WO2003008904A1

WO2003008904A1 - Dispositif de mesure de formes

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Publication number: WO2003008904A1
Application number: PCT/JP2002/007186
Authority: WO
Inventors: Hideto Fujita; Hiroshi Kano; Masayuki Tejima; Hiroaki Yoshida; Shinpei Fukumoto
Original assignee: Sanyo Electric Co., Ltd.
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2003-01-30
Also published as: JPWO2003008904A1; CN1533495A; US20040184040A1; EP1418398A1

Description

明細書形状測定装置 <技術分野 >

本発明は、ガイドレールに沿って移動しながら当該ガイドレール上の複数の測定位置において被測定物の形状を測定するための測定へッドを備えた形状測定装置に関し、特に、足の形を測定するのに適した形状測定装置に関する。ぐ背景技術 >

従来から、スポット光またはスリツト光等の光線を被測定物に照射し、被測定物の表面に観察される光像の位置からその 3次元形状を復元する能動ステレオ型の形状測定装置が知られている。このような形状測定装置としては、被測定物の形状を測定するために、スポット光またはスリット光を回転ミラーによって走查させるものがある。雑誌「計測と制御」（1999 Vol. 38 No. 4 P285-P288) には、このような形状測定装置を用いて、足形状を測定するシステムが記載されている。上記の足形状の測定システムにおいては、 1個の形状測定装置では、その装置から観察される部分の形状のみ測定可能であり、その反対側などの隠れている部分の形状を測定することができない。このため、足の周囲に 1 2個の形状測定装置を配置し、これら 1 2個の形状測定装置による測定結果をコンピュータ上で合成することにより足全体の形状を測定している。

しかしながら、このシステムでは、複数の形状測定装置を足の周囲に配置するため、システムが大型化し、且つ高価となるだけでなく、複数の形状測定装置による測定結果を精度良く合成することが困難になるという問題がある。

これに対し、測定者が測定へッドを把持し、被測定物の周りで測定へッドを動かして測定を行うことにより、被測定物全体の形状を測定する形状測定装置が提案されている。この形状測定装置では、測定ヘッドに取り付けられた複数のマー力を 2台のカメラにて上方から撮像することにより、測定へッドの位置及び向きを測定している。

また、人間の足の形状を測定する場合、人間の足を囲い込むような大きさの長円型（対向する 2つの半円を長手方向に伸びた 2辺が接続する形）のガイドレールを設け、このガイドレールに沿って測定ヘッドを移動させることが考えられる。測定へッドを移動させるためのガイドレールを、前述のように円形や長円形のようなループ形状にすると、形状測定が可能となる被測定物の大きさがガイドレールの大きさによって限定されてしまう。つまり、ガイドレールと測定ヘッドの移動マージンを含めた測定可能範囲より、被測定物が少しでも大きい場合には、形状測定ができないといった問題があった。特に、足の形状を測定する場合には、足の大きさには個人差があるとともに、欧米人は日本人より足が大きいというように人種によっても差があるため、ループ形状のガイドレール内に足が入らない場合があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、測定できる被測定物の大きさに自由度を持たせることができる形状測定装置を提供することを目的とする。たとえば、人間の足を測定する場合には、大人と子供、性別、人種等による足の大きさの違いにかかわらず、足の形状を測定することができる形状測定装置を提供することを目的とする。 <発明の開示〉

この発明による形状測定装置は、ガイドレールに沿って移動しながら当該ガイドレール上の複数の測定位置において被測定物の形状を測定するための測定へッドを備えた形状測定装置において、ガイドレールが U字状であり、測定ヘッドは、ガイドレールに沿って移動しながらガイドレール上の複数の測定位置から、 U字状のガイドレールの内側に配置された被測定物の形状を測定するための計測を行なうことを特徴とする。

被測定物が人物の足である場合には、 U字状のガイドレールの湾曲部の内側から開放部に向かう方向が足の長手方向となるように、足の配置方向が決められている。この場合、測定ヘッドは、 U字状のガイドレールに沿って移動しながらガィドレール上の複数の測定位置において、 U字状のガイドレールの内側に配置された足の形状を測定するための計測を行なう。

