면, 다시 스텝 201로 복귀하여 같은 계산을 행한다. 이 경우에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 기억한 점 b0을 중심으로 한 반경 r의 원 C1 내에 포함되는 새로운 하이라이트점을 모아, 하이라이트점군에 대해, 전술한 방법과 같은 방법을 사용하여 직선 근사하여, 마찬가지로 원 C1과의 교점을 구하고 있다. 또한, 이 실시예에서는, 직선과 원의 교점 중, 도 9에 나타내는 화살표 P1의 진행 방향측의 교점을 b1이라 한다. 마찬가지로, 도시는 생략하지만, 교점 c0에 대해서도 새로운 원을 그려, 하이라이트점군에 대한 직선 근사를 행하여 새로운 교점을 구한다.

또한, 스텝 205에 있어서, 원과 직선의 교점이 구해지지 않는 경우로서는, 예를 들어 하이라이트점군에 대한 직선 근사를 행할 수 없는 경우 등을 들 수 있다. 이 경우에는, 예를 들어 도 11에 도시한 바와 같이, 특정한 하이라이트점의 주변이 하이라이트선의 단부 주변으로 생각되므로, 이와 같은 경우에는 스텝 201로 복귀하고, 다른 하이라이트점을 특정한다.

또한, 흐름도에의 기재는 생략하지만, 스텝 203에 있어서, 작성한 원 C1 내에 스텝 201에서 구한 무게 중심 위치 a가 포함되는 경우에는, 특정한 임의의 하이 라이트점 주변에 있어서, 하이라이트점의 모임이 폐쇄된 상태라 판단하고, 스텝 201로 복귀하여 다른 하이라이트점을 특정한다.

이와 같이, 모든 하이라이트점군, 또는 충분한 수의 하이라이트점에 대해 하이라이트점군을 부분적으로 직선 근사하고, 원(원 C0 내지 원 Cn)을 작성한다. 그리고, 이 이상 원의 중심으로서의 하이라이트점을 특정할 필요가 없다고 판단하면(스텝 206), 이들 작성한 원의 중심점을 연결함으로써(스텝 207), 도 12에 도시하는, 1개의 마디의 길이가 r인 꺽임선을 작성한다.

다음에, 이와 같이 작성된 꺽임선으로부터, 각 마디의 소정 위치를 지나가는 곡선을 작성한다(스텝 208). 도 13은 이와 같이 작성한 곡선의 일례로, 각 마디의 1/4 및 3/4의 위치를 통과하는 3차의 스플라인 곡선이다. 그리고, 이와 같이 작성한 곡선을 하이라이트선으로 하고, 이 하이라이트선을 사용함으로써, 평가 대상물의 표면 형상을 평가한다.

다음에, 전술한 스텝 109에 있어서 행해지는, 평가 대상물에 표시된 하이라이트선의 곡률 평가의 구체적인 방법에 대해 설명한다. 도 14는 상기 도 13에 도시된 스플라인 곡선 상에 대해, 등간격(=d)에 평가점을 부여한 것이다. 평가점을 부여하는 간격(=d)은 0.1 내지 15㎜ 정도의 미소 간격으로 정해진다.

이와 같이 부여된 평가점을 사용하여 곡률을 평가하는 방법으로서는, 예를 들어 1개의 평가점의 전후에 포함되는 평가점의 3점의 위치를 기초로 하여, 이들의 3점을 지나는 곡선을 근사하고, 그 근사한 곡선의 곡률을 구하는 방법을 사용할 수 있다. 또한, 곡률을 평가하는 방법으로서는, 이 밖에, 1개의 평가점을 중심으로 한 반경 R(예를 들어 R=15㎜)의 원을 그리고, 이 원에 포함되는 하이라이트점군을 원호 근사하여, 얻어진 원호의 곡률을, 중심으로 한 평가점에 있어서의 곡률로 할 수도 있다. 또한, 곡률을 평가하는 방법으로서는, 이들 이외에도 기지의 다양한 방법을 사용하는 것도 가능하다.

