(57)【要約】【課題】  三次元の立体形状に対する寸法測定を容易化することができる三次元測定装置を提供する。【解決手段】  三次元空間における複数の測定点の位置情報を測定し、測定対象物の立体形状を表す立体形状データを生成する形状データ生成手段と、立体形状データに基づいて、立体形状を計測画面に表示する形状データ表示手段と、表示中の立体形状に対する位置の指定に基づいて、基準平面を特定する基準平面抽出手段と、基準平面の法線が計測画面と直交し、或いは、計測画面の縦方向又は横方向と平行になるように、立体形状を回転させる姿勢変更手段と、計測画面内における切断線の指定を受け付ける切断線指定手段と、回転後の立体形状を切断線により切断した場合の切断面の形状を表す断面プロファイルを取得する断面プロファイル取得手段と、断面プロファイルに基づいて、寸法測定を行う断面計測手段とにより構成される。【選択図】  図７
2018031748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元空間における複数の測定点の位置情報を測定し、測定対象物の立体形状を表す立体形状データを生成する形状データ生成手段と、
上記立体形状データに基づいて、上記立体形状を計測画面に表示する形状データ表示手段と、
表示中の上記立体形状に対する位置の指定に基づいて、基準平面を特定する基準平面抽出手段と、
上記基準平面の法線が上記計測画面と直交し、或いは、上記計測画面の縦方向又は横方向と平行になるように、上記立体形状を回転させる姿勢変更手段と、
上記計測画面内における切断線の指定を受け付ける切断線指定手段と、
回転後の上記立体形状を上記切断線により切断した場合の切断面の形状を表す断面プロファイルを取得する断面プロファイル取得手段と、
上記断面プロファイルに基づいて、寸法測定を行う断面計測手段とを備えることを特徴とする三次元測定装置。
【請求項２】
上記基準平面抽出手段は、上記基準平面の形状に基づいて、当該基準平面内に基準軸を定め、
上記姿勢変更手段は、上記基準軸が上記計測画面の縦方向又は横方向と一致するように、上記立体形状を回転させることを特徴とする請求項１に記載の三次元測定装置。
【請求項３】
上記切断線指定手段は、上記計測画面上における二次元位置の指定により、上記切断線を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元測定装置。
【請求項４】
表示中の上記立体形状に対する位置の指定に基づいて、幾何要素を特定する幾何要素抽出手段を更に備え、
上記切断線指定手段は、上記幾何要素を上記計測画面に投影した投影位置に基づいて、上記切断線を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元測定装置。
【請求項５】
回転後の上記立体形状を上記計測画面に投影した投影画像からエッジを抽出するエッジ抽出手段を更に備え、
上記切断線指定手段は、上記エッジに基づいて、上記切断線を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元測定装置。
【請求項６】
上記基準平面抽出手段は、上記基準平面の形状に基づいて、当該基準平面内に回転中心を定め、
上記姿勢変更手段は、ユーザ操作に基づいて、上記回転中心を通って上記計測画面に垂直な直線を中心として上記立体形状を回転させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の三次元測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元測定装置に係り、さらに詳しくは、測定対象物の立体形状を測定する三次元測定装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元測定装置は、測定対象物の形状や寸法を三次元的に測定する測定器であり、三角測距の原理等を利用して、三次元空間における多数の測定点の位置情報を測定し、測定対象物の立体形状を表す立体形状データを取得することができる。例えば、ステージ上に載置された測定対象物に対し、縞状のパターン光を投影し、この状態でステージ上の測定対象物がカメラにより撮影される。測定対象物の高さ情報は、撮影画像を解析し、パターンのずれやゆがみ具合から求められる。
【０００３】
この様にして取得した立体形状データに基づいて、測定対象物の立体形状が画面に表示される。寸法測定は、例えば、測定箇所の幾何要素やその形状を指定して幾何要素を抽出し、幾何要素間の距離や角度を求めることによって行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の三次元測定装置では、画面上の立体形状に対して測定箇所や幾何要素の形状、寸法種別を指定する必要がある。このため、どこを測定箇所に指定し、どの様に測定すれば所望の寸法測定が行えるのかが判り難いという問題があった。また、二次元の設計図面に記載された箇所を測定するには、どの様にすればよいのかが判り難いという問題もあった。
【０００５】
また、立体形状を切断面により切断した場合の断面形状を取得して表示することにより、立体形状が二次元の幾何学図形により表されるため、寸法測定が行い易い。しかし、測定対象物の位置や姿勢が測定ごとに変化するため、切断面を適切に指定することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、三次元の立体形状に対する寸法測定を容易化することができる三次元測定装置を提供することを目的とする。特に、測定箇所、測定要素の形状及び寸法種別の指定を直感的に行うことができる三次元測定装置を提供することを目的とする。また、設計図面に記載された箇所の寸法測定を容易に行うことができる三次元測定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】
【０００７】
本発明の第１の態様による三次元測定装置は、三次元空間における複数の測定点の位置情報を測定し、測定対象物の立体形状を表す立体形状データを生成する形状データ生成手段と、上記立体形状データに基づいて、上記立体形状を計測画面に表示する形状データ表示手段と、表示中の上記立体形状に対する位置の指定に基づいて、基準平面を特定する基準平面抽出手段と、上記基準平面の法線が上記計測画面と直交し、或いは、上記計測画面の縦方向又は横方向と平行になるように、上記立体形状を回転させる姿勢変更手段と、上記計測画面内における切断線の指定を受け付ける切断線指定手段と、回転後の上記立体形状を上記切断線により切断した場合の切断面の形状を表す断面プロファイルを取得する断面プロファイル取得手段と、上記断面プロファイルに基づいて、寸法測定を行う断面計測手段とを備える。
