(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物を複数個所からフラッシュ撮影して得た複数の画像を解析して前記計測対象物の形状を計測する三次元画像計測法に用いられるターゲット治具であって、
複数の保持駒及びこれらの保持駒を長尺状に繋ぐ連結駒を具備して、前記計測対象物の二次元的な曲面に沿って配置可能とした治具本体と、
フラッシュ光を反射して前記画像上で計測点を認識させる複数のターゲットを備え、
前記複数の保持駒には、前記治具本体を前記計測対象物の二次元的な曲面に配置した状態で、前記計測対象物の断面に沿うターゲット保持面がそれぞれ形成され、
前記複数のターゲットは、前記治具本体における複数の保持駒の各ターゲット保持面にそれぞれ保持されている
ことを特徴とするターゲット治具。
【請求項２】
前記治具本体の前記保持駒及び連結駒は、該保持駒の前記ターゲット保持面と直交する方向の軸を介して互いに回動可能に連結されている請求項１に記載のターゲット治具。
【請求項３】
前記保持駒には、前記治具本体を前記計測対象物の端部に沿って配置する場合において、該計測対象物の端面に当接するあて板部が形成されている請求項２に記載のターゲット治具。
【請求項４】
前記治具本体は、前記保持駒としての複数の保持球及びこれらの保持球長尺状に繋ぐ前記連結駒としての連結ピンを具備し、前記複数の保持球は、前記連結ピンを介して互いに捩り可能に連結されている請求項１に記載のターゲット治具。
【請求項５】
前記治具本体には、マグネットから成る吸着部が形成されている請求項１〜４のいずれか一つの項に記載のターゲット治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工物や構造物等の計測対象物を三次元計測する三次元画像計測法に用いられる画像計測用のターゲット治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記した三次元画像計測法は、計測対象物を複数個所からフラッシュ撮影し、これで得た複数の画像をコンピュータで解析して、各画像に写し込んだ複数の計測点の三次元座標を算出する手法である。
【０００３】
この三次元画像計測法において、複数の方向からフラッシュ撮影した計測対象物の画像に写し込まれた複数の計測点を鮮明にするべく、これらの計測点には、フラッシュ光を反射するターゲットを配置するようにしている。
【０００４】
従来において、例えば、計測対象物の湾曲した端部の形状を計測する場合には、非特許文献１に記載されたターゲットテープが用いられる。
このターゲットテープは、円形のターゲットを等間隔に複数配置したシールテープであり、計測対象物の湾曲した端部の縁に沿って貼り付けて使用される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Hubbs Machine & Manufacturing,Inc.のカタログ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記したターゲットテープにおいて、ターゲットをテープ上に配置している都合上、計測対象物における端部の曲面の曲率が大きい場合には、ターゲットが曲面に沿って湾曲してしまうことがあるのに加えて、端部の起伏に隠れてターゲットに見えなくなる部分が生じることがあり、その結果、計測精度が悪化してしまうという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００７】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、計測対象物における曲面の曲率が大きい場合であってとしても、高精度な三次元画像計測を行うことが可能になるターゲット治具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る発明は、計測対象物を複数個所からフラッシュ撮影して得た複数の画像を解析して前記計測対象物の形状を計測する三次元画像計測法に用いられるターゲット治具であって、複数の保持駒及びこれらの保持駒を長尺状に繋ぐ連結駒を具備して、前記計測対象物の二次元的な曲面に沿って配置可能とした治具本体と、フラッシュ光を反射して前記画像上で計測点を認識させる複数のターゲットを備え、前記複数の保持駒には、前記治具本体を前記計測対象物の二次元的な曲面に配置した状態で、前記計測対象物の断面に沿うターゲット保持面がそれぞれ形成され、好ましくは、前記複数の保持駒における各ターゲット保持面の間隔は互いに等しく設定され、前記複数のターゲットは、前記治具本体における複数の保持駒の各ターゲット保持面にそれぞれ保持されている構成としたことを特徴としており、この構成のターゲット治具を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００９】
