(57)【要約】【課題】原木の３次元形状（仮軸芯と直交する断面での輪郭）を全長にわたってより正確に測定できるようにする。【解決手段】仮軸芯ＴＳに平行な線状光線ＬＢ１，ＬＢ２を照射した状態で原木ＲＷをカメラ２０で撮影する。そして、長手方向のどこの箇所をとっても原木ＲＷの外周面に接して写っている線状光線ＬＢ１，ＬＢ２の撮影画像を用いて所定の演算を行うことにより、仮軸芯ＴＳ上に所定間隔毎に定めた複数の位置から、原木ＲＷの外周面上で線状光線ＬＢ１，ＬＢ２が当たっている位置までの各距離をそれぞれ算出する。これにより、従来は見落とされていた表面の凹凸を含めて、仮軸芯ＴＳから原木ＲＷの外周面までの正確な距離を原木ＲＷの全長にわたって細かく求めることができるようにする。【選択図】        図３
2010112811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮軸芯を中心として回転可能に支持された原木の長手方向に連続する光線であって上記仮軸芯に平行な線状光線を複数の視点から上記仮軸芯の方向に照射する発光装置と、
上記発光装置から発せられた線状光線が当たっている状態の原木を撮影する撮像装置と、
上記発光装置および上記撮像装置の上記仮軸芯に対する相対位置を表す装置位置情報を記憶した装置位置情報記憶部と、
上記撮像装置により撮影された画像上で上記線状光線が写っている箇所を特定し、その特定箇所の撮影画像上での位置を表す光線画像位置情報を検出する光線画像位置検出部と、
上記装置位置情報記憶部に記憶されている上記装置位置情報および上記光線画像位置検出部により検出された上記光線画像位置情報を用いて所定の演算を行うことにより、上記仮軸芯上に所定間隔毎に定めた複数の位置から、上記原木の外周面上で上記線状光線が当たっている位置までの各距離をそれぞれ算出する距離算出部と、
上記原木が上記仮軸芯を中心として１回転する間に、上記撮像装置による撮影、上記光線画像位置検出部による上記光線画像位置情報の検出および上記距離算出部による上記距離の算出を複数回行うことによって求めた複数回分の距離情報に基づいて、上記仮軸芯と直交する断面での上記原木の輪郭を上記原木の長手方向の上記所定間隔毎に求める輪郭検出部とを備えたことを特徴とする原木の３次元形状測定装置。
【請求項２】
ｘｙｚ座標空間において上記仮軸芯をｚ軸とした場合、上記撮像装置をｙ軸上の所定位置に設置するとともに、２つの上記発光装置をｙｚ平面からｘ軸方向に対して±θの角度を成す位置にそれぞれ配置した３次元形状測定装置であって、
上記撮像装置は、上記２つの発光装置から発せられた２つの線状光線が異なる場所に当たっている状態の原木を撮影し、
上記光線画像位置検出部は、上記撮像装置により撮影された画像上で上記２つの線状光線が写っている箇所をそれぞれ特定して、それらの特定箇所の撮影画像上での位置を表す光線画像位置情報を検出し、
上記距離算出部は、上記装置位置情報記憶部に記憶されている上記装置位置情報および上記光線画像位置検出部により上記２つの線状光線のそれぞれについて検出された上記光線画像位置情報を用いて所定の演算を行うことにより、上記仮軸芯上に所定間隔毎に定めた複数の位置から、上記原木の外周面上で上記２つの線状光線が当たっている位置までの各距離をそれぞれ算出することを特徴とする請求項１に記載の原木の３次元形状測定装置。
【請求項３】
ｘｙｚ座標空間において上記仮軸芯をｚ軸とした場合、上記撮像装置をｙ軸上の所定位置に設置するとともに、２つの上記発光装置をｙｚ平面からｘ軸方向に対して±θの角度を成す位置にそれぞれ配置し、上記原木が２θ回転するのに要する時間間隔と上記撮像装置の撮影時間間隔とが同期するようにした３次元形状測定装置であって、
上記撮像装置により撮影された画像を上記ｚ軸に平行な線を境界線として第１の領域と第２の領域とに等分し、あるタイミングで撮影された上記第１の領域の画像と、上記あるタイミングから上記原木が２θ回転したときに撮影された上記第２の領域の画像とを、何れか一方の画像を上記境界線を対称軸として線対称に反転させた状態で合成する画像合成部を更に備え、
上記撮像装置は、上記２つの発光装置から発せられた２つの線状光線が異なる場所に当たっている状態の原木を撮影し、
上記光線画像位置検出部は、上記画像合成部により生成された合成画像上で上記線状光線が写っている箇所を特定し、その特定箇所の撮影画像上での位置を表す光線画像位置情報を検出することを特徴とする請求項１に記載の原木の３次元形状測定装置。
【請求項４】
上記撮像装置が備えるレンズの歪曲に起因する撮影画像の歪みを補正するための補正値を記憶した補正値記憶部と、
上記撮像装置により撮影された画像を上記補正値記憶部に記憶されている補正値によって補正する画像補正部とを更に備え、
上記光線画像位置検出部は、上記画像補正部により補正された撮影画像上で上記線状光線が写っている箇所を特定し、その特定箇所の撮影画像上での位置を表す光線画像位置情報を検出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の原木の３次元形状測定装置。
【請求項５】
ｘｙｚ座標空間において上記仮軸芯をｚ軸とした場合、ｙｚ平面上において上記仮軸芯の方向に沿って上記撮像装置を複数備え、当該複数の撮像装置はそれぞれ、上記発光装置から発せられた線状光線が当たっている状態の原木を上記仮軸芯の方向に領域分割して撮影することを特徴とする請求項１に記載の原木の３次元形状測定装置。
【請求項６】
発光装置が、仮軸芯を中心として回転する原木の長手方向に連続する光線であって上記仮軸芯に平行な線状光線を複数の視点から上記仮軸芯の方向に照射する第１のステップと、
撮像装置が、上記発光装置から発せられた線状光線が当たっている状態の原木を所定時間間隔毎に撮影する第２のステップと、
コンピュータが、上記撮像装置により所定時間間隔毎に撮影された複数の画像を入力し、上記複数の画像のそれぞれ毎に、当該画像上で上記線状光線が写っている箇所を特定し、その特定箇所の撮影画像上での位置を表す光線画像位置情報を検出する第３のステップと、
