(57)【要約】【課題】大きさや形状の異なる測定対象物に対する光切断法を用いた三次元計測が容易にできるプロファイル検出装置を提供すること。【解決手段】プロファイル検出装置であって、測定対象物にスリット光を照射する光源と、測定対象物を撮像する受光素子と、受光素子の前方に位置する受光レンズと、光源の位置を調整するための光源調整部と、受光素子の位置を調整するための受光素子調整部と、受光レンズの位置を調整するための受光レンズ調整部と、を備え、少なくとも受光素子調整部は、受光素子を回転させることにより受光素子の受光面の照射軸に対する角度を５°以上変更可能であり、光源調整部、受光素子調整部及び受光レンズ調整部のそれぞれは、シャインプルーフの法則に基づいて光源、受光素子及び受光レンズのそれぞれの位置を調整可能である。【選択図】  図１
2020046275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光切断法により測定対象物を撮像して取得した撮像データから該測定対象物のプロファイルを検出するプロファイル検出装置であって、
前記測定対象物にスリット光を照射する光源と、前記光源から出射される前記スリット光の照射軸と異なる角度で前記測定対象物を撮像する受光素子と、前記受光素子の前方に位置する受光レンズと、前記光源の位置を調整するための光源調整部と、前記受光素子の位置を調整するための受光素子調整部と、前記受光レンズの位置を調整するための受光レンズ調整部と、を備え、
少なくとも前記受光素子調整部は、前記受光素子を回転させることにより該受光素子の受光面の前記照射軸に対する角度を５°以上変更可能であり、前記光源調整部、前記受光素子調整部及び前記受光レンズ調整部のそれぞれは、前記受光素子調整部により前記受光面の角度が設定された前記受光素子との間でシャインプルーフの法則に基づいて前記光源、前記受光素子及び前記受光レンズのそれぞれの位置を調整可能であることを特徴とするプロファイル検出装置。
【請求項２】
前記受光レンズ調整部は、前記受光レンズを該受光レンズの光軸に直交する方向にスライド可能であり、前記光源調整部は、前記光源を前記照射軸に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のプロファイル検出装置。
【請求項３】
前記受光レンズ調整部は、前記受光レンズを該受光レンズの光軸に沿う方向にスライド可能であることを特徴とする請求項２に記載のプロファイル検出装置。
【請求項４】
前記受光レンズ調整部は、前記受光レンズを回転させることにより該受光レンズの光軸の前記照射軸に対する角度を５°以上変更可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載のプロファイル検出装置。
【請求項５】
前記光源調整部は、前記光源を前記照射軸に直交する方向にスライド可能であることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のプロファイル検出装置。
【請求項６】
前記受光素子調整部は、前記受光素子を前記受光面に直交する方向に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のプロファイル検出装置。
【請求項７】
光源からスリット光を測定対象物に照射して、前記測定対象物からの反射光を、受光レンズを介して受光素子により受光する光切断法により前記測定対象物を撮像して取得した撮像データから該測定対象物のプロファイルを検出するプロファイル検出方法であって、
前記受光素子を回転させることにより該受光素子の受光面の前記光源から出射される前記スリット光の照射軸に対する角度を５°以上変更した後、前記受光面の角度が設定された前記受光素子との間でシャインプルーフの法則に基づいて前記光源、前記受光素子及び前記受光レンズのそれぞれの位置を調整してプロファイルを検出することを特徴とするプロファイル検出方法。
【請求項８】
測定対象物にスリット光を照射する光源の位置を調整するための光源調整部と、前記光源から出射されるスリット光の照射軸と異なる角度で前記測定対象物を撮像する受光素子の位置を調整するための受光素子調整部と、前記受光素子の前方に位置する受光レンズの位置を調整するための受光レンズ調整部と、前記光源調整部、前記受光素子調整部及び前記受光レンズ調整部のそれぞれが固定されるプレートと、を備え、