【０００８】
この様な構成によれば、基準平面が計測画面に対して特定の姿勢になるため、立体形状を切断線により切断した場合の切断面として所望の切断面を得るには、どの様な切断線でどこを切断すればよいのかを直感的に理解することができる。また、切断線は、計測画面内における一次元の幾何学図形であり、切断面が計測画面に垂直になることから、三次元空間内で二次元の切断面を直接に指定する場合に比べ、切断面の指定を容易化することができる。さらに、所望の切断面による断面プロファイルに基づいて寸法測定を行うため、測定箇所、測定要素の形状及び寸法種別の指定を直感的に行うことができる。また、設計図面に記載された箇所の寸法測定を容易に行うことができる。ここで、一次元の幾何学図形には、直線、折れ線、曲線及びその組み合わせ等の線が含まれる。
【０００９】
本発明の第２の態様による三次元測定装置は、上記構成に加え、上記基準平面抽出手段が、上記基準平面の形状に基づいて、当該基準平面内に基準軸を定め、上記姿勢変更手段が、上記基準軸が上記計測画面の縦方向又は横方向と一致するように、上記立体形状を回転させるように構成される。この様な構成によれば、基準平面が計測画面に対して特定の姿勢になるように立体形状を回転させた際の見栄えを良くすることができる。
【００１０】
本発明の第３の態様による三次元測定装置は、上記構成に加え、上記切断線指定手段が、上記計測画面上における二次元位置の指定により、上記切断線を決定するように構成される。この様な構成によれば、基準平面が計測画面に対し特定の姿勢になった立体形状に対し、計測画面上で二次元位置を指定することにより、切断線を指定することができる。
【００１１】
本発明の第４の態様による三次元測定装置は、上記構成に加え、表示中の上記立体形状に対する位置の指定に基づいて、幾何要素を特定する幾何要素抽出手段を更に備え、上記切断線指定手段が、上記幾何要素を上記計測画面に投影した投影位置に基づいて、上記切断線を決定するように構成される。この様な構成によれば、立体形状から抽出された幾何要素を利用して切断線を指定することができる。
【００１２】
本発明の第５の態様による三次元測定装置は、上記構成に加え、回転後の上記立体形状を上記計測画面に投影した投影画像からエッジを抽出するエッジ抽出手段を更に備え、上記切断線指定手段が、上記エッジに基づいて、上記切断線を決定するように構成される。この様な構成によれば、投影画像から抽出されたエッジを利用して切断線を指定することができる。
【００１３】
本発明の第６の態様による三次元測定装置は、上記構成に加え、上記基準平面抽出手段が、上記基準平面の形状に基づいて、当該基準平面内に回転中心を定め、上記姿勢変更手段が、ユーザ操作に基づいて、上記回転中心を通って上記計測画面に垂直な直線を中心として上記立体形状を回転させるように構成される。この様な構成によれば、基準平面が計測画面に対して特定の姿勢になるように立体形状を回転させた際の見栄えを良くすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、所望の切断面による断面プロファイルに基づいて寸法測定を行うため、測定箇所、測定要素の形状及び寸法種別の指定を直感的に行うことができる。また、設計図面に記載された箇所の寸法測定を容易に行うことができる。従って、三次元の立体形状に対する寸法測定を容易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による三次元測定装置１の一構成例を示したシステム図である。
【図２】図１の測定部２の一構成例を模式的に示した説明図である。
【図３】三次元測定装置１における寸法測定時の動作の一例を示したフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ１０１（投光照明の明るさ調整）について、詳細動作の一例を示したフローチャートである。
【図５】図３のステップＳ１０２（テクスチャ照明の明るさ調整）について、詳細動作の一例を示したフローチャートである。
【図６】図３のステップＳ１１３（データ解析）について、詳細動作の一例を示したフローチャートである。
【図７】図１の情報処理端末５内の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図８】図７の情報処理端末５における基準平面の設定時の動作の一例を示した図である。
【図９】図７の情報処理端末５における基準平面の設定時の動作の一例を示した図であり、表示中の立体形状から基準平面８を抽出した後の計測画面６が示されている。
【図１０】図７の情報処理端末５における基準平面の設定時の動作の一例を示した図であり、基準平面８を正対させた後の計測画面６が示されている。
【図１１】図７の情報処理端末５における基準平面の設定時の動作の一例を示した図であり、基準平面８を横方向に向けた場合の計測画面６が示されている。
【図１２】図７の情報処理端末５における基準平面の設定時の動作の一例を示した図であり、基準平面８を縦方向に向けた場合の計測画面６が示されている。
【図１３】図７の情報処理端末５における断面計測時の動作の一例を示した図である。
【図１４】図７の情報処理端末５における断面計測時の動作の一例を示した図であり、立体形状から抽出した幾何要素を利用して切断線９３を指定する場合が示されている。
【図１５】図７の情報処理端末５におけるレポートファイル出力時の動作の一例を示した図である。
【図１６】図７の情報処理端末５における断面計測時の動作の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず、本発明による三次元測定装置の概略構成について、図１〜図６を用いて以下に説明する。
【００１７】
＜三次元測定装置１＞
図１は、本発明の実施の形態による三次元測定装置１の一構成例を示したシステム図である。この三次元測定装置１は、測定対象物Ｗの形状を光学的に測定する測定器であり、測定部２、コントローラ４及び情報処理端末５により構成される。
【００１８】
＜測定部２＞
測定部２は、ステージ２１上の測定対象物Ｗに可視光からなる測定光を照射し、測定対象物Ｗにより反射された測定光を受光して撮影画像を生成する計測ユニットであり、ヘッド部２０、ステージ２１、ステージ保持部２２、回転駆動部２３及び制御基板２７により構成される。
【００１９】
ヘッド部２０は、測定対象物Ｗにパターンを有する測定光を照射する投光部２４と、測定対象物Ｗにより反射された測定光を受光して受光量を表す受光信号を生成する受光部２５と、テクスチャ照明出射部２６とにより構成される。
【００２０】
