(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車エンジン表面凹凸形状の３次元計測および３次元検査を可能とする装置を提供する。【解決手段】自動車エンジンをエンジン載置・走行テーブル２上に位置決めし、高さに応じて照明撮像系の焦点を合わせ、エンジン上面の共通撮像点を頂点として構成される倒立二等辺三角形底辺の左右頂点に、それぞれ共通撮像点を傾斜光軸で撮像する姿勢に配置したテレセントリックレンズ付カラーラインセンサ撮像手段５−１、５ー２と、撮像点直上方向と、左右のカラーラインセンサより下方の２方向から成る二等辺三角形の３頂点に配置した色相別カラー光束投光手段６−１、６−２、６−３で構成されたことにより、全画素を均等な正射影角で撮像した画像を獲得し、平面領域を抽出し、各画素の色相混色比を用いて、エンジン表面パッチの法線角度を算出し、凹凸欠陥の高さあるいは深さと広がりを３次元測定し、測定データに基づいてエンジン品質の良否判定を行う。【選択図】図１
2014181960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車エンジンをスキャン撮像し、平面領域の凹凸を３次元計測する自動車エンジン３次元計測装置であって、
照明撮像手段と、平面領域抽出手段と、演算処理手段と、エンジン位置決め手段と、エンジン高さ計測・焦点合わせ手段とより成り、
前記照明撮像手段は、エンジン載置・走行テーブルと、カラー光束投光手段と、カラーラインセンサ撮像手段とを備え、エンジン載置・走行テーブルの走行方向（Ｙ軸方向）を側方より見る側面観構成において、エンジン上面の共通撮像点を頂点として構成される倒立二等辺三角形底辺の左右頂点に、それぞれ共通撮像点を傾斜光軸で撮像する姿勢に配置したテレセントリックレンズ付カラーラインセンサ撮像手段と、撮像点直上方向と、左右のカラーラインセンサより下方の２方向から成る二等辺三角形の３頂点に配置した色相別カラー光束投光手段で構成されたことにより、左右のカラーラインセンサがそれぞれ、全画素を均等な正射影角で撮像した画像を獲得し、
前記平面領域抽出手段は、得られた画像の画素値を利用して計測範囲である平面領域を抽出し、
前記演算処理手段は、平面領域各画素の色相混色比を用いて、エンジン表面パッチの法線角度を算出し、凹凸の高さあるいは深さと広がりを測定する自動車エンジン３次元計測装置において、
前記エンジン位置決め手段は、エンジン載置・走行テーブル上において、原点を基点とするＸＹ固定フレームと、エンジンの奥行（Ｘ方向の長さ）に応じてエンジンを挟み込む位置に移動する可動フレームとを備え、
前記エンジン高さ計測・焦点合わせ手段は、前記エンジン位置決め手段によってエンジン載置・走行テーブル上に載置されたエンジンの高さを自動的に計測し、前記照明撮像手段の焦点をエンジン上面に合わせることを特徴とする自動車エンジン３次元計測装置。
【請求項２】
自動車エンジンをスキャン撮像し、平面領域の凹凸欠陥を３次元計測して、良否判定を行う自動車エンジン３次元検査装置であって、
照明撮像手段と、平面領域抽出手段と、演算処理手段と、エンジン位置決め手段と、エンジン高さ計測・焦点合わせ手段とより成り、
前記照明撮像手段は、エンジン載置・走行テーブルと、カラー光束投光手段と、カラーラインセンサ撮像手段とを備え、エンジン載置・走行テーブルの走行方向（Ｙ軸方向）を側方より見る側面観構成において、エンジン上面の共通撮像点を頂点として構成される倒立二等辺三角形底辺の左右頂点に、それぞれ共通撮像点を傾斜光軸で撮像する姿勢に配置したテレセントリックレンズ付カラーラインセンサ撮像手段と、撮像点直上方向と、左右のカラーラインセンサより下方の２方向から成る二等辺三角形の３頂点に配置した色相別カラー光束投光手段で構成されたことにより、左右のカラーラインセンサがそれぞれ、全画素を均等な正射影角で撮像した画像を獲得し、
前記平面領域抽出手段は、得られた画像の画素値を利用して計測範囲である平面領域を抽出し、
前記演算処理手段は、平面領域各画素の色相混色比を用いて、エンジン表面パッチの法線角度を算出し、凹凸欠陥の高さあるいは深さと広がりを測定し、
前記エンジン位置決め手段は、エンジン載置・走行テーブル上において、原点を基点とするＸＹ固定フレームと、エンジンの奥行（Ｘ方向の長さ）に応じてエンジンを挟み込む位置に移動する可動フレームとを備え、
前記エンジン高さ計測・焦点合わせ手段は、前記エンジン位置決め手段によってエンジン載置・走行テーブル上に載置されたエンジンの高さを自動的に計測し、前記照明撮像手段の焦点をエンジン上面に合わせる３次元検査装置において、
良否判定手段が、前記演算処理手段によって測定された凹凸欠陥の高さあるいは深さと広がりのデータを、予め設定された３次元欠陥形状の基準値に徴して、エンジン良否の判定を行うことを特徴とする自動車エンジン３次元検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジンの３次元計測装置と検査装置に関するものであり、特に自動車工場において、自動車エンジン上面平面領域の凹凸を３次元計測する装置と、３次元計測のうえ凹凸欠陥を検査する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年自動車エンジンは多くの場合、アルミ合金ダイカスト製法により製造されている。この際、削りだされた上面の平面領域は、あくまで平面でなければならないが、ダイカスト製造時に混入した微小な空泡が露出した陥凹や、削りだしによるバリなどの、微小な凹凸欠陥が生じることは避けられない。
これらの欠陥は、現在、目視全数検査によりチェックし、一定閾値以上の欠陥を有するエンジンは、不良品と判定しており、検査の自動化は全く行われていない。そのため、検査員による判定基準のばらつきが避けられず、また検査データが残らないため、エンジンのトレーサビリティーもまったくできていない。
これまで自動検査ができなかった原因は、従来の３次元計測技術では、ワーク・サイズ対分解能のバランスがとれず、また、既知光束を投光する能動的３次元計測方法では、投光光束の分解能を一定値以上に上げることが困難であること、さらには、すべての能動的方法が、高い平面度の基準面を前提としていることによるものと思われる。
【０００３】
本出願人は、すでにこれまでに実用化している既知パタン光の投光方式とはまったく異なる３次元画像計測法を提案し、公示している（特許文献１）。これは、立体物の表面角度をセンシングする新しい原理に基づく方法であり、原理上基準面の高低変動にまったく影響を受けない点において、従来法にはない長所を有している。しかしながら、公示された技術は主として、電子機器の基板上のはんだバンプを対象とした、３次元計測技術であった。
【０００４】
公示技術は、電子機器用基板上のバンプのように、平板上の突起物計測にはそのまま適用が可能であるが、自動車エンジンのような立体上の微小な凹凸を計測するにはそのままでは不十分であった。
基板とエンジンは、３次元精密計測の対象として、下記の点で異なっている。
（１）基板は、自動チャッキングを予定して設計されるので、精密な位置決めのための原点マークやチャッキング用のエッジまたはホールが用意されているので、計測装置においてもそれらを利用して正確な位置決めができるが、エンジンにはそのような用意がまったくなされていない。
（２）基板は、上面基準で保持することにより、撮像装置の焦点位置に必ず計測箇所のピントをあわせることができるが、エンジンは機種ごとに高さが異なり、しかも上面基準で保持することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９４０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、３次元計測のための位置決め手立てが用意されていないうえ、機種ごとに幅、奥行、高さのすべてが異なる立体物である自動車エンジンを対象として、表面の微小な形状を３次元計測あるいは検査する適切な方法が存在しなかった点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１の自動車エンジン３次元計測装置は、自動車エンジンをスキャン撮像し、平面領域の凹凸を３次元計測する自動車エンジン３次元計測装置であって、照明撮像手段と、平面領域抽出手段と、演算処理手段と