(57)【要約】【課題】  分解能が高く、個人差および死角領域の無い、遺物の複雑な断面形状の測定を可能にすること。【解決手段】  測定対象物である遺物がセットされる試料台１０と、該試料台１０にセットされた測定対象物である遺物の左右に一定角度で配置され、遺物に光を照射し、遺物によって反射された反射光によって遺物の断面形状データを画像データとしてそれぞれ出力する一対のレンジファインダセンサ１１、１２と、該一対のレンジファインダセンサ１１、１２から出力される画像データに基づき遺物の断面形状を測定する画像処理装置２とから成る遺物の断面形状測定装置および測定方法。【選択図】図１
2006208263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物である遺物の左右に一定角度で配置され、遺物に光を照射し、遺物によって反射された反射光によって遺物の断面形状データを画像データとしてそれぞれ出力する複数の測定ヘッドと、
該複数の測定ヘッドから出力される画像データに基づき遺物の断面形状を測定する画像処理装置と
から成ることを特徴とする遺物の断面形状測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数の測定ヘッドが、遺物の左右に配置された少なくとも２台のレンジファインダセンサによって構成されている
ことを特徴とする遺物の断面形状測定装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記レンジファインダセンサは、スリット光を測定対象物である遺物に照射する投光器と、
遺物から反射される反射光を受光し前記画像データを出力するカメラと、
前記カメラから出力された前記画像データを格納する画像メモリとを備えている
ことを特徴とする遺物の断面形状測定装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、
前記レンジファインダセンサが、測定対象物である遺物を中心にして円弧状に延在して、該遺物に対する角度を調整する角度駆動ステージに配設されている
ことを特徴とする遺物の断面形状測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかにおいて、
前記画像処理装置が、前記複数の測定ヘッドから出力される画像データを合成する合成手段を備えている
ことを特徴とする遺物の断面形状測定装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記合成手段が、前記複数の測定ヘッドから出力される画像データの角度補正を行った後にそれぞれの画像データを合成する
ことを特徴とする遺物の断面形状測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかにおいて、
前記複数の測定ヘッドのうち少なくとも２つの測定ヘッドは遺物の中心軸に対して左右対称に配置され、ひとつの測定ヘッドから壺状の遺物に照射される反射光は、該遺物の開口部と外表面とに同時に照射されるようになっている
ことを特徴とする遺物の断面形状測定装置。
【請求項８】
測定対象物である遺物を測定台にセットし、
複数のレンジファインダセンサを遺物の中心軸の左右に一定の角度を付けて配置し、
レンジファインダセンサを構成するレーザ投光器によりレーザスリット光を対象物である遺物に照射し、
左右の照射反射光をレンジファインダを構成するレンズによって集光して、該集光された照射反射光をカメラにより画像として取り込み、
カメラ毎に取り込んだ複数の画像データを、画像メモリに格納し、格納した個々の画像データに基づき遺物の所定箇所における断面形状をそれぞれ抽出し、得られた各断面形状を角度補正した後合成して、遺物の断面形状を測定する
ことを特徴とする遺物の断面形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺物に光を照射し、遺物によって反射された反射光によって遺物の断面形状データを出力される画像データに基づき遺物の断面形状を測定する遺物の断面形状測定装置に関するものであって、遺物の複雑な断面形状の測定を可能にするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の形状の測定方法は、可動状の多数の櫛を用いて、各櫛の先端をそれぞれ遺物の外壁に当接させるもので、該遺物の形状転写を行うものであった。
【非特許文献１】「発掘と整理の知識」東京美術  服部敬史  著  １９８５年
【０００３】
また従来の形状検査装置は、測定対象である矩形断面の角型鋼材の長手方向に沿って移送する移送手段に連結する連結部材の下端に配設されたＶ字状の保持部材の下面にそれぞれ配設された複数のレーザー変位センサより成る第１および第２の測定部によって、前記レーザー変位センサの照射部から測定対象である角型鋼材の上の２面を照射し、該角型鋼材の上の２面で反射したレーザー光線は前記レーザー変位センサの受光部により受光されるものであった。
