(57)【要約】【課題】計測対象物における表面反射率の大小にかかわらず、適切に計測対象物の三次元計測を行うことができる三次元形状計測装置を提供する。【解決手段】  ワーク１０に照射するスリット光１１の照射強度を変更可能な照射手段２と、ワーク１０に照射されるスリット光１１によりワーク１０表面に形成される光切断線１２を撮像する撮像手段３と、撮像された光切断線１２を含む画像を用いてワーク１０の三次元形状を計測する演算手段４１とを備える三次元形状計測装置１であって、照射手段２はワーク１０にスリット光１１の照射強度を段階的に変化させて照射し、撮像手段３は照射強度毎の光切断線１２を撮像し、演算手段４１は撮像手段３で得られた照射強度毎の光切断線１２を含む画像を用いて照射強度毎にワーク１０の三次元形状を計測し、照射強度毎の三次元形状計測結果に基づいてワーク１０の最適な三次元形状を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物に対して照射するスリット光の照射強度を変化させることが可能な照射手段と、
前記照射手段が前記計測対象物に対して照射する前記スリット光によって、前記計測対象物の表面に形成される光切断線を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された前記光切断線を含む二次元画像を用いて、前記計測対象物の三次元形状を計測する演算手段と、を備える三次元形状計測装置であって、
前記照射手段は、前記計測対象物に対して、前記スリット光の照射強度を段階的に変化させて照射し、
前記撮像手段は、前記照射強度毎の光切断線を撮像し、
前記演算手段は、前記撮像手段によって得られた前記照射強度毎の光切断線を含む二次元画像を用いて、前記照射強度毎に前記計測対象物の三次元形状を計測し、該照射強度毎の三次元形状計測結果に基づいて、前記計測対象物の最適な三次元形状を求めることを特徴とする三次元形状計測装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記撮像手段によって得られた前記照射強度毎の前記光切断線を含む前記二次元画像を基に最適な光切断線を算出し、該最適な光切断線を用いて、前記計測対象物の三次元形状を求めることを特徴とする請求項1に記載の三次元形状計測装置。
【請求項３】
前記照射手段は、前記計測対象物に対して所定の照射強度のスリット光を走査させた後、前記計測対象物に対して前記所定の照射強度と異なる照射強度のスリット光を走査させることを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元形状計測装置。
【請求項４】
前記照射手段は、前記照射強度を切り替えながら、前記スリット光を前記計測対象物に対して走査させることを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元形状計測装置。
【請求項５】
前記撮像手段により撮像した前記光切断線の輝度が、前記撮像手段により得られる画像の各画素の有効輝度値の上限を超えた場合に、前記光切断線の輝度が、前記有効輝度値の上限以下になるように、前記照射手段から照射される前記スリット光の照射強度を調整し、前記撮像手段により撮像した前記光切断線の輝度が、前記撮像手段により得られる画像の各画素の有効輝度値の下限を下回った場合に、前記光切断線の輝度が、前記有効輝度値の下限以上になるように、前記照射手段から照射される前記スリット光の照射強度を調整することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の三次元形状計測装置。
【請求項６】
前記照射手段は、前記スリット光として赤外レーザを用いており、
前記撮像手段には、可視光カットフィルタが設けられていることを特徴とする請求項1から５のいずれかに記載の三次元形状計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光切断法による三次元形状計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触による三次元形状計測の手法として、光切断法と呼ばれるものがある。かかる手法においては、計測対象物（以下「ワーク」とする）に対して、レーザ光等による薄いシート状の光（以下「スリット光」とする）を照射する。スリット光が照射されたワークの表面には、その断面形状に応じて反射光の輝線（以下「光切断線」とする）が形成される。ワークの表面に形成された光切断線は、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ，半導体位置検出素子）や、イメージセンサなどの撮像素子によって電気信号へと変換され、撮像される。この撮像された光切断線から形成される光切断線と撮像センサ間の視線の方程式と、スリット光と光切断線によって形成される平面の方程式を連立させることにより、三角測量の原理を用いて、光切断線、すなわちワークの表面上の各点の三次元座標が計測される。また、スライドテーブルでワーク全体を平行移動させる、回転ミラーを用いてスリット光を走査するなどの方法で、光切断線に対する一連の計測をワーク全体に対して行い、ワークの三次元形状を計測する。