、エンジン位置決め手段と、エンジン高さ計測・焦点合わせ手段とより成り、前記照明撮像手段は、エンジン載置・走行テーブルと、カラー光束投光手段と、カラーラインセンサ撮像手段とを備え、エンジン載置・走行テーブルの走行方向（Ｙ軸方向）を側方より見る側面観構成において、エンジン上面の共通撮像点を頂点として構成される倒立二等辺三角形底辺の左右頂点に、それぞれ共通撮像点を傾斜光軸で撮像する姿勢に配置したテレセントリックレンズ付カラーラインセンサ撮像手段と、撮像点直上方向と、左右のカラーラインセンサより下方の２方向から成る二等辺三角形の３頂点に配置した色相別カラー光束投光手段で構成されたことにより、左右のカラーラインセンサがそれぞれ、全画素を同一の正射影角で撮像した画像を獲得し、前記平面領域抽出手段は、得られた画像の画素値を利用して計測範囲である平面領域を抽出し、前記演算処理手段は、平面領域各画素の色相混色比を用いて、エンジン表面パッチの法線角度を算出し、凹凸の高さあるいは深さと広がりを測定する自動車エンジン３次元計測装置において、前記エンジン位置決め手段は、エンジン載置・走行テーブル上において、原点を基点とするＸＹ固定フレームと、エンジンの奥行（Ｘ方向の長さ）に応じてエンジンを挟み込む位置に移動する可動フレームとを備え、前記エンジン高さ計測・焦点合わせ手段は、前記エンジン位置決め手段によってエンジン載置・走行テーブル上に載置されたエンジンの高さを自動的に計測し、前記照明撮像手段の焦点をエンジン上面に合わせることを特徴とする。
また本発明の請求項２の自動車エンジン３次元検査装置は、自動車エンジンをスキャン撮像し、平面領域の凹凸欠陥を３次元計測して、良否判定を行う自動車エンジン３次元検査装置であって、照明撮像手段と、平面領域抽出手段と、演算処理手段と、エンジン位置決め手段と、エンジン高さ計測・焦点合わせ手段とより成り、前記照明撮像手段は、エンジン載置・走行テーブルと、カラー光束投光手段と、カラーラインセンサ撮像手段とを備え、エンジン載置・走行テーブルの走行方向（Ｙ軸方向）を側方より見る側面観構成において、エンジン上面の共通撮像点を頂点として構成される倒立二等辺三角形底辺の左右頂点に、それぞれ共通撮像点を傾斜光軸で撮像する姿勢に配置したテレセントリックレンズ付カラーラインセンサ撮像手段と、撮像点直上方向と、左右のカラーラインセンサより下方の２方向から成る二等辺三角形の３頂点に配置した色相別カラー光束投光手段で構成されたことにより、左右のカラーラインセンサがそれぞれ、全画素を同一の正射影角で撮像した画像を獲得し、前記平面領域抽出手段は、得られた画像の画素値を利用して計測範囲である平面領域を抽出し、前記演算処理手段は、平面領域各画素の色相混色比を用いて、エンジン表面パッチの法線角度を算出し、凹凸欠陥の高さあるいは深さと広がりを測定し、前記エンジン位置決め手段は、エンジン載置・走行テーブル上において、原点を基点とするＸＹ固定フレームと、エンジンの奥行（Ｘ方向の長さ）に応じてエンジンを挟み込む位置に移動する可動フレームとを備え、前記エンジン高さ計測・焦点合わせ手段は、前記エンジン位置決め手段によってエンジン載置・走行テーブル上に載置されたエンジンの高さを自動的に計測し、前記照明撮像手段の焦点をエンジン上面に合わせる３次元検査装置において、良否判定手段が、前記演算処理手段によって測定された凹凸欠陥の高さあるいは深さと広がりのデータを、予め設定された３次元欠陥形状の基準値に徴して、エンジン良否の判定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自動車エンジン３次元計測装置は、エンジン位置決め手段とエンジン高さ計測・焦点合わせ手段によって、機種ごとに異なるディメンションのエンジンを対象として、撮像点直上方向と、左右のカラーラインセンサより下方の２方向から成る二等辺三角形の３頂点から色相別カラー光束を投光し、左右のカラーラインセンサでそれぞれ全画素を均一な正射影角で撮像した画像を獲得し、抽出した平面領域の各画素の色相混色比を用いて、エンジン表面パッチの法線角度を算出するので、どのようなディメンションのエンジンに対しても、上面の微小な凹凸の高さあるいは深さと広がりを測定することができるという利点がある。