少なくとも前記受光素子調整部は、前記受光素子を回転させることにより該受光素子の受光面の前記照射軸に対する角度を５°以上変更可能であり、前記光源調整部、前記受光素子調整部及び前記受光レンズ調整部のそれぞれは、前記受光素子調整部により前記受光面の角度が設定された前記受光素子との間でシャインプルーフの法則に基づいて前記光源、前記受光素子及び前記受光レンズのそれぞれの位置を調整可能であることを特徴とする調整冶具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光切断法によりプロファイルを検出するプロファイル検出装置、プロファイル検出方法、及び調整冶具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象物に投影されたスリット光が対象物の形状に合わせて変化することを利用して、対象物を三次元計測する光切断法が知られている。この光切断法では、対象物にスリット光を照射するプロジェクタ（光源）と、対象物を撮像するカメラとを用い、カメラは、光源と異なる角度で対象物を撮像する。このカメラの撮像素子（受光素子）の横方向は、対象物の幅（Ｘ軸）を計測し、受光素子の縦方向は、対象物の高さ（Ｚ軸）を計測する。なお、対象物の移動方向がＹ軸となる。このようなカメラにより撮像された画像から、スリット光の形状のみを抜き出して、プロファイルが生成される。プロファイルは、Ｘ座標とＺ座標のみを持ったデータの集合体であり、対象物がスリット光を通過する間、連続的にプロファイルを取得することで、Ｙ座標が求められる。そして、プロファイル（Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標のデータ）に基づいて、対象物の三次元画像（３Ｄグラフィクス）が生成される。
【０００３】
このようにして生成された三次元画像を用いて対象物のサイズを検出する際には、カメラの撮像画像は、画素単位の値であるため、その分解能を求めることで画素をミリメートル単位若しくはメートル単位に変換している。分解能はカメラの視野の大きさに対して、受光素子に割り当てられる素子の数で決定される。この際、光源とカメラ（受光素子）との位置関係（光源とカメラとの距離）が変われば、視野の大きさが変化するため分解能も変化する。また、スリット光に対する角度が大きいほどカメラから見えるスリット光の高さ方向の変化が大きくなるので高さ分解能が大きくなり、スリット光に対する角度が小さいほど、カメラの視野が大きくなる。さらに、カメラの撮像画像がぼやけている（ピントが合っていない）場合、対象物の三次元計測における精度が低下する。このため、光切断法を用いて対象物を三次元計測する場合、光源及びカメラ（受光素子）の他、該カメラに入射するスリット光（該スリット光の反射光）を調整するレンズのそれぞれの位置及び角度を調整して配置する必要がある。このような光源、レンズ及びカメラ（受光素子）のそれぞれをシャインプルーフの法則に基づいて配置する方法として、例えば、特許文献１及び２に記載の光学式変位センサの調整方法が知られている。
【０００４】
特許文献１に記載の光学式変位センサでは、ＣＣＤ（カメラ）を受光面に対して平行方向にスライド可能に保持するとともに、対象物からの反射光の光軸及び受光面のスライド方向に直交するピンを中心に回転可能に保持している。また、検出範囲を第１検出位置及び第２検出位置の間に設定し、第１検出位置からの反射光の光軸とピンにより構成される回転軸とが交差するように構成している。これにより、第１検出位置からの反射光が受光面に結像するように受光レンズの位置を調整した後、第２検出位置からの反射光が受光面に結像するように受光面をスライド又は回転させることにより、第１検出位置及び第２検出位置からの反射光の結像位置を迅速に調整可能となる。すなわち、引用文献１の構成では、受光面を回転及び上下に移動可能とした上、受光レンズを前後に移動可能とすることで、シャインプルーフの法則に基づいて、光源、受光レンズ及びカメラの位置を調整している。
【０００５】
また、特許文献２に記載の光学式変位センサは、測定対象物に対して光を照射する投光モジュールと、投光モジュールからの光による測定対象物からの反射光を受光する受光素子と、測定対象物と受光素子との間に位置して、反射光を受光素子に結像する受光レンズとを備えている。この光学式変位センサにおける調整方法は、受光レンズのみを、受光レンズの光軸方向、および受光レンズの光軸方向に垂直な方向に移動させることにより調整する。すなわち、引用文献２の構成では、受光レンズのみを前後方向及び左右方向に移動可能とすることで、シャインプルーフの法則に基づいて、光源、受光レンズ及びカメラの位置を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４５１６０号公報