ステージ２１は、測定対象物Ｗが載置される載置面を有する作業台である。このステージ２１は、円板状のステージプレート２１１と、ステージプレート２１１を支持するステージベース２１２とにより構成される。
【００２１】
ステージプレート２１１は、中央付近で折り曲げて固定することができ、測定対象物Ｗを受光部２５に正対させるための傾斜台として機能させることができる。ステージ保持部２２は、ステージ２１上の測定対象物Ｗに対する撮像アングルを調整するために、ステージ２１を回転可能に保持する。回転駆動部２３は、ステージ２１を回転させることにより、撮像アングルを切り替える。
【００２２】
受光部２５は、ステージ２１上の測定対象物Ｗを撮影する固定倍率のカメラであり、受光レンズ２５１及び撮像素子２５２により構成される。撮像素子２５２は、受光レンズ２５１を介して測定対象物Ｗからの測定光を受光して受光量を表す受光信号を生成する多数の受光素子からなり、受光信号から撮影画像が生成される。撮像素子２５２には、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices：電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化物半導体）などのイメージセンサが用いられる。この撮像素子２５２は、例えば、モノクロイメージセンサである。
【００２３】
投光部２４は、ステージ２１上の測定対象物Ｗに測定光を照射する照明装置であり、投光用光源２４１、コレクタレンズ２４２、パターン生成ユニット２４３及び投光レンズ２４４により構成される。投光用光源２４１には、例えば、単色の光を生成するＬＥＤ（発光ダイオード）又はハロゲンランプが用いられる。色収差補正等が容易であることから、白色光源を用いる場合に比べ、単色の投光用光源２４１を用いる方が有利である。また、波長は短い方が形状測定の解像度を上げるのに有利であることから、青色の光源、例えば、青色ＬＥＤを投光用光源２４１として用いることが好ましい。ただし、撮像素子２５２が良好なＳ／Ｎで受光することができる波長が選択される。
【００２４】
なお、単色、例えば、青色の投光用光源２４１を使用する場合、撮像素子２５２がカラーイメージセンサであれば、ＲＧの受光素子が利用できないため、Ｂの受光素子のみの利用となり、利用できる画素数が減ることになる。従って、画素サイズや画素数をそろえた場合、撮像素子２５２には、モノクロイメージセンサを用いる方が有利である。
【００２５】
投光用光源２４１から出射された光は、コレクタレンズ２４２を介してパターン生成ユニット２４３に入射する。そして、パターン生成ユニット２４３から出射された測定光は、投光レンズ２４４を介してステージ２１上の測定対象物Ｗに照射される。
【００２６】
パターン生成ユニット２４３は、構造化照明用のパターン光を生成するための装置であり、均一な測定光と、二次元パターンからなる測定光とを切り替えることができる。パターン生成ユニット２４３には、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）又は液晶パネルが用いられる。ＤＭＤは、多数の微小なミラーが２次元状に整列配置され、各ミラーの傾きを制御することにより、画素ごとに明状態と暗状態とを切り替えることができる表示素子である。
【００２７】
三角測距の原理を利用して測定対象物Ｗの立体形状を測定するための構造化照明法には、正弦波位相シフト法、マルチスリット法、空間コード法等がある。正弦波位相シフト法は、測定対象物Ｗに正弦波状の縞パターンを投影し、正弦波の周期よりも短いピッチで縞パターンを移動させるごとに撮影画像を取得する照明法である。各撮影画像の輝度値から各画素における位相値を求めて高さ情報に変換することにより、三次元形状データが求められる。
【００２８】
マルチスリット法は、測定対象物Ｗに細線状の縞パターンを投影し、縞と縞との間隔よりも狭いピッチで縞パターンを移動させるごとに撮影画像を取得する照明法である。各撮影画像の輝度値から各画素における最大輝度の撮影タイミングを求めて高さ情報に変換することにより、三次元形状データが求められる。
【００２９】
空間コード法は、測定対象物Ｗに対し、白黒のデューティ比が５０％であり、縞パターンの幅が異なる複数の縞パターンを順次に投影し、撮影画像を取得する照明法である。各撮影画像の輝度値から各画素におけるコード値を求めて高さ情報に変換することにより、三次元形状データが求められる。
【００３０】
パターン生成ユニット２４３では、上述した縞パターンを二次元パターンとして生成することができる。この三次元測定装置１では、マルチスリット法と空間コード法とを組み合わせることにより、高分解能かつ高精度に三次元形状データが取得される。
【００３１】
また、この三次元測定装置１では、受光部２５を挟んで２つの投光部２４が左右対称に配置されている。各投光部２４の投光軸Ｊ２及びＪ３は、三角測距の原理を利用するために、受光部２５の受光軸Ｊ１に対して傾斜している。この投光部２４では、投光用光源２４１、コレクタレンズ２４２及びパターン生成ユニット２４３の光軸に対し、投光レンズ２４４を受光軸Ｊ１側にオフセットさせることにより、投光軸Ｊ２及びＪ３を傾斜させている。この様な構成を採用することにより、投光部２４全体を傾斜させる場合に比べ、測定部２を小型化することができる。
【００３２】
テクスチャ照明出射部２６は、測定対象物Ｗの色や模様を表面テクスチャ情報として検知するための可視光からなる均一な照明光をステージ２１上の測定対象物Ｗに向けて出射する。このテクスチャ照明出射部２６は、投光軸が受光部２５の受光軸Ｊ１と略平行であり、受光部２５の受光レンズ２５１を取り囲むように配置される。このため、投光部２４からの照明と比べて測定対象物Ｗ上での影ができにくく、撮影時の死角が少なくなる。
【００３３】
制御基板２７は、回転駆動部２３を制御する制御回路、投光部２４の投光用光源２４１及びパターン生成ユニット２４３を駆動する駆動回路、受光部２５の撮像素子２５２からの受光信号を処理する処理回路等が設けられた回路基板である。
【００３４】
＜コントローラ４＞
コントローラ４は、測定部２用の制御装置であり、テクスチャ照明用の照明光を生成するテクスチャ光源４１と、テクスチャ光源４１用の駆動回路等が設けられた制御基板４２と、測定部２内の各デバイスに電力を供給する電源４３とにより構成される。テクスチャ光源４１は、撮影画像からカラーのテクスチャ画像が得られるようにするために、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の照明光を順次に点灯する。撮像素子２５２がモノクロイメージセンサであることから、テクスチャ光源４１に白色光源を用いてテクスチャ情報を取得する場合、カラー情報を取得することができない。このため、テクスチャ光源４１ではＲＧＢを切り替えて照明している。