被測定物が人物の足である場合には、測定ヘッドとしては、 U字状のガイドレール内に配置された足に対して光線を照射するための光源と、光源によって足に照射された光線を撮像するカメラとを備えているものが用いられる。そして、ガィドレール上の複数の測定位置において、カメラによって撮影された光線の座標が算出されることにより、 U字状のガイドレール内に配置された足の形状が測定される。

<図面の簡単な説明 >

図 1は、本発明の実施の形態における形状測定装置の構成を示す概略構成図である。

図 2は、測定ヘッドを示す平面図である。

図 3は、測定へッドの構成を示す一部切り欠き平面図である。

図 4は、測定原理を説明する説明図である。

図 5は、測定へッドを用いて測定点の位置測定を行なう方法を説明する説明図である。

図 6は、被測定物としての足と、ガイドレールと、測定へッドとの位置関係を示す概略平面図である。

図 7は、制御装置による測定へッドの制御処理手順を示すフローチヤ一トである。

図 8は、測定へッドの変位を示す模式図である。

図 9は、ガイドレールの変形例を示す平面図である。ぐ発明を実施するための最良の形態 > 以下、本発明の実施の形態について説明する。

〔1〕形状測定装置の説明

図 1は、本発明の一実施の形態における形状測定装置の概略構成を示している。測定台 201には、 U字状のガイドレーノレ 204が固定されており、そのガイドレール 204に囲まれる領域に被測定物としての足 100が載せられている。また、台 201には、台 201に対して脱着可能な支柱 202が取り付けられており、その上部には、水平バ一 203が取り付けられている。

形状測定装置は、測定者によってガイドレ一ノレ 204上を移動せしめられる測定ヘッド 10と、水平バー 203の両端部に取り付けられたステレオカメラ 21、 22と、それらの制御、各種演算等を行うパーソナルコンピュータからなる制御装置 30とを備えている。各ステレオカメラ 21、 22の撮像レンズには、図 2 に示す 6個のマーカ 14が放つ光の周波数帯を選択的に透過するバンドパスフィルタ 23が取り付けられている。

図 2、図 3は、測定ヘッド 10の概略構成を示している。

測定ヘッド 10は、直方体状で前方開口のケーシングと、ケーシング内に収納された 2台の CCDカメラ 12 a、 12 b及びレーザ光を上下に走査させてスリット光とする構成のスリット光源 13とを備えている。また、測定へッド 10は、ガイドレ一ノレ 204に沿って、時計回り、あるいは反時計回りに移動するための駆動機構（図示せず）を備えている。

また、測定ヘッド 10のケーシング上面には、 6個の LED光源 14 a〜 14 f からなるマーカ 14が設けられている。

マーカ 14を構成する 6つの LED光源は、測定へッド 10の方向を特定するために、点対称な配置とせず、測定へッド 10の中心線に対し線対称な配置となつている。ここでは、ケーシングの上面において、 5点の LED光源 14 b、 1 4 c、 14 d、 14 e、 14 f が長方形をなすように配置され、それらの重心位置に 1つの LED光源 14 aが配置されている。

3次元空間での測定へッド 10の位置及び方向を測定するためには、マーカ 1 4として少なくとも 3個の L E D光源があれば十分であるが、 4個以上の L E D 光源を用いることにより、測定へッド 1 0の位置及び方向の測定精度を最小 2乗的に向上させている。

測定へッド 1 0は、図示しない支持機構によって、ガイドレール 2 0 4に沿つて移動可能に取り付けられている。また、測定ヘッド 1 0は、ガイドレール 2 0 4上における所定位置を基準とした測定へッド 1 0の位置を検出するためにェンコーダ（図示省略）を備えている。エンコーダ 1 0の出力は、制御装置 3 0に入力される。

〔2〕形状測定装置の測定原理の説明

図 4に基づいて、形状測定装置の基本的な測定原理について説明する。

測定者によってガイドレ一ル 2 0 4上を移動せしめられる測定へッド 1 0を用いてある測定点 Aの座標を測定する。測定された座標を測定へッド中心の座標系における座標（ X， y， z ) で表す。この座標系は、測定へッド 1 0の移動とともに移動する座標系である。