【特許文献２】特開２０１２−７８１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２のそれぞれに記載の光学式変位センサは、二次元計測装置であるため、上記センサが動く場合や測定対象物が動く場合、光切断法を用いて測定対象物を三次元計測するプロファイル検出装置にそのまま適用できない。また、プロファイル検出装置により三次元計測される測定対象物は多岐に亘るため、シャインプルーフの法則に基づいた光源、レンズ及び受光素子の位置の調整量では、複数の測定対象物に対応できない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大きさや形状の異なる測定対象物に対する光切断法を用いた三次元計測が容易にできるプロファイル検出装置、プロファイル検出方法、及び調整冶具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプロファイル検出装置は、光切断法により測定対象物を撮像して取得した撮像データから該測定対象物のプロファイルを検出するプロファイル検出装置であって、前記測定対象物にスリット光を照射する光源と、前記光源から出射される前記スリット光の照射軸と異なる角度で前記測定対象物を撮像する受光素子と、前記受光素子の前方に位置する受光レンズと、前記光源の位置を調整するための光源調整部と、前記受光素子の位置を調整するための受光素子調整部と、前記受光レンズの位置を調整するための受光レンズ調整部と、を備え、少なくとも前記受光素子調整部は、前記受光素子を回転させることにより該受光素子の受光面の前記照射軸に対する角度を５°以上変更可能であり、前記光源調整部、前記受光素子調整部及び前記受光レンズ調整部のそれぞれは、前記受光素子調整部により前記受光面の角度が設定された前記受光素子との間でシャインプルーフの法則に基づいて前記光源、前記受光素子及び前記受光レンズのそれぞれの位置を調整可能である。
【００１０】
本発明では、受光素子の受光面の角度を光源から照射されたスリット光の照射軸に対して５°以上変更可能であるため、測定対象物の大きさに合わせて受光面の角度を適切に調整できる。このため、大きさや形状の異なる複数の測定対象物に対して光切断法を用いた三次元計測が容易にできる。また、測定対象物の大きさに合わせて受光素子の向きを調整した後、その受光面の向きに応じて光源及び受光レンズのそれぞれの位置をシャインプルーフの法則に基づいて調整することで、スリット光の照射軸と受光素子の受光面と受光レンズの主面とを延長した線を一点で交わらせることができ、受光素子により撮像される撮像画像のピントを合わせることができる。
【００１１】
本発明のプロファイル検出装置の好ましい態様としては、前記受光レンズを該受光レンズの光軸に直交する方向にスライド可能であり、前記光源調整部は、前記光源を前記照射軸に沿って移動可能であるとよい。
【００１２】
上記態様では、受光レンズを該受光レンズの光軸に直交する方向にスライドできるので、受光レンズを介して受光素子に入射する光の位置を調整できる。また、光源を上記照射軸に沿って移動できるので、測定対象物の大きさが異なる場合でも、スリット光を確実に測定対象物に照射できる。
【００１３】
本発明のプロファイル検出装置の好ましい態様としては、前記受光レンズ調整部は、前記受光レンズを該受光レンズの光軸に沿う方向にスライド可能であるとよい。
【００１４】
上記態様では、受光レンズを該受光レンズの光軸直交方向にスライドできるので、シャインプルーフの法則に基づいて光源の位置を容易に変更できる他、受光レンズを介して受光素子に入射する光の量を調整できる。
【００１５】
本発明のプロファイル検出装置の好ましい態様としては、前記受光レンズ調整部は、前記受光レンズを回転させることにより該受光レンズの光軸の前記照射軸に対する角度を５°以上変更可能であるとよい。
【００１６】
上記態様では、受光レンズを回転させることで、照射軸に対する角度を変更できるので、受光レンズの位置を調整するだけで、シャインプルーフの調整が可能となる。
【００１７】
本発明のプロファイル検出装置の好ましい態様としては、前記光源調整部は、前記光源を前記照射軸に直交する方向にスライド可能であるとよい。
【００１８】
上記態様では、光源を照射軸に直交する方向にスライドできるので、シャインプルーフの法則に基づいて光源の位置を容易に変更できる他、光源と受光素子との照射軸に直交する方向間の距離を容易に変更できる。
【００１９】
本発明のプロファイル検出装置の好ましい態様では、前記受光素子調整部は、前記受光素子を前記受光面に直交する方向に沿って移動可能であるとよい。
【００２０】
上記態様では、受光素子を受光面に直交する方向に沿って移動できるので、受光素子と測定対象物との距離を自在に変更できる。
【００２１】