【特許文献１】特開平０６−３０７８２０号公報
【０００４】
さらに従来の断面形状の測定方法は、図６に示されるようにレーザ投光器Ｌと該レーザ投光器Ｌに対して傾斜して配設されたＣＣＤカメラＣを組み合わせた構成の三角測量法を用いたレンジファインダセンサを用いて、前記レーザ投光器Ｌを壺形の遺物の開口部にレーザ光を照射して、前記ＣＣＤカメラＣによって反射光を受光するものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の形状の測定方法は、櫛の大きさ（厚さ）によって測定の分解能が決まり、同時に入り込んだ形状を測定するには限界があり、測定者によって測定結果に個人差が発生するという問題があった。
【０００６】
上記従来の形状検査装置は、測定対象の形状が凸形状に限られており、測定形状および位置の自由度がない為、複雑な断面形状の測定は不可能であり、実用的ではないという問題点があった。
【０００７】
さらに従来の断面形状の測定方法は、前記レーザ投光器Ｌを壺形の遺物の開口部にレーザ光を照射して、前記ＣＣＤカメラＣによって反射光を受光するものであるため、図７の破線の枠内に示されるように測定できない死角領域があるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明者は、測定対象物である遺物の左右に一定角度で配置された複数の測定ヘッドにより、遺物に光を照射し、遺物によって反射された反射光によって遺物の断面形状データを出力し、画像処理装置により、前記複数の測定ヘッドから出力される画像データに基づき遺物の断面形状を測定するという本発明の技術的思想に着眼し、さらに研究開発を重ねた結果、分解能が高く、個人差および死角領域の無い、複雑な断面形状の測定を可能にするという目的を達成する本発明に到達した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明（請求項１に記載の第１発明）の遺物の断面形状測定装置は、
測定対象物である遺物の左右に一定角度で配置され、遺物に光を照射し、遺物によって反射された反射光によって遺物の断面形状データを画像データとしてそれぞれ出力する複数の測定ヘッドと、
該複数の測定ヘッドから出力される画像データに基づき遺物の断面形状を測定する画像処理装置と
からなるものである。
【００１０】
本発明（請求項２に記載の第２発明）の遺物の断面形状測定装置は、
前記第１発明において、
前記複数の測定ヘッドが、遺物の左右に配置された少なくとも２台のレンジファインダセンサによって構成されている
ものである。
【００１１】
本発明（請求項３に記載の第３発明）の遺物の断面形状測定装置は、
前記第２発明において、
前記レンジファインダセンサは、スリット光を測定対象物である遺物に照射する投光器と、
遺物から反射される反射光を受光し前記画像データを出力するカメラと、
前記カメラから出力された前記画像データを格納する画像メモリとを備えている
ものである。
【００１２】
本発明（請求項４に記載の第４発明）の遺物の断面形状測定装置は、
前記第２発明又は第３発明において、
前記レンジファインダセンサが、測定対象物である遺物を中心にして円弧状に延在して、該遺物に対する角度を調整する角度駆動ステージに配設されている
ものである。
【００１３】
本発明（請求項５に記載の第５発明）の遺物の断面形状測定装置は、
前記第１発明乃至第４発明のいずれかにおいて、
前記画像処理装置が、前記複数の測定ヘッドから出力される画像データを合成する合成手段を備えている
ものである。
【００１４】
本発明（請求項６に記載の第６発明）の遺物の断面形状測定装置は、
前記第５発明において、
前記合成手段が、前記複数の測定ヘッドから出力される画像データの角度補正を行った後にそれぞれの画像データを合成する
ものである。
【００１５】
本発明（請求項７に記載の第７発明）の遺物の断面形状測定装置は、
前記第１発明乃至第６発明のいずれかひとつにおいて、
前記複数の測定ヘッドのうち少なくとも２つの測定ヘッドは遺物の中心軸に対して左右対称に配置され、ひとつの測定ヘッドから壺状の遺物に照射される反射光は、該遺物の開口部と外表面とに同時に照射されるようになっている
ものである。
【００１６】
本発明（請求項８に記載の第８発明）の遺物の断面形状測定方法は、
測定対象物である遺物を測定台にセットし、
複数のレンジファインダセンサを遺物の中心軸の左右に一定の角度を付けて配置し、
レンジファインダセンサを構成するレーザ投光器によりレーザスリット光を対象物である遺物に照射し、
左右の照射反射光をレンジファインダを構成するレンズによって集光して、該集光された照射反射光をカメラにより画像として取り込み、