上記コンピュータが、上記発光装置および上記撮像装置の上記仮軸芯に対する相対位置を表す情報として記憶媒体にあらかじめ記憶されている装置位置情報および上記第３のステップで上記複数の画像のそれぞれ毎に検出された複数の上記光線画像位置情報を用いて所定の演算を行うことにより、上記複数の画像のそれぞれ毎に、上記仮軸芯上に所定間隔毎に定めた複数の位置から、上記原木の外周面上で上記線状光線が当たっている位置までの各距離をそれぞれ算出する第４のステップと、
上記コンピュータが、上記原木が上記仮軸芯を中心として１回転する間に上記撮像装置により上記所定時間間隔毎に複数回撮影された画像を用いて上記コンピュータにより上記複数の画像のそれぞれ毎に求められた複数回分の距離情報に基づいて、上記仮軸芯と直交する断面での上記原木の輪郭を上記原木の長手方向の上記所定間隔毎に求める第５のステップとを有することを特徴とする原木の３次元形状測定方法。
【請求項７】
ｘｙｚ座標空間において上記仮軸芯をｚ軸とした場合、上記撮像装置がｙ軸上の所定位置に設置されるとともに、２つの上記発光装置がｙｚ平面からｘ軸方向に対して±θの角度を成す位置にそれぞれ配置されており、
上記第２のステップでは、上記撮像装置が、上記２つの発光装置から発せられた２つの線状光線が異なる場所に当たっている状態の原木を撮影し、
上記第３のステップでは、上記第２のステップで上記撮像装置により上記所定時間間隔毎に撮影された画像のそれぞれを上記ｚ軸に平行な線を境界線として第１の領域と第２の領域とに等分し、あるタイミングで撮影された上記第１の領域の画像と、上記あるタイミングから上記原木が２θ回転したときに撮影された上記第２の領域の画像とを、何れか一方の画像を上記境界線を対称軸として線対称に反転させた状態で合成し、得られた合成画像上で上記線状光線が写っている箇所を特定し、その特定箇所の撮影画像上での位置を表す光線画像位置情報を検出することを特徴とする請求項６に記載の原木の３次元形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原木の３次元形状測定装置および方法に関し、特に、原木を支持する仮軸芯から原木外周面までの距離を円周方向の複数箇所において検出することによって、仮軸芯と直交する断面での輪郭を測定する装置および方法に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、合板（一般にはベニヤ板と呼ばれる）を製造する際には、その初期工程において、原木からシート状の板（正式は単板という）を製造することが行われる。単板の製造は、いわゆる“大根のかつら剥き”のように、原木を回転させながらナイフで原木表面を切削することによって行われる。この切削に用いる装置が、ベニヤレースである。ベニヤレースでは、先端に爪部（チャック）を備えたスピンドルによって原木の両端面を軸支し、原木を回転させながら、ナイフを取り付けた鉋台を所定の速さで原木の回転中心に向かって移動させることによって、一定の厚さの単板を製造する。
【０００３】
ところで、原木は自然物で、形状はきれいな円柱ではない。そこで、原木から歩留まりよく単板を得るためには、原木の３次元形状をあらかじめ測定し、その測定形状から最も歩留まりよく単板を得るための回転中心を求める必要がある。また、１本の原木の切削を開始する際には、ナイフを原木の回転中心から遠ざけておき、回転し始めたときに原木がナイフに当たらないようにする必要がある。始動時に原木がナイフに当たることで部品が損傷する恐れがあるからである。
【０００４】
しかし、切削を開始する際の原木と鉋台との距離が大き過ぎると、鉋台が接近して原木が切削され始めるまでに無駄な時間が掛かり、生産性が悪い。この時間を最小とするためには、求めた回転中心から原木の外周面までの距離の最大値（原木の最大回転半径）をあらかじめ求めておくことが必要である。すなわち、求めた最大回転半径の値に応じた位置に鉋台を待機させてから、原木をスピンドルにより支持して回転を開始することにより、切削の作業能率を向上させることができる。
【０００５】
以上のように、切削の歩留まりと作業能率を向上させるために、原木の回転中心と最大回転半径とを求めることが必要である。そして、回転中心と最大回転半径を求める前提として、原木の３次元形状を測定することが必要となる。これらの測定を行い、スピンドルの支持位置（チャッキング位置）や鉋台の待機位置を決めてベニヤレースに原木を供給する役割を持つ装置が、レースチャージャである。従来、原木の３次元形状を測定するレースチャージャとして、接触式の機械的な検知体を用いるものや、超音波センサやレーザ変位計などの非接触センサを用いるものが提供されている（例えば、特許文献１，２を参照）。
【特許文献１】特開平６−２９３００２号公報
【特許文献２】特開２００７−９０５１９号公報
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、図１５に示されるように、原木の全長にわたって各検知域がほぼ密接して連なる複数の接触式の検知体を原木の外周に対応させて設置するとともに、それらの検知体の個数と同じ数だけ検知体の変位量を計測する変位検知器を設けている。そして、検知体を原木の外周面に当接させた状態で、仮軸芯のまわりに原木を回転させて各検知体の変位量を検知することで、複数の検知域毎に仮軸芯と直交する断面での輪郭を各々検知している。また、同文献には、図２４に示されるように、接触式の検知体の代わりに、原木の長手方向にほぼ密接して連なる非接触式の輪郭検知器を用いることも開示されている。
【０００７】
特許文献２に記載の技術では、仮軸芯の回りに回転させられる原木の所定回転角度毎に、原木の長手方向に対して離散的に設けた複数の非接触式の距離検出器により原木の外周までの距離を夫々検出する。また、原木の長手方向に並設され且つ原木外周に当接される接触式のアームの回動角度を、各アームに対応して設けた複数の角度検出器により夫々検出する。そして、各距離検出器により検出した夫々の距離に基づいて原木の回転中心を求めるとともに、各角度検出器により検出された夫々の回転角度に基づいて原木の最大回転半径を求めている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１，２に記載の従来技術では、原木の３次元形状（仮軸芯と直交する断面での輪郭）を測定する分解能が原木の長手方向に対する検知体（検出器）の数で制限されてしまい、原木の３次元形状を正確に測定できないという問題があった。すなわち、上記従来の技術では、原木の長手方向に対する輪郭の検出断面数が限られるため、検出断面以外の箇所に存在する節やコブ、穴などの凹凸が検出されない場合があった。