本発明のプロファイル検出方法は、光源からスリット光を測定対象物に照射して、前記測定対象物からの反射光を、受光レンズを介して受光素子により受光する光切断法により前記測定対象物を撮像して取得した撮像データから該測定対象物のプロファイルを検出するプロファイル検出方法であって、前記受光素子を回転させることにより該受光素子の受光面の前記光源から出射される前記スリット光の照射軸に対する角度を５°以上変更した後、前記受光面の角度が設定された前記受光素子との間でシャインプルーフの法則に基づいて前記光源、前記受光素子及び前記受光レンズのそれぞれの位置を調整してプロファイルを検出する。
【００２２】
本発明の調整冶具は、測定対象物にスリット光を照射する光源の位置を調整するための光源調整部と、前記光源から出射されるスリット光の照射軸と異なる角度で前記測定対象物を撮像する受光素子の位置を調整するための受光素子調整部と、前記受光素子の前方に位置する受光レンズの位置を調整するための受光レンズ調整部と、前記光源調整部、前記受光素子調整部及び前記受光レンズ調整部のそれぞれが固定されるプレートと、を備え、少なくとも前記受光素子調整部は、前記受光素子を回転させることにより該受光素子の受光面の前記照射軸に対する角度を５°以上変更可能であり、前記光源調整部、前記受光素子調整部及び前記受光レンズ調整部のそれぞれは、前記受光素子調整部により前記受光面の角度が設定された前記受光素子との間でシャインプルーフの法則に基づいて前記光源、前記受光素子及び前記受光レンズのそれぞれの位置を調整可能である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、大きさや形状の異なる測定対象物に対して、光切断法を用いた三次元計測を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るプロファイル検出装置を示す平面図である。
【図２】上記実施形態におけるプロファイル検出装置により実行される光切断法による三次元計測の一例を示す概略図である。
【図３】上記実施形態におけるプロファイル検出装置における受光素子の角度を調整した例を示す図である。
【図４】上記実施形態における受光素子の角度が調整された後、シャインプルーフの法則に基づいて受光素子、受光レンズ及び光源を調整した一例を示す図である。
【図５】上記実施形態の変形例において、受光レンズ調整部の調整によりシャインプルーフの法則に基づく調整がなされた一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明のプロファイル検出装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
［プロファイル検出装置の概略構成］
本実施形態のプロファイル検出装置１は、光切断法により測定対象物を撮像して取得した撮像データから該測定対象のプロファイルを検出する装置である。このプロファイル検出装置１は、図１に示すように、測定対象物にスリット光Ｈを照射する光源２と、光源２から出射されるスリット光Ｈの照射軸Ｌ１と異なる角度で測定対象物Ｓを撮像する受光素子４と、受光素子４の前方に位置する受光レンズ３と、光源２の位置を調整する光源調整部５と、受光素子４の位置を調整する受光素子調整部７と、受光レンズ３の位置を調整する受光レンズ調整部６と、を備えている。これら光源２、受光レンズ３及び受光素子４は、光源調整部５、受光レンズ調整部６及び受光素子調整部７のそれぞれによりプレート８上に所定方向に移動可能な状態で固定され、これら光源調整部５、受光レンズ調整部６、受光素子調整部７及びプレート８は、本発明の調整冶具を構成している。なお、受光素子４は、筐体４０内に配置されている。
【００２７】
このようなプロファイル検出装置１は、少なくとも受光素子調整部７が受光素子４を回転させることにより、受光素子４の受光面４１（図３参照）の照射軸Ｌ１に対する角度を５°以上変更可能であり、光源調整部５、受光レンズ調整部６及び受光素子調整部７のそれぞれがシャインプルーフの法則に基づいて光源２、受光レンズ３及び受光素子４のそれぞれの位置を調整可能な点を特徴としている。
【００２８】
［光切断法を用いた三次元計測］
