(57)【要約】【課題】対象物を異なる方向から撮像した複数の撮像画像に基づく該対象物の表面に設けられた所定の特徴点の三次元座標の測定精度、ひいては、該対象物の寸法の測定精度を保証可能とする座標精度保証治具を提供する。【解決手段】座標精度保証治具１に、構造体を成す骨格部材２・３・４と、板面５ａ・６ａ・７ａ・８ａ・９ａ・１０ａを任意の方向に向けた状態で骨格部材２・３・４の任意の位置に取り付け可能なプレート部材５・６・７・８・９・１０と、該プレート部材５・６・７・８・９・１０の板面５ａ・６ａ・７ａ・８ａ・９ａ・１０ａに固定可能なリファレンスシール１１・１１・・・と、を具備した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体を成す骨格部材と、
板面を任意の方向に向けた状態で骨格部材の任意の位置に取り付け可能なプレート部材と、
該プレート部材の板面に固定可能な治具位置検出印と、
を具備することを特徴とする座標精度保証治具。
【請求項２】
構造体を成す骨格部材と、板面を任意の方向に向けた状態で骨格部材の任意の位置に取り付け可能なプレート部材と、該プレート部材の板面に固定可能な治具位置検出印と、
を具備する座標精度保証治具と、
対象物の表面に固定可能な対象物位置検出印と、
三次元座標の基準となる座標基準治具と、
該座標精度保証治具、該対象物および該座標基準治具が配置される測定面の任意の位置に固定された測定面位置検出印と、
該座標精度保証治具、該対象物、該座標基準治具および該測定面位置検出印を、複数の異なる位置または異なる方向で撮像する撮像手段と、
を具備することを特徴とする座標測定装置。
【請求項３】
構造体を成す骨格部材と、板面を任意の方向に向けた状態で骨格部材の任意の位置に取り付け可能なプレート部材と、該プレート部材の板面に固定可能な治具位置検出印と、
を具備する座標精度保証治具と、
対象物の表面に固定可能な対象物位置検出印と、
三次元座標の基準となる座標基準治具と、
該座標精度保証治具、該対象物および該座標基準治具が配置される測定面の任意の位置に固定された測定面位置検出印と、
該座標精度保証治具、該対象物、該座標基準治具および該測定面位置検出印を、複数の異なる方向または異なる位置で撮像する撮像手段と、
を具備する座標測定装置を用いて行う座標精度保証方法であって、
該座標精度保証治具、該対象物、該座標基準治具および該測定面位置検出印を測定面上に配置する配置工程と、
測定面上に配置された該座標精度保証治具、該対象物、該座標基準治具および該測定面位置検出印を、該撮像手段により複数の異なる位置または異なる方向から撮像して複数の撮像画像を取得する撮像工程と、
該複数の撮像画像に写っている測定面位置検出印に基づいて、該複数の撮像画像を繋ぎ合わせることにより合成撮像画像を作成する合成撮像画像作成工程と、
該合成撮像画像に基づいて座標精度保証治具の第１の三次元座標を算出するとともに、予め設定された座標基準治具と該座標精度保証治具との位置関係および予め設定された座標精度保証治具の寸法に基づいて座標精度保証治具の第２の三次元座標を算出し、該第１の三次元座標と、該第２の三次元座標と、に基づいて該合成撮像画像の三次元座標系の精度を判定する三次元座標系判定工程と、
を具備することを特徴とする座標精度保証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を異なる方向から撮像した複数の撮像画像に基づいて、非接触で該対象物の表面に設けられた所定の特徴点の三次元座標を測定する技術に関する。
より詳細には、上記方法において、対象物を異なる方向から撮像した複数の撮像画像を繋ぎ合わせた画像に基づいて得られる対象物の三次元座標の精度を保証する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象物を異なる方向から撮像した複数の撮像画像に基づいて、非接触で該対象物の表面に設けられた所定の特徴点の三次元座標を測定する技術は公知となっている。例えば、特許文献１および特許文献２に記載の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載の技術は、対象物を画像取り込み用治具に載置し、これらの相対位置を変えずに撮像手段を移動させつつ対象物を上方から複数の画像に分けて撮影し、該複数の画像に写っている画像取り込み用治具の上面に設けられたマークに基づいて該複数の画像を繋ぎ合わせることにより合成撮像画像を作成し、該合成撮像画像に基づいて対象物の寸法精度を判定するものである。