【０００９】
具体的には、１つの検知域の中でも原木は長手方向に様々な凹凸形状を有しているが、接触式の検知体には凸部の最も突出した箇所が接触するのみなので、それ以外の箇所は原木の輪郭を正確に捉えることができない。また、非接触センサを用いた場合でも、当該非接触センサが存在する位置でしか原木との距離を検出できないため、それ以外の位置では原木の輪郭を正確に捉えることができない。原木の３次元形状を全長にわたって正確に捉えることができないため、原木の回転中心および最大回転半径も、単板切削の歩留まりと作業能率を向上させるのに真に好ましい値を求めることができない。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、原木の３次元形状（仮軸芯と直交する断面での輪郭）を全長にわたってより正確に測定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を解決するために、本発明では、原木を支持する仮軸芯に平行な線状光線を複数の視点から仮軸芯の方向に照射し、線状光線が当たっている状態の原木を撮影する。そして、撮影画像上で線状光線が写っている箇所の位置を表す光線画像位置情報と、発光装置および撮像装置の仮軸芯に対する相対位置を表す装置位置情報とを用いて所定の演算を行うことにより、仮軸芯上に所定間隔毎に定めた複数の位置から、原木の外周面上で線状光線が当たっている位置までの各距離をそれぞれ算出する。本発明では、このような距離演算を、原木が仮軸芯を中心として１回転する間に複数回撮影された複数の画像のそれぞれ毎に行う。そして、当該複数回分の距離情報に基づいて、仮軸芯と直交する断面での原木の輪郭を原木の長手方向の所定間隔毎に求める。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように構成した本発明によれば、原木の長手方向に沿って連続的に照射される線状光線の撮影画像を用いて、仮軸芯から原木の輪郭を規定する外周面までの距離が求められる。原木に当たっている線状光線はどこの箇所をとっても原木の外周面に接しているから、原木の長手方向の所定間隔毎に求められる距離は何れも、従来は見落とされていた原木表面の凹凸を含めて原木の輪郭を正確に捉えたものとなっている。これにより、仮軸芯から原木の外周面までの正確な距離を求めることができる。しかも、線状光線は原木の長手方向に連続しているから、距離を算出する長手方向の位置間隔を狭くすることで、測定分解能を高くすることもできる。
【００１３】
以上のように、本発明によれば、仮軸芯から原木の外周面までの距離の測定精度を高くことができ、しかも、当該距離の測定分解能を高くすることができる。これにより、原木の３次元形状（仮軸芯と直交する断面での輪郭の集合）を全長にわたってより正確に測定することができる。その結果、原木の回転中心と最大回転半径についてより好ましいな値を求めることができるようになり、切削の歩留まりと作業能率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による原木の３次元形状測定装置の構成例を示すブロック図である。図２は、本実施形態による３次元形状測定装置を実施したレースチャージャの構成例を示す図である。
【００１５】
図２に示すように、本実施形態の３次元形状測定装置１００は、レーザドライバ１０によって駆動される２つのレーザ１１，１２（本発明の発光装置に相当する）と、カメラ２０（本発明の撮像装置に相当する）と、コンピュータ３０とを備えている。これら各構成要素の詳細については後述する。
【００１６】
また、図２に示すように、本実施形態のレースチャージャ２００は、上述の３次元形状測定装置１００の他に、スイングアーム２０１と、計測スピンドル２０２と、計測スピンドル・スイングアーム制御装置２０３とを備えている。スイングアーム２０１は、原木ＲＷを計測スピンドル２０２の位置まで搬送するものであり、原木ＲＷの長手方向に相対向して設けられている。
【００１７】
計測スピンドル２０２は、先端に備えた爪部（チャック）によって原木ＲＷの両端面を軸支する。計測スピンドル２０２は、最終的に求められる原木ＲＷの回転中心ではなく、仮に決められた仮軸芯ＴＳ（固定の位置）を中心として原木ＲＷを回転可能に支持する。計測スピンドル・スイングアーム制御装置２０３は、コンピュータ３０から与えられる制御信号に従って、スイングアーム２０１および計測スピンドル２０２の動作を制御する。
【００１８】
図１において、レーザ１１，１２は、図２のように仮軸芯ＴＳを中心として回転可能に支持された原木ＲＷの長手方向に連続する光線であって仮軸芯ＴＳに平行な線状光線を、複数の視点から仮軸芯ＴＳの方向に照射する。このレーザ１１，１２は、例えば、赤色半導体レーザなどのラインレーザである。なお、ここでは発光装置の一例としてレーザ１１，１２を用いているが、カメラ２０で撮影可能な光線を発するものであれば、必ずしもレーザ光線を発するものである必要はない。
【００１９】
カメラ２０は、２つのレーザ１１，１２から発せられた２つの線状光線が異なる場所に当たっている状態の原木ＲＷを、所定時間間隔毎に複数回撮影する。例えば、原木ＲＷが仮軸芯ＴＳの周りを１秒で１回転する間に、カメラ２０は３２コマの画像を撮影する。すなわち、カメラ２０は、１／３２秒の時間間隔で原木ＲＷを撮影する。なお、ここに挙げた数値は単なる一例に過ぎない。より高速にシャッターを切れるカメラ２０を用いて、１／３２秒よりも短い時間間隔で原木ＲＷを撮影するようにしても良い。時間間隔を短くした方が、原木ＲＷの回転方向に対する輪郭の測定分解能を高くすることができる点で好ましい。
【００２０】
図３は、レーザ１１，１２およびカメラ２０の配置と、カメラ２０による撮影画像の一例を示す図である。図３（ａ）および（ｂ）に示すように、カメラ２０は、仮軸芯ＴＳの真上で当該仮軸芯ＴＳから所定距離の位置に設置する。また、２つのレーザ１１，１２は、仮軸芯ＴＳを中心として原木ＲＷが回転する方向ＡＷにおいて、カメラ２０が設置された仮軸芯ＴＳの真上の方向を０度（基準角度）とした場合に、当該基準角度に対して±θの角度を成す位置にそれぞれ配置する。ここで、原木ＲＷの長手方向の全域にわたってレーザ光線があたる位置であれば、仮軸芯ＴＳと各レーザ１１，１２との距離は任意である。