また本発明の自動車エンジン３次元検査装置は、エンジン位置決め手段とエンジン高さ計測・焦点合わせ手段によって、機種ごとに異なるディメンションのエンジンを対象として、撮像点直上方向と、左右のカラーラインセンサより下方の２方向から成る二等辺三角形の３頂点から色相別カラー光束を投光し、左右のカラーラインセンサでそれぞれ全画素を均一な正射影角で撮像した画像を獲得し、抽出した平面領域の各画素の色相混色比を用いて、エンジン表面パッチの法線角度を算出するので、どのようなディメンションのエンジンに対しても、上面の微小な凹凸の高さあるいは深さと広がりを測定し、予め設定された３次元欠陥形状の基準値に徴して、エンジン良否の判定を行うことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の自動車エンジン３次元計測装置の全体構成を示す説明図である。（実施例１）
【図２】図２は本発明のエンジン位置決め手段を説明する模式図である。（実施例１、２）
【図３】図３は光軸切断・正射影撮像を説明する模式図である。（実施例１、２）
【図４】図４は球状モデル画像画素のスキャン方向に沿う２色相光の強度分布グラフである。（実施例１、２）
【図５】図５は２色相光の色相光強度基準化比率分布グラフである。（実施例１、２）
【図６】図６は３色相光の基準化強度分布を示す説明図である。（実施例１、２）
【図７】図７は表面パッチの高さから自動車エンジンの高さを算出する過程を示す説明図である。（実施例１、２）
【図８】図８は球状モデルを用いて対応表を作成し、自動車エンジンの３次元計測を行うステップを説明するフロー図である。（実施例１）
【図９】図９は本発明の自動車エンジン３次元検査装置の全体構成を示す説明図である。（実施例２）
【図１０】図１０は球状モデルを用いて対応表を作成し、自動車エンジンの３次元計測と検査を行うステップを説明するフロー図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
自動車エンジン上面の微小な凹凸の高さあるいは深さと広がりを測定するという目的を、エンジン位置決め手段とエンジン高さ計測・焦点合わせ手段によって、機種ごとに異なるディメンションのエンジンを位置決めし、撮像点直上方向と、左右のカラーラインセンサより下方の２方向から成る二等辺三角形の３頂点から色相別カラー光束を投光し、全画素を均一な正射影角で撮像し、得られた画像各画素の色相混色比を用いて、エンジン表面パッチの法線角度を算出することによって実現した。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の１実施例の自動車エンジン３次元計測装置の全体構成図であり、エンジン載置・走行テーブル１上に備えられたエンジン位置決め装置２が、自動車エンジン３を位置決めした状態を示す図である。
【００１２】
図２は、エンジン位置決め装置２の形状を示す説明図である。図２（Ａ）のa-a'断面図に示したように、エンジン載置・走行テーブル１上には、原点１−２を基点とするＸＹ固定フレーム２−１と、可動フレーム２−２から成るエンジン位置決め装置２を備え、図２（Ｂ）の平面図に示したように、エンジン３の奥行（Ｘ方向の長さ）に応じて可動フレーム２−２をエンジン３を挟み込む位置に移動して固定し、固定フレーム２−１と可動フレーム２−２の間に、同型エンジンを載置するフレームを構成するようにしている。
【００１３】
エンジン３を位置決め装置２にセットしたら、エンジン高さ計測・焦点合わせ装置４を作動して、エンジン３上面高さを計測する。このセンサには、赤外レーザ・センサを用いているが、距離計測が可能なセンサであればこれに限定されないことは言うまでもない。
この実施例では、計測された高さに応じて、照明撮像装置５、６の高さをマニュアルで調節しているが、勿論、計測値に応じてそれらの高さを自動調節するようにしてもよい。
【００１４】
図１において、カラーラインセンサカメラ５−１と５−２の光軸がつくる垂直平面は、エンジン載置・走行テーブル１の走行方向（Ｙ軸方向）に平行である。カメラ５−１と５−２は対向し、エンジン３上面の撮像点（奥行のＸ方向には、撮像ライン）に対して同じ固定傾斜角で傾斜し、エンジン載置・走行テーブル１の走行方向（Ｙ軸方向）を側方より見る側面観において、両カメラは、エンジン３上面の撮像点を頂点とした倒立二等辺三角形底辺の２頂点に位置するように配置されている。