カメラ毎に取り込んだ複数の画像データを、画像メモリに格納し、格納した個々の画像データに基づき遺物の所定箇所における断面形状をそれぞれ抽出し、得られた各断面形状を角度補正した後合成して、遺物の断面形状を測定する
ものである。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成より成る第１発明の遺物の断面形状測定装置は、測定対象物である遺物の左右に一定角度で配置された前記複数の測定ヘッドにより、遺物に光を照射し、遺物によって反射された反射光によって遺物の断面形状データを画像データとしてそれぞれ出力し、前記画像処理装置により、前記複数の測定ヘッドから出力される画像データに基づき遺物の断面形状を測定するので、分解能が高く、個人差および死角領域の無い、複雑な断面形状の測定を可能にするという効果を奏する。
【００１８】
上記構成より成る第２発明の遺物の断面形状測定装置は、前記第１発明において、前記複数の測定ヘッドを構成する遺物の左右に配置されている前記少なくとも２台のレンジファインダセンサによって、遺物に光を照射し、遺物によって反射された反射光によって遺物の断面形状データを出力するので、死角領域の無い、複雑な断面形状の測定を可能にするという効果を奏する。
【００１９】
上記構成より成る第３発明の遺物の断面形状測定装置は、前記第２発明において、前記レンジファインダセンサは、スリット光を測定対象物である遺物に照射する投光器と、遺物から反射される反射光を受光し前記画像データを出力するカメラと、前記カメラから出力された前記画像データを格納する画像メモリとを備えているので、スリット光に応じて分解能が高いという効果を奏する。また、前記画像メモリに格納された前記画像データに基づき、複雑な断面形状の測定を可能にするという効果を奏する。
【００２０】
上記構成より成る第４発明の遺物の断面形状測定装置は、前記第２発明又は第３発明において、前記レンジファインダセンサが、測定対象物である遺物を中心にして円弧状に延在して、該遺物に対する角度を調整する角度駆動ステージに配設されているので、測定対象物である前記遺物に対して最適な角度で配置された前記レンジファインダセンサによって、死角領域の無い測定を可能にするという効果を奏する。
【００２１】
上記構成より成る第５発明の遺物の断面形状測定装置は、前記第１発明乃至第４発明のいずれかにおいて、前記画像処理装置が備える前記合成手段が、前記２台のレンジファインダセンサから出力される画像データを合成するので、死角領域の無い、複雑な断面形状の測定を可能にするという効果を奏する。
【００２２】
上記構成より成る第６発明の遺物の断面形状測定装置は、前記第５発明において、前記合成手段が、前記複数の測定ヘッドから出力される画像データの角度補正を行った後にそれぞれの画像データを合成するので、測定対象物である前記遺物の角度による影響を補償して、断面形状の精確な測定を可能にするという効果を奏する。
【００２３】
上記構成より成る第７発明の遺物の断面形状測定装置は、前記第１発明ないし第６発明のいずれかにおいて、前記複数の測定ヘッドのうち少なくとも２つの測定ヘッドは遺物の中心軸に対して左右対称に配置され、ひとつの測定ヘッドから壺状の遺物に照射される反射光は、該遺物の開口部と外表面とに同時に照射されるようになっているので、遺物の断面形状に加えて、開口部における遺物の厚みや、開口部近傍の形状等をより詳細に測定することができる。また、開口部における画像データがより多く取得されるため、画像データを合成する際に該開口部のデータを基準にして合成することにより、より精度よく画像データの合成を行うことができる。
【００２４】
上記構成より成る第８発明の遺物の断面形状測定方法は、前記測定台にセットされた測定対象物である遺物に対して、左右に一定の角度を付けて配置した前記複数のレンジファインダセンサを構成するレーザ投光器によりレーザスリット光を対象物である遺物に照射し、左右の照射反射光をレンジファインダを構成するレンズによって集光して、画像を撮像させた画像のデータとして、カメラによって画像として取り込み、カメラ毎に取り込んだ画像データを、画像メモリに格納し、格納した画像データに基づき画像を計測し、遺物の断面形状を抽出し、各断面形状を、角度補正した後、合成して全体画像を求めるので、分解能が高く、個人差および死角領域の無い、複雑な断面形状の測定を可能にするという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明の最良の実施の形態につき実施例に基づき、図面を用いて具体的に説明する。
【実施例】
【００２６】