【００２１】
このようにレーザ１１，１２およびカメラ２０を配置した場合、図３（ａ）のように、２つのレーザ１１，１２から仮軸芯ＴＳに平行な線状光線ＬＢ１，ＬＢ２を仮軸芯ＴＳの方向に照射すると、当該２つのレーザ１１，１２から発せられた２つの線状光線ＬＢ１，ＬＢ２が原木ＲＷ上の異なる場所に当たる。この状態でカメラ２０が原木ＲＷを撮影すると、その撮影画像は、図３（ｃ）のようになる。図３（ｃ）に示すように、撮影画像の中には、−θの方向に設置したレーザ１１から発せられた線状光線ＬＢ１が写った−θ線状光線画像ＬＢＰ１と、＋θの方向に設置したレーザ１２から発せられた線状光線ＬＢ２が写った＋θ線状光線画像ＬＢＰ２とが含まれている。
【００２２】
図１に示すように、コンピュータ３０は、その機能構成として、光線画像位置検出部３１、装置位置情報記憶部３２、距離算出部３３および輪郭検出部３４を備えている。光線画像位置検出部３１は、カメラ２０により撮影された画像上で線状光線（−θ線状光線画像ＬＢＰ１および＋θ線状光線画像ＬＢＰ２）が写っている箇所を特定し、その特定箇所の撮影画像上での位置を表す光線画像位置情報を検出する（詳しくは、図４および図５の原理説明図を用いて後述する）。
【００２３】
装置位置情報記憶部３２は、レーザ１１，１２およびカメラ２０の仮軸芯ＴＳに対する相対位置を表す装置位置情報をあらかじめ記憶した記録媒体である。本実施形態において、装置位置情報記憶部３２は、レーザ１１，１２の仮軸芯ＴＳに対する相対位置を表す装置位置情報として、±θという角度情報を記憶する。仮軸芯ＴＳの位置は固定で既知であり、仮軸芯ＴＳからレーザ１１，１２までの距離は不問であるので、±θの角度情報さえ記憶しておけば、原木ＲＷの３次元形状を測定する際に使用する情報としては十分である。
【００２４】
また、装置位置情報記憶部３２は、カメラ２０の仮軸芯ＴＳに対する相対位置を表す装置位置情報として、仮軸芯ＴＳからカメラ２０までの距離情報を記憶する。より具体的には、仮軸芯ＴＳからカメラ２０が備えるレンズまでの距離情報Ｄと、当該レンズからカメラ２０が備えるエリアセンサまでの距離情報ｆとを記憶する。仮軸芯ＴＳの位置は固定で既知であり、カメラ２０の設置方向は基準角度で０度であるので、上述の距離情報Ｄ，ｆさえ記憶しておけば、原木ＲＷの３次元形状を測定する際に使用する情報としては十分である。
【００２５】
距離算出部３３は、光線画像位置検出部３１により検出された光線画像位置情報と、装置位置情報記憶部３２に記憶されている装置位置情報と用いて光切断法に基づく所定の演算を行うことにより、仮軸芯ＴＳ上に所定間隔毎に定めた複数の位置から、原木ＲＷの外周面上で線状光線ＬＢ１，ＬＢ２が当たっている位置までの各距離をそれぞれ算出する。光切断法に基づく演算により距離を求める具体的な内容については、図４および図５の原理説明図を用いて後述する。
【００２６】
輪郭検出部３４は、原木ＲＷが仮軸芯ＴＳを中心として１回転する間に、カメラ２０による撮影、光線画像位置検出部３１による光線画像位置情報の検出および距離算出部３３による距離の算出が複数回行われることによって求められた複数回分の距離情報に基づいて、仮軸芯ＴＳと直交する断面での原木ＲＷの輪郭を原木ＲＷの長手方向の所定間隔毎に求める。原木ＲＷの輪郭を長手方向の所定間隔毎に求めることで、原木ＲＷの全体的な３次元形状が得られる。
【００２７】
図４および図５は、原木ＲＷの３次元形状（輪郭）を測定する原理の説明図である。なお、図４および図５では、説明を簡単にするため、−θ方向に設置されたレーザ１１から照射される線状光線ＬＢ１を用いて原木ＲＷの輪郭（仮軸芯ＴＳから線状光線ＬＢ１が当たっている原木ＲＷの外周面までの距離）を測定する原理について説明する。＋θ方向に設置されたレーザ１２から照射される線状光線ＬＢ２を用いて原木ＲＷの輪郭（仮軸芯ＴＳから線状光線ＬＢ２が当たっている原木ＲＷの外周面までの距離）を測定する原理も、これと同様である。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、原木ＲＷ、レーザ１１およびカメラ２０（レンズ２１およびエリアセンサ２２を備える）が存在するｘｙｚ座標空間において、仮軸芯ＴＳの方向をｚ軸とした場合、カメラ２０はｙ軸上の所定位置に設置される。すなわち、図４（ｂ）に示すように、カメラ２０は、ｚ軸の仮軸芯ＴＳ（より具体的には、ｘｙｚ座標の原点）からレンズ２１までの距離がＤとなるｙ軸上の位置に設置される。なお、レンズ２１からエリアセンサ２２までの距離ｆは、使用するカメラ２０によって決まるカメラ固有の値である。また、カメラ２０は、エリアセンサ２２の受光面の中心がｙ軸上にきて、かつ、当該受光面がｘｚ平面と平行になるように設置される。
【００２９】
レーザ１１は、ｘｙｚ座標空間において、ｙ軸からｘ軸方向に対して−θの角度を成す位置に設置される。図示はしていないが、もう１つのレーザ１２は、ｙ軸からｘ軸方向に対して＋θの角度を成す位置に設置される。なお、ここではレーザ１１，１２をｘｙ平面上に設置する例について説明したが、原木ＲＷの長手方向の全域にわたって線状光線ＬＢ１，ＬＢ２が当たる位置であれば、レーザ１１，１２がｘｙ平面上にある必要は必ずしもない（ｙｚ平面からｘ軸方向に対して±θの角度を成す位置にそれぞれ設置すれば十分である）。
【００３０】
図４（ｂ）は、原木ＲＷ、レーザ１１、レンズ２１およびエリアセンサ２２のｘｙ平面上における位置関係を示した図である。当該ｘｙ平面において、仮軸芯ＴＳ上の１点から、原木ＲＷの外周面上で線状光線ＬＢ１が当たっている位置までの距離をＲとする。また、原木ＲＷの外周面上で線状光線ＬＢ１が当たっている位置のｘｙｚ座標空間上でのｘ座標値をｘｄとする。また、カメラ２０により撮影された画像上で−θ線状光線画像ＬＢＰ１が写っている箇所の撮影画像空間内でのｘ方向の位置、言い換えると、−θ線状光線画像ＬＢＰ１がエリアセンサ２２上で結像している箇所のｘ方向の画素位置を表す光線画像位置情報をｘｐとする。