이와 같이 하여 각각의 평가점에 있어서의 곡률을 구한 결과의 일례를, 도 15에 나타낸다. 도 15는, 작업물(5)의 표면 상에 있어서 특정된 하이라이트선의 곡률을 나타내는 그래프이며, 횡축에 선 길이([㎜]), 종축에 곡률을 표시하는 것이다. 이 그래프로부터 명백한 바와 같이, 도 15 중에 있어서의 곡률의 약간 큰 점 A(곡률 대략 0.01) 및 점 B(곡률 대략 0.006)는, 표면 형상에 있어서의 문제점으로서 인식된다. 이와 같이, 작업물(5)의 표면 형상에 대한 각 하이라이트선의 곡률을 구함으로써, 작업물(5) 전체의 표면 형상에 대한 문제점을 알 수 있는 것이 가능해진다. 또한, 작업물(5)의 표면 형상을 표시할 때에, 전술한 바와 같이 하여 구한 곡률 정보를 기초로 하여 표시 방법을 변경하도록 해도 좋다. 즉, 소정의 곡률 범위마다 색 구분 등을 행하여, 작업물(5)의 표면 형상을 시각적으로 표시함으로써, 시각적으로 작업물의 표면 형상의 문제점을 나타내는 상태를 간단하게 인식하는 것이 가능해진다.

또한, 이와 같은 작업물에 대한 표면 형상 상태를 시각적으로 나타내는 방법으로서, 구한 표면 형상의 곡률을 기초로 하여 행할 뿐만 아니라, 곡률의 변화율을 기초로 하여 행하는 것도 가능하다. 이와 같이 하면, 평가 대상물의 표면 형상의 변화가 보다 명확하게 시각적으로 표시되므로 더욱 적합하다.

본 실시 형태는, 본 발명에 관한 형상 평가 장치 및 형상 평가 방법을 나타내는 일 실시 형태이며, 본 발명을 특별히 한정하는 것이 아니다. 예를 들어, 본 실시 형태는, 평가 대상물인 작업물의 형상을 계측하고, 계측한 형상을 사용하여 실제의 평가 대상물 상에 조사된 광이 평가 대상물 상에 그리는 하이라이트선을 구하고, 그 표면 형상을 평가하고 있지만, 본 발명은, 가상적으로 창조된 평가 대상물에 대한 표면 형상의 평가에 사용하는 것도 가능하다.

예를 들어, 금형에 의해 성형되는 성형품 등의 형상 평가를 행하는 경우는, 실제로 성형품을 제조하기 전에, 시뮬레이션에 의해 가상적으로 작성된 성형품에 대해 가상적으로 광을 조사하고, 가상적으로 발생하는 하이라이트선을 구함으로써, 그 성형품의 표면 형상을 평가하는 것도 가능하다. 이하, 그와 같은 구체예에 대해 설명한다.

[발명의 제2 실시 형태]

본 실시 형태에 있어서는, 평가 대상물은 가상적으로 작성된 것이므로, 그 형상을 구체적으로 계측하는 계측부는 불필요하다. 이 실시 형태에 있어서는, 가상적으로 작성된 평가 대상물의 표면 형상에 대한 평가가 행해지므로, 형상 평가 장치(1')는, 도 16에 도시한 바와 같이 전술한 실시 형태에 있어서 설명한 연산 처리부(30)에 대해 평가 대상물을 가상적으로 작성하기 위한 시뮬레이션 장치(50)를 접속함으로써 구성된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 연산 처리부(30)와 시뮬레이션 장치(50)가 별개 부재로 구성되는 예를 나타내고 있지만, 이들은 일체의 컴퓨터에 의해 구성되어도 좋다. 이하, 이와 같은 형상 평가 장치(1')가 시뮬레이션 장치(50) 상에서 가상적으로 구축한 패널의 표면 형상 평가를 가상적으로 행하는 예에 대해 도 17에 나타내는 흐름도를 사용하여 설명한다.

우선, 시뮬레이션 장치(50)에 있어서 가상적으로 구축한 패널의 형상 데이터를 취득하고(스텝 301), 연산 처리부(30)에 있어서, 취득한 형상 데이터를 차량 위치로 좌표 변화(스텝 302)한 후, 형상 데이터를 기초로 하여 3차원 형상을 인식한다(스텝 303). 또한, 연산 처리부(30)에서는, 인식된 패널의 형상 상으로부터 소정 간격마다 대표점을 추출한다(스텝 304). 이 대표점을 추출하는 스텝(스텝 304)은, 가상적으로 구성한 패널의 형상 데이터에, 등간격으로 배치된 점군을 포함하는 한 평면을 투영하여, 이들 점군이 형상 데이터 상에 투영된 위치를 대표점으로서 추출한다. 이와 같이 하면, 형상 데이터 상에 있어서 추출하는 대표점이, 형상 데이터의 전체로부터 대략 균일하게 추출된다.