【０００４】
特許文献２に記載の技術は、軌道検査装置に関するものであり、対象物たる軌道に固定される測点ターゲットと、測点ターゲットに隣接する不動位置に固定される基準点ターゲットと、測点ターゲットおよび基準点ターゲットに隣接して配置される複数の補助ターゲットと、これらを異なる方向から撮影する撮像手段と、撮像手段により得られた複数の画像から測点ターゲットの三次元座標を計算する座標計算手段と、測点ターゲットの測点座標値から軌道の狂いを算定する狂い算定手段と、を具備するものである。
【０００５】
特許文献１および特許文献２に記載の技術は、通常、撮像手段により撮像された複数の画像を繋ぎ合わせて作成した「合成撮像画像」に写っている基準点ターゲットや補助ターゲットに基づいて該合成撮像画像内の三次元座標系、すなわちＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向およびこれらの方向のスケール、を決定し、該三次元座標系に基づいて、同じく合成撮像画像に写っている対象物に固定される測点ターゲットの三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を求めるものである。
【特許文献１】特開２００４−２８６６２５号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載の方法を含む従来の方法は、以下の如き問題を有する。
すなわち、従来の方法において、合成撮像画像に写っている対象物に固定される測点ターゲットの三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の精度を保証するためには、その前提として、該合成撮像画像に写っている基準点ターゲットや補助ターゲットに基づいて作成された、該合成撮像画像の三次元座標系自体の精度を十分に保証する必要がある。
それにも関わらず、一般的に、（１）撮像手段から離れた位置ほど、撮像手段により撮像された画像上の位置精度が低下する傾向があること、（２）撮像手段から見たときに補助ターゲットの多くが対象物の陰に隠れている場合には、画像を繋ぎ合わせる際の精度が低下する傾向があること、等の理由から、合成撮像画像の三次元座標系自体の精度を保証することが困難であった。
【０００７】
本発明は以上の如き状況に鑑み、対象物を異なる方向から撮像した複数の撮像画像に基づく該対象物の表面に設けられた所定の特徴点の三次元座標の測定精度、ひいては該対象物の寸法の測定精度を保証可能とする座標精度保証治具、座標測定装置および座標精度保証方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、
構造体を成す骨格部材と、
板面を任意の方向に向けた状態で骨格部材の任意の位置に取り付け可能なプレート部材と、
該プレート部材の板面に固定可能な治具位置検出印と、
を具備するものである。
【００１０】
請求項２においては、
構造体を成す骨格部材と、板面を任意の方向に向けた状態で骨格部材の任意の位置に取り付け可能なプレート部材と、該プレート部材の板面に固定可能な治具位置検出印と、を具備する座標精度保証治具と、
対象物の表面に固定可能な対象物位置検出印と、
三次元座標の基準となる座標基準治具と、
該座標精度保証治具、該対象物および該座標基準治具が配置される測定面の任意の位置に固定された測定面位置検出印と、
該座標精度保証治具、該対象物、該座標基準治具および該測定面位置検出印を、複数の異なる位置または異なる方向で撮像する撮像手段と、
を具備するものである。
【００１１】
請求項３においては、
構造体を成す骨格部材と、板面を任意の方向に向けた状態で骨格部材の任意の位置に取り付け可能なプレート部材と、該プレート部材の板面に固定可能な治具位置検出印と、を具備する座標精度保証治具と、
対象物の表面に固定可能な対象物位置検出印と、
三次元座標の基準となる座標基準治具と、
該座標精度保証治具、該対象物および該座標基準治具が配置される測定面の任意の位置に固定された測定面位置検出印と、