【００３１】
この場合、三角関数の定理より、
ｘｄ／（Ｄ−Ｒ・cos(θ)）＝ｘｐ／ｆ  ・・・(1)
ｘｄ＝Ｒ・sin(θ)  ・・・(2)
が成り立つ。よって、
Ｒ＝ｘｐ・Ｄ／（ｆ・sin(θ)＋ｘｐ・cos(θ)）  ・・・(3)
となり、原木ＲＷの外周面上で線状光線ＬＢ１が当たっている箇所のｘｙ平面上での位置（Ｒ，θ）を求めることができる。
【００３２】
図５は、原木ＲＷ、レンズ２１およびエリアセンサ２２のｙｚ平面上における位置関係を示した図である。当該ｙｚ平面において、原木ＲＷの外周面上で線状光線ＬＢ１が当たっている位置のｘｙｚ座標空間上でのｚ座標値をｚｄとする。また、カメラ２０により撮影された画像上で−θ線状光線画像ＬＢＰ１が写っている箇所の撮影画像空間内でのｚ方向の位置、言い換えると、−θ線状光線画像ＬＢＰ１がエリアセンサ２２上で結像している箇所のｚ方向の画素位置を表す光線画像位置情報をｚｐとする。
【００３３】
この場合、三角関数の定理より、
ｚｄ＝（ｚｐ／ｆ）（Ｄ−Ｒ・cos(θ)）  ・・・(4)
となる。この式(4)に式(3)で求めた距離Ｒを代入することにより、原木ＲＷの外周面上で線状光線ＬＢ１が当たっている箇所のｚ軸方向の位置ｚｄを求めることができる。これにより、原木ＲＷの外周面上で線状光線ＬＢ１が当たっている箇所のｘｙｚ平面上での３次元位置（Ｒ，θ，ｚｄ）を確定することができる。
【００３４】
なお、距離算出部３３が仮軸芯ＴＳから線状光線ＬＢ１までの距離Ｒを算出する際に、仮軸芯ＴＳ上に複数の検出箇所を所定間隔毎に定めるので、各検出箇所のｚ軸方向の位置ｚｄ（ｚｄ１，ｚｄ２，・・・ｚｄｎ：ｎは検出箇所の数）は既知である。よって、実際には距離算出部３３が距離Ｒを算出するだけで、原木ＲＷの各検出箇所に対応した複数の３次元位置（Ｒ，θ，ｚｄ）を確定することができる。
【００３５】
本実施形態では、距離算出部３３は、仮軸芯ＴＳ上に所定間隔毎に定めたｎ個の位置から、原木ＲＷの外周面上で線状光線ＬＢ１が当たっている位置までの各距離Ｒ（Ｒ１，Ｒ２，・・・Ｒｎ）をそれぞれ算出する。距離Ｒの検出箇所の数ｎは、例えば、３ｍの長さを有する原木ＲＷに対してｎ＝１２００とする。すなわち、距離算出部３３は、原木ＲＷの長手方向に対して１２００分割された各位置で、１枚の−θ線状光線画像ＬＢＰ１から１２００個の距離Ｒをそれぞれ算出する。また、本実施形態では、原木ＲＷが１秒間に１回転する間にカメラ２０により撮影された３２コマの撮影画像毎に、距離Ｒを算出する。つまり、距離算出部３３は、原木ＲＷの回転方向に対しては３２分割された各位置で、３２枚の−θ線状光線画像ＬＢＰ１から３２組（１組は１２００個）の距離Ｒを算出する。
【００３６】
本実施形態では、実際には、距離算出部３３が３２コマの撮影画像を用いて、原木ＲＷの外周面上で−θ方向の線状光線ＬＢ１が当たっている位置までの各距離Ｒだけでなく、＋θ方向の線状光線ＬＢ２が当たっている位置までの各距離Ｒもそれぞれ算出する。あるタイミングでカメラ２０による撮影が行われたときに−θ方向の線状光線ＬＢ１が当たっている原木ＲＷの部位（−θ線状光線画像ＬＢＰ１として撮影される部位）が、別のタイミングでカメラ２０による撮影が行われたときに＋θ方向の線状光線ＬＢ２が当たる部位（＋θ線状光線画像ＬＢＰ２として撮影される部位）と必ず異なるようにθの値や撮影時間間隔等を決めれば、距離算出部３３は、原木ＲＷの回転方向に６４分割された各位置で、３２枚の±θ線状光線画像ＬＢＰ１，ＬＢＰ２から６４組（１組は１２００個）の距離Ｒを算出することになる。
【００３７】
これら複数の距離情報Ｒを利用して、輪郭検出部３４は、原木ＲＷの長手方向に１２００分割された輪切りの輪郭（１つの輪郭は原木ＲＷの回転方向に対する６４個の距離情報Ｒで特定される）を検出する。これにより、原木ＲＷの全体的な３次元形状を得ることができる。図６は、輪郭検出部３４により検出された原木ＲＷの輪郭を図示しないディスプレイに３次元表示した例を示す図である。図６に示すように、本実施形態によれば、様々な凹凸がある原木ＲＷの３次元形状をほぼ正確に捉えることができる。
【００３８】
図７は、以上のように構成した本実施形態による３次元形状測定装置１００の動作例を示すフローチャートである。図７において、まずコンピュータ３０は、レースチャージャ２００のスイングアーム２０１に制御信号を送り、スイングアーム２０１を制御して原木ＲＷを計測スピンドル２０２の位置まで搬送し、当該計測スピンドル２０２のチャックによって原木ＲＷを仮軸芯ＴＳにて回転可能に支持させる（ステップＳ１）。続いて、コンピュータ３０は計測スピンドル２０２に制御信号を送り、仮軸芯ＴＳで軸支した原木ＲＷの回転を開始させる（ステップＳ２）。
【００３９】
原木ＲＷの回転開始後、レーザ１１，１２は、仮軸芯ＴＳに平行な線状光線ＬＢ１，ＬＢ２を仮軸芯ＴＳの方向に照射する（ステップＳ３）。そして、カメラ２０は、レーザ１１，１２から発せられた線状光線ＬＢ１，ＬＢ２が外周面に当たっている状態の原木ＲＷを撮影することにより、１枚の撮影画像を得る（ステップＳ４）。そして、この撮影画像をコンピュータ３０に入力する。
【００４０】
撮影画像を入力したコンピュータ３０では、光線画像位置検出部３１が、入力した撮影画像上で−θ線状光線画像ＬＢＰ１および＋θ線状光線画像ＬＢＰ２が写っている箇所を画像認識処理によって特定し、その特定箇所の撮影画像上での位置を表す光線画像位置情報ｘｐを検出する（ステップＳ５）。
【００４１】
次に、距離算出部３３は、レーザ１１，１２の仮軸芯ＴＳに対する相対位置を表す装置位置情報±θと、カメラ２０の仮軸芯ＴＳに対する相対位置を表す装置位置情報Ｄ，ｆと、ステップＳ５で光線画像位置検出部３１により検出された光線画像位置情報ｘｐとを用いて式(3)の演算を行うことにより、仮軸芯ＴＳ上に所定間隔毎に定めた複数の位置から、原木ＲＷの外周面上で線状光線ＬＢ１，ＬＢ２が当たっている位置までの各距離Ｒ（Ｒ１，Ｒ２，・・・Ｒｎ）をそれぞれ算出する（ステップＳ６）。距離算出部３３は、算出した距離情報Ｒを図示しない一時記憶メモリに格納する（ステップＳ７）。
【００４２】