다음에, 추출한 대표점의 각 위치를 중심으로 하여, 평가 대상물의 표면 형상 상에 있어서의 소정 범위에 대한 형상을 특정한다(스텝 305). 이 형상을 특정하는 스텝은, 전술한 실시 형태와 마찬가지로 행해지므로, 설명은 생략한다.

다음에, 패널의 형상 데이터 상에 있어서 추출된 각 대표점에 대해, 가상적인 직선 광원의 위치를 상대적으로 결정한다(스텝 306). 이 직선 광원의 위치는, 임의의 위치에 결정하는 것이 가능하다. 그리고, 직선 광원과 패널의 상대적인 위치 관계로부터, 각 대표점에 광을 조사하는 광원의 광원 방향 벡터를 정의하여(스텝 307), 정의한 광원 방향 벡터를 연산 처리부(30)의 기억 영역(35) 내에 기억한다.

다음에, 패널의 표면 형상 상에 있어서 추출된 각 대표점 중, 정의된 광원 방향 벡터에 대응하는 반사 벡터가, 시인 방향으로서 정해진 방향으로부터 소정 범위 내에 포함되는 대표점만을 선택한다(스텝 308). 이 대표점을 선택하는 스텝은, 전술한 실시 형태와 마찬가지로 행해지므로, 상세한 것에 대해서는 설명을 생략한다.

그리고, 상술한 바와 같은 순서에 의해 선택한 하이라이트점군으로부터, 하이라이트선을 가상적으로 작성하여(스텝 309), 작성한 하이라이트선의 곡률을 평가한다(스텝 310). 이들 하이라이트선을 작성하는 스텝의 구체예, 및 하이라이트선의 곡률 평가의 구체예에 대해서도, 전술한 실시 형태와 마찬가지이므로, 상세한 것에 대해서는 설명을 생략한다.

그리고, 평가한 하이라이트선의 곡률을 기초로 하여 작성한 형상 데이터의 평가를 소정의 기준과 비교하여(스텝 311), 충분한 평가를 얻을 수 없는 경우에는, 형상 데이터를 수정하여(스텝 312), 스텝 301로 복귀하여 다시 평가를 행한다. 이와 같은 형상 데이터의 수정 및 평가를 일정한 기준을 만족시킬 때까지 반복하여 행한다.

이와 같이, 가상적으로 작성한 형상 데이터의 표면 형상에 대해, 가상적인 평가를 반복하여 행하여 형상 데이터를 수정함으로써, 실제로 성형품을 제조하기 전에, 가상적으로 작성한 형상 데이터 내의 문제를 없앨 수 있다. 그로 인해, 이와 같은 수정 후의 형상 데이터를 사용함으로써, 실제로 성형품을 제조하였을 때에 발생하는 문제점이 억제된다.

또한, 전술한 실시 형태는, 모두 평가 대상물의 표면 형상 평가를 행하는 것에 대한 설명이 이루어지고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 물체의 표면 형상을 3차원적으로 검사하기 위한 3차원 검사 장치에 적용하는 것도 가능하다. 즉, 평가 대상물의 형상 데이터를 계측하는 계측 수단을 구비하고, 계측 데이터를 기초로 하여 검사 대상물의 표면 형상을 3차원적으로 검사하는 3차원 검사 장치에 있어서, 본 발명을 적용하면, 정밀도가 좋은 3차원 형상의 검사를 행하는 것이 가능해진다.

이 3차원 검사에 있어서는, 전술한 실시 형태와 마찬가지로, 검사 대상물의 표면 형상을 계측부에 의해 계측함으로써 인식한 후, 인식한 검사 대상물의 표면 형상 상으로부터 대표점을 추출한다. 그리고, 추출된 대표점을 중심으로 한 소정 범위에 대한 형상을 특정하고, 상기 각 대표점에 대해, 대표점에 대한 광원의 상대 위치를 기초로 하는 광원 방향 벡터를 정의하고, 상기 각 대표점 중, 정의된 광원 방향 벡터에 대응하는 반사 벡터가, 검사 대상물 표면에 대한 시인 방향으로서 정해진 방향으로부터 소정 범위 내에 포함되는 대표점만을 선택한다.