本発明に係るターゲット治具において、ターゲットには、シールタイプやシート状マグネットタイプのものを用いることができるほか、球状や半球状を成すものも採用し得る。
【００１０】
本発明の請求項１に係るターゲット治具では、治具本体が計測対象物の二次元的な曲面に沿って配置可能としてあるので、計測対象物の曲面の曲率が大きい場合であったとしても、その曲面に沿って隙間無く配置されることとなる。
加えて、複数のターゲットは、治具本体を計測対象物の二次元的な曲面に配置した状態において計測対象物の断面に沿うターゲット保持面にそれぞれ保持されているので、計測対象物の起伏に隠れて複数のターゲットに見えなくなる部分が生じることが回避されることとなる。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係るターゲット治具において、前記治具本体の前記保持駒及び連結駒は、該保持駒の前記ターゲット保持面と直交する方向の軸を介して互いに回動可能に連結されている構成としており、このような構成とすることで、計測対象物における曲面の曲率の大小にかかわらず、その曲面に沿って隙間無く配置し得ることとなる。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３に係るターゲット治具において、前記保持駒には、前記治具本体を前記計測対象物の端部に沿って配置する場合において、該計測対象物の端面に当接するあて板部が形成されている構成としており、この場合には、計測対象物に対するターゲット治具の設置時の手間隙を軽減し得る。
【００１３】
さらにまた、本発明の請求項４に係るターゲット治具において、前記治具本体は、前記保持駒としての複数の保持球及びこれらの保持球を長尺状に繋ぐ前記連結駒としての連結ピンを具備し、前記複数の保持球は、前記連結ピンを介して互いに捩り可能に連結されている構成としており、この場合には、例えば、船体のバルバスバウのような複雑な曲面に沿って隙間無く配置し得ることとなり、したがって、三次元的な表面形状の計測にも用い得ることとなる。
【００１４】
さらにまた、本発明の請求項５に係るターゲット治具において、前記治具本体には、マグネットから成る吸着部が形成されている構成としており、このような構成とすることでも、計測対象物に対するターゲット治具の設置時の手間隙を軽減し得る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るターゲット治具では、上記した構成としているので、計測対象物における曲面の曲率が大きい場合であったとしても、高精度な三次元画像計測を行うことが可能になるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るターゲット治具の一実施例を示す正面説明図（ａ），側面説明図（ｂ）及び分解斜視説明図（ｃ）である。
【図２】図１に示したターゲット治具を用いて湾曲構造部材の端面形状を三次元画像計測する際の要領説明図（ａ）及び一撮影画像の説明図（ｂ）である。
【図３】本発明に係るターゲット治具の他の実施例を示す部分平面説明図（ａ）及びこのターゲット治具を用いて船体のバルバスバウ表面形状を三次元画像計測する際の配置状況説明図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るターゲット治具の一実施例を示しており、この実施例では、本発明に係るターゲット治具を湾曲構造部材の端面形状の三次元画像計測に用いた場合を例に挙げて説明する。
【００１８】