該座標精度保証治具、該対象物、該座標基準治具および該測定面位置検出印を、複数の異なる方向または異なる位置で撮像する撮像手段と、
を具備する座標測定装置を用いて行う座標精度保証方法であって、
該座標精度保証治具、該対象物、該座標基準治具および該測定面位置検出印を測定面上に配置する配置工程と、
測定面上に配置された該座標精度保証治具、該対象物、該座標基準治具および該測定面位置検出印を、該撮像手段により複数の異なる位置または異なる方向から撮像して複数の撮像画像を取得する撮像工程と、
該複数の撮像画像に写っている測定面位置検出印に基づいて、該複数の撮像画像を繋ぎ合わせることにより合成撮像画像を作成する合成撮像画像作成工程と、
該合成撮像画像に基づいて座標精度保証治具の第１の三次元座標を算出するとともに、予め設定された座標基準治具と該座標精度保証治具との位置関係および予め設定された座標精度保証治具の寸法に基づいて座標精度保証治具の第２の三次元座標を算出し、該第１の三次元座標と、該第２の三次元座標と、に基づいて該合成撮像画像の三次元座標系の精度を判定する三次元座標系判定工程と、
を具備するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、座標精度保証治具の形状（骨格部材の長さ、プレート部材の取り付け位置、プレート部材の向き、治具位置検出印の数およびその配置）を対象物の形状に応じて適宜変更することが可能であり、該座標精度保証治具と対象物とを撮像することにより得られた撮像画像に基づいて算出された対象物の寸法の測定精度を保証することが可能である。
【００１４】
請求項２においては、座標精度保証治具の形状（骨格部材の長さ、プレート部材の取り付け位置、プレート部材の向き、治具位置検出印の数およびその配置）を対象物の形状に応じて適宜変更することが可能であり、該座標精度保証治具と対象物とを撮像することにより得られた撮像画像に基づいて算出された対象物の寸法の測定精度を保証することが可能である。
【００１５】
請求項３においては、座標精度保証治具の形状（骨格部材の長さ、プレート部材の取り付け位置、プレート部材の向き、治具位置検出印の数およびその配置）を対象物の形状に応じて適宜変更することが可能であり、該座標精度保証治具と対象物とを撮像することにより得られた撮像画像に基づいて算出された対象物の寸法の測定精度を保証することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下では、図１を用いて本発明に係る座標精度保証治具の実施の一形態である座標精度保証治具１の構成について説明する。
【００１７】
座標精度保証治具１は、対象物を異なる方向から撮像した複数の撮像画像に基づいて、非接触で該対象物の表面に設けられた所定の特徴点の三次元座標の精度を保証するものである。
座標精度保証治具１は、主に骨格部材２・３・４、プレート部材５・６・７・８・９・１０、リファレンスシール１１・１１・・・等で構成される。
【００１８】
骨格部材２・３・４は、座標精度保証治具１の構造体を成す部材であり、本実施例の場合、角パイプからなる。
骨格部材２・３・４はある程度の強度を有し、かつ寸法精度が良い材料、例えば鉄鋼材料、で構成されることが好ましい。特に、座標精度保証治具１の不使用時と使用時とで温度差が大きい場合、あるいは座標精度保証治具１の使用中の温度変化が大きい場合には、線膨張係数が小さい材料、例えばインバー合金（Ｆｅ−３６％Ｎｉ合金）、で構成されることが好ましい。
【００１９】
なお、骨格部材の形状は、本実施例の骨格部材２・３・４の如く角パイプに限定されるものではなく、座標精度保証治具１の寸法精度を保証可能であれば丸パイプ等の他の形状でも良い。また、骨格部材を構成する材料についても、本実施例の骨格部材２・３・４の如く鉄鋼材料に限定されるものではなく、座標精度保証治具１の寸法精度を保証可能であれば他の材料でも良い。
また、本実施例においては、長尺の骨格部材２の中途部に骨格部材３・４の一端をそれぞれ固定する構成としたが、これに限定されず、座標測定（寸法測定）の対象物の形状や大きさに応じて適宜変更することが可能である。
さらに、本実施例の骨格部材２・３・４は計三つの部材を溶接あるいは接着等により固定する構成としているが、これらを一体的に成形しても良い。