一方、被測定物 1 0 0の形状は、固定した座標系で表され、この座標系をヮールド座標系と呼ぶ。測定へッド 1 0によつて測定された測定点のヮールド座標系における座標を（X， Y, Z ) とする。被測定物 1 0 0の形状はワールド座標系で記述する必要があるため、測定へッド 1 0によって測定された測定点 Aの測定ヘッド中心の座標系における座標（X , y， z ) を、ワールド座標系における座標（X， Y, Z ) に変換する。この変換は、測定ヘッド 1 0の移動を表す回転行列 Rと並進べクトル tとを用いて、次式（1 ) に基づいて行われる。

したがって、ワールド座標系における測定ヘッド 1 0の位置及び方向を、回転行列 Rと並進べクトル tとして求めることで、測定へッド中心の座標系における座標（x， y， z ) を、ワールド座標系の座標（Χ， Υ, Z ) に変換することができる。

〔 3〕形状測定装置による形状測定処理手順の説明

この形状測定装置による形状測定は、次のような処理手順によつて実行される。まず、実際の測定を行う前に、事前処理（以下の第 1ステップおよび第 2ステップ）をう。

〔3— 1〕第 1ステップ

つまり、ワールド座標系での測定ヘッド 1 0の各測定位置に関する情報を、その測定位置におけるエンコーダの出力値と対応付けて制御装置 3 0に搭載されたメモリ（図示略）に格納する。ワールド座標系での測定へッド 1 0の各測定位置に関する情報とは、ワールド座標系での測定へッド 1 0の移動を表す回転行列 R と並進べクトル tをレヽう。

より具体的に説明する。

測定へッド 1 0に設けられた各マーカ 1 4のワールド座標系における座標を、ステレオカメラ 2 1、 2 2によって測定する。この位置測定方法は、ステレオ法としてよく知られているため、その説明を省略する。

次に、マーカ 1 4を構成する各 L E D光源 1 4 a〜l 4 f の測定へッド中心の座標をそれぞれ（X i , y i , ζ i ) とし、また、ステレオカメラ 2 1、 2 2によって測定された各 L E D光源 1 4 a〜l 4 f のワールド座標系における座標をそれぞれ（X i， Y i， Z i ) とする。但し、 iは、 1、 2 ·· · 6である。各 L E

D光源 1 4 a〜 1 4 f の測定へッド中心の座標（X i， y i， z i ) は、既知である。

測定ヘッド 1 0の移動を表す回転行列 Rと並進ベクトル tを、次式（2 ) を満足する行列 Rとベクトル tとして求める。そして、求めた行列 Rとベクトル t とを、その測定位置におけるエンコーダの出力値と対応付けてメモリに格納する。 .:、2 .Λ■ 2

mi ^ffXi― xi)² + (Yi - yi + (Zi - zi/ J

i

here (2)

測定へッド 10をガイドレーノレ 204に沿って移動させ、ガイドレ一ノレ 204 上における全ての測定位置について上述した処理を繰り返して行い、エンコーダの出力値と、その位置における回転行列 R及び並進ベクトル tとを対応付けしたテーブルを生成する。

[3-2] 第 2ステップ

ステレオカメラ 21、 22を支持する支柱 202を台 201から取り外す。このようにして、事前処理が完了した後、実際に被測定物 100の測定を行なう。。ここでは、被測定物が、人間の足 100である場合について説明する。

[3-3] 第 3ステップ

測定ヘッド 10を用いて、測定ヘッド中心の座標系における被測定物（足） 1

00上の測定点の座標を求める。

図 5は、測定へッド 10による測定点の位置測定方法を示している。

図 5に示すように、測定ヘッド中心の座標系とは、 CCDカメラ 12の光学中心を原点とし、光軸方向を z軸、 CCDカメラ 12の水平方向を X軸、 CCD力メラ 12の垂直方向を y軸とする座標系である。 CCDカメラ 12の画像面 Sは、原点から焦点距離 f の位置に存在する。つまり、画像面 Sは、 X— y平面に平行でかつ z = f である平面である。

測定へッド 10による位置計測方法自体は、光切断法と呼ばれる公知の測定方法である。被測定物 100の表面上におけるスリット光源 13からのスリット光が照射されている線上の所定の点を測定点 Aとする。この測定点 Aの測定ヘッド中心の座標を（x， y, z) とし、画像面 S上での測定点 Aに対応する観察点 A 'の座標を（X s， y s， f ) とし、スリット光を表す平面の方程式を a x + b y+c z + d==0とする。観察点 A 'の座標（x s， y s , f) における f は、 CCDカメラ 12の焦点距離として既知であり、（X s, y s) は画像面で観察されるスリット光の画素位置から求められる。