その後、コンピュータ３０は、ステップＳ４で撮影を開始した時点から原木ＲＷが１回転し終わったか否か判定する（ステップＳ８）。まだ１回転し終わっていない場合は、ステップＳ４に戻り、次の撮影を行う。ここでは、前回の撮影タイミングから所定時間経過後のタイミングで撮影を行う。これにより、原木ＲＷの外周面において前回の撮影タイミングとは異なる場所に線状光線ＬＢ１，ＬＢ２が当たっている状態の撮影画像を得る。カメラ２０は、その撮影画像をコンピュータ３０に入力する。以降、ステップＳ５〜Ｓ７の処理を行うことにより、新たに撮影した画像についても同様に各距離Ｒ（Ｒ１，Ｒ２，・・・Ｒｎ）を算出し、算出した距離情報Ｒを図示しない一時記憶メモリに格納する。
【００４３】
一方、原木ＲＷが１回転し終わったとコンピュータ３０にて判断した場合、コンピュータ３０は、計測スピンドル２０２に制御信号を送り、仮軸芯ＴＳで軸支した原木ＲＷの回転を停止させる（ステップＳ９）。また、レーザ１１，１２は、線状光線ＬＢ１，ＬＢ２の照射を停止する（ステップＳ１０）。そして、輪郭検出部３４は、図示しない一時記憶メモリに格納されている複数の距離情報Ｒ（原木ＲＷが１回転する間にカメラ２０により所定時間間隔毎に複数回撮影された画像を用いて光線画像位置検出部３１および距離算出部３３により複数の撮影画像のそれぞれ毎に求められた複数回分の距離情報Ｒ）に基づいて、仮軸芯ＴＳと直交する断面での原木ＲＷの輪郭を原木ＲＷの長手方向の所定間隔毎に求める（ステップＳ１１）。
【００４４】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、原木ＲＷの長手方向に沿って連続的に照射される線状光線ＬＢ１，ＬＢ２の撮影画像を用いて、仮軸芯ＴＳから原木ＲＷの輪郭を規定する外周面までの距離Ｒを求めている。原木ＲＷに当たっている線状光線ＬＢ１，ＬＢ２はどこの箇所をとっても原木ＲＷの外周面に接しているから、仮軸芯ＴＳから原木ＲＷの外周面までの正確な距離Ｒを求めることができる。しかも、線状光線ＬＢ１，ＬＢ２は原木ＲＷの長手方向に連続しているから、距離Ｒを算出する位置の間隔を狭くすることで、原木ＲＷの長手方向の測定分解能を高くすることができる。距離Ｒの算出位置間隔を狭くすることは、コンピュータ３０の画像処理で簡単に実現することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、２つのレーザ１１，１２を用いて原木ＲＷ上の２箇所に２つの線状光線ＬＢ１，ＬＢ２を照射し、原木ＲＷの仮軸芯ＴＳから２箇所の線状光線ＬＢ１，ＬＢ２までの距離Ｒを１枚の撮影画像より求めている。このため、あるタイミングで−θ線状光線画像ＬＢＰ１として撮影される原木ＲＷ上の部位と、別のタイミングで＋θ線状光線画像ＬＢＰ２として撮影される原木ＲＷ上の部位とが異なるように（すなわち、原木ＲＷが２θ回転するのに要する時間間隔と撮影時間間隔とが非同期となるように）θの値や撮影時間間隔を選べば、１つのレーザを用いる場合に比べて、同じ撮影時間間隔のカメラ２０を用いた場合でも原木ＲＷの回転方向の測定分解能を２倍に高めることができる。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、仮軸芯ＴＳから原木ＲＷの外周面までの距離Ｒの測定精度自体を高くことができ、しかも、原木ＲＷの長手方向にも回転方向にも距離Ｒの測定分解能を高くすることができる。これにより、原木ＲＷの３次元形状（仮軸芯ＴＳと直交する断面での輪郭の集合）をより正確に測定することができる。その結果、原木ＲＷの回転中心と最大回転半径についてより好ましいな値を求めることができるようになり、切削の歩留まりと作業能率を向上させることができる。
【００４７】
なお、上記実施形態では、２つのレーザ１１，１２を用いて原木ＲＷの外周面上の２箇所に同時に線状光線ＬＢ１，ＬＢ２を照射する例について説明したが、ｍ個（ｍは３以上）のレーザを用いて原木ＲＷの外周面上のｍ箇所に同時に線状光線ＬＢ１，ＬＢ２，・・・ＬＢｍを照射するようにしても良い。原木ＲＷに照射する線状光線の数を増やし、それらの撮影画像のそれぞれ毎に距離Ｒを算出することにより、原木ＲＷの回転方向に対する距離Ｒ（輪郭）の測定分解能を高めることができる。
【００４８】
また、上記実施形態では、原木ＲＷが２θ回転するのに要する時間間隔とカメラ２０の撮影時間間隔とが非同期となるようにθの値や撮影時間間隔を設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。上記実施形態とは逆に、原木ＲＷが２θ回転したときに、当該２θの回転前に−θ方向の線状光線ＬＢ１が撮影されたところと同じ部位にちょうど＋θ方向の線状光線ＬＢ２が当たるように（すなわち、原木ＲＷが２θ回転するのに要する時間間隔とカメラ２０の撮影時間間隔とが同期するように）θの値や撮影時間間隔を選んでも良い。
【００４９】
図８は、原木ＲＷが２θ回転するのに要する時間間隔とカメラ２０の撮影時間間隔とが同期するようにθの値や撮影時間間隔を設定した場合の例を示す図である。図８（ａ）は、あるタイミング（原木ＲＷの回転角度がαのとき）の状態を示している。図８（ａ）に示すように、−θ方向のレーザ１１から照射された線状光線ＬＢ１が原木ＲＷに当たっている部分の付近にコブが存在している。カメラ２０の方向から見ると、線状光線ＬＢ１の一部がコブの陰に隠れてしまい、当該線状光線ＬＢ１の一部を撮影することができない。図８（ｃ）は、図８（ａ）の状態でカメラ２０により撮影された画像を示している。図８（ｃ）に示すように、原木ＲＷのコブの部分において−θ線状光線画像ＬＢＰ１の一部が欠けている。
【００５０】
一方、図８（ｂ）は、図８（ａ）の状態から原木ＲＷが２θ回転したタイミング（原木ＲＷの回転角度がα＋２θのとき）の状態を示している。図８（ｂ）に示すように、＋θ方向のレーザ１２から照射された線状光線ＬＢ２が原木ＲＷに当たっている部分の付近には、図８（ａ）の場合と同様コブが存在している。しかし、図８（ｂ）の場合は線状光線ＬＢ２がコブの陰に隠れておらず、カメラ２０の方向から見えるコブの角度も変わっているために、当該線状光線ＬＢ２を全体にわたって撮影することができる。図８（ｄ）は、図８（ｂ）の状態でカメラ２０により撮影された画像を示している。図８（ｄ）に示すように、原木ＲＷのコブの部分においても＋θ線状光線画像ＬＢＰ２が切れることなく写っている。
【００５１】