【００２０】
プレート部材５・６・７・８・９・１０は、その板面５ａ・６ａ・７ａ・８ａ・９ａ・１０ａを任意の方向に向けて、骨格部材２・３・４の任意の位置に取り付け可能な板状の部材である。
【００２１】
プレート部材５・６・７・８・９・１０も、前記骨格部材２・３・４と同様に、ある程度の強度を有し、かつ寸法精度が良い材料、例えば鉄鋼材料、で構成されることが好ましい。特に、座標精度保証治具１の不使用時と使用時とで温度差が大きい場合、あるいは座標精度保証治具１の使用中の温度変化が大きい場合には、線膨張係数が小さい材料、例えばインバー合金（Ｆｅ−３６％Ｎｉ合金）、で構成されることが好ましい。
【００２２】
なお、プレート部材の形状は、本実施例のプレート部材５・６・７・８・９・１０の如く略矩形に限定されるものではなく、座標精度保証治具１の寸法精度を保証可能であれば円形等の他の形状でも良い。また、プレート部材を構成する材料についても、本実施例のプレート部材５・６・７・８・９・１０の如く鉄鋼材料に限定されるものではなく、座標精度保証治具１の寸法精度を保証可能であれば他の材料でも良い。
また、本実施例においては、骨格部材２の両端にプレート部材５・６を固定し、骨格部材３の両端にプレート部材７・８を固定し、骨格部材４の両端にプレート部材９・１０を固定する構成としたが、これに限定されず、座標測定（寸法測定）の対象物の形状や大きさに応じて適宜変更することが可能である。例えば、骨格部材２の中途部に、板面５ａを斜め上方に向けてプレート部材５を固定しても良い。
さらに、本実施例のプレート部材５・６・７・８・９・１０は、それぞれ骨格部材２・３・４に溶接あるいは接着等により固定される構成としているが、プレート部材５・６・７・８・９・１０と骨格部材２・３・４とを一体的に成形しても良い。
【００２３】
リファレンスシール１１・１１・・・は、本発明に係る治具位置検出印の実施の一形態であり、プレート部材５・６・７・８・９・１０の板面５ａ・６ａ・７ａ・８ａ・９ａ・１０ａに固定可能な部材である。
本実施例のリファレンスシール１１・１１・・・は表側の面に光を反射する塗料が塗布され、裏側の面には接着剤が塗布されたシート状の部材である。
【００２４】
なお、リファレンスシール１１の表側の面は、本実施例の如く光を反射する塗料が塗布されていなくても良く、プレート部材５・６・７・８・９・１０と異なる色とする等、視認容易であればよい。
また、治具位置検出印は、本実施例のリファレンスシール１１の如くプレート部材の板面に貼り付ける構成に限定されず、プレート部材の板面に固定可能であって、後述する撮像手段により撮影した画像において視認可能なものであれば他の構成でも良い。
さらに、プレート部材の板面に固定される治具位置検出印の数は、本実施例の如く四枚に限定されず、単数でも複数でも良い。
【００２５】
プレート部材５・６・７・８・９・１０は、その板面５ａ・６ａ・７ａ・８ａ・９ａ・１０ａを任意の方向に向けることが可能であることから、結果として、リファレンスシール１１・１１・・・を任意の方向に向けることが可能である。
【００２６】
以下では、図２を用いて本発明に係る座標測定装置の実施の一形態である座標測定装置１００の構成について説明する。
【００２７】
座標測定装置１００は、対象物２０の特徴点の三次元座標、ひいては対象物２０の寸法を測定する装置である。
座標測定装置１００は、主に座標精度保証治具１、リファレンスシール２１・２１・・・、座標基準バー３１、コーデットマーカー４１・４１・・・、デジタルカメラ５１、制御装置６１等で構成される。
【００２８】
リファレンスシール２１・２１・・・は、本発明に係る対象物位置検出印の実施の一形態である。本実施例のリファレンスシール２１・２１・・・は前記リファレンスシール１１・１１・・・と略同様に、表側の面に光を反射する塗料が塗布され、裏側の面には接着剤が塗布されたシート状の部材である。
リファレンスシール２１・２１・・・は、対象物２０の表面における特徴点、例えば、対象物２０の表面を構成する面のコーナー付近や、対象物の表面を構成する面の辺の略中央部付近等に固定される。
【００２９】
なお、対象物位置検出印の表側の面は、本実施例のリファレンスシール２１の如く光を反射する塗料が塗布されていなくても良く、対象物と異なる色とする等、視認容易であればよい。