【００３５】
なお、モノクロのテクスチャ画像で十分な場合は、テクスチャ光源４１に白色光源、例えば、白色ＬＥＤを用い、或いは、ＲＧＢの単色光を同時に照射する光源を用いても良い。また、測定精度の低下をある程度許容する場合には、撮像素子２５２にカラーイメージセンサを用いても良い。照明光は、ライトガイド３を介して測定部２のテクスチャ照明出射部２６に伝送される。制御基板４２及び電源４３は、測定部２の制御基板２７に接続されている。
【００３６】
＜情報処理端末５＞
情報処理端末５は、測定部２を制御し、撮影画像の画面表示、寸法測定のための設定情報の登録、三次元形状データの生成、測定対象物Ｗの寸法算出等を行う端末装置であり、表示部５１、キーボード５２及びマウス５３が接続されている。表示部５１は、撮影画像や設定情報を画面に表示するモニタ装置である。キーボード５２及びマウス５３は、ユーザが操作入力を行う入力装置である。この情報処理端末は、例えば、パーソナルコンピュータであり、測定部２の制御基板２７に接続されている。
【００３７】
図２は、図１の測定部２の一構成例を模式的に示した説明図である。この測定部２は、撮影倍率が互いに異なる２つの撮像部２５ａ及び２５ｂを備えるヘッド部２０と、上下方向の回転軸Ｊ４を中心としてステージ２１を回転可能に保持するステージ保持部２２と、ヘッド部２０及びステージ保持部２２を連結する連結部２８とにより構成される。
【００３８】
連結部２８は、投光部２４の投光軸Ｊ２及びＪ３と、撮像部２５ａ及び２５ｂの受光軸Ｊ１１及びＪ１２とが回転軸Ｊ４に対して傾斜する状態で、ヘッド部２０とステージ保持部２２とを固定的に連結する。このため、ステージ２１と撮像部２５ａ及び２５ｂとの相対的な位置関係が一定であり、ステージ２１の回転角が互いに異なる複数の撮像アングルについて、点群データの連結合成が容易である。
【００３９】
撮像部２５ａは、低倍率の受光部２５である。撮像部２５ｂは、撮像部２５ａよりも高倍率の受光部２５である。撮像部２５ａ及び２５ｂは、測定対象物全体の三次元形状データが得られるようにするために、いずれもステージ２１の回転軸Ｊ４に対して受光軸Ｊ１１及びＪ１２が傾斜するように配置されている。
【００４０】
例えば、回転軸Ｊ４に対する受光軸Ｊ１１及びＪ１２の傾斜角は、４５°程度である。また、撮像部２５ｂは、焦点位置ＦＰがステージ２１の回転軸Ｊ４上において撮像部２５ａの焦点位置ＦＰよりも下側となるように、撮像部２５ａの下方に配置され、受光軸Ｊ１２は、受光軸Ｊ１１と略平行である。
【００４１】
この様な構成を採用することにより、撮像部２５ａの測定可能領域Ｒ１と撮像部２５ｂの測定可能領域Ｒ２とをステージ２１上に適切に形成することができる。測定可能領域Ｒ１及びＲ２は、いずれもステージ２１の回転軸Ｊ４を中心とする円柱状の領域であり、測定可能領域Ｒ２は、測定可能領域Ｒ１内に形成される。
【００４２】
図３のステップＳ１０１〜Ｓ１１３は、三次元測定装置１における寸法測定時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、三次元測定装置１は、ステージ２１上に載置された測定対象物Ｗを受光部２５により撮影して撮影画像を表示部５１に表示し、投光照明の明るさ調整を行う（ステップＳ１０１）。この明るさ調整は、投光部２４から均一な測定光を照射し、或いは、パターン光からなる測定光を照射して行われる。
【００４３】
次に、三次元測定装置１は、テクスチャ照明に切り替えて撮影画像を取得し、表示部５１に表示してテクスチャ照明の明るさ調整を行う（ステップＳ１０２）。この明るさ調整は、テクスチャ照明出射部２６からＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の照明光を順次に照射し、或いは、同時に照射して行われる。ステップＳ１０１とステップＳ１０２とは、順序を入れ替えても良い。
【００４４】
三次元測定装置１は、照明条件が確定されるまで、ステップＳ１０１及びＳ１０２の処理手順を繰り返し、照明条件の確定後、ユーザにより測定開始が指示されれば（ステップＳ１０３）、投光部２４からパターン光を投影し（ステップＳ１０４）、パターン画像を取得する（ステップＳ１０５）。このパターン画像は、ステージ２１上の測定対象物Ｗが撮影された撮影画像である。パターン光の投影及び撮影画像の取得は、パターン生成ユニット２４３と受光部２５とを同期させて行われる。
【００４５】
次に、三次元測定装置１は、テクスチャ照明に切り替えてテクスチャ画像を取得する（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。このテクスチャ画像は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の照明光を順次に照射させて取得された複数の撮影画像を合成することによって得られる。連結測定時には、ステージ２１を予め指定された複数の撮像アングルに順次に切り替えながら、ステップＳ１０４からステップＳ１０７までの処理手順が繰り返される（ステップＳ１０８）。
【００４６】
次に、三次元測定装置１は、ステップＳ１０５において取得されたパターン画像を所定の計測アルゴリズムにより解析し、三次元形状データを生成する（ステップＳ１０９）。この三次元形状データの生成ステップでは、撮像アングルが異なる複数の撮影画像から求めた三次元形状データが必要に応じて合成される。そして、三次元測定装置１は、生成された三次元形状データにテクスチャ画像をマッピングし（ステップＳ１１０）、測定対象物Ｗの立体形状として表示部５１に表示する（ステップＳ１１１）。
【００４７】
三次元測定装置１は、所望の測定箇所について、三次元形状データが得られるまで、撮像アングルや撮影条件等を変更しながらステップＳ１０１からステップＳ１１１までの処理手順を繰り返し（ステップＳ１１２）、所望のデータが得られ、ユーザによりデータ解析が指示されれば、寸法測定用のアプリケーションプログラムにより、三次元形状データのデータ解析を行い、測定対象物Ｗの寸法を算出する（ステップＳ１１３）。
【００４８】
図４のステップＳ２０１〜Ｓ２１１は、図３のステップＳ１０１（投光照明の明るさ調整）について、詳細動作の一例を示したフローチャートであり、三次元測定装置１の動作が示されている。まず、三次元測定装置１は、左側の投光部２４を点灯し（ステップＳ２０１）、ユーザによる明るさの調整を受け付ける（ステップＳ２０２）。
【００４９】