【０００３】
ワークの表面に形成された光切断線を撮像する際、光に対する反射率の高い、鏡面反射する金属部品や、反対に、反射率の低い黒色物体など、様々な反射率を持つワーク表面に対して、形成される光切断線を適切かつ確実に抽出することが、三次元物体形状計測の精度を確保するために必要とされる。
【０００４】
撮像素子が計測可能な輝度の範囲には限界があり、スリット光源の照射強度とワーク表面の反射率の組合せによって、光切断線の抽出を適切に行えない場合がある。具体的には、高すぎる照射強度のスリット光は、高い反射率の素材を持つワーク表面へ照射した際、撮像素子へ到達する反射光の輝度が、撮像素子で計測可能な範囲の上限を超えてしまうため、撮像された二次元画像から適切な光切断線を抽出する事が困難になる。逆に、低すぎる照射強度のスリット光は、低い反射率の素材を持つワーク表面へ照射した際、撮像素子へ到達する反射光の輝度が、撮像素子で計測可能な範囲を下回ってしまうため、撮像された二次元画像から適切な光切断線を抽出する事が困難になる。
【０００５】
これらの問題は、複数の素材が混在するワーク表面において特に顕著となり、あるワーク表面素材に対して有効な光切断線を抽出できるスリット光の照射強度が、別の反射率を持つワーク表面素材に対して有効に機能しないため、ワークの三次元形状に対する計測が困難になるか、或いはワーク表面素材間の反射率の乖離が著しい場合、計測そのものが不可能になる場合もある。
【０００６】
従来、このような撮像画像における光切断線の抽出手法としては、撮像した二次元画像の画像データを解析し、解析結果に応じてフィードバック制御で撮像素子の露出を調整することにより、光切断線の抽出を適切かつ確実に行う手法がある。
【０００７】
例えば、特許文献１には、光切断法における断面形状の計測において、撮像した二次元画像の画像データに基づき輝度ヒストグラムを作成し、輝度レベルに応じた撮像素子の露出調整をフィードバック制御で行って、最適な露出を選択することにより、光切断線の抽出を適切かつ確実に行う手法が記載されている。
【０００８】
また、特許文献２には、光切断法における断面形状の計測において、複数の露出状態で撮像した二次元画像の画像データに基づき、それぞれの画像データの輝度値の積算値に応じた撮像素子の露出調整をフィードバック制御で行って、最適な露出を選択し、光切断線の抽出を適切かつ確実に行う手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２５０８４４号公報
【特許文献２】特開２００９−２８１８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
光切断法による物体の三次元形状の計測においては、ワーク表面にスリット光が照射される際、スリット光の最適な照射強度を選択することによって、撮像素子の計測可能輝度範囲を最大限に生かし、光切断線の抽出の精度が向上する。しかし、異なる反射率を持つ複数の素材によって構成されたワークにおいては、スリット光を照射するワーク表面の部位によって、スリット光の最適な照射強度が異なるため、単一の照射強度のスリット光で最適な計測を行うことが困難である。
【００１１】
複数のワーク素材による表面反射率の多様性の問題は、特許文献１、及び特許文献２の各手法で行われている撮像素子の露出制御によって一定の緩和を期待できるものの、問題を完全に克服するには至っていない。具体的には、撮像された二次元画像において、反射光が撮像素子で計測可能な範囲の上限を超えた（露出オーバーに当たり、撮像素子の露出を下げる必要がある）領域と、反射光が撮像素子の計測可能範囲を下回った（露出アンダーに当たり、撮像素子の露出を上げる必要がある）領域の双方が同一画像内に発生した場合、露出を調整して対応する特許文献１、及び特許文献２の手法では光切断線を正常に抽出する事がきわめて困難である。
【００１２】
また、特許文献１、及び特許文献２のいずれの手法も、単一の照射強度のスリット光によって撮像された二次元画像を基に光切断線の抽出を行っている。単一照射強度のスリット光では、複数のワーク素材の混在によってもたらされる、多岐にわたる表面反射率の多様性への対応が困難である事は、前述の通りである。そのため、特許文献１、及び特許文献２では、複数の素材が混在しているワークの場合には、三次元形状計測が適切に行えない虞があった。