光切断法は、図２に示すように、対象物にスリット光Ｈを照射する光源２と、測定対象物Ｓを撮像する受光素子４とを用い、この受光素子４は、光源２と異なる角度で測定対象物Ｓを撮像する。この受光素子４の横方向は、対象物の幅（Ｘ軸）を計測し、受光素子の縦方向は、対象物の高さ（Ｚ軸）を計測する。また、測定対象物Ｓは、図２に示すように、コンベア９により一定の速度で移動され、この測定対象物Ｓの移動方向がＹ軸となる。このような受光素子４により撮像された画像（ライン投影像）から、スリット光Ｈの形状のみを抜き出して、プロファイルが生成される。プロファイルは、Ｘ座標とＺ座標のみを持ったデータの集合体であり、測定対象物Ｓがスリット光Ｈを通過する間、連続的にプロファイルを取得することで、Ｙ座標が求められる。そして、プロファイル（Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標のデータ）に基づいて、対象物の三次元画像（３Ｄグラフィクス）が生成される。
【００２９】
［光源の構成］
光源２は、測定対象物Ｓに対して線状のスリット光Ｈを照射するレーザー光源である。この光源２から照射されたスリット光Ｈは、測定対象物Ｓの幅方向に沿い、かつコンベア９の走行方向に直交するレーザー光である。このスリット光Ｈは、光源２の照射口から測定対象物Ｓに向かうに従って広がり、そのスリット光Ｈの幅が測定対象物Ｓの幅（図２におけるＸ方向の幅）よりも大きい状態で測定対象物Ｓに照射される。なお、照射軸Ｌ１とは、スリット光Ｈの中心を通る光に沿う直線をいう。また、本実施形態では、光源２は、レーザー光源として説明したが、レーザー光源と投射レンズとの組み合わせであってもよいし、レーザー光源とは異なる光源と投射レンズとが組み合わされたものであってもよい。すなわち、光源２は、レーザー光源のみならず、これと同時に用いられる投射レンズを含むものとする。
【００３０】
［受光レンズの構成］
受光レンズ３は、測定対象物Ｓに対して照射されたスリット光Ｈの反射光が透過するレンズである。この受光レンズ３は、受光素子４を収容する筐体４０の前方に配置されており、該受光レンズ３の主面の上記照射軸Ｌ１に対する角度と、筐体４０（受光素子４の受光面４１）の上記照射軸Ｌ１に対する角度とは、常に異なるように配置されている。
【００３１】
［受光素子の構成］
受光素子４は、筐体４０内に収容されたいわゆる撮像素子により構成されている。この受光素子４は、受光レンズ３を介してスリット光Ｈのライン投影像を連続的に取得する。この受光素子４は、受光面４１に入射する光を受光して光電変換することにより、受光量に応じた信号を出力する。そして、この信号を処理装置（図示省略）が取得し、所定の処理を実行することにより、測定対象物Ｓの幅方向（図２におけるＸ方向）及び高さ方向（図２におけるＺ方向）のプロファイルが検出される。
【００３２】
［光源調整部の構成］
光源調整部５は、プレート８上に位置し、光源２を照射軸Ｌ１に沿う方向及び照射軸Ｌ１に直交する方向に移動可能に支持する。この光源調整部５は、図１に示すように、直線状に延びる一対のレール５１と、一対のレール５１の両端部を支持し、プレート８に固定された一対の固定部５２と、一対のレール５１に沿って移動可能に該一対のレール５１に支持される第１スライド板５３と、第１スライド板５３上に支持される第２スライド板５４と、第２スライド板５４に固定され、光源２を照射軸Ｌ１が一対のレール５１に双方向となるように支持する光源支持部５５と、を備えている。
【００３３】
これらのうち、第１スライド板５３には、一対のレール５１が貫通する貫通孔（図示省略）が形成されている。また、第１スライド板５３には、該第１スライド板５３の表面から上記貫通孔まで延びるねじ孔（図示省略）が形成され、このねじ孔には、ねじ部材５３１が螺合する。これにより、ねじ部材５３１を緩めた状態で、第１スライド板５３は、一対のレール５１に沿って移動可能となり、所望の位置に移動した後、ねじ部材５３１を締めることにより該ねじ部材５３１の先端で貫通孔内に位置するレール５１を押圧して、固定可能となる。
【００３４】
一方、第２スライド板５４には、照射軸Ｌ１に直交する方向に延びる長孔状に形成され、かつ、該第２スライド板５４を貫通する一対のスライド孔５４１が形成されている。また、一対のスライド孔５４１のそれぞれに対応する第１スライド板５３の表面には、スライド孔５４１に配置されるねじ部材５４２が螺合するねじ孔（図示省略）が形成されている。これにより、第２スライド板５４は、ねじ部材５４２を緩めた状態では、該ねじ部材５４２に支持された状態でスライド孔５４１に沿って照射軸Ｌ１に直交する方向に移動可能となり、ねじ部材５４２を締め付けることにより、所望の位置で第２スライド板５４が固定される。このような構成の光源調整部５により、光源支持部５５により固定された光源２は、照射軸Ｌ１に沿う方向及び照射軸Ｌ１に直交する方向のそれぞれに移動可能となる。
【００３５】
上述したように、光源調整部５において、第１スライド板５３は、光源支持部５５により支持された光源２から照射されるスリット光Ｈの照射軸Ｌ１に沿って該光源２を移動可能である。すなわち、第１スライド板５３は、光源２と測定対象物Ｓとの距離を調整する際に用いられる。一方、第２スライド板５４は、光源２を上記照射軸Ｌ１に直交する方向に移動可能である。この第２スライド板５４は、シャインプルーフの法則に基づいて、光源２、受光レンズ３及び受光素子４の位置を調整する際に用いられる。