また、対象物位置検出印は、本実施例のリファレンスシール２１の如く対象物の表面に貼り付ける構成に限定されず、対象物の表面に固定可能であって、後述する撮像手段により撮影した画像において視認可能なものであれば他の構成でも良い。
さらに、対象物の表面に固定される対象物位置検出印の数は、対象物の形状や大きさに応じて適宜選択すればよい。
【００３０】
座標基準バー３１は、本発明に係る座標基準治具の実施の一形態である。座標基準バー３１は、座標測定装置１００により求められる対象物２０、より厳密には対象物２０の表面に固定されたリファレンスシール２１の三次元座標の基準となるものであり、主に基部３１ａと、四本の脚部３１ｂ・３１ｂ・３１ｂ・３１ｂと、を具備する。
脚部３１ｂは、その一端が基部３１ａの側面に固定された略棒状の部材であり、隣り合う脚部３１ｂ・３１ｂは、その長手方向が互いに直交するように配置される。また、脚部３１ｂ・３１ｂ・３１ｂ・３１ｂの上面には三次元座標の単位長さを決定するための目盛りが形成される。
【００３１】
コーデットマーカー４１・４１・・・は、本発明に係る測定面位置検出印の実施の一形態である。
コーデットマーカー４１・４１・・・は、前記リファレンスシール１１・１１・・・と略同様に、表側の面に光を反射する塗料が塗布され、裏側の面には接着剤が塗布されたシート状の部材である。
コーデットマーカー４１・４１・・・は座標精度保証治具１、対象物２０および座標基準バー３１が配置される測定面の任意の位置に固定される。
【００３２】
なお、測定面位置検出印の表側の面は、本実施例のコーデットマーカー４１の如く光を反射する塗料が塗布されていなくても良く、測定面や対象物等と異なる色とする等、視認容易であればよい。
また、測定面位置検出印は、本実施例のコーデットマーカー４１の如く測定面に貼り付ける構成に限定されず、測定面の表面に固定可能であって、後述する撮像手段により撮影した画像において視認可能なものであれば他の構成でも良い。
さらに、測定面に固定される測定面位置検出印の数は、対象物の形状や大きさに応じて、後述する撮像手段により撮影された撮像画像に複数の測定面位置検出印が写るように適宜選択すればよい。
【００３３】
デジタルカメラ５１は、本発明に係る撮像手段の実施の一形態である。デジタルカメラ５１は、座標精度保証治具１、対象物２０、座標基準バー３１およびコーデットマーカー４１・４１・・・を、複数の異なる位置または異なる方向で撮像することにより、これらが写った複数の撮像画像を取得する。
【００３４】
なお、一つの撮像画像に座標精度保証治具１、対象物２０、座標基準バー３１およびコーデットマーカー４１・４１・・・の全てが写っている必要はなく、これらの一部が写っていれば良いが、後述する合成撮像画像を精度良く作成するという観点から、一つの撮像画像には少なくとも複数のコーデットマーカー４１が写っていることが好ましく、これに加えて少なくとも座標精度保証治具１の一部（少なくとも一つ以上のリファレンスシール１１）が写っていることがより好ましい。
【００３５】
デジタルカメラ５１は、市販のデジタルカメラを用いて達成することができる。
また、本発明に係る撮像手段は、デジタルカメラに限定されず、従来のフィルムカメラを含むいわゆる銀塩カメラでも良い。
ただし、後述する制御手段における撮像画像の取り扱いの便宜上、銀塩カメラで撮像画像を取得した場合には該撮像画像をデジタル情報の形に変換することが好ましい。
さらに、本発明に係る撮像手段はテレビカメラやＣＣＤカメラ等の、動画を撮影可能なものも含まれる。この場合、取得された動画の一部を静止画像として抜き出し、撮像画像として取り扱えばよい。
【００３６】
制御装置６１は、本発明に係る制御手段の実施の一形態であり、デジタルカメラ５１により取得された撮像画像に基づいて対象物２０の特徴点の三次元座標、ひいては対象物２０の寸法を算出するものである。
制御装置６１は、後述する本発明に係る座標精度保証方法に係るプログラムや、対象物の三次元座標を求めるためのプログラム等を具備する。より具体的には、制御装置６１は、上記プログラム等を格納する格納手段、該プログラムを展開する展開手段、該プログラムに従って所定の演算を行う演算手段、該所定の演算等を行うためのデータ等を外部から入力するための入力手段、演算手段による演算の結果や入力手段により入力されたデータ等を表示する表示手段等を具備する。