【００１３】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、計測対象物における表面反射率の大小、及びその多様性にかかわらず、適切に計測対象物の三次元計測を行うことができる三次元形状計測装置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】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１記載の三次元形状計測装置は、計測対象物に対して照射するスリット光の照射強度を変化させることが可能な照射手段と、前記照射手段が前記計測対象物に対して照射する前記スリット光によって、前記計測対象物の表面に形成される光切断線を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された前記光切断線を含む二次元画像を用いて、前記計測対象物の三次元形状を計測する演算手段と、を備える三次元形状計測装置であって、前記照射手段は、前記計測対象物に対して、前記スリット光の照射強度を段階的に変化させて照射し、前記撮像手段は、前記照射強度毎の光切断線を撮像し、前記演算手段は、前記撮像手段によって得られた前記照射強度毎の光切断線を含む二次元画像を用いて、前記照射強度毎に前記計測対象物の三次元形状を計測し、該照射強度毎の三次元形状計測結果に基づいて、前記計測対象物の最適な三次元形状を求めることを特徴としている。
【００１５】
請求項２記載の三次元形状計測装置は、前記演算手段が、前記撮像手段によって得られた前記照射強度毎の前記光切断線を含む前記二次元画像を基に最適な光切断線を算出し、該最適な光切断線を用いて、前記計測対象物の三次元形状を求めることを特徴としている。
【００１６】
請求項３記載の三次元形状計測装置は、前記照射手段は、前記計測対象物に対して所定の照射強度のスリット光を走査させた後、前記計測対象物に対して前記所定の照射強度と異なる照射強度のスリット光を走査させることを特徴としている。
【００１７】
請求項４記載の三次元形状計測装置は、前記照射手段が、前記照射強度を切り替えながら、前記スリット光を前記計測対象物に対して走査させることを特徴としている。
【００１８】
請求項５記載の三次元形状計測装置は、前記撮像手段により撮像した前記光切断線の輝度が、前記撮像手段により得られる画像の各画素の有効輝度値の上限を超えた場合に、前記光切断線の輝度が、前記有効輝度値の上限以下になるように、前記照射手段から照射される前記スリット光の照射強度を調整し、前記撮像手段により撮像した前記光切断線の輝度が、前記撮像手段により得られる画像の各画素の有効輝度値の下限を下回った場合に、前記光切断線の輝度が、前記有効輝度値の下限以上になるように、前記照射手段から照射される前記スリット光の照射強度を調整することを特徴としている。
【００１９】
請求項６記載の三次元形状計測装置は、前記照射手段が、前記スリット光として赤外レーザを用いており、前記撮像手段には、可視光カットフィルタが設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の発明によれば、照射手段は、計測対象物に対してスリット光の照射強度を段階的に変化させて照射し、演算手段は、撮像手段によって撮像された照射強度毎の光切断線を含む二次元画像を用いて計測した照射強度毎の測定対象物の三次元形状計測結果に基づいて、最適な三次元形状を求めるので、計測対象物の素材の表面反射率、及び複数の素材で計測対象物が形成されているためにもたらされる表面反射率の多様性、計測環境の照明の明るさ等にかかわらず、適切に計測対象物の三次元形状を計測することができる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、演算手段は、撮像手段によって得られた照射強度毎の光切断線を含む二次元画像を基に最適な光切断線を算出し、該最適な光切断線を用いて、計測対象物の三次元形状を求めるので、計測対象物の素材の表面反射率、及び複数の素材で計測対象物が形成されているためにもたらされる表面反射率の多様性、計測環境の照明の明るさ等にかかわらず、光切断線を確実に抽出し、適切に計測対象物の三次元形状を計測することができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、照射手段は、計測対象物に対して所定の照射強度のスリット光を走査させた後、前記計測対象物に対して前記所定の照射強度と異なる照射強度のスリット光を走査させるので、計測対象物の素材の表面反射率、及び複数の素材で計測対象物が形成されているためにもたらされる表面反射率の多様性、計測環境の照明の明るさ等にかかわらず、より確実に計測対象物の三次元形状を計測することができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、照射手段が、照射強度を切り替えながら、スリット光を計測対象物に対して走査させるので、一度の走査で撮像画像から光切断線を確実に抽出する事ができ、得られた光切断線を用いて、計測対象物の三次元形状の計測を適切に行うことができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、計測領域に応じた適切なスリット光の照射強度を自動的に算出して計測対象物の表面へスリット光を照射することができるので、撮像画像から光切断線を確実に抽出する事ができ、得られた光切断線を用いて、計測対象物の三次元形状の計測を適切に行うことができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、照射手段は、スリット光として赤外レーザを用いており、撮像手段には、可視光カットフィルタが設けられているので、強い環境光などの外部要因によって計測対象物の表面からの反射光の計測が阻害される事なく、撮像画像から光切断線を確実に抽出する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る三次元形状計測装置の構成の一例を示す概略模式図である。
【図２】撮像装置により得られる光切断線を含む二次元画像について説明するための概略説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る三次元形状計測装置による処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る三次元形状計測装置による処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る三次元形状計測装置による処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】スリット光の照射強度の自動調整の仕方の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の第１の実施形態に係る三次元形状計測装置１ついて、図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態に係る三次元形状計測装置１は、所謂光切断法を用いて計測対象物（以下、「ワーク」とする）１０の三次元計測を行うためのものであって、照射手段２と、撮像装置３と、演算手段としての演算部４１を含む制御装置４とを備えている。
【００２８】
照射手段２は、ワーク１０上へスリット光１１を照射するためのものであって、例えば、図１に示すように、レーザ光源２１と、該レーザ光源２１から入射される入射光に対して１軸方向のみ変化を与え線状のビームであるスリット光１１を形成するシリンドリカルレンズ（円筒レンズ）２２と、スリット光１１をワーク１０へと導くミラー２３と、該ミラー２３を回転させることによりワーク１０に対してスリット光１１を走査せるための走査機構２４とを備えている。この照射手段２のスリット光１１としては、例えば、赤外レーザ等を好適に用いることができる。尚、スリット光１１は、赤外レーザに限定されるものではなく、ワーク１０上に照射できるものであれば良く、照射する光の波長や可視性を問わない。照射手段２は、スリット光１１の照射強度を任意に変化させることができるものであり、例えば、レーザ発信器等を有するレーザ出力ユニットであっても良い。また、照射手段１２は、照射強度の異なる複数のレーザ光源２１を有していても良く、複数のレーザ光源２１のＯＮ／ＯＦＦをそれぞれ切り替えることにより、ワーク１０に対して照射強度の異なるスリット光１１を照射できるように構成されていても良い。
【００２９】
撮像装置３は、照射手段２から照射されるスリット光１１によってワーク１０の表面に形成される光切断線１２を撮像するものであって、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサやＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）等を撮像素子として用いた装置、カメラ等を用いることができる。この撮像装置３で撮像された光切断線１２は、図２に示すように、撮像素子の撮像面において二次元画像１３として取得される。撮像装置３は、図２に示すように、撮像面に対する光切断線１２の結像に際して、ワーク１０の表面に由来する反射光を受けるレンズ１４を有している。また、撮像装置３は、照射手段２からのスリット光１１の照射方向（投光軸方向）に対して後軸（受光軸）が所定角度ずらされた位置に設定される。例えば、撮像装置３は、ワーク１０の水平面となっている部分に形成される光切断線１２の部分が、二次元画像１３で同じように水平方向となるような姿勢で配置される。また、撮像装置３には、可視光カットフィルタ（不図示）が設けられており、この可視光可視光カットフィルタにより可視光をカットすることにより、強い環境光などの外部要因によってワーク１０の表面からの反射光の検出が阻害されるのを抑制することができる。また、撮像装置３によって光切断線１２を含む二次元画像１３が取得されると、その画像データは、制御装置４へと送られる。