【００３６】
［受光レンズ調整部の構成］
受光レンズ調整部６は、プレート８上に位置し、受光レンズ３を該受光レンズ３の光軸Ｌ２に沿う方向及び該光軸Ｌ２に直交する方向に移動可能に支持する。この受光レンズ調整部６は、図１に示すように、プレート８上に位置し、第１スライド板６１と、第１スライド板６１上に位置する第２スライド板６２と、第２スライド板６２上に固定され、受光レンズ３を支持するレンズ支持部６３と、を備えている。
【００３７】
これらのうち、第１スライド板６１には、レンズ支持部６３に支持された受光レンズ３の光軸Ｌ２に直交する方向に延びる長孔状に形成され、かつ、該第１スライド板６１を貫通する一対のスライド孔６１１が形成されている。また、一対のスライド孔６１１のそれぞれに対応するプレート８の表面には、スライド孔６１１に配置されるねじ部材６１２が螺合するねじ孔（図示省略）が形成されている。これにより、第１スライド板６１は、ねじ部材６１２を緩めた状態では、該ねじ部材６１２に支持された状態でスライド孔６１１に沿って移動可能となり、ねじ部材６１２を締め付けることにより、所望の位置で第１スライド板６１を固定する。
【００３８】
第２スライド板６２には、レンズ支持部６３に支持された受光レンズ３の光軸Ｌ２に沿う方向に延びる長孔状に形成され、かつ、該第２スライド板６２を貫通する一対のスライド孔６２１が形成されている。また、一対のスライド孔６２１のそれぞれに対応する第１スライド板６１の表面には、スライド孔６２１に配置されるねじ部材６２２が螺合するねじ孔（図示省略）が形成されている。これにより、第２スライド板６２は、ねじ部材６２２を緩めた状態では、該ねじ部材６２２に支持された状態でスライド孔６２１に沿って移動可能となり、ねじ部材６２２を締め付けることにより、所望の位置で第２スライド板６２が固定される。
【００３９】
上述したように、受光レンズ調整部６において、第１スライド板６１は、レンズ支持部６３により支持された受光レンズ３の光軸Ｌ２に直交する方向沿って該受光レンズを移動可能である。すなわち、第１スライド板６１は、受光素子４に入射される光の位置を調整する際に用いられる。一方、第２スライド板６２は、受光レンズ３を上記光軸Ｌ２に沿う方向に移動可能である。この第２スライド板６２は、受光素子４との距離を調整する他、シャインプルーフの法則に基づいて、光源２、受光レンズ３及び受光素子４の位置を調整する際に用いられる。
【００４０】
［受光素子調整部の構成］
受光素子調整部７は、筐体４０（受光素子４）を回転させることにより該受光素子４の受光面４１の照射軸Ｌ１に対する角度を５°以上変更可能に構成される。この受光素子調整部７は、図１に示すように、プレート８上に位置し、軸７２を中心に回転可能な回転板７１を備えている。この回転板７１の略中央には、筐体４０が載置されて固定される。
【００４１】
回転板７１は、受光素子４の受光面４１に略直交する方向に延びる円弧状で、かつ、回転板７１を貫通する一対の貫通孔７１１が軸７２を挟んだ両端に形成されている。また、一対の貫通孔７１１のそれぞれに対応するプレート８の表面には、貫通孔７１１に配置されるねじ部材７１２が螺合するねじ孔（図示省略）が形成されている。これにより、回転板７１は、ねじ部材７１２を緩めた状態では、該ねじ部材７１２に支持された状態で貫通孔７１１に沿って軸７２を中心として回転可能となり、ねじ部材７１２を締め付けることにより、所望の位置で回転板７１が固定される。これにより、回転板７１に固定された筐体４０（受光素子４）は、軸７２を中心として回転することで、プレート８（同一平面）上に位置する光源２から照射されたスリット光Ｈの照射軸Ｌ１に対する角度を５°以上変更可能となる。すなわち、受光素子調整部７は、受光素子４を回転させることで、測定対象物Ｓを撮像する角度を調整する他、シャインプルーフの法則に基づいて、光源２、受光レンズ３及び受光素子４の位置を調整する際に用いられる。
【００４２】
『プロファイル検出方法』
［測定対象物に応じた位置調整］