本実施例の遺物の断面形状測定装置は、図１および図２に示されるように測定対象物である遺物がセットされる試料台１０と、該試料台１０にセットされた測定対象物である遺物の左右に一定角度で配置され、遺物に光を照射し、遺物によって反射された反射光によって遺物の断面形状データを出力する一対のレンジファインダセンサ１１、１２と、該一対のレンジファインダセンサ１１、１２から出力される画像データに基づき遺物の断面形状を測定する画像処理装置２とから成るものである。
【００２７】
前記レンジファインダセンサ１１、１２は、測定ヘッドを構成するもので、スリットレーザ光を測定対象物である試料台１０にセットされた遺物に照射するレーザ投光器１１１、１２１と、遺物から反射される反射光を集光する光学レンズ１１２、１２２と、該光学レンズ１１２、１２２によって撮像された画像のデジタルデータを出力するＣＣＤカメラ１１３、１２３を備えているものである。
【００２８】
前記レンジファインダセンサ１１、１２が、測定対象物である遺物を中心にして円弧状に延在して、該遺物に対する角度を調整する角度駆動ステージ３（３１、３２）に配設され、前記遺物の左右に配置されている前記レンジファインダセンサ１１、１２の例えば１５度の角度はエンコーダ３３、３４によって検出されている。
【００２９】
前記ＣＣＤカメラ１１３、１２３は、カメラを切替えるカメラ切替部２１に接続され、該カメラ切替部２１は、画像データを格納する画像メモリ２２に接続さされ、前記ＣＣＤカメラ１１３、１２３から出力された画像データは、カメラ切替部２１を介して画像メモリ２２に格納される。
【００３０】
前記画像処理装置２が、前記２台のレンジファインダセンサ１１、１２から出力される画像データを合成する合成手段を備え、該合成手段が、前記２台のレンジファインダセンサ１１、１２から出力される画像データの角度補正を行った後に両画像データを合成するように構成されているものである。
【００３１】
前記画像処理装置２は、前記角度駆動ステージ３１、３２を制御するための装置制御装置２３に接続され、該装置制御装置２３が駆動制御装置２４に接続され、装置制御装置２３からの制御信号に基づき該駆動制御装置２４を介して、前記角度駆動ステージ３１、３２を駆動制御するように構成されている。
【００３２】
本実施例の遺物の断面形状測定装置は、対象物の遺物に対してスリット光照射を行うレーザ投光器１１１と、スリット光照射からの反射光を集光する為の光学レンズ１１２と、集光された像をデジタル画像データとするＣＣＤカメラ１１３で構成されるレンジファインダセンサ１１と、レーザ投光器１２１と、スリット照射からの反射光を集光する為の光学レンズ１２２と、集光された像をデジタル画像データとするカメラ１２３で構成されるレンジファインダセンサ１２と、レンジファインダセンサ１１とレンジファインダセンサ１２を任意の角度で駆動できる駆動機構３とそれを制御する駆動制御部２４とカメラから得られたデジタル画像データを格納する画像メモリ２２と、得られた画像データから形状抽出し、２つの形状データを合成する為の画像処理装置２とレンジファインダセンサ１１、１２を制御する装置制御部２３とからなり、入り込んだ複雑な形状においても高速、高精度に断面形状を測定することを可能にすることをねらいとするものである。
【００３３】
本実施例の遺物の断面形状測定装置の動作手順について、図３を用いて説明する。
【００３４】
ステップ１０１において、測定対象物である遺物を測定台１０にセットする。
ステップ１０２において、前記２台のレンジファインダセンサ１１、１２が左右に１５度角度になるように配置する。
【００３５】
ステップ１０３において、前記レーザ投光器１１１より、レーザスリット光を測定対象物である遺物に照射する。
ステップ１０４において、前記光学レンズ１１２により前記遺物から反射される反射光を集光して画像を撮像し、前記光学レンズ１１２によって撮像された画像のデジタルデータをＣＣＤカメラ１１３が出力して、前記カメラ切替部２１を介して前記画像メモリ２２に出力された画像データを格納する。
【００３６】
ステップ１０５において、前記画像処理装置２により前記遺物の断面形状を測定する。
【００３７】
ステップ１０６において、前記レーザ投光器１２１より、レーザスリット光を測定対象物である遺物に照射する。
ステップ１０７において、前記光学レンズ１２２により前記遺物から反射される反射光を集光して画像を撮像し、前記光学レンズ１２２によって撮像された画像のデジタルデータをＣＣＤカメラ１２３が出力して、前記カメラ切替部２１を介して前記画像メモリ２２に出力された画像データを格納する。
【００３８】
ステップ１０８において、前記画像処理装置２により前記遺物の断面形状を測定する。
【００３９】
ステップ１０９において、前記一方のカメラ１１３と前記他方のカメラ１２３によって検出された前記遺物の断面形状データを合成して、対象物であるワーク断面形状を評価するものである。
【００４０】
本実施例の遺物の断面形状測定装置は、前記レンジファインダセンサ１１、１２を任意の角度（例えば１５度）に配置し、前記レーザ投光器１１１、１２１を同一線上に組み合わせることで入り込んだ形状や複雑な形状の対象物を測定可能とするものである。