또한, 이와 같이 선택한 각 대표점의 모임을 하이라이트점군이라 하고, 이 하이라이트점군을 기초로 하여 검사 대상물의 표면에 가상적으로 생긴 하이라이트선을 작성하고, 작성한 하이라이트선을 기초로 하여 검사 대상물의 표면 형상의 검사를 행한다. 하이라이트선을 기초로 하는 검사 방법의 상세한 것은, 전술한 실시 형태와 마찬가지로, 작성된 하이라이트선의 곡률이나 곡률 변화율을 각 하이라이트점에 대해 구하고, 이들 곡률이나 곡률 변화율이 기준값 이상이 된 경우에 이상이 라 간주하는 등의 방법이 사용된다. 또한, 검사 방법의 실례로서는, 이와 같은 일례에 한정되는 것은 아니며, 기지의 방법을 널리 적용하는 것이 가능하다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 형상 평가 장치 및 형상 평가 방법, 또는 3차원 검사 장치에 따르면, 평가 대상물에 대한 광원이나 촬영 장치의 상대 위치에 관계없이, 평가 대상물 또는 검사 대상물의 표면 형상을 적절하게 평가/검사하는 것이 가능해진다.

또한, 전술한 실시 형태에 있어서는, 평가 대상물이나 검사 대상물에 차량이나 패널을 사용하여 예를 나타내고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 3차원적으로 표면 형상을 평가 또는 검사하는 대상물이면, 널리 적용하는 것이 가능해진다.

또한, 이와 같은 평가 또는 검사를 행할 때에, 그 대상물을 연속적으로 반송시켜, 연속적으로 평가 또는 검사를 행하도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, 공업제품 등의 대량 생산되는 물체의 형상 평가나 검사를 행할 때에 적합하다.

차량 등의 평가 대상물의 표면 형상을 3차원적으로 평가하는 형상 평가 방법 및 형상 평가 장치, 또한 검사 대상물의 표면 형상을 3차원적으로 검사하는 3차원 검사 장치에 대해 널리 이용 가능하다.

Claims

평가 대상물의 표면 형상을 평가하는 형상 평가 방법이며,

평가 대상물의 표면 형상을 인식하는 형상 인식 스텝과,

인식한 평가 대상물의 표면 형상 상으로부터 대표점을 추출하는 대표점 추출 스텝과,

추출된 대표점을 중심으로 한 소정 범위에 대한 형상을 특정하는 형상 특정 스텝과,

상기 각 대표점에 대해, 광을 조사하는 광원의 상대 위치를 기초로 하는 광원 방향 벡터를 정의하는 벡터 정의 스텝과,

상기 각 대표점 중, 정의된 광원 방향 벡터에 대응하는 가상적인 반사 벡터가, 시인 방향으로서 가상적으로 정해진 방향으로부터 소정 범위 내에 포함되는 대표점만을 선택하는 대표점 선택 스텝과,