以上説明したプロファイル検出装置１では、図３に示すように、測定対象物Ｓの大きさや形状に合わせて光源２、受光レンズ３及び受光素子４（筐体４０）の位置を調整する。まず、測定対象物Ｓに対してスリット光Ｈを照射する光源２の位置を調整する。具体的には、ねじ部材５３１を緩めた状態で、第１スライド板５３を一対のレール５１に沿って移動させる。このスリット光Ｈは、測定対象物Ｓとの距離が離れるほど、該測定対象物Ｓの幅方向（図２のＸ方向）に広がるため、例えば、測定対象物Ｓに照射されるスリット光Ｈの幅が大きい場合には、第１スライド板５３を図３の下方向に向かって移動させる。一方、スリット光Ｈの幅が小さい場合には、逆方向（図３の上方向）に移動させればよい。このようにして、測定対象物Ｓとの距離が調整され、測定対象物Ｓの幅方向をスリット光Ｈが横切り、かつ測定対象物Ｓの幅方向の全体にスリット光Ｈが照射される位置に第１スライド板５３を位置させ、ねじ部材５３１を締め付けて第１スライド板５３を固定する。
【００４３】
次に、受光素子調整部７のねじ部材７１２を緩め、筐体４０の照射軸Ｌ１に対する角度を設定する。この際、受光素子調整部７では、受光素子４を回転させることにより照射軸Ｌ１に対する角度を５°以上変更可能であるため、測定対象物Ｓの大きさ及び形状に合わせて測定対象物Ｓからの反射光を受光できる位置に照射軸Ｌ１に対する受光素子４の角度、及び受光レンズ３の位置を調整する。この受光レンズ３の位置の調整は、ねじ部材６１２を緩め、第１スライド板６１を受光レンズ３の光軸Ｌ２に直交する方向に移動させ、所望の位置に移動させることにより行う。
【００４４】
［シャインプルーフの法則に基づく位置調整］
プロファイル検出装置１は、測定対象物Ｓの大きさや形状に合わせて光源２、受光レンズ３及び受光素子４の位置を概略的に調整した後に、シャインプルーフの法則に基づいて、これらの位置を微調整する。例えば、図３に示す例では、光源２の照射軸Ｌ１は、受光レンズ３の主面に沿う直線Ｌ３と受光素子４の受光面４１に沿う直線Ｌ４との交点Ｐ１と、交わっていない。この場合、筐体４０のピントが合っていない状態であるため、三次元計測を実行しても、適切に測定対象物Ｓの各種プロファイルを正確に検出することができない。
【００４５】
このような場合、プロファイル検出装置１では、光源調整部５、受光レンズ調整部６及び受光素子調整部７のそれぞれを用いて、光源２、受光レンズ３及び受光素子４のそれぞれの位置を微調整する。具体的には、光源２の位置をシャインプルーフの法則に基づいて調整する際には、ねじ部材５４２を緩めた状態で第２スライド板５４を照射軸Ｌ１に直交する方向に移動させ、所望の位置に移動させた後、ねじ部材５４２を締め付けて第２スライド板５４を固定する。また、受光レンズ３の位置をシャインプルーフの法則に基づいて調整する際には、ねじ部材６１２を緩めた状態で第１スライド板６１を受光レンズ３の光軸Ｌ２に沿う方向に移動させ、所望の位置に移動させた後、ねじ部材６１２を締め付けて第１スライド板６１を固定する。さらに、受光素子４の位置をシャインプルーフの法則に基づいて調整する際には、ねじ部材７１２を緩めた状態で軸７２を中心に受光素子４を回転させ、所望の位置に移動させた後、ねじ部材７１２を締め付けて回転板７１を固定する。
【００４６】
例えば、図３に示す状態からシャインプルーフの法則に基づいて照射軸Ｌ１、直線Ｌ３及び直線Ｌ４の交点を一致させるためには、光源２を照射軸Ｌ１に直交する方向に移動させ、かつ、受光レンズ３を光軸Ｌ２に直交する方向に移動させて、シャインプルーフの法則に基づいてこれらを配置する。これにより、図４の交点Ｐ２で照射軸Ｌ１、直線Ｌ３及び直線Ｌ４が交わることとなる。なお、図４に示す例では、光源２及び受光レンズ３を移動させることとしたが、これに限らず、受光素子調整部７により受光素子４を回転させてシャインプルーフの法則に基づいてこれらを配置するようにしてもよい。なお、上述したように、受光レンズ３及び受光素子４のいずれもの位置を調整してもよいし、受光レンズ３の位置のみを調整することとしてもよい。例えば、受光素子４の受光面４１の向きに応じて、受光レンズ３及び受光素子４の少なくとも一方を移動させてもよい。すなわち、シャインプルーフの法則に基づいて、光源２、受光レンズ３及び受光素子４の位置調整の際には、光源調整部５、受光レンズ調整部６及び受光素子調整部７のいずれを用いてもよい。
【００４７】
上記実施形態では、受光素子４の受光面４１の角度を光源２から照射されたスリット光Ｈの照射軸Ｌ１に対して５°以上変更可能であるため、測定対象物Ｓの大きさや形状に合わせて受光面４１の角度を適切に調整できる。このため、大きさや形状の異なる複数の測定対象物Ｓに対して光切断法を用いた三次元計測が容易にできる。また、測定対象物Ｓの大きさに合わせて受光素子４の向きを調整した後、その受光面４１の向きに応じて光源２及び受光レンズ３のそれぞれの位置をシャインプルーフの法則に基づいて調整することで、スリット光Ｈの照射軸Ｌ１と受光素子４の受光面４１と受光レンズ３の主面とを延長した直線Ｌ３，Ｌ４を一点で交わらせることができ、受光素子４により撮像される撮像画像のピントを合わせることができる。