なお、制御装置６１は、市販のパーソナルコンピュータやワークステーションを用いて達成することができる。
【００３７】
以下では、本発明に係る座標精度保証方法の実施例について説明する。
本実施例の座標精度保証方法は、上記座標測定装置１００を用いて行うものであって、主に配置工程Ｓ１００、撮像工程Ｓ２００、合成撮像画像作成工程Ｓ３００、三次元座標系判定工程Ｓ４００、等を具備する。
【００３８】
配置工程Ｓ１００は、座標精度保証治具１、表面にリファレンスシール２１・２１・・・が固定された対象物２０、座標基準バー３１およびコーデットマーカー４１・４１・・・を測定面上に配置する工程である。
ここで、本出願における「測定面」は、所定の台の上面でも、地面でも良いが、三次元座標の精度を確保するという観点から、平坦であることが好ましい。
配置工程Ｓ１００が終了したら、撮像工程Ｓ２００に移行する。
【００３９】
撮像工程Ｓ２００は、座標精度保証治具１、表面にリファレンスシール２１・２１・・・が固定された対象物２０、座標基準バー３１およびコーデットマーカー４１・４１・・・を、デジタルカメラ５１により複数の異なる位置または異なる方向から撮像して複数の撮像画像を取得する工程である。
撮像工程Ｓ２００が終了したら、合成撮像画像作成工程Ｓ３００に移行する。
【００４０】
合成撮像画像作成工程Ｓ３００は、撮像工程Ｓ２００にて取得された複数の撮像画像に写っているコーデットマーカー４１・４１・・・に基づいて、該複数の撮像画像を繋ぎ合わせることにより合成撮像画像を作成する工程である。
合成撮像画像作成工程Ｓ３００では、制御装置６１が、撮像工程Ｓ２００にて取得された複数の撮像画像のうち、二つの撮像画像について、該二つの撮像画像に共通して写っている少なくとも二つ以上のコーデットマーカー４１・４１・・・を、それぞれ対応するもの同士が重なるように繋ぎ合わせる作業を繰り返すことにより、一つの合成撮像画像を作成する。
合成撮像画像作成工程Ｓ３００が終了したら、三次元座標系判定工程Ｓ４００に移行する。
【００４１】
三次元座標系判定工程Ｓ４００は、合成撮像画像作成工程Ｓ３００にて作成された合成撮像画像に基づいて座標精度保証治具１の第１の三次元座標を算出するとともに、予め設定された座標基準バー３１と該座標精度保証治具１との位置関係および予め設定された座標精度保証治具１の寸法に基づいて座標精度保証治具１の第２の三次元座標を算出し、該第１の三次元座標と、該第２の三次元座標と、に基づいて該合成撮像画像の三次元座標系の精度を判定する工程である。
【００４２】
三次元座標系判定工程Ｓ４００では、制御装置６１が、合成撮像画像に写っている座標基準バー３１およびコーデットマーカー４１・４１・・・に基づいて、合成撮像画像の三次元座標系、すなわち、互いに平行でない三つの軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向およびこれらの軸方向の単位長さを求める。
【００４３】
次に、制御装置６１が、該三次元座標系と、合成撮像画像に写っている座標精度保証治具１の各リファレンスシール１１の位置と、に基づいて、各リファレンスシール１１の第１の三次元座標（ｘｎ１，ｙｎ１，ｚｎ１）を算出する。なお、添字ｎは１〜Ｎの整数であり、Ｎはリファレンスシール１１の枚数を指す。
【００４４】
また、三次元座標系判定工程Ｓ４００では、制御装置６１が、予め設定された座標基準バー３１と該座標精度保証治具１との位置関係、および、予め設定された座標精度保証治具１の寸法、に基づいて座標精度保証治具１の各リファレンスシール１１の第２の三次元座標（ｘｎ２，ｙｎ２，ｚｎ２）を算出する。なお、添字ｎは１〜Ｎの整数であり、Ｎはリファレンスシール１１の枚数を指す。
ここで、「予め設定された座標精度保証治具１の寸法」は、座標精度保証治具１の実際の寸法を測定した実測値でも、計算上の寸法でも良い。
【００４５】
そして、各リファレンスシール１１についての第１の三次元座標（ｘｎ１，ｙｎ１，ｚｎ１）と、第２の三次元座標（ｘｎ２，ｙｎ２，ｚｎ２）と、に基づいて、該合成撮像画像の三次元座標系の精度を判定する。
【００４６】