次に、三次元測定装置１は、ユーザによる撮影倍率の選択を受け付け、撮影倍率が変更されれば、対応する撮像部２５ａ又は２５ｂに切り替える（ステップＳ２０３）。このとき、三次元測定装置１は、所望の測定箇所に照明が当たっていなければ、ユーザ操作に基づいてステージ２１を回転させることにより、測定対象物Ｗの位置及び姿勢の調整を行う（ステップＳ２０４，Ｓ２０５）。位置及び姿勢の調整は、左右の投光部２４を同時に点灯させて行っても良い。
【００５０】
そして、三次元測定装置１は、測定箇所の明るさが適切でなければ、ユーザによる明るさの調整を再度受け付ける（ステップＳ２０６，Ｓ２０７）。三次元測定装置１は、ユーザにより設定終了が指示されるまで、ステップＳ２０３からステップＳ２０７までの処理手順を繰り返す（ステップＳ２０８）。
【００５１】
次に、三次元測定装置１は、ユーザにより設定終了が指示されれば、ユーザにより指定された照明条件を設定情報として登録し、右側の投光部２４に切り替えて（ステップＳ２０９）、ユーザによる明るさの調整を受け付ける（ステップＳ２１０）。三次元測定装置１は、ユーザにより設定終了が指示されるまで、ステップＳ２１０の処理手順を繰り返し、ユーザにより設定終了が指示されれば、ユーザにより指定された照明条件を設定情報として登録し、この処理を終了する（ステップＳ２１１）。
【００５２】
図５のステップＳ３０１〜Ｓ３１３は、図３のステップＳ１０２（テクスチャ照明の明るさ調整）について、詳細動作の一例を示したフローチャートであり、三次元測定装置１の動作が示されている。まず、三次元測定装置１は、テクスチャ照明を点灯し（ステップＳ３０１）、ユーザによる明るさの調整を受け付ける（ステップＳ３０２）。三次元測定装置１は、測定箇所の明るさが適切でなければ（ステップＳ３０３）、ステップＳ３０２の処理手順を繰り返し、ユーザによる明るさの調整を再度受け付ける。
【００５３】
次に、三次元測定装置１は、ユーザによるテクスチャ画像の画質の選択を受け付け（ステップＳ３０４）、通常画質が選択されれば、通常画質を指定し、ユーザにより指定された照明条件及び撮影条件を設定情報として登録し、この処理を終了する（ステップＳ３１３）。
【００５４】
一方、三次元測定装置１は、ユーザによりフルフォーカス画質が選択されれば、フルフォーカス画質を指定する（ステップＳ３０５，Ｓ３０６）。フルフォーカス画質は、深度合成処理により得られる画質であり、焦点位置を異ならせながら取得された複数の撮影画像を合成することにより、画像全体においてピントの合った画像が得られる。
【００５５】
そして、三次元測定装置１は、ユーザによりＨＤＲ（ハイダイナミックレンジ）画質が選択されれば、ＨＤＲ画質を指定する（ステップＳ３０７，Ｓ３０８）。ＨＤＲ画質は、露光時間を異ならせながら取得された複数の撮影画像を合成することにより、ダイナミックレンジの広い画像が得られる。
【００５６】
次に、三次元測定装置１は、ユーザによりテクスチャ画像の確認が指示されれば（ステップＳ３０９）、ユーザにより指定された照明条件及び撮影条件に基づいて、撮影画像を取得し（ステップＳ３１０）、テクスチャ画像を作成して表示部５１に表示する（ステップＳ３１１）。
【００５７】
三次元測定装置１は、ユーザにより設定終了が指示されるまで、ステップＳ３０５からステップＳ３１１までの処理手順を繰り返し、ユーザにより設定終了が指示されれば、ユーザにより指定された照明条件及び撮影条件を設定情報として登録し、この処理を終了する（ステップＳ３１２）。
【００５８】
図６のステップＳ４０１〜Ｓ４１３は、図３のステップＳ１１３（データ解析）について、詳細動作の一例を示したフローチャートであり、三次元測定装置１の動作が示されている。まず、三次元測定装置１は、ユーザ操作に基づいて、三次元形状データを所定のデータ形式で読み込み、測定対象物Ｗの立体形状を表示部５１に表示する（ステップＳ４０１，Ｓ４０２）。
【００５９】
次に、三次元測定装置１は、ノイズの除去、穴埋め、不要データの削除等の前処理を行い（ステップＳ４０３）、ユーザによる表示倍率及び姿勢の調整を受け付ける（ステップＳ４０４）。
【００６０】
次に、三次元測定装置１は、表示中の立体形状上において、測定箇所の幾何要素を抽出するための点群の指定を受け付ける（ステップＳ４０５）。そして、三次元測定装置１は、幾何要素について、形状種別の指定を受け付ける（ステップＳ４０６）。形状種別には、点、線、円、面、球、円筒、円錐等がある。ステップＳ４０５とステップＳ４０６とは、順序を入れ替えても良い。
【００６１】
三次元測定装置１は、全ての幾何要素について、点群及び形状種別の指定が完了するまで、ステップＳ４０５及びＳ４０６の処理手順を繰り返し（ステップＳ４０７）、点群及び形状種別の指定が完了すれば、ユーザによる幾何要素の選択を受け付ける（ステップＳ４０８）。そして、三次元測定装置１は、選択された幾何要素について、寸法種別の選択を受け付ける（ステップＳ４０９）。寸法種別には、距離、角度、幾何公差、直径等がある。ステップＳ４０８とステップＳ４０９とは、順序を入れ替えても良い。
【００６２】
次に、三次元測定装置１は、選択された幾何要素について、点群に基本形状をフィッティングさせることによって幾何要素を特定し、幾何要素間の寸法値を算出する（ステップＳ４１０）。次に、三次元測定装置１は、寸法値を測定対象物Ｗの立体形状上の測定箇所に対応づけて表示する（ステップＳ４１１）。三次元測定装置１は、所望の測定箇所が他にもあれば、ステップＳ４０８からステップＳ４１１までの処理手順を繰り返し（ステップＳ４１２）、所望の測定箇所が他になければ、測定結果を出力してこの処理を終了する（ステップＳ４１３）。
【００６３】
次に、本発明による三次元測定装置１のさらに詳細な構成について、図７〜図１６を用いて以下に説明する。
【００６４】
＜情報処理端末５＞
図７は、図１の情報処理端末５内の機能構成の一例を示したブロック図である。この情報処理端末５は、測定制御部１０、形状データ生成部１１、形状データ記憶部１２、表示制御部１３、基準平面抽出部１４、姿勢変更部１５、切断線指定部１６、断面プロファイル取得部１７、断面計測部１８、幾何要素抽出部１９ａ及びエッジ抽出部１９ｂにより構成される。
【００６５】
測定制御部１０は、キーボード５２又はマウス５３によるユーザ操作に基づいて、回転駆動部２３を制御して撮像アングルを調整し、投光部２４による測定光の照射を制御する。
【００６６】
形状データ生成部１１は、受光部２５からの受光信号に基づいて、測定対象物Ｗの立体形状を表す立体形状データを生成し、形状データ記憶部１２内に格納する。立体形状データは、三次元空間における複数の測定点の位置情報からなり、測定対象物Ｗに測定光として投影される縞パターンを移動させるごとに取得した複数のパターン画像から作成される。形状テータ記憶部１２には、過去に測定された立体形状データが保持される。
【００６７】