このように、原木ＲＷが２θ回転するのに要する時間間隔とカメラ２０の撮影時間間隔とが同期するようにθの値や撮影時間間隔を設定すれば、−θ方向の視点から照射された線状光線ＬＢ１が原木ＲＷ上の凹凸のために隠れてカメラ２０で撮影できない場合であっても、＋θ方向の視点から同じ凹凸に照射された線状光線ＬＢ２は撮影することができる。その逆も同様である。
【００５２】
したがって、原木ＲＷの回転角度がαのときに撮影した−θ線状光線画像ＬＢＰ１と、原木ＲＷの回転角度がα＋２θのときに撮影した＋θ線状光線画像ＬＢＰ２とのうち何れか一方（原木ＲＷの長手方向全体にわたって線状光線が欠けることなく写っている方。両方とも線状光線が欠けていない場合は任意の一方）を採用して距離Ｒを計算するようにすれば、原木ＲＷの凹凸によって陰になる部分の輪郭も測定することが可能となる。なお、この場合は回転方向の測定分解能が上記実施形態に比べて落ちるが、カメラ２０の撮影時間間隔をできるだけ短く設定すれば、測定分解能の低下はカバーできる。
【００５３】
なお、ここでは一方のレーザ１１を−θ方向に、他方のレーザ１２を＋θ方向に配置する例について説明したが、必ずしもこのように配置しなくても良い。例えば、一方のレーザ１１を−θ方向に配置し、他方のレーザ１２を＋θ方向とは異なる＋β方向に配置する。そして、原木ＲＷが（θ＋β）回転するのに要する時間間隔とカメラ２０の撮影時間間隔とが同期するように、撮影時間間隔やθおよびβの値を設定する。
【００５４】
このようにすれば、−θ方向の線状光線ＬＢ１が撮影された原木ＲＷの部位を、原木ＲＷ上が（θ＋β）回転したときに再び＋β方向の線状光線が当たっている状態で撮影することになる。これにより、原木ＲＷにコブがあるために−θ方向または＋β方向の一方の線状光線が一部隠れてカメラ２０で撮影できない場合であっても、図８の場合と同様に、他方の線状光線を切れ目なく撮影することができる。
【００５５】
また、例えば原木ＲＷが２θ回転するのに要する時間間隔とカメラ２０の撮影時間間隔とが同期するようにθの値や撮影時間間隔を設定した上で、−θ線状光線画像ＬＢＰ１および＋θ線状光線画像ＬＢＰ２の何れか一方を採用するのではなく、両画像を合成するようにしても良い。図９は、本実施形態の３次元形状測定装置１００に適用するコンピュータ３０の他の構成例を示す図である。図９に示す例において、コンピュータ３０は、図１に示した構成に加えて画像合成部３５を更に備えている。
【００５６】
画像合成部３５は、カメラ２０により撮影された画像を、ｚ軸に平行な線を境界線として第１の領域と第２の領域とに等分する。そして、あるタイミングで撮影された第１の領域の画像と、あるタイミングから原木ＲＷが２θ回転したときに撮影された第２の領域の画像とを、何れか一方の画像を上述の境界線を対称軸として線対称に反転させた状態で合成する。ここで言う合成とは、例えば、２つの画像を２つのレイヤにて重ね合わせることである。
【００５７】
図１０は、画像合成部３５による画像合成処理について説明するための図である。図１０（ａ）には、原木ＲＷが仮軸芯ＴＳを中心として１回転する間にカメラ２０により撮影された複数の画像ＰＣＴと、そのうちあるタイミングで撮影された画像ＰＣＴ１と、あるタイミングから原木ＲＷが２θ回転したときに撮影された別の画像ＰＣＴ２とが示されている。また、画像ＰＣＴ１，ＰＣＴ２に関しては、ｚ軸に平行な線を境界線として第１の領域ＡＲ１と第２の領域ＡＲ２とに等分している様子も示されている。
【００５８】
画像合成部３５は、あるタイミングで撮影された画像ＰＣＴ１のうち第１の領域ＡＲ１の画像（斜線で示す下半分の部分）を、ｚ軸に平行な境界線を対称軸として線対称に反転させた状態にして、あるタイミングから原木ＲＷが２θ回転したときに撮影された画像ＰＣＴ２のうち第２の領域ＡＲ２の画像（斜線で示す上半分の部分）に合成する。このようにして合成した画像が、図１０（ｂ）に示されている。なお、これとは逆に、第２の領域ＡＲ２の画像を反転させて第１の領域ＡＲ１の画像に合成しても良い。
【００５９】
例えば、あるタイミングで撮影された画像ＰＣＴ１が、図８（ｃ）に示すようにコブの部分で−θ線状光線画像ＬＢＰ１の一部が欠けた画像であるとする。また、あるタイミングから原木ＲＷが２θ回転したときに撮影された画像ＰＣＴ２が、図８（ｄ）のような画像であるとする。この２つの画像を用いて、図８（ｃ）の下半分（第１の領域ＡＲ１）の画像と、図８（ｄ）の上半分（第２の領域ＡＲ２）の画像とを上述のように合成すると、図８（ｃ）の−θ線状光線画像ＬＢＰ１と図８（ｄ）の＋θ線状光線画像ＬＢＰ２とが合成されて、図１０（ｂ）のように原木ＲＷの長手方向に切れ目なく繋がった線状光線画像が得られる。
【００６０】
光線画像位置検出部３１は、画像合成部３５の合成処理によって得られた合成画像上で線状光線が写っている箇所を特定し、その特定箇所の撮影画像上での位置を表す光線画像位置情報を検出する。
【００６１】
このようにすれば、図８（ａ）のように−θ方向の視点から照射された線状光線ＬＢ１が原木ＲＷ上の凹凸のために隠れてカメラ２０で撮影できない場合であっても、図８（ｂ）のように＋θ方向の視点から同じ凹凸に照射された線状光線ＬＢ２を撮影した画像を用いることによって、原木ＲＷの長手方向全体にわたって線状光線が欠けることなく写っている合成画像を得ることができる。これにより、原木ＲＷの凹凸によって陰になる部分の輪郭も測定することが可能となる。しかも、２つの画像が合成されているので、レーザ強度を２倍にして照射したのと同等の効果が得られ、光線画像位置検出部３１による線状光線画像の検出が容易となる。
【００６２】
また、上記実施形態では、線状光線画像ＬＢＰ１，ＬＢＰ２を撮影するためにカメラ２０を用いているが、カメラ２０が備えるレンズ２１の歪曲特性により、撮影画像に歪みを生じる場合がある。歪みのある画像を用いると、正確な値の距離Ｒを測定することができない。そこで、カメラ２０により撮影された画像の歪みを補正した後、歪み補正された画像を用いて距離Ｒを測定するようにすることが好ましい。
【００６３】
図１１は、この場合のコンピュータ３０の構成例を示す図である。図１１に示す例において、コンピュータ３０は、図１に示した構成に加えて補正値記憶部３６および画像補正部３７を更に備えている。補正値記憶部３６は、カメラ２０が備えるレンズ２１の歪曲に起因する撮影画像の歪みを補正するための補正値をあらかじめ記憶した記録媒体である。