【００４８】
また、受光レンズ３を該受光レンズ３の光軸Ｌ２に沿う方向にスライドできるので、受光レンズ３を介して受光素子４に入射する光の量を調整できる。さらに、光源２を上記照射軸Ｌ１に沿って移動できるので、測定対象物Ｓの大きさが異なる場合でも、スリット光Ｈを確実に測定対象物Ｓに照射できる。加えて、受光レンズ３を該受光レンズ３の光軸Ｌ２の直交方向にスライドできるので、シャインプルーフの法則に基づいて光源２の位置を容易に変更できる他、受光レンズ３を介して受光素子４に入射する光の位置を調整できる。また、光源２を照射軸Ｌ１に直交する方向にスライドできるので、シャインプルーフの法則に基づいて光源２の位置を容易に変更できる他、光源２と受光素子４との照射軸Ｌ１に直交する方向間の距離を容易に変更できる。さらに、光源２が照射軸Ｌ１に沿う方向及び照射軸Ｌ１の直交方向に移動可能であり、かつ、受光レンズ３が該受光レンズの光軸Ｌ２に沿う方向及び光軸Ｌ２に直交する方向に移動可能であるため、光源、受光レンズ３及び受光素子４のいずれの位置を調整することによってもシャインプルーフの法則に基づいてこれらを配置可能である。
【００４９】
また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。上記実施形態では、受光素子調整部７は、受光素子４（筐体４０）を回転させる機能のみを有することとしたが、これに限らない。例えば、受光素子調整部７は、受光素子４を受光面４１に沿う方向及び該受光面４１に直交する方向に沿って移動可能な構成としてもよい。この場合、受光素子調整部７は、受光レンズ調整部６の第１スライド板６１及び第２スライド板６２をさらに備えることとすればよい。これにより、受光素子調整部７は、受光素子４を回転させるのみならず、受光面４１に沿う方向及び該受光面４１に直交する方向に沿って移動させることができ、さらに大きさや形状が異なる測定対象物の三次元計測を実行できる。
【００５０】
上記実施形態では、受光レンズ調整部６は、受光レンズ３の光軸Ｌ２に沿う方向及び該受光レンズの光軸Ｌ２に沿う方向に移動可能としたが、これに限らない。例えば、受光レンズ調整部６は、受光素子調整部７のように、受光レンズ３を回転させることにより、受光レンズ３の光軸Ｌ２の照射軸Ｌ１に対する角度を５°以上調整可能としてもよい。この場合、受光レンズ調整部６は、受光素子調整部７の回転板７１をさらに備えることとすればよい。これにより、受光レンズ調整部６は、図５に示すように、受光レンズ３を光軸Ｌ２に沿う方向及び該受光レンズ３の光軸Ｌ２に直交する方向に移動させるのみならず、受光レンズ３を回転させることができ、さらに大きさや形状が異なる測定対象物の三次元計測を実行できる。すなわち、受光レンズ３の位置を調整するだけで、図５に示すように、照射軸Ｌ１、直線Ｌ３及び直線Ｌ４を一点（交点Ｐ３）にて交わらせることができる。
【００５１】
上記実施形態では、光源支持部５５が一種の光源２を支持し、レンズ支持部６３が一種の受光レンズ３を支持する例を例示したが、これに限らない、例えば、光源支持部５５は、複数種の光源のうちから選択した１つの光源を支持可能に構成され、レンズ支持部６３は、複数種の受光レンズのうちから選択した１つの受光レンズを支持可能に構成されていてもよい。これによれば、測定対象物Ｓの大きさや形状により、現状これらに支持されている光源２及び受光レンズ３では、三次元計測を適切に実行できない場合に、光源及び受光レンズを測定対象物Ｓに対応したものと交換でき、測定対象物がどのような大きさ及び形状であっても、確実に三次元計測を実行できる。
【符号の説明】
【００５２】
１  プロファイル検出装置
２  光源
３  受光レンズ
４  受光素子
５  光源調整部
６  受光レンズ調整部
７  受光素子調整部
８  プレート
９  コンベア
４０  筐体
４１  受光面
５１  レール
５２  固定部
５３  第１スライド板
５４  第２スライド板
５５  光源支持部
６１  第１スライド板
６２  第２スライド板
６３  レンズ支持部
７１  回転板
７２  軸
５３１  ねじ部材
５４１  スライド孔
５４２  ねじ部材
６１１  スライド孔
６１２  ねじ部材
６２１  スライド孔
６２２  ねじ部材
７１１  貫通孔
７１２  ねじ部材
Ｌ１  照射軸
Ｌ２  光軸
Ｌ３  直線
Ｌ４  直線
Ｐ１  Ｐ２  Ｐ３  交点
Ｓ  測定対象物
【図１】
2020046275.tif 000003
【図２】
2020046275.tif 000004
【図３】
2020046275.tif 000005
【図４】
2020046275.tif 000006
【図５】
2020046275.tif 000007