【００１５】
第１色相光源装置６−１は第１カメラ５−１よりも低い位置で第１カメラと同じ方位角方向からエンジン３上面に第１色相光を投光し、第２色相光源装置６−２は第２カメラ５−２よりも低い位置で第２カメラと同じ方位角方向からエンジン３上面に第２色相光を投光し、第３色相光源装置６−３は直上方向から第３色相光をエンジン３上面に投光している。
これらの３光源装置、６−１、６−２、および６−３は、側面観において二等辺三角形の頂点に位置し、カラーラインセンサカメラ５−１および５−２と一体構成とすることにより、カラー光束の投光角度と受光の正射影光軸角度を固定化し、表面角度算出精度を確保している。
【００１６】
これらの投光・撮像系は、制御装置７に接続され、制御装置７は、平面領域抽出ユニット８、２センサデータ統合ユニット９、３色相光強度基準化比率算出ユニット１０、表面角度対応ユニット１１、高さ算出ユニット１２、および統合システム制御ユニット１３を有し、各ユニット８乃至１３は、バス１８を通じてデータの交換を行う。
【００１７】
また、制御装置７には、教示データ等の入力を行う入力ユニット１４と、検査結果等を印字する出力ユニット１５と、外部装置との間でデータ送受を行う通信ユニット１６と、画像や検査結果等を表示する表示ユニット１７が接続されている。
【００１８】
この実施例では、第１色相光を青色光、第２色相光を緑色光、第３色相光を赤色光としているが（図示せず）、これらは技術的便利のためであって、相互に色相が異なれば同じ効果が得られるので、ブルー光・イエロー光・マゼンタ光の組合せや、そのいずれかを白色光にするなどしても差支えない。
【００１９】
この発明では、エンジン３上面に対する両ラインセンサカメラの光軸を一定の固定角度で傾斜させて、測定対象２を斜めに見下ろして撮像するようにしているが、この撮像方式は、光切断法における既知パタンの傾斜投影と同じ光学的役割を有するものであり、発明者はこの撮像法を「光軸切断法」と名づけている（図３）。
【００２０】
またこの発明では、両ラインセンサカメラの前方にテレセントリックレンズを装着して（図示せず）、正射影角を平行とし、ラインセンサの全ピクセルに入射する光束を平行光としている（図３）。
【００２１】
以上の投光・撮像系によって、光拡散表面（Lambertian surface）を有する立体であるエンジン３上面を照明すると、その表面は表面傾斜角に応じて混色に染められるので、これを撮像すると、傾斜角に応じて表面が色づいた画像が得られる。
この発明は、以上の投光・撮像系によって混色に染められた表面色相から、エンジン３上面の表面角度を算出し、さらに表面角度から高さデータを算出する装置を提供するものである。
【００２２】
次に、本発明にかかわる計測の原理について説明する。それは、次の２段階で構成されている。
第１段階：球状モデルを用いて、表面混色色相と表面角度の対応表を作成する。
第２段階：エンジン３上面の表面混色色相から、対応表を参照して、測定対象の高さデータを作成する。
【００２３】
ここで、球状モデルを使用する理由について説明する。球状モデルの表面は、立体のすべての表面角度を有するため、理想的な表面角度モデルとして取り扱われている。表面角度は、表面の微小領域である表面パッチに垂直な法線ベクトルで表され、法線ベクトルは、傾斜角ベクトル成分と方位角ベクトル成分の２ベクトルから成る。
本発明の投光・撮像系は、図３の幾何光学的関係に基づいて、対象物表面の法線ベクトルのうちの傾斜角ベクトル成分のみをもっぱらセンシングするので、この系で球状モデルを撮像すると、表面パッチの傾斜角のみに対応した色相で色づけられた画像が得られる。この色相画像には、表面法線ベクトルのうちの方位角成分はまったく含まれない。
【００２４】
表面混色色相と表面角度の対応表の作成においては、光拡散表面を有する球体を全表面角度モデルとして用い、これを本発明になる投光・撮像系（図１、９）によって照明、撮像する。
【００２５】