「三次元座標系の精度を判定する方法の一例としては、第１の三次元座標（ｘｎ１，ｙｎ１，ｚｎ１）と、第２の三次元座標（ｘｎ２，ｙｎ２，ｚｎ２）との距離Ｒが所定の値未満であるときは三次元座標系が所望の精度を有すると判定し、距離Ｒが所定の値以上であるときは三次元座標系が所望の精度を有さないと判定する方法が挙げられる。
なお、距離Ｒは以下の（式１）で求められる。
Ｒ＝｛（Δｘ）２＋（Δｙ）２＋（Δｚ）２｝０．５    （式１）
ここで、Δｘ＝ｘｎ２−ｘｎ１、Δｙ＝ｙｎ２−ｙｎ１、Δｚ＝ｚｎ２−ｚｎ１、を満たす。
【００４７】
「三次元座標系の精度を判定する方法の他の一例としては、第１の三次元座標（ｘｎ１，ｙｎ１，ｚｎ１）および第２の三次元座標（ｘｎ２，ｙｎ２，ｚｎ２）のＸ座標の差Δｘ、Ｙ座標の差Δｙ、Ｚ座標の差ΔＺのうち、絶対値が最も大きいものが所定の値未満であるときは三次元座標系が所望の精度を有すると判定し、Ｘ座標の差Δｘ、Ｙ座標の差Δｙ、Ｚ座標の差ΔＺのうち絶対値が最も大きいものが所定の値以上であるときは三次元座標系が所望の精度を有さないと判定する方法が挙げられる。
【００４８】
上記座標精度保証方法の実施例により、合成撮像画像の三次元座標系が所望の精度を有すると判定された場合には、当該合成撮像画像に基づいて算出された対象物２０の三次元座標の精度、ひいては、合成撮像画像に基づいて算出された対象物２０の寸法の精度が保証されることとなる。
【００４９】
以上の如く、本実施例の座標精度保証治具１は、
構造体を成す骨格部材２・３・４と、
板面５ａ・６ａ・７ａ・８ａ・９ａ・１０ａを任意の方向に向けた状態で骨格部材２・３・４の任意の位置に取り付け可能なプレート部材５・６・７・８・９・１０と、
該プレート部材５・６・７・８・９・１０の板面５ａ・６ａ・７ａ・８ａ・９ａ・１０ａに固定可能なリファレンスシール１１・１１・・・と、
を具備するものである。
【００５０】
このように構成することにより、座標精度保証治具の形状（骨格部材の長さ、プレート部材の取り付け位置、プレート部材の向き、治具位置検出印の数およびその配置）を対象物の形状に応じて適宜変更することが可能であり、該座標精度保証治具と対象物とを撮像することにより得られた撮像画像に基づいて算出された対象物の寸法の測定精度を保証することが可能である。
特に、撮像手段により取得される複数の撮像画像において、測定面に配置された複数の測定面位置検出印の多くが対象物等に隠れている場合、あるいは、複数の測定面位置検出印の測定面上の分布に偏りが生じている場合には、該複数の撮像画像を精度良く繋ぎ合わせて合成撮像画像を作成することが困難であるため、結果として当該合成撮像画像の三次元座標系が所望の精度を有していない場合がある。このような場合でも、本実施例の座標精度保証治具を用いることにより、合成撮像画像の三次元座標系が所望の精度を有していることを保証することが可能である。
【００５１】
また、本実施例の座標測定装置１００は、
構造体を成す骨格部材２・３・４と、板面５ａ・６ａ・７ａ・８ａ・９ａ・１０ａを任意の方向に向けた状態で骨格部材２・３・４の任意の位置に取り付け可能なプレート部材５・６・７・８・９・１０と、該プレート部材５・６・７・８・９・１０の板面５ａ・６ａ・７ａ・８ａ・９ａ・１０ａに固定可能なリファレンスシール１１・１１・・・と、を具備する座標精度保証治具１と、
対象物２０の表面に固定可能なリファレンスシール２１・２１・・・と、
三次元座標の基準となる座標基準バー３１と、
座標精度保証治具１、対象物２０および座標基準バー３１が配置される測定面の任意の位置に固定されたコーデットマーカー４１・４１・・・と、
座標精度保証治具１、対象物２０、座標基準バー３１およびコーデットマーカー４１・４１・・・を、複数の異なる位置または異なる方向で撮像するデジタルカメラ５１と、を具備するものである。
【００５２】
このように構成することにより、座標精度保証治具の形状（骨格部材の長さ、プレート部材の取り付け位置、プレート部材の向き、治具位置検出印の数およびその配置）を対象物の形状に応じて適宜変更することが可能であり、該座標精度保証治具と対象物とを撮像することにより得られた撮像画像に基づいて算出された対象物の寸法の測定精度を保証することが可能である。