【００３０】
制御装置４は、各部の制御を行うためのものであって、例えば、照射手段２からワーク１０の表面へ照射するスリット光１１の照射強度や走査機構２４を用いたスリット光１１のワーク１０に対する走査等の制御を行う。また、制御装置４に備えられる演算部４１は、撮像装置３によって撮像された光切断線１２を含む二次元画像１３から光切断線１２上の各点の三次元座標を計測し、この三次元座標に基づいてワーク１０の三次元形状を計測する。すなわち、演算部４１は、撮像装置３によって撮像された二次元画像１３の画像データに基づいて、照射手段２の位置、受光レンズ１４のレンズ中心Ｏ１の位置、ワーク１０の表面からの反射光の撮像装置３に対する入射角度などから形成される光切断線１２と撮像装置３の間における視線の方程式と、スリット光１１と光切断線１２によって形成される平面の方程式を連立させることにより、三角測量の原理を用いて、ワーク１０の表面における光切断線１２上の各点（照射点）についての三次元座標を算出する。つまり、この光切断線１２上の各点の三次元座標が、演算部４１による計測データ（ワーク１０の断面形状に対応する位置データ）となる。一つの光切断線１２についての計測データにより、ワーク１０の物体としての輪郭線が計測されることとなる。
【００３１】
そして、制御装置４が制御する照射手段２によってワーク１０に照射されるスリット光１１の照射位置が走査され、ワーク１０の所定間隔ごとに計測を行うことで、ワーク１０に対するスリット光１１の各照射位置に対応する光切断線１２を含む二次元画像１３が得られる。つまり、演算部４１は、ワーク１０に対するスリット光１１の各照射位置における計測データを連続的に求め、得られたデータを組み合わせて、ワーク１０の三次元形状を計測する。
【００３２】
以下、第１の実施形態に係る三次元形状計測装置１による処理の流れについて図３のフローチャートを用いながら説明する。第１の実施形態に係る三次元形状計測装置１では、図１に示すように、まず照射手段２からワーク１０の表面へ所定の照射強度を有するスリット光１１を照射する（Ｓ１０１）。これにより、ワーク１０の表面には、その断面形状に応じて光切断線１２が形成される。
【００３３】
次に、三次元形状計測装置１では、撮像装置３によって、ワーク１０の表面に形成される光切断線１２を含む二次元画像１３を取得する（Ｓ１０２）。撮像装置３によって取得された二次元画像１３は、制御装置４の演算部４１へと送られる。
【００３４】
演算部４１では、Ｓ１０２により取得した二次元画像１３について、画素（ｕ，ｖ）における輝度値の解析が行われる。すなわち、画素（ｕ，ｖ）において計測された輝度が、撮像素子で計測可能な範囲であった場合は、画素（ｕ，ｖ）および周辺領域における光切断線１２の抽出を行う（Ｓ１０３）。光切断線１２の抽出の仕方は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。尚、画素（ｕ，ｖ）において計測された輝度が、撮像装置３で計測可能な範囲を超えており、適切な計測が行われていなかった場合、画素（ｕ，ｖ）および周辺領域における光切断線１２の抽出は行われず、当該領域のデータは破棄される。つまり、画素（ｕ，ｖ）および周辺領域において、撮像された光切断線１２は存在しないものとみなす。画素（ｕ，ｖ）に対する一連の解析および光切断線１２の抽出は、二次元画像１３の全ての画素に対して行われる。
【００３５】
次に、制御装置４は、ワーク１０の全ての領域に対して走査が行われたか否かを判断する（Ｓ１０４）。ワーク１０の全ての領域に対して走査が行われたと判断した場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）には、演算部４１は、Ｓ１０３の処理により得られた光切断線１２上の各点の三次元座標を算出し、この三次元座標に基づいてワーク１０の三次元形状を計測する（Ｓ１０５）。また、ワーク１０の全ての領域に対して走査が行われていないと判断した場合（Ｓ１０４：ＮＯ）には、走査機構２４によりスリット光１１をワーク１０に対して走査し（Ｓ１０６）、ワーク１０の全ての領域に対する走査が終了する（Ｓ１０４：ＹＥＳ）まで、Ｓ１０１からＳ１０３までの一連の処理を繰り返し行う。
【００３６】
このようにして演算部４１では、照射手段２から所定の照射強度のスリット光１１をワーク１０の全ての領域に対して走査することによって、各照射位置における光切断線１２を含む二次元画像を用いてワーク１０の三次元形状の計測を行うことができる（Ｓ１０５）。
【００３７】