図１、９に示した第１色相光（青色）と第３色相光（赤色）を球状モデルに投光し、第１カメラ３−１で撮像した画像のモデル直径に沿う画素値プロファイルを、図４に示す。図５は、この出力値をスムージングかつ基準化（正規化）して得られたグラフである。グラフの横軸は、球状モデルの直径に沿う画素の番号に対応し、それぞれの画素は、球状モデル表面パッチに位置対応しているので、各表面パッチの傾斜角は既知である。そこで、この球状モデルデータを元にして、画素値の青赤２色の基準化強度比率と表面パッチの傾斜角の対応表を作成する。
【００２６】
図６のグラフは、球状モデルの表面によって拡散された光束の強度分布に対応するもので、理論的に強度の正規分布に対応する（数１）。数式において、σの２乗は拡散幅に対応する分散である。
【００２７】
【数１】
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【００２８】
第２色相光（緑色）と第３色相光（赤色）の関係は、第１色相光（青色）と第３色相光（赤色）の関係とミラーイメージとして同様である。これらを球状モデルに投光して第２カメラ５−２によって撮像すると、球状モデルの９０°以上の表面傾斜角との対応データが得られる。すべてのデータを総合すると、各色相光の基準化強度比率と、０°〜１８０°に亘る表面傾斜角の対応関係が得られる（図６）。
【００２９】
次に、画像の各画素サイズは、対象物の表面パッチのサイズに対応しており、表面パッチの傾斜面を斜辺とする直角三角形において、底辺寸法は一定であるため、底辺と斜辺のなす角度に応じて、直角三角形の高さを正接値として求めることができる。このようにして得られた表面パッチの高さを、ラインセンサピクセルのスキャン方向に沿って積分すれば、そのピクセルに沿う、エンジン３上面からの表面縦断面高さが算出できる（図７）。
図７は、上方に盛り上がるコンベックス形状の例を示しているが、下方に陥凹するコンケーブ形状においても、左右方向の色相混色が逆になるので、同様な積分によって深さを算出することができる。
【００３０】
未知の測定対象を計測する場合には、まず、その対象を図１に示した構成の装置によって撮像し、その画像を構成する各画素の色相強度基準化比率から対応表を参照して対象表面パッチの傾斜角を算出し、それらをスキャンラインに沿って加算して縦断面高さを算出し、縦断面高さを総合して、対象全体の高さデータを算出する。
【００３１】
なお、これまでは、画素の色相強度基準化比率と対象表面パッチの傾斜角との対応表を作成した後、傾斜角から表面パッチの高さを求める順序を説明したが、傾斜角と高さとは一義的な関係にあるので、画素の色相強度基準化比率と表面パッチ高さの対応表を作成し、これを参照するようにしてもよいことは、言うまでもない。
【００３２】
次に、図８のフロー図に従って、この実施例の計測手順を説明する。図８Ａのフロー図は球状モデルを用いて対応表を作成するステップを、また図８Ｂのフロー図はエンジン３上面を計測するステップを、それぞれ示す。
【００３３】
まず図８Ａにおいて、球状モデルを計測基準面にセットし（ＳＴ１）、図１の構成に設定された投光・撮像系の２台のカメラで同時に撮像する（ＳＴ２）。次に、得られた画像から、色相光反射強度プロファイルをデータ化し（ＳＴ３）、これを基準化し（ＳＴ４）、基準化比率データと表面角度の対応表を作成する（ＳＴ５）。
【００３４】
次に図８Ｂにおいて、まず測定対象とするエンジン３の外形に合わせて位置決め装置２を調節し（ＳＴ６）、エンジン３をエンジン載置・走行テーブル１にセットし（ＳＴ７）、図１の構成に設定された投光・撮像系の２台のカメラで同時にスキャン撮像する（ＳＴ８）。次に、得られた画像から平面領域を抽出し（ＳＴ９）、平面領域の画素値から、色相光反射強度基準化比率を算出し（ＳＴ１０）、対応表を参照して画素に対応する表面パッチの傾斜角を算出する（ＳＴ１１）。次に、表面パッチ高さを算出し（ＳＴ１２）、スキャン方向に沿って積分して、全体の３次元データを作成する（ＳＴ１３）。そして最後に、そのデータから、凹凸欠陥の個数、位置、３次元データを報告する（ＳＴ１４）。
【実施例２】
【００３５】
次に、この発明の第２の実施例を説明する。