図１に示すように、三次元画像計測法に用いられるターゲット治具１は、計測対象物である湾曲構造部材Ｗの二次元的な曲面に沿って配置可能とした治具本体２と、フラッシュ光を反射して画像上で計測点を認識させる複数のシール状のターゲット３を備えている。
【００１９】
治具本体２は、連結駒２０を介して複数の保持駒１０を繋げて成る長尺体（いわゆるローラチェーン）を３列並列に並べて形成されている。３列並んだ連結駒２０は、計測対象物である湾曲構造部材Ｗ上に直接載置されて、二次元的な曲面に安定して配置することができるようになっている。
【００２０】
この場合、保持駒１０を構成する保持プレート１１，１１同士を連結する各軸１２は、３列並んだ連結駒２０を構成する連結プレート２１，２１同士を連結する各ブッシュ２２を貫通する長寸の軸となっている。
【００２１】
上記した複数の保持駒１０における各軸１２の一方側（図１（ｃ）右下側）は、保持プレート１１を貫通して伸長させてあり、これらの軸１２の各一方側端面をターゲット保持面１３としている。シール状を成す複数のターゲット３は、これらのターゲット保持面１３にそれぞれ貼付されており、複数のターゲット３は、この実施例において、互いの間隔が等しく設定され、治具本体２を湾曲構造部材Ｗ上に配置した状態で、湾曲構造部材Ｗの断面（図１では端面Ｗａ）に沿うように配置される。
【００２２】
この実施例において、複数の保持駒１０のうちのターゲット保持面１３の側（図１（ｃ）右下側）に位置する保持駒１０の各保持プレートは、あて板部１４ａを一体で有する外側保持プレート１４としてそれぞれ形成されている。この外側保持プレート１４のあて板部１４ａは、治具本体２を湾曲構造部材Ｗの端部に配置した状態において、湾曲構造部材Ｗの端面Ｗａに当接することで、セッティングの手間を軽減するようになっている。
【００２３】
なお、治具本体２の連結駒２０の連結プレート２１や保持駒１０の保持プレート１１やブッシュ２２に嵌装されるローラ２３のいずれかが、マグネットから成る吸着部を兼ねるようにすることでも、ターゲット治具１の設置時における手間隙を軽減し得る。また、ローラ２３については、治具本体２を安定して設置させるための錘として機能させることも可能である。
【００２４】
上記したターゲット治具１を用いて、湾曲構造部材Ｗの端面Ｗａの形状を三次元画像計測する場合、まず、図２（ａ）に示すように、湾曲構造部材Ｗの二次元的な曲面を有する端部にターゲット治具１を配置する。
【００２５】
この際、ターゲット保持面１３の側に位置する複数の保持駒１０における各外側保持プレート１４のあて板部１４ａをそれぞれ湾曲構造部材Ｗの端面Ｗａに当接させることで、ターゲット治具１の湾曲構造部材Ｗの端部に対するセッティングが容易なものとなる。
【００２６】
次いで、カメラＣを移動させつつターゲット治具１を設置した湾曲構造部材Ｗを複数個所（図示例では３箇所）からフラッシュ撮影し、これで得た複数の画像をコンピュータＰＣで解析して、図２（ｂ）に示すように、画像に写し込んだターゲット治具１の複数のターゲット３を認識し、これに基づいて複数のターゲット３の三次元座標を算出する、すなわち、湾曲構造部材Ｗの端面Ｗａの三次元形状を計測する。
なお、コンピュータＰＣによる画像処理において、軸１２のターゲット保持面１３に貼付したターゲット３の突出量（湾曲構造部材Ｗの端面Ｗａから突出した量）及び離間量（湾曲構造部材Ｗの表面から離れた量）のオフセットが行われるのは言うまでもない。
【００２７】
このように、上記したターゲット治具１では、治具本体２が多列のローラチェーン状を成しているので、湾曲構造部材Ｗの曲面の曲率が大きい場合であったとしても、その曲面に沿って隙間無く、そして、安定して配置されることとなる。加えて、複数の保持駒１０における各軸１２の一方側をそれぞれ伸長させていると共に、その伸長させた側の端面であるターゲット保持面１３に、複数のターゲット３をそれぞれ貼付するようにしているので、複数のターゲット３は、湾曲構造部材Ｗの端面Ｗａに沿うように配置されることとなり、したがって、湾曲構造部材Ｗの端部の起伏に隠れて複数のターゲット３に見えなくなる部分が生じることが回避されることとなる。
【００２８】