次に制御装置４では、予め設定した全ての照射強度のスリット光１１を用いてワーク１０の三次元形状計測が行われたか否かを判断する（Ｓ１０７）。そして、制御装置４は、予め設定した全ての照射強度のスリット光１１を用いてワーク１０の三次元形状計測が行われたと判断した場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）には、照射強度毎に得られた三次元形状計測結果に基づいて、ワーク１０の最適な三次元形状を計測する（Ｓ１０８）。
【００３８】
一方、制御装置４は、予め設定した全ての照射強度のスリット光１１を用いて三次元形状計測が行われていないと判断した場合（Ｓ１０７：ＮＯ）には、照射手段２の照射強度を、既に三次元形状計測に用いた所定の照射強度とは別の所定の照射強度に変更し（Ｓ１０９）、予め設定した全ての照射強度のスリット光１１を用いたワーク１０の三次元形状計測が終了するまで、Ｓ１０１からＳ１０５までの一連の処理を繰り返し行うことにより、複数の照射強度毎の三次元形状計測結果を得る。そして、照射強度毎に得られた三次元形状計測結果に基づいて、ワーク１０の最適な三次元形状を計測する（Ｓ１０８）。Ｓ１０８では、スリット光１１の照射強度が異なる複数の三次元計測結果を合成することにより、特定の照射強度では反射強度が強すぎる、または弱すぎるといった理由で光切断線１２を抽出できず、三次元形状の計測に適さないようなワーク１０の表面素材の多用性下においても、最適な三次元形状を計測することが出来る。
【００３９】
また、本発明の第１の実施形態に係る三次元形状計測装置１では、図３に示す処理の代わりに、図４のフローチャートに示すような処理により三次元形状計測を行うこともできる。ここでは、まず、図３の処理と同様に照射手段２からワーク１０の表面へ所定の照射強度を有するスリット光１１を照射し（Ｓ２０１）、撮像装置３によってワーク１０の表面に形成された光切断線１２を含む二次元画像１３を取得し（Ｓ２０２）、演算部４１では、Ｓ２０２により取得した二次元画像１３から光切断線１２を抽出する（Ｓ２０３）。
【００４０】
次に制御装置４では、予め設定した全ての照射強度のスリット光１１を用いてワーク１０の表面に形成された光切断線１２の抽出（Ｓ２０３）が行われたか否かを判断する（Ｓ２０４）。そして、制御装置４は、予め設定した全ての照射強度のスリット光１１を用いてワーク１０の三次元形状計測が行われたと判断した場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）には、照射強度毎に抽出された光切断線１２に基づいて、最適な光切断線１２を算出する（Ｓ２０５）。
【００４１】
一方、制御装置４は、予め設定した全ての照射強度のスリット光１１を用いてワーク１０の表面に形成された光切断線１２の抽出が行われていないと判断した場合（Ｓ２０４：ＮＯ）には、照射手段２の照射強度を、既に三次元形状計測に用いた所定の照射強度とは別の所定の照射強度に変更し（Ｓ２０６）、予め設定した全ての照射強度のスリット光１１を用いた光切断線１２の抽出（Ｓ２０３）が終了するまで、Ｓ２０１からＳ２０３までの一連の処理を繰り返し行う。
【００４２】
次に、制御装置４は、ワーク１０の全ての領域に対して走査が行われたか否かを判断する（Ｓ２０７）。ワーク１０の全ての領域に対して走査が行われたと判断した場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）には、演算部４１は、Ｓ２０５の処理により得られた最適な光切断線１２上の各点の三次元座標を算出し、この三次元座標に基づいて、ワーク１０の三次元形状を計測する（Ｓ２０８）。また、ワーク１０の全ての領域に対して走査が行われていないと判断した場合（Ｓ２０７：ＮＯ）には、走査機構２４によりスリット光１１をワーク１０に対して走査し（Ｓ２０９）、ワーク１０の全ての領域に対する走査が終了する（Ｓ２０７：ＹＥＳ）まで、Ｓ２０１からＳ２０５までの一連の処理を繰り返し行う。
【００４３】
次に、第２の実施形態に係る三次元形状計測装置１ａによるワーク１０の三次元形状計測の処理の流れについて図５のフローチャートを用いながら説明する。第２の実施形態に係る三次元形状計測装置１ａは、第１の実施形態に係る三次元形状計測１と略同様の構成を備えるものであり、照射手段２のスリット光１１の照射の仕方および演算部４１による処理の流れが異なるものである。
【００４４】
三次元形状計測装置１ａでは、まず、第1の実施形態と同じように、照射手段２からワーク１０の表面へ所定の照射強度を有するスリット光１１を照射し（Ｓ３０１）、撮像装置３によってワーク１０の表面に形成された光切断線１２を含む二次元画像１３を取得し（Ｓ３０２）、演算部４１では、Ｓ３０２により取得した二次元画像１３から光切断線１２を抽出する（Ｓ３０３）。
【００４５】