【００６４】
補正値記憶部３６に記憶する補正値は、例えば以下のようにして求める。図１２は、歪曲補正値を求める方法の一例を示す図である。図１２に示すように、一定間隔で複数の線が格子状に描かれた基準ゲージ４０を、当該基準ゲージ４０の一辺がｚ軸（仮軸芯ＴＳ）と一致するように配置する。そして、そのように配置した基準ゲージ４０をカメラ２０で撮影する。このとき撮影される画像には、レンズ２１の歪曲に起因して歪みが生じている。つまり、基準ゲージ４０に描かれた直線が歪曲して写っている。そこで、例えば画像処理装置（図示せず）が、この歪曲した線が直線となるような歪曲補正値を求めて、これをコンピュータ３０の補正値記憶部３６に記憶する。
【００６５】
画像補正部３７は、カメラ２０により撮影された画像（歪曲を生じている画像）を、補正値記憶部３６に記憶されている補正値によって補正する。光線画像位置検出部３１は、画像補正部３７により補正された撮影画像上で線状光線ＬＢ１，ＬＢ２が写っている箇所を特定し、その特定箇所の撮影画像上での位置を表す光線画像位置情報を検出する。このようにすれば、カメラ２０が備えるレンズ２１の歪曲特性による影響を避けて、撮影された線状光線画像ＬＢＰ１，ＬＢＰ２から原木ＲＷの正確な輪郭を求めることができる。
【００６６】
なお、ここでは図１１のように撮影画像の歪み補正を行う例について説明したが、歪み補正を行う代わりに、２台のカメラ２０を用いるようにしても良い。すなわち、図１３に示すように、ｚ軸（仮軸芯ＴＳ）の方向に沿ってカメラ２０を複数備える。複数のカメラ２０はそれぞれ、レーザ１１，１２から発せられた線状光線ＬＢ１，ＬＢ２が当たっている状態の原木ＲＷを、その長手方向に領域分割して撮影する。
【００６７】
通常、原木ＲＷの縦横比は、カメラ２０のエリアセンサ２２の縦横比（アスペクト比）に比べて横の比率が大きい（長手方向の長さが幅方向の長さに比べて非常に大きい）。そのために、原木ＲＷの長手方向の中央付近に１台のカメラ２０を設置して撮影すると、エリアセンサ２２のｚ軸方向の端部に近い領域ほど撮影画像に大きな歪みが生じる。そこで、図１３のように原木ＲＷの長手方向（ｚ軸方向）に沿って複数のカメラ２０を設け、当該複数のカメラ２０で原木ＲＷを撮影することにより、撮影画像の歪みの発生を抑制することができる。
【００６８】
また、複数台のカメラ２０を用いることによって、以下のようなメリットも生じる。カメラ２０のエリアセンサ２２の縦横比は、殆どの場合４：３となっており、原木ＲＷの縦横比はこれより大きい。そのため、一本の原木ＲＷを１台のカメラ２０で撮影すると、原木ＲＷが写っている有効領域はエリアセンサ２２の全体領域のごく一部となって無駄な領域が多くなる。その結果、カメラ２０からコンピュータ３０への無駄な領域の画像転送に時間を要してしまう。また、使用する有効領域のセンサ数が限られるため、分解能が悪くなってしまう。これに対して、原木ＲＷの長手方向に複数台のカメラ２０を設置して撮影すれば、各カメラ２０の有効領域の割合が増えて、これらの問題も解決される。なお、複数台のカメラ２０から得られる原木ＲＷの各部分の撮影画像を正確に位置合わせして原木ＲＷ全体の画像情報とするために、図１２に示した基準ゲージ４０を用いた撮影画像の歪み補正を行うのが好ましい。
【００６９】
また、上記実施形態では、発光装置として２つのレーザ１１，１２を用いる例について説明したが、レーザは１つのみとしても良い。ただし、図８で説明したように、原木ＲＷの凹凸によって陰になる部分の線状光線も撮影できるようにするために、複数の視点から原木ＲＷを撮影することが好ましい。そこで、レーザの移動機構を設け、１つのレーザを±θの位置に移動させて順次に線状光線を照射する。この場合、原木ＲＷを２回転させて異なる視点から撮影するか（１回転目は−θ方向から、２回転目は＋θ方向から撮影する）、原木ＲＷの回転速度を半分にして、都度レーザを±θの位置に移動させて撮影する。
【００７０】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態による３次元形状測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態による３次元形状測定装置を実施したレースチャージャの構成例を示す図である。
【図３】本実施形態によるレーザおよびカメラの配置と、カメラによる撮影画像の一例を示す図である。
【図４】本実施形態を適用して原木の３次元形状を測定する原理を説明するための図である。
【図５】本実施形態を適用して原木の３次元形状を測定する原理を説明するための図である。
【図６】本実施形態の輪郭検出部により検出された原木の輪郭を３次元表示した例を示す図である。
【図７】本実施形態による３次元形状測定装置の動作例を示すフローチャートである。
【図８】原木が２θ回転するのに要する時間間隔とカメラの撮影時間間隔とが同期するようにθの値や撮影時間間隔を設定した場合の例を示す図である。
【図９】本実施形態の３次元形状測定装置に適用するコンピュータの他の構成例を示す図である。
【図１０】本実施形態の画像合成部による画像合成処理について説明するための図である。
【図１１】本実施形態の３次元形状測定装置に適用するコンピュータの他の構成例を示す図である。
【図１２】本実施形態の別の態様において歪曲補正値を求める方法の一例を示す図である。
【図１３】複数のカメラで原木を撮影する例を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１，１２  レーザ
２０  カメラ
３０  コンピュータ
３１  光線画像位置検出部
３２  装置位置情報記憶部
３３  距離算出部
３４  輪郭検出部
３５  画像合成部
３６  補正値記憶部
３７  画像補正部
【図１】
2010112811.tif 000003
【図２】
2010112811.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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