表示制御部１３は、形状データ記憶部１２内の立体形状データに基づいて、表示部５１を制御し、測定対象物Ｗの立体形状を計測画面に表示する。例えば、多数の測定点が三次元的に配置されたオブジェクト体を所定の視点から眺めるように、立体形状が計測画面に表示される。計測画面内における立体形状（オブジェクト体）の位置、視点及び表示倍率は、任意に指定することができる。
【００６８】
基準平面抽出部１４は、表示中の立体形状に対する位置の指定に基づいて、立体形状を切断する際の基準とする平面を特定し、基準平面とする。位置の指定は、キーボード５２又はマウス５３によるユーザ操作に基づいて行われ、幾何要素としての平面を抽出するための点群が選択される。点群は、２以上の測定点からなり、マウス操作などにより、計測画面上で所望の点群を取り囲む図形、例えば、多角形を指定することにより、当該点群が選択される。また、マウス操作などにより、計測画面上で立体形状上の１つの位置を指定することにより、当該位置を含み、かつ、平面にフィットする点群が選択される。そして、選択された点群にフィッティングさせた基本形状として、基準平面が特定される。
【００６９】
基本形状を点群にフィッティングさせる方法には、従来から知られている統計的手法を利用することができる。例えば、点群を構成する測定点と基本形状との距離に基づく最小二乗法により、幾何要素の三次元位置、姿勢及びサイズが特定される。基準平面の位置情報は、形状データ記憶部１２内に格納される。
【００７０】
また、基準平面抽出部１４は、基準平面の形状に基づいて、当該基準平面内に基準軸及び回転中心を定める。抽出される基準平面は、点群が有限であることから有限の端を持つ平面形状である。例えば、基準平面が略長方形状である場合に、長辺に平行な直線が基準軸に指定され、対角線の交点が回転中心に指定される。また、基準平面抽出部１４は、立体形状に対して予め指定された座標平面を基準平面とする。同様に、例えば、抽出された基準平面が長方形状以外であっても、基準平面の法線、基準軸として抽出された基準平面の慣性主軸、回転中心として基準平面形状の重心が指定された座標平面を基準平面とする。
【００７１】
姿勢変更部１５は、基準平面を正対させるために、基準平面の法線が計測画面と直交するように、立体形状を回転させる。また、姿勢変更部１５は、基準平面を縦方向又は横方向に向けるために、基準平面の法線が計測画面の縦方向又は横方向と平行になるように、立体形状を回転させる。
【００７２】
この姿勢変更部１５は、基準平面内に定められた基準軸が計測画面の縦方向又は横方向と一致するように、立体形状を回転させる。また、姿勢変更部１５は、基準平面を正対させている場合に、キーボード５２又はマウス５３によるユーザ操作に基づいて、基準平面内に定められた回転中心を通って計測画面に垂直な直線を中心として立体形状を回転させる。また、姿勢変更部１５は、基準平面を縦方向又は横方向に向けている場合に、基準平面内に定められた回転中心を通って計測画面に垂直な直線を中心として立体形状を回転させる。
【００７３】
切断線指定部１６は、計測画面内における切断線の指定を受け付ける。切断線の位置情報は、形状データ記憶部１２内に格納される。切断線指定部１６は、例えば、計測画面上における二次元位置の指定により、切断線を決定する。二次元位置の指定は、キーボード５２又はマウス５３によるユーザ操作に基づいて行われ、例えば、ユーザが画面上で指定した２つの位置を直線で結ぶ線分が切断線として指定される。なお、切断線は、折れ線や曲線であってもよい。
【００７４】
断面プロファイル取得部１７は、形状データ記憶部１２内の立体形状データから断面プロファイルを取得し、形状データ記憶部１２内に格納する。断面プロファイルは、回転させることによって姿勢が変更された後の立体形状を切断線により切断した場合の切断面の形状を表す形状データからなる。切断面は、計測画面に垂直な平面又は曲面からなる。
【００７５】
断面計測部１８は、断面プロファイル取得部１７により取得された断面プロファイルに基づいて、寸法測定を行う。この寸法測定は、例えば、計測画面に表示された断面プロファイルに対し、測定箇所、測定要素の形状及び寸法種別を指定することによって行われる。寸法値の計測結果は、計測画面に表示中の断面プロファイル上に重畳させて表示される。
【００７６】
幾何要素抽出部１９ａは、表示中の立体形状に対する位置の指定に基づいて、幾何要素を特定する。位置の指定は、キーボード５２又はマウス５３によるユーザ操作に基づいて行われる。幾何要素は、位置の指定によって点群を選択し、選択された点群に予め指定された基本形状をフィッティングさせることによって特定される。
【００７７】
切断線指定部１６は、幾何要素抽出部１９ａにより抽出された幾何要素を計測画面に投影した投影位置に基づいて、切断線を決定する。具体的には、幾何要素が平面であれば、この平面と計測画面との交線が切断線として指定される。また、幾何要素が円筒であれば、円筒の中心軸を計測画面に投影した投影図形、すなわち、直線が切断線として指定される。また、円筒の中心軸と基準平面（計測画面）との交点を点として再利用し、さらに別の１点を指定することで作成した直線を切断線として利用することもできる。
【００７８】
エッジ抽出部１９ｂは、計測画面上での位置の指定に基づいて、立体形状を計測画面に投影した投影画像からエッジを抽出する。エッジは、輝度に基づいて抽出される。ここで、投影画像は、投影方向に沿って最表面に相当する立体形状データの投影方向に沿った位置、つまり、計測画面に垂直な方向の距離を輝度情報に置き換えた距離画像であってもよく、投影方向に沿って最表面に相当する立体形状データのテクスチャ情報に対応したテクスチャ画像であってもよい。切断線指定部１６は、エッジ抽出部１９ｂにより抽出されたエッジに基づいて、切断線を決定する。例えば、複数のエッジ点にフィッティングさせた直線に対し、垂直な直線又は所定の距離だけ離間した平行な直線が切断線に指定される。また、複数のエッジ点にフィッティングさせた円に対し、所定の距離だけ離間した同心円が切断線に指定される。
【００７９】
＜計測画面６＞
図８は、図７の情報処理端末５における基準平面の設定時の動作の一例を示した図であり、表示部５１に表示される計測画面６が示されている。計測画面６は、立体形状を切断した切断面について寸法測定を行うための操作画面であり、基準平面の設定時に表示部５１に表示される。
【００８０】
この計測画面６には、測定対象物Ｗの立体形状を表示するための立体形状表示欄６０と、基準平面を指定するための操作欄６１とが設けられている。操作欄６１は、立体形状表示欄６０よりも右側に配置されている。操作欄６１には、プルダウンメニュー６２、作成ボタン６３及び詳細設定ボタン６４が配置されている。
【００８１】