上記した実施例では、治具本体２が３列のローラチェーン状を成している場合を示したが、これに限定されるものではなく、治具本体２が２列や４列以上のローラチェーン状（或いはブッシュチェーン状）を成していたり、単列のローラチェーン状（或いはブッシュチェーン状）を成していたりしてもよく、治具本体２として、単列のチェーン状のものを採用するか、多列のチェーン状のものを採用するかは、計測対象物の形状や計測仕様に応じて適宜決定することができる。
【００２９】
また、上記した実施例では、複数の保持駒１０における各軸１２の一方側をそれぞれ伸長させ、その伸長させた側の端面をターゲット保持面１３として設定するようにしているが、軸１２を一方側及び他方側のいずれの側に伸長させてもよく、ターゲット保持面１３も軸１２の一方側及び他方側のいずれの側の端面に設定してもよい。そして、軸１２の伸長方向やターゲット保持面１３の設定部位も、計測対象物の形状や計測仕様に応じて適宜決定することができる。
【００３０】
さらに、上記した実施例では、ターゲット保持面１３の側に位置する保持駒１０の各保持プレートが、あて板部１４ａを一体で有する外側保持プレート１４としてそれぞれ形成されている場合を示したが、あて板部１４ａは必ずしも必要なものではなく、ターゲット保持面１３の側に、外側保持プレート１４に替えて保持プレート１１を採用しても差し支えない。外側保持プレート１４及びあて板部１４ａを持たない保持プレート１１のうちのいずれの保持プレートを採用するかは、計測対象物の形状や計測部位に依存する。
【００３１】
つまり、あて板部１４ａを一体で有する外側保持プレート１４は、上記した実施例のように、湾曲構造部材Ｗの二次元的な曲面を有する端部の形状を三次元画像計測する場合において、必要に応じて採用される。一方、あて板部１４ａを持たない保持プレート１１は、例えば、図２（ａ）に仮想線で示すように、湾曲構造部材Ｗの端部から離れた中央付近に配置して、湾曲構造部材Ｗの二次元的な曲面を有する中央部の形状を三次元画像計測したり、発電所のボイラ配管などの大径パイプの形状を三次元画像計測したりする場合において採用される。
【００３２】
図３は、本発明に係るターゲット治具の他の実施例を示しており、この実施例では、本発明に係るターゲット治具を船体のバルバスバウにおける三次元的な表面形状の計測に用いた場合を示している。
【００３３】
図３（ａ）に簡略的に示すように、このターゲット治具３１の治具本体３２は、複数の保持駒としての保持球４０と、これらの保持球４０を長尺状に繋ぐ連結駒としての連結ピン５０とを具備しており、複数の保持球４０は、連結ピン５０を介して互いに捩り可能になっている。この実施例では、保持駒としての保持球４０の表面全体がターゲット保持面であり、また、ターゲットでもある。
【００３４】
このようなターゲット治具３１では、図３（ｂ）に示すように、船体のバルバスバウＢにおける三次元的な表面形状の計測に用いる場合、治具本体３２の複数の保持球４０は、連結ピン５０を介して互いに捩り可能になっているので、バルバスバウＢの複雑な曲面に沿って隙間無く配置されることとなる。
【００３５】
この場合も、治具本体３２の保持持球４０が、マグネットから成る吸着部を有するようにすれば、ターゲット治具３１の設置時における手間隙を軽減し得ることとなる。
【００３６】
上記した実施例では、本発明に係るターゲット治具を湾曲構造部材の端面形状の三次元画像計測に用いた場合や、船体のバルバスバウにおける三次元的な表面形状の計測に用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、翼面形状や、車体形状の三次元画像計測に用いることができる。
【００３７】
本発明に係るターゲット治具の構成は、上記した実施例の構成に限定されるものではなく、複数のターゲットの互いの間隔は、必ずしも等しく設定する必要はない。
【符号の説明】
【００３８】
１，３１  ターゲット治具
２，３２  治具本体
３  ターゲット
１０  保持駒
１２  軸
１３  ターゲット保持面
１４ａ  あて板部
２０  連結駒
４０  保持球（保持駒；ターゲット保持面；ターゲット）
５０  連結ピン（連結駒）
Ｂ  バルバスバウ（計測対象物）
Ｗ  湾曲構造部材（計測対象物）
Ｗａ  湾曲構造部材の端面
【図１】
0005488828.tif 000002
【図３】
0005488828.tif 000003
【図２】
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