スリツト光を表す平面の方程式は測定へッド 10の校正によって求められている。したがって、 X， y， ζ， αを未知数とする次式（3) で表される連立方程式を解くことにより、（x， y， z) が求められる。 ax + ov + c∑ + d - 0

-(3) a' f

これらの処理は、 CCDカメラ 12の出力に基づいて、制御装置 30によって行われる。

〔3— 4〕第 4ステップ

第 4ステップでは、エンコーダの出力に基づいて、制御装置 30のメモリから対応する回転行列 Rと並進べクトル tとが読み出される。

[3-5] 第 5ステップ

第 5ステップでは、第 4ステップで読み出した回転行列 Rと並進べクトル tとに基づいて、第 3ステップで求めた測定へッド中心の座標系における被測定物 (足） 100上の測定点の座標（x， y， z) を、ワールド座標系の座標（X, Y, Z) に変換する。

そして、測定へッド 10をガイドレーノレ 204に沿って移動させ、ガイドレーノレ 204上における全ての測定位置について第 3〜第 5ステツプの処理を繰り返すことにより、その都度得られる測定点のワールド座標系における座標 (X, Y, Z ) の集合として、被測定物（足） 1 0 0の形状が求められる。

このように、本実施の形態によれば、測定へッド 1 0のガイドレーノレ 2 0 4上における位置とその位置における回転行列 R及び並進べクトル tとを対応付けたテーブルデータを用いて、測定ヘッド 1 0を用いて得られた測定点の測定ヘッド中心の座標系における座標がワールド座標系における座標に変換されるため、形状測定にあたってステレオカメラ 2 1、 2 2が不用となり、コンパクトな構成で、且つ、使用者がカメラの視野ゃコ一ドの絡みを意識することなく被測定物の形状測定を行うことができ、より高い使用感を提供することが可能となる。

〔4〕測定へッド 1 0の制御方法について説明する。

U字状のガイドレール 2 0 4を用いた本実施の形態における制御装置 3 0 0による測定へッド 1 0の制御方法について説明する。

測定時においては、ガイドレール 2 0 4内に足が置かれる。この際、 U字状のガイドレール 2 0 4の円弧部の中心位置を踵部の中心として、足を載置するようにする。このように足を載置することによって、様々な大きさの足（長さが異なる様々な足）に対して、足形状を測定することが可能となる。

図 6は、 U字状のガイドレール 2 0 4内に右足 1 0 0を載置して、この右足の形状を測定する場合の測定へッド 1 0の動きを時系列的に示している。

1 0 aは、測定へッド 1 0が左ホームポジション L H Pの位置にある場合を示している。測定ヘッド 1 0が左ホームポジション L H Pの位置にある場合には、測定へッド 1 0を左ホームポジシヨン L H Pの位置からガイドレール 2 0 4に沿つて反時計回りに移動させていく。

1 0 bは、測定へッド 1 0が右足 1 0 0のつま先を検出した位置にある場合を示している。 1 0 cは、測定ヘッド 1 0が右足 1 0 0のおよそ右くるぶし近くに設定された右足用カメラ切り替えポジション S W P 1の位置にある場合を示している。 1 0 dは、測定へッド 1 0が 1 0 aで示すつま先検出位置から算出された計測終了位置にある場合を示している。 1 0 eは、測定ヘッド 1 0が右ホームポジシヨン R H Pの位置にある場合を示している。

図 7は、制御装置 3 0 0による測定へッド 1 0の制御処理手順を示している。まず、計測準備処理として、ステップ S 1〜S 4の処理を行なう。

計測準備処理では、まず、計測方向を取得する（ステップ S 1 ) 。つまり、測定ヘッド 1 0の移動方向（時計方向か反時計方向か）を取得する。既に足測定が行なわれている場合には、後述する最終ステップ S 1 5で、次回の計測方向が記憶されているので、記憶されている次回の計測方向を今回の計測方向として取得する。次回の計測方向が記憶されていない場合には、現在の測定ヘッド 1 0の位置に近いホームポジションに基づいて、移動を開始する計測方向が自動的に選択される。