プルダウンメニュー６２は、過去に抽出された幾何要素を利用して基準平面を指定するための操作オブジェクトである。このプルダウンメニュー６２を操作することにより、表示中の立体形状からこれまでに抽出された幾何要素が一覧表示される。プルダウンメニュー６２から選択した幾何要素を基準平面に指定することができる。
【００８２】
作成ボタン６３は、基準平面を新たに作成するための操作アイコンである。マウスポインタ７を作成ボタン６３上に移動させた状態でクリック操作を行えば、作成ボタン６３を操作することができる。詳細設定ボタン６４は、基準平面が計測画面６に対して特定の姿勢になるように立体形状を回転させ、或いは、立体形状に対して予め指定された座標平面を基準平面に指定するための操作アイコンである。
【００８３】
図９は、図７の情報処理端末５における基準平面の設定時の動作の一例を示した図であり、表示中の立体形状から基準平面８を抽出した後の計測画面６が示されている。この計測画面６は、作成ボタン６３を操作した場合に表示される基準平面の作成画面であり、操作欄６１には、要素名の入力欄、表示設定ボタン、指定方法の入力欄６５、ＯＫボタン６６及びキャンセルボタンが配置されている。
【００８４】
新たに作成された基準平面８には、要素名が自動的に割り当てられる。また、表示設定ボタンを操作すれば、基準平面８の表示形態、例えば、表示色を変更することができる。入力欄６５は、基準平面を抽出させる領域の指定方法を選択するための操作オブジェクトであり、選択可能な指定方法がプルダウンメニューとして一覧表示される。
【００８５】
領域の指定方法には、クリック操作で指定する方法、キー操作とクリック操作との組み合わせで指定する方法、複数の点で指定する方法、ドラッグ操作で指定する方法等がある。クリック操作で指定する方法では、立体形状上の位置をマウスポインタ７で指定した状態でクリック操作を行うことにより、当該位置の平面が基準平面８として自動的に抽出される。
【００８６】
立体形状から抽出された基準平面８は、抽出元の立体形状とは識別可能に表示される。例えば、基準平面８は、赤色に色付けされ、立体形状上に重畳させて表示される。また、基準平面８は、矩形領域からなる。ＯＫボタン６６を操作すれば、立体形状から抽出された基準平面８が確定され、基準平面８が計測画面６に対して特定の姿勢になるように立体形状を回転させる姿勢変更処理が行われる。
【００８７】
図１０は、図７の情報処理端末５における基準平面の設定時の動作の一例を示した図であり、基準平面８を正対させた後の計測画面６が示されている。この計測画面６は、基準平面８を指定した場合に表示される基準平面の設定画面であり、立体形状表示欄６０には、基準平面８が計測画面６に正対するように回転させた後の立体形状が表示されている。基準平面８の計測画面６に対する正対とは、基準平面８の法線が計測画面６と直交することである。
【００８８】
この基準平面８は、長辺８ａ及び短辺８ｂを有する長方形状であり、長辺８ａが基準軸に指定され、対角線の交点８ｃが回転中心に指定される。立体形状表示欄６０の立体形状は、基準平面８が計測画面６に正対し、かつ、基準平面８の基準軸が計測画面６の横方向と一致するように、配置される。また、立体形状は、基準平面８の回転中心が立体形状表示欄６０の概ね中央に位置するように、配置される。この様な構成を採用することにより、基準平面８が計測画面６に対して特定の姿勢になるように立体形状を回転させた際の見栄えを良くすることができる。
【００８９】
操作欄６１には、指定面の入力欄６７と、反転ボックス、回転角度の入力欄、座標平面の指定欄が設けられている。入力欄６７は、基準平面８の姿勢を指定するための操作オブジェクトであり、プルダウンメニューからｘｙ平面、ｙｚ平面又はｚｘ平面のいずれかを選択することができる。
【００９０】
ここでは、計測画面６がｘｙ平面に指定されており、横方向がｘ軸、縦方向がｙ軸である。ｙｚ平面を指定面に指定すれば、基準平面８がｙｚ平面と平行になるように立体形状が回転する。また、ｚｘ平面を指定面に指定すれば、基準平面８がｚｘ平面と平行になるように立体形状が回転する。
【００９１】
反転ボックスは、基準平面８を反転させるための入力欄であり、チェックマークを入力することにより、基準平面８の表裏が反転するように立体形状を回転させることができる。回転角度の入力欄は、計測画面６に垂直な直線を中心として立体形状を回転させるための入力欄であり、数値をインクリメント又はデクリメントし、或いは、スライダーを移動させることによって回転角度を指定する。
【００９２】
ｘｙ平面を指定面に指定した場合、基準平面８の回転中心を通って計測画面６に垂直な直線を中心として立体形状を回転させることができる。この様な構成を採用することにより、基準平面８が計測画面６に対して特定の姿勢になるように立体形状を回転させた際の見栄えを良くすることができる。
【００９３】
図１１は、図７の情報処理端末５における基準平面の設定時の動作の一例を示した図であり、基準平面８を横方向に向けた場合の計測画面６が示されている。この計測画面６は、ｙｚ平面を指定面に指定した場合の設定画面であり、立体形状表示欄６０には、基準平面８の法線が計測画面６の横方向と平行になるように回転させた後の立体形状が表示されている。
【００９４】
この場合、基準平面８の長辺８ａが基準軸に指定される。立体形状表示欄６０の立体形状は、基準平面８の法線が計測画面６の横方向と平行になり、かつ、基準平面８の基準軸が計測画面６の縦方向と一致するように、配置される。また、立体形状は、基準平面８の交点８ｃが立体形状表示欄６０の概ね中央に位置するように、配置される。回転角度を指定すれば、交点８ｃを通って計測画面６に垂直な直線を中心として立体形状を回転させることができる。
【００９５】
図１２は、図７の情報処理端末５における基準平面の設定時の動作の一例を示した図であり、基準平面８を縦方向に向けた場合の計測画面６が示されている。この計測画面６は、ｚｘ平面を指定面に指定した場合の設定画面であり、立体形状表示欄６０には、基準平面８の法線が計測画面６の縦方向と平行になるように回転させた後の立体形状が表示されている。
【００９６】
この場合にも、基準平面８の長辺８ａが基準軸に指定される。立体形状表示欄６０の立体形状は、基準平面８の法線が計測画面６の縦方向と平行になり、かつ、基準平面８の基準軸が計測画面６の横方向と一致するように、配置される。また、立体形状は、基準平面８の交点８ｃが立体形状表示欄６０の概ね中央に位置するように、配置される。回転角度を指定すれば、交点８ｃを通って計測画面６に垂直な直線を中心として立体形状を回転させることができる。
【００９７】
図１３は、図７の情報処理端末５における断面計測時の動作の一例を示した図であり、表示部５１に表示される計測画面９が示されている。計測画面９は、立体形状を切断した切断面について寸法測定を行うための操作画面であり、断面計測時に表示部５１に表示される。