상기 선택한 각 대표점의 모임을 하이라이트점군이라 하고, 이 하이라이트점군을 기초로 하여, 평가 대상물의 표면에 가상적으로 생긴 하이라이트선을 작성하는 하이라이트선 작성 스텝을 구비하고, 작성한 하이라이트선을 기초로 하여 평가 대상물의 표면 형상의 평가를 행하는 것을 특징으로 하는, 형상 평가 방법.
제1항에 있어서, 상기 대표점 선택 스텝에 있어서, 특정된 형상에 의해 규정되는 평면과, 소정의 방향 벡터가 평행이 되는 대표점만을 선택하는 것을 특징으로 하는, 형상 평가 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하이라이트선 작성 스텝이, 하이라이트점군 중 임의의 하이라이트점에 대해 소정 범위 내에 포함되는 하이라이트점을 모으고, 이들 하이라이트점의 모임으로부터 직선 방향을 결정하는 스텝을 포함하고, 각각의 하이라이트선에 대해 결정된 직선 방향을 연결함으로써 형성되는 꺽임선을 기초로 하여, 하이라이트선을 작성하는 것을 특징으로 하는, 형상 평가 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시인 방향으로서 가상적으로 정하는 방향을 변화시켜, 평가 대상물의 표면 형상을 평가하기 위한 평가값이 최대 또는 최소가 되는 방향을 시인 방향으로서 정하는 것을 특징으로 하는, 형상 평가 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형상 인식 스텝이, 상기 평가 대상물의 표면 형상을 계측한 결과 얻어지는 계측값을 기초로 하여, 평가 대상물의 표면 형상 데이터를 인식하는 것을 특징으로 하는, 형상 평가 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형상 인식 스텝이, 평가 대상물의 형상을 나타내는 가상적인 형상 데이터를 판독함으로써, 평가 대상물의 표면 형상 데이터를 인식하는 것을 특징으로 하는, 형상 평가 방법.
제6항에 있어서, 상기 대표점 추출 스텝이, 상기 가상적으로 구성한 평가 대상물의 형상 데이터에, 등간격으로 배치된 점군을 포함하는 한 평면을 투영하여, 상기 점군이 형상 데이터 상에 투영된 위치를 대표점으로서 추출하는 것을 특징으로 하는, 형상 평가 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서, 표면 형상의 평가를 행한 결과를 기초로 하여, 상기 형상 데이터를 수정하고, 다시 평가를 행하는 것을 특징으로 하는, 형상 평가 방법.
평가 대상물의 표면 형상을 평가하는 형상 평가 장치이며,

평가 대상물의 표면 형상을 인식하고,

인식한 평가 대상물의 표면 형상 상으로부터 대표점을 추출하고,

추출된 대표점을 중심으로 한 소정 범위에 대한 형상을 특정하고,

상기 각 대표점에 대해 광을 조사하는 광원의 상대 위치를 기초로 하는 광원 방향 벡터를 정의하고,

상기 각 대표점 중, 정의된 광원 방향 벡터에 대응하는 반사 벡터가, 시인 방향으로서 정해진 방향으로부터 소정 범위 내에 포함되는 대표점만을 선택하고,

상기 선택한 각 대표점의 모임을 하이라이트점군이라 하고, 이 하이라이트점군을 기초로 하여, 평가 대상물의 표면에 가상적으로 생긴 하이라이트선을 작성하 는 하이라이트선 작성 스텝을 구비하고, 작성한 하이라이트선을 기초로 하여 평가 대상물의 표면 형상의 평가를 행하는 것을 특징으로 하는, 형상 평가 장치.
제9항에 있어서, 검사 대상물의 표면 형상을 계측하는 계측부를 더 구비하고, 계측부에 의해 계측한 결과 얻어지는 계측값을 기초로 하여, 표면 형상 데이터를 인식하는 것을 특징으로 하는, 형상 평가 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 평가 대상물을 가상적으로 구성하였을 때의 표면 형상 데이터를 기억하는 기억 영역을 더 구비하고, 기억한 표면 형상 데이터를 기초로 하여 평가 대상물의 표면 형상을 인식하는 것을 특징으로 하는, 형상 평가 장치.
검사 대상물의 표면 형상을 계측하기 위한 계측부를 구비하고, 검사 대상물의 표면 형상을 3차원적으로 검사하는 3차원 검사 장치이며,

계측부에 의해 검사 대상물의 표면 형상을 인식하고,

인식한 검사 대상물의 표면 형상 상으로부터 대표점을 추출하고,

추출된 대표점을 중심으로 한 소정 범위에 대한 형상을 특정하고,

상기 각 대표점에 대해, 광을 조사하는 가상적인 광원의 상대 위치를 기초로 하는 광원 방향 벡터를 정의하고,

상기 각 대표점 중, 광원 위치에 대한 상대 위치를 기초로 하여 정의된 광원 방향 벡터에 대응하는 반사 벡터가, 시인 방향으로서 정해진 방향으로부터 소정 범위 내에 포함되는 대표점만을 선택하고,

상기 선택한 각 대표점의 모임을 하이라이트점군이라 하고, 이 하이라이트점군을 기초로 하여, 검사 대상물의 표면에 가상적으로 발생한 하이라이트선을 작성하고, 작성한 하이라이트선을 기초로 하여 검사 대상물의 표면 형상의 검사를 행하는 것을 특징으로 하는, 3차원 검사 장치.