つまり、測定へッド 1 0が左ホームポジション L H Pに近い位置にある場合には、計測方向として反時計方向が選択され、測定ヘッド 1 0が右ホームポジション R H Pに近い位置にある場合には、計測方向として時計方向が選択される。この例では、測定へッド 1 0が左ホームポジシヨン L H Pに近い位置にあり、計測方向として反時計方向が取得されたとする。

次に、測定対象の足が右足であるか左足であるかの選択結果を取得する（ステップ S 2 ) 。測定対象の足が右足であるか左足であるかの選択は、制御装置 3 0 0に対して操作者がディスプレイ上で所定の選択操作を行なうことにより行なわれる。この例では、図 6の例のように、右足が選択されたとする。

次に、測定ヘッド 1 0を計測方向によって決定されるホームポジション（H P ) に移動させる（ステップ S 3 ) 。つまり、計測方向が反時計方向である場合には、測定へッド 1 0を左ホームポジション L H P (図 6の 1 0 aで示す位置）に移動させ、計測方向が時計方向である場合には、測定ヘッド 1 0を右ホームポジシヨン R H P (図 6の 1 0 eで示す位置）に移動させる。この例では、計測方向が反時計方向であるため、測定ヘッド 1 0が左ホームポジション L H Pに移動せしめられたとする。

この後、最初に計測に使用するカメラを計測方向に基づいて選択する（ステツプ S 4 ) 。つまり、 2つのカメラ 1 2 aと 1 2 bのうち、計測方向に向かって後ろ側に位置するカメラを選択する。計測方向が反時計方向である場合にはカメラ 1 2 aが選択され、計測方向が時計方向である場合にはカメラ 1 2 bが選択される。

この例では、最初に計測に使用するカメラとしてカメラ 1 2 aが選択されたとする。これによつて、図 6に 1 0 bで示すように、つま先をより検出しやすい力メラ、つまり、移動方向に向かって後側にあるカメラ 1 2 aが最初に計測に使用するカメラとして選択される。

ステップ S 1〜S 4の計測準備処理が終了すると、ステップ S 5〜S 7の足先端探索処理を行なう。足先端探索処理は足のつま先を検出するための処理である。足先端探索処理においては、形状測定は行なわれない。

足先端探索処理においては、まず、計測ヘッド 1 0の移動速度を高速にして、つま先（足先端）を検出するための計測を開始する（ステップ S 5 ) 。つまり、図 8において矢印 V 1で示すように、速い速度で計測へッド 1◦を移動させながら、つま先を検出するための計測を行なう。そして、つま先を検出すると（ステップ S 6 ) 、測定ヘッド 1 0を停止させ、検出したつま先位置（足先端位置）をメモリに記憶するとともに、検出したつま先の位置から計測終了位置を算出してメモリに記憶する（ステップ S 7 ) 。

この例では、測定へッドが図 6に 1 0 bで示す位置に至ることにより、つま先位置が検出される。そして、検出されたつま先位置から、それに対応するガイドレール 2 0 4の右側部分の位置（図 6に 1◦ d 示す位置）が計測終了位置として算出される。

なお、足先端探索処理においては、測定ヘッド 1 0は高速で移動しているため、足先端を見つけた時点では測定へッド 1 0は足先端位置に対応する位置を越えてしまう（オーバーランしてしまう）。そこで、測定ヘッド 1 0を高速で所定距離 ( 3〜5 c m程度）だけバックさせる（ステップ S 8 ) 。この例では、図 8に矢印 V 2で示すように、時計方向に所定距離だけ移動させる。次に、ステップ S 9〜S 1 2の本計測処理を行なう。本計測処理では、足形状を測定するための計測処理が行なわれる。本計測処理では、まず、緻密モードでの計測処理を行なう（ステップ S 9 ) 。つまり、測定ヘッド 1 0を低速で移動させながら、かつ測定位置間隔を小さくして計測処理が行なわれる。この例では、図 8において矢印 V 3で示すように、測定へッド 1 0を低速で移動させながら、かつ測定位置間隔を小さくして計測処理が行なわれる。

このように、ガイドレール 2 0 4の開放端付近において緻密モードでの計測処理を行なっているのは、ガイドレール 2 0 4の湾曲部に比べて、ガイドレール 2 0 4の開放端付近では、足のつま先に対して横側に配置されたカメラによって計測を行なうため、測定精度が低くなるので、測定位置間隔を小さくして測定精度を高めるためである。