特に、撮像手段により取得される複数の撮像画像において、測定面に配置された複数の測定面位置検出印の多くが対象物等に隠れている場合、あるいは、複数の測定面位置検出印の測定面上の分布に偏りが生じている場合には、該複数の撮像画像を精度良く繋ぎ合わせて合成撮像画像を作成することが困難であるため、結果として当該合成撮像画像の三次元座標系が所望の精度を有していない場合がある。このような場合でも、本実施例の座標精度保証治具を用いることにより、合成撮像画像の三次元座標系が所望の精度を有していることを保証することが可能である。
【００５３】
また、本実施例の座標精度保証方法は、
構造体を成す骨格部材２・３・４と、板面５ａ・６ａ・７ａ・８ａ・９ａ・１０ａを任意の方向に向けた状態で骨格部材２・３・４の任意の位置に取り付け可能なプレート部材５・６・７・８・９・１０と、該プレート部材５・６・７・８・９・１０の板面５ａ・６ａ・７ａ・８ａ・９ａ・１０ａに固定可能なリファレンスシール１１・１１・・・と、を具備する座標精度保証治具１と、
対象物２０の表面に固定可能なリファレンスシール２１・２１・・・と、
三次元座標の基準となる座標基準バー３１と、
座標精度保証治具１、対象物２０および座標基準バー３１が配置される測定面の任意の位置に固定されたコーデットマーカー４１・４１・・・と、
座標精度保証治具１、対象物２０、座標基準バー３１およびコーデットマーカー４１・４１・・・を、複数の異なる位置または異なる方向で撮像するデジタルカメラ５１と、を具備する座標測定装置１００を用いて行う座標精度保証方法であって、
座標精度保証治具１、対象物２０、座標基準バー３１およびコーデットマーカー４１・４１・・・を測定面上に配置する配置工程Ｓ１００と、
測定面上に配置された座標精度保証治具１、対象物２０、座標基準バー３１およびコーデットマーカー４１・４１・・・を、デジタルカメラ５１により複数の異なる位置または異なる方向から撮像して複数の撮像画像を取得する撮像工程Ｓ２００と、
該複数の撮像画像に写っているコーデットマーカー４１・４１・・・に基づいて、該複数の撮像画像を繋ぎ合わせることにより合成撮像画像を作成する合成撮像画像作成工程Ｓ３００と、
該合成撮像画像に基づいて座標精度保証治具１の第１の三次元座標を算出するとともに、予め設定された座標基準バー３１と該座標精度保証治具１との位置関係および予め設定された座標精度保証治具１の寸法に基づいて座標精度保証治具１の第２の三次元座標を算出し、該第１の三次元座標と、該第２の三次元座標と、に基づいて該合成撮像画像の三次元座標系の精度を判定する三次元座標系判定工程Ｓ４００と、
を具備するものである。
【００５４】
このように構成することにより、座標精度保証治具の形状（骨格部材の長さ、プレート部材の取り付け位置、プレート部材の向き、治具位置検出印の数およびその配置）を対象物の形状に応じて適宜変更することが可能であり、該座標精度保証治具と対象物とを撮像することにより得られた撮像画像に基づいて算出された対象物の寸法の測定精度を保証することが可能である。
特に、撮像手段により取得される複数の撮像画像において、測定面に配置された複数の測定面位置検出印の多くが対象物等に隠れている場合、あるいは、複数の測定面位置検出印の測定面上の分布に偏りが生じている場合には、該複数の撮像画像を精度良く繋ぎ合わせて合成撮像画像を作成することが困難であるため、結果として当該合成撮像画像の三次元座標系が所望の精度を有していない場合がある。このような場合でも、本実施例の座標精度保証治具を用いることにより、合成撮像画像の三次元座標系が所望の精度を有していることを保証することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る座標精度保証治具の実施の一形態を示す斜視図。
【図２】本発明に係る座標測定装置の実施の一形態を示す模式図。
【図３】本発明に係る座標精度保証方法の実施の一形態を示すフロー図。
【符号の説明】
【００５６】
１                        座標精度保証治具
２・３・４                骨格部材
５・６・７・８・９・１０  プレート部材
１１                      リファレンスシール（治具位置検出印）
【図１】
2006177762.tif 000003
【図２】
2006177762.tif 000004
【図３】
2006177762.tif 000005