【００４１】
また本実施例の遺物の断面形状測定装置は、前記レンジファインダセンサにおいて、測定範囲に適した光学レンズを選定することにより、任意の測定エリアと分解能で測定できる断面形状測定装置および方法を実現するものである。
【００４２】
次に本実施例における具体的な断面形状測定方法について述べる。
まず、測定対象物である遺物を前記測定台１０にセットする。レンジファインダセンサ２台１１、１２を左右に１５度の角度を付けて配置する。
【００４３】
前記レーザ投光器１１１、１２１によりレーザスリット光を対象物である遺物に照射する。左右の照射反射光をレンジファインダセンサ１１、１２の前記カメラ１１３、１２３によって画像データとして取り込む。
【００４４】
取り込んだ画像データを、前記画像メモリ２２に格納し、格納した画像データに基づき画像を計測し、遺物の断面形状を抽出する（図４（Ａ）、（Ｂ））。各断面形状を、角度補正し、合成する（図４（Ｃ））ものである。
【００４５】
また、本実施形態においては、レンジファインダセンサ１１、１２は、遺物の中心軸に対して左右対称に配置されており、スリット光が遺物の開口部の内部と外表面に同時に照射するようにしている。そのため、遺物の断面形状のみではなく、遺物の厚みや開口部近傍の形状等をより詳細に測定することができる。また、個々のレンジファインダセンサ１１、１２で抽出される画像データを合成する際にも、開口部に係る画像データを基準に合成すれば、画像を合成する精度も向上する。
【００４６】
本実施例の遺物の断面形状測定装置は、複数のレンジファインダセンサ１１、１２をある角度で配置することによりお互いの死角を補い、一度に測定可能であるので個人差によるばらつきが発生しないという効果を奏する。
【００４７】
さらに従来の図６に示されるレーザ投光器が１個、カメラが１個の構成からなるレンジファインダセンサにおいては、測定精度は（測定範囲／カメラ画素数）で決まってしまうが、本実施例の遺物の断面形状測定装置は、図５に示されるように複数（４個）のレンジファインダセンサを対象物の遺物の端に収まるように配置できれば、測定範囲／カメラ画素数を超える測定対象物でも、適切な光学レンズと配置角度が決まれば、測定精度が期待できるという効果を奏する。
【００４８】
本実施例の遺物の断面形状測定装置は、上述の装置および測定方法は、入り込んだ複雑な形状の対象物の遺物に対しても、複数のセンサを用いることにより、お互いのセンサの持つ死角領域を補うことにより、高速高精度な遺物の断面形状の測定を可能にするという効果を奏する。
【００４９】
上述の実施例は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本実施例の遺物の断面形状測定装置は、測定対象物である遺物がセットされる試料台と、該試料台にセットされた測定対象物である遺物の左右に一定角度で配置され、遺物に光を照射し、遺物によって反射された反射光によって遺物の断面形状データを出力する一対のレンジファインダセンサと、該一対のレンジファインダセンサから出力される画像データに基づき遺物の断面形状を測定する画像処理装置とから成り、分解能が高く、個人差および死角領域の無い、複雑な断面形状の測定を可能にする用途に適する遺物の断面形状測定装置および測定方法。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例の遺物の断面形状測定装置の全体を示す全体図である。
【図２】本実施例装置の一対のレンジファインダセンサの配置態様を示す斜視図である。
【図３】本実施例装置における測定手順を示すチャート図である。
【図４】本実施例装置における一対のカメラによって取り込んだ画像および合成した画像を説明するための説明図である。
【図５】本実施例装置における遺物の四方の端部にレンジファインダセンサを配置した態様を示す説明図である。
【図６】従来の断面形状の測定方法を説明するための説明図である。
【図７】上記従来の断面形状の測定方法における死角領域を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  試料台
１１、１２  レンジファインダセンサ
２  画像処理装置
【図１】
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【図２】
2006208263.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006208263.tif 000007
【図６】
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【図７】
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