測定へッド 1 0が、つま先位置からたとえば 5 c m程度に設定された範囲を過ぎると、通常モードでの計測処理を行なう（ステップ S 1 0 ) 。つまり、測定へッド 1 0がつま先付近を通過した後は、測定へッド 1 0を中速で移動させながら、かつ測定位置間隔を大きくして、計測処理が行なわれる。この例では、図 8において V 4で示すように、測定ヘッド 1 0を中速で移動させながら、かつ測定位置間隔を大きくして、計測処理が行なわれる。

通常モードでの計測処理における測定位置間隔は、微密モードの計測処理における測定位置間隔の例えば 1 . 5倍程度に設定される。ステップ S 9の緻密モードでの計測処理を行なう範囲は、制御装置 3 0に予め設定したり、あるいは足の大きさに基づいて自動的に設定したりすることができる。

ステップ S 1 0による通常モードでの計測処理が行なわれている途中において、測定へッド 1 0が所定のカメラ切り替え位置に到達すると、計測に使用するカメラを切り替える（ステップ S 1 1 ) 。右足測定の場合には、計測方向にかかわらず、測定ヘッド 1 0が右くるぶし付近に設定された右足用カメラ切り替え位置 S W P 1 (図 6参照）に到達した場合に、計測に使用するカメラが切り替えられる。左足測定の場合には、計測方向にかかわらず、測定へッド 1 0が左くるぶし付近に設定された左足用カメラ切り替え位置 S W P 2 (図 6参照）に到達した場合に、計測に使用するカメラが切り替えられる。

この例では、右足測定であり、かつ最初に計測に使用されているカメラがカメラ 1 2 aであるので、測定へッド 1 0が図 6の右足用カメラ切り替え位置 S W P 1に到達した場合に、計測に使用するカメラが、第 1カメラ 1 2 aから第 2カメラ 1 2 bに切り替えられる。

計測に使用するカメラが切り替えられた後においても、通常モードでの計測処理を行う（ステップ S 1 2 ) 。

計測に使用するカメラが切り替えられると、計測に使用するカメラの位置が変化するため、形状測定のための演算処理も切り替えられる。なお、計測に使用するカメラが切り替えられることにより、形状測定の演算処理に多少に誤差ゃ不連続が生じる不都合がたとえ生じたとしても、足のくるぶし位置においては、比較的凹凸が少ないため測定誤差の影響は小さレ、。

その後、つま先の 5 c m前の位置に測定へッド 1 0が到達すると、緻密モードでの計測処理を行なう（ステップ S 1 3 ) 。この例では、図 8において矢印 V 5 で示すように、測定ヘッド 1 0を低速で移動させながら、かつ測定位置間隔を小さくして計測処理が行なわれる。

なお、測定ヘッド 1 0がつま先の 5 c m前の位置に到達したか否かは、ステツプ S 7で算出されている計測終了位置（この例では、図 6に 1 0 dで示す位置）をつま先位置として判定される。ステップ S 1 3の計測処理は、測定へッド 1 0 が計測終了位置（この例では、図 6に 1 0 dで示す位置）に到達するまで、あるいは、この位置を所定距離（たとえば、 2 c m程度）過ぎた位置に到達するまで継続される。

以上のようにして、右足の形状測定のための計測処理が終了すると、測定へッドを計測方向によって決定されるホームポジションまで高速で移動させる（ステップ S 1 4 ) 。この例のように計測方向が反時計方向である場合には、図 8の矢印 V 6に示すように、測定へッド 1 0を右ホームポジション R H Pまで移動させる。なお、計測方向が時計方向である場合には、測定ヘッド 1 0を左ホームポジシヨン L H Pまで移動させる。

この後、現在の計測方向と反対方向を、次回の計測方向としてメモリに記憶する（ステップ S 1 5 ) 。そして、今回の測定へッド 1 0の制御処理を終了する。上記実施の形態によれば、ガイドレールが U字状であるので、円形、長円等のループ状のガイドレールを有する形状測定装置に比べて、被測定物の大きさ、特に被測定物の長さに自由度を持たせることができる。