第２実施例は、エンジン上面平面領域の凹凸欠陥を３次元計測した後、エンジンとしての品質良否を判定する検査装置である。
図９は、第２実施例の構成を示した説明図である。
【００３６】
第２実施例の照明・撮像系は、図示のとおり、第１実施例の照明・撮像系と同一であるため、説明を割愛する。
【００３７】
第２実施例の投光・撮像系は、制御装置７に接続され、制御装置７は、平面領域抽出ユニット８、２センサデータ統合ユニット９、表面角度算出ユニット１０、高さ算出ユニット１１、良否判定ユニット１２、および統合システム制御ユニット１３を有し、各ユニット８乃至１３は、バス１８を通じてデータの交換を行う。
【００３８】
また、制御装置７には、教示データ等の入力を行う入力ユニット１４と、検査結果等を印字する出力ユニット１５と、外部装置との間でデータ送受を行う通信ユニット１６と、画像や検査結果等を表示する表示ユニット１７が接続されている。
【００３９】
この実施例では、第１色相光を青色光、第２色相光を緑色光、第３色相光を赤色光としているが（図示せず）、これらは技術的便利のためであって、相互に色相が異なれば同じ効果が得られるので、ブルー光・イエロー光・マゼンタ光の組合せや、そのいずれかを白色光にするなどしても差支えない。
【００４０】
次に、図１０のフロー図に従って、この実施例の計測手順を説明する。図１０Ａのフロー図は球状モデルを用いて対応表を作成するステップを、また図１０Ｂのフロー図はエンジン３上面を計測して良否判定するステップを、それぞれ示す。
【００４１】
まず図１０Ａにおいて、球状モデルを計測基準面にセットし（ＳＴ１）、図９の構成に設定された投光・撮像系の２台のカメラで同時に撮像する（ＳＴ２）。次に、得られた画像から、色相光反射強度プロファイルをデータ化し（ＳＴ３）、これを基準化し（ＳＴ４）、基準化比率データと表面角度の対応表を作成する（ＳＴ５）。
【００４２】
次に図１０Ｂにおいて、まず測定対象とするエンジン３の外形に合わせて位置決め装置２を調節し（ＳＴ６）、エンジン３をエンジン載置・走行テーブル１にセットし（ＳＴ７）、図９の構成に設定された投光・撮像系の２台のカメラで同時にスキャン撮像する（ＳＴ８）。次に、得られた画像から平面領域を抽出し（ＳＴ９）、平面領域の画素値から、色相光反射強度基準化比率を算出し（ＳＴ１０）、対応表を参照して画素に対応する表面パッチの傾斜角を算出する（ＳＴ１１）。次に、表面パッチ高さを算出し（ＳＴ１２）、スキャン方向に沿って積分して、全体の３次元データを作成する（ＳＴ１３）。そのデータから、凹凸欠陥の個数、位置、３次元データを収集する（ＳＴ１４）。そして最後に、各凹凸箇所の計測データを、予め設定された良否判定閾値に徴して良否判定する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
撮像点直上方向と、左右のカラーラインセンサより下方の２方向から成る二等辺三角形の３頂点から色相別カラー光束を投光し、左右のカラーラインセンサで全画素をそれぞれ均等な正射影角で撮像し、抽出した平面領域の各画素の色相混色比を用いて、エンジン表面パッチの法線角度を算出し、３次元計測することにより、どのようなディメンションのエンジンに対しても、上面の微小な凹凸の高さあるいは深さと広がりの３次元測定と検査が適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１    エンジン載置・走行テーブル
２    エンジン位置決め装置
３    エンジン
４    エンジン高さ計測・焦点合わせ装置
５    カラーラインセンサカメラ
６    カラー光束投光光源装置
７    制御装置
【図１】
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【図２】
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【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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