【手続補正書】
【提出日】平成16年4月6日(2004.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】形状測定装置及び外壁材製造方法
【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【請求項４】原料を混練し、混練し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し、当該乾燥された成形体の寸法を計測して外壁材を製造する外壁材製造方法であって、請求項１、２または３に記載の形状測定装置によって前記成形体の寸法を計測することを特徴とする外壁材製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形状測定装置及び外壁材製造方法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及び外壁材製造方法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及び外壁材製造方法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】
さらにまた、本発明は、原料を混練し、混練し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し、当該乾燥された成形体の寸法を計測して外壁材を製造する外壁材製造方法であって、請求項１、２または３に記載の形状測定装置によって前記成形体の寸法を計測することを特徴とする外壁材製造方法にかかるものである。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
つぎに、作動について説明する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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１４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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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２４を配設したものである。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の形状測定装置及び外壁材製造方法によれば、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】
１ 外壁材
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