次に、制御装置４は、ワーク１０の全ての領域に対して走査が行われたか否かを判断する（Ｓ３０４）。ワーク１０の全ての領域に対して走査が行われたと判断した場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）には、演算部４１は、Ｓ３０３の処理により得られた光切断線１２上の各点の三次元座標を算出し、この三次元座標に基づいてワーク１０の三次元形状を計測する（Ｓ３０７）。また、ワーク１０の全ての領域に対して走査が行われていないと判断した場合（Ｓ３０７：ＮＯ）には、照射手段２の照射強度を、現在の処理で三次元形状計測に用いている所定の照射強度とは別の所定の照射強度へ段階的に変更し（Ｓ３０５）、更に、走査機構２４によりスリット光１１をワーク１０に対して走査して（Ｓ３０６）、ワーク１０の全ての領域に対する走査が終了する（Ｓ３０４：ＹＥＳ）まで、Ｓ３０１からＳ３０３までの一連の処理を繰り返し行う。Ｓ３０５及びＳ３０６の処理としては、例えば、照射強度の高いスリット光１１と照射強度の低いスリット光１１とを交互に切り替ながら走査を行う。これにより、ワーク１０が表面反射率の異なる複数の素材で形成されているような場合でも、Ｓ３０２により取得した二次元画像１３から光切断線１２を抽出することができる。尚、スリット光１１の照射強度の変更は、２段階に限定されるものではなく、３段階以上の複数段階に変更されるものであっても良い。
【００４６】
このようにして演算部４１では、照射手段２から所定の照射強度のスリット光１１をワーク１０の全ての領域に対して走査することによって、各照射位置における光切断線１２を含む二次元画像を用いてワーク１０の三次元形状の計測を行うことができる（Ｓ３０７）。第１の実施形態では、スリット光１１の所定の照射強度の段階数に応じて、光切断線１２の抽出回数が増大し、それに伴ってワーク１０の三次元形状の計測に要する時間が増加するが、第２の実施形態においては、光切断線１２の抽出回数はスリット光１１の所定の照射強度の段階数に左右されないため、一回の走査でワーク１０の三次元形状を計測することができるので、計測時間を短縮することができる。
【００４７】
次に、第１、第２の実施形態で共通して行われる、撮像装置３を用いた二次元画像１３の取得（Ｓ１０２、Ｓ２０２、Ｓ３０２）において適用できるスリット光１１の照射強度を自動調整する方法について、図６のフローチャートを用いながら説明する。
【００４８】
まず、Ｓ１０２、Ｓ２０２、Ｓ３０２と同様に、撮像装置３によって二次元画像１３を取得する（Ｓ４０１）。制御装置４は、得られた二次元画像１３内における画素の最高輝度が、撮像装置３に用いられている撮像素子の有効輝度値の上限を上回ったかどうかを判断する（Ｓ４０２）。有効輝度値の上限を上回っていた場合（Ｓ４０２：ＹＥＳ）、制御装置４は、照射手段２を調整し、照射されるスリット光１１の最高照射強度を有効輝度値の上限以下になるように下げる（Ｓ４０４）。有効輝度値の上限を上回っていなかった場合（Ｓ４０２：ＮＯ）、制御装置４による処理は行われない。
【００４９】
次に、制御装置４は、得られた二次元画像１３内における画素の最低輝度が、撮像装置３に用いられている撮像素子の有効輝度値の下限を下回ったかどうかを判断する（Ｓ４０３）。有効輝度値の下限を下回っていた場合（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、制御装置４は、照射手段２を調整し、照射されるスリット光１１の最低照射強度を有効輝度値の下限以上になるように上げる（Ｓ４０５）。有効輝度値の下限を上回っていなかった場合（Ｓ４０３：ＮＯ）、制御装置４による処理は行われない。
【００５０】
画像内の画素の輝度に対する撮像素子の有効輝度値に対する判断（Ｓ４０２、Ｓ４０３）の結果如何に関わらず、処理が終了した後、二次元画像１３は制御装置４の演算部４１へと送られる。
【００５１】
このようにして、二次元画像１３内の最高輝度および最低輝度を基準として照射手段２を調整することによって、光切断線１２の抽出に最適なスリット光１１の照射強度を自動的に設定することができる。
【００５２】
尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る三次元形状計測装置は、非破壊検査によって三次元形状を有する計測対象物の三次元形状を計測するための技術として有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１        三次元形状計測装置
２        照射手段
３        撮像装置（撮像手段）
４１      演算部（演算手段）
１０      ワーク（計測対象物）
１１      スリット光
１２      光切断線
１３      二次元画像
【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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