〔5〕変形例についての説明

上記実施の形態では、 U字状のガイドレール 2 0 4の開放端側に足先が向くように、かつガイドレール 2 0 4の湾曲部分側に足の踵が位置するように、足を配置しているが、 U字状のガイドレール 2 0 4の開放端側に踵が向くように、かつガイドレーノレ 2 0 4の湾曲部分側に足先が位置するように、足を配置するようにしてもよい。このようにすると、足先の測定精度を高めることができる。

また、上記実施の形態においては、ステレオカメラ 2 1、 2 2の出力を用いてワールド座標系での測定ヘッドの位置に関する情報、すなわち回転行列 R及び並進べクトル tを求めているが、台 2 0 1に対するガイドレーノレ 2 0 4の軌道を予め特定しておくと、ステレオカメラ 2 1、 2 2を用いることなく回転行列 R及び並進べクトル tを求めることが可能となる。

以上においては、 U字状のガイドレール 2 0 4を用いた実施の形態について説明したが、長手方向に十分に長い長円形のガイドレーノレ 2 0 4を利用したものであっても、一方の円弧部分を踵測定のために測定ヘッド 1 0が移動し、他方の円弧部分は移動しない構成とした場合、即ち、実質的に U字型のガイドレールとして用いる場合には、本発明の権利範囲である。

たとえば、大人の足の形状を測定する場合には、長円形のガイドレール全体を利用して、測定ヘッドがガイドレール全体を周回する方式の形状測定を行い、子供の足の形状を測定する場合には、その足の踵が一方の円弧の中心位置に位置するようにして足を配置し、このガイドレールの一部を上記実施の形態における U 字形のガイドレ一ノレとして利用するようにしてもよい。

また、測定へッド 1 0としては、能動的なステレオ計測方法によって被測定物上の測定点の位置を測定するものであれば、上記実施の形態と異なるものであつてもよレ、。例えば、スリット光源 1 3の代わりにスポット光源を用いてもよい。また、上記測定ヘッド 1 0としては、 2組の計測光学系を備えたもの、すなわち、 2台の C C Dカメラ 1 2 a、 1 2 bと 1台のスリット光源 1 3とを備えたものが用いられているが、 1組の計測光学系を備えたもの、すなわち、 1台の C C Dカメラと 1台のスリット光源とを備えたものを用いてもよい。

また、 U字状のガイドレールとしては、図 6に示すように、半円の湾曲部分と、その両端からそれぞれのびた 2つの直線部分とから構成されるものが用いられているが、概略 U字状であれば、図 6と異なる形状のガイドレールを用いてもよい。例えば、開放端部の計測可能範囲を拡大するために、図 9に示すように、 U字の開放端部が内側に絞られた形状のガイドレ一ノレ 2 0 4 Aを用いてもよい。図 9 に示すように、 1台の C C Dカメラ 1 2と 1台のスリット光源 1 1とを備えた、つまり、 1組の計測光学系を備えた測定ヘッド 1 O Aを用いる場合にも、ガイドレール 2 0 4 Aの開放端部付近での計測可能範囲が拡大することがわかる。

Claims

請求の範囲

1 . ガイドレールに沿って移動しながら当該ガイドレール上の複数の測定位置において被測定物の形状を測定するための測定へッドを備えた形状測定装置において、

ガイドレールが U字状であり、測定へッドは、ガイドレールに沿って移動しながらガイドレール上の複数の測定位置において、 U字状のガイドレールの内側に配置された被測定物の形状を測定するための計測を行なうことを特徴とする形状測定装置。

2 . 被測定物が人物の足であり、 U字状のガイドレールの湾曲部の内側から開放部に向かう方向が足の長手方向となるように、足の配置方向が決められていることを特徴とした請求項 1に記載の形状測定装置。

3 . 測定へッドは、 U字状のガイドレールに沿って移動しながらガイドレール上の複数の測定位置において、 U字状のガイドレールの内側に配置された足の形状を測定するための計測を行なうことを特徴とする請求項 2に記載の形状測定装

4 . 測定ヘッドは、 U字状のガイドレール内に配置された足に対して光線を照射するための光源と、光源によつて足に照射された光線を撮像するカメラとを備えており、ガイドレール上の複数の測定位置において、カメラによって撮影された光線の座標が算出されることにより、 U字状のガイドレール内に配置された足の形状が測定されることを特徴とする請求項 3に記載の形状測定装置。