【００９８】
この計測画面９には、立体形状の表示欄９１と、投影画像の表示欄９２と、断面プロファイルの表示欄９５と、操作欄９６及び９７とが設けられている。表示欄９１，９２及び操作欄９６は、計測画面９の上段に配置され、表示欄９５及び操作欄９７は、下段に配置されている。表示欄９１は、表示欄９２よりも左側に配置され、操作欄９６は、表示欄９２よりも右側に配置されている。操作欄９７は、表示欄９５よりも右側に配置されている。
【００９９】
表示欄９１には、測定対象物Ｗの立体形状が表示される。例えば、基準平面８を抽出した後の立体形状が表示される。表示欄９２は、立体形状を計測画面９に投影した投影画像を表示するための表示欄であり、投影画像は、基準平面８が計測画面９に対して特定の姿勢になるように回転させた後の立体形状から作成される。例えば、基準平面８の法線が計測画面６の縦方向と平行になるように回転させた後の立体形状に対応する投影画像が表示される。
【０１００】
操作欄９６には、切断線９３を指定するためのツールボタンと、切断線９３を削除するための削除ボタンとが配置されている。ツールボタンを操作することにより、表示欄９２に表示中の投影画像に対し、断面プロファイルを取得するための切断線９３を指定することができる。切断線９３は、計測画面９内における一次元の幾何学図形である。
【０１０１】
ツールボタンによって選択可能な指定方法には、線分、垂直線、水平線、直線、垂線、平行線、円、同心円、角、円弧及び折れ線がある。例えば、線分による指定方法では、投影画像上で２つの点を指定することにより、これらの２点を直線で結ぶ線分が切断線９３に指定される。垂直線による指定方法では、投影画像上で１つの点を指定することにより、この点を通る縦方向（ｙ方向）の直線が切断線９３に指定される。
【０１０２】
表示欄９１の立体形状には、立体形状を切断線９３により切断した場合の切断面の位置を示す形状線９４が表示されている。表示欄９５は、立体形状を切断線９３により切断した場合の切断面の形状を表す断面プロファイルを表示するための表示欄である。表示欄９５の縦方向は、切断線９３に沿う方向に対応しており、表示欄９５の横方向は、計測画面９に垂直な方向に対応している。切断線９３として線分が指定されると、指定された線分を含み計測画面９に垂直な方向に広がる平面が切断面となる。また、切断線９３として円が指定されると、指定された円を含み計測画面９に垂直な方向に広がる円筒面が切断面となる。この場合、表示欄９５の縦方向は、切断線９３に沿う方向、つまり、指定された円の円周方向に対応する。切断線９３として折れ線が指定されると、表示欄９５の縦方向は、切断線９３に沿う方向、つまり、指定された折れ線に沿う方向に対応する。ここで、表示欄９５の縦方向が切断線９３に沿う方向に対応し、表示欄９５の横方向が計測画面９に垂直な方向に対応する例を説明したが、縦方向と横方向の対応関係が入れ替わっていてもよいし、切断線９３に沿う方向と計測画面９に垂直な方向とが表示欄９５内の任意の方向に対応させてもよい。
【０１０３】
基準平面８を計測画面９に正対させた場合の投影画像に対して切断線９３を指定することにより、基準平面８に垂直な平面及び／又は曲面で立体形状を切断することになる。一方、基準平面８を計測画面９の縦方向又は横方向に向けた場合の投影画像に対して切断線９３を指定することにより、基準平面８に平行な平面で立体形状を切断することができる。
【０１０４】
操作欄９７には、寸法種別を指定するためのツールボタンと、寸法値や寸法線を削除するための削除ボタンとが配置されている。ツールボタンを操作することにより、寸法種別を指定することができ、表示欄９５に表示中の断面プロファイルに対し、寸法測定を行うことができる。
【０１０５】
ツールボタンによって選択可能な寸法種別には、線−線、線−点、点−点、高さ、円−円、円−線、円−点、円弧、角度、曲率、面積、長さ及び円がある。例えば、線−線では、２つの線分を測定要素に指定することにより、これらの線分間の距離が寸法値として求められる。角度では、２つの線分を測定要素に指定することにより、これらの線分がなす角度が寸法値として求められる。
【０１０６】
断面プロファイルについて寸法測定を行うことによって得られた計測値は、測定箇所に対応づけて表示される。この例では、３つの測定箇所について寸法測定が行われ、計測値がそれぞれ表示されている。
【０１０７】
図１４は、図７の情報処理端末５における断面計測時の動作の一例を示した図であり、立体形状から抽出した幾何要素を利用して切断線９３を指定する場合が示されている。この計測画面９の操作欄９６には、幾何要素リスト９８が表示されている。この幾何要素リスト９８は、立体形状から抽出された１又は２以上の幾何要素からなり、幾何要素を利用して切断線９３を指定することができる。切断線９３は、幾何要素を計測画面９に投影した投影図形に基づいて、決定される。
【０１０８】
例えば、円錐面と円筒面とが幾何要素として抽出されていれば、円錐面の中心軸が計測画面９に交差する点と、円筒面の中心軸が計測画面９に交差する点とを結ぶ直線が切断線９３に指定される。表示欄９５には、立体形状を切断線９３により切断した場合の切断面の形状が断面プロファイルとして表示されている。立体形状から抽出された幾何要素を利用して切断線９３を指定すれば、投影画像では見えない面やエッジ抽出が困難な部位を利用した立体形状の切断が可能になる。
【０１０９】
図１５は、図７の情報処理端末５におけるレポートファイル出力時の動作の一例を示した図であり、表示部に表示されるレポート画面１００が示されている。レポート画面１００は、断面計測の結果をレポートファイルとして記録し、或いは、印刷するための編集画面であり、３Ｄ画像の表示欄、２Ｄ画像の表示欄、断面プロファイルの表示欄及び計測結果の表示欄が設けられている。
【０１１０】
３Ｄ画像の表示欄には、測定対象物Ｗの立体形状が表示され、２Ｄ画像の表示欄には、立体形状を計測画面９に投影した投影画像が表示される。断面プロファイルの表示欄には、立体形状を切断線９３により切断した場合の切断面の形状が断面プロファイルとして表示される。計測結果の表示欄には、断面プロファイルに対する寸法測定の結果が一覧表示される。
【０１１１】
図１６のステップＳ５０１〜Ｓ５１２は、図７の情報処理端末５における断面計測時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、情報処理端末５は、計測画面９に３Ｄ画像として表示中の立体形状に対し、基準平面８を指定し（ステップＳ５０１）、この基準平面８が計測画面９に対して特定の姿勢になるように、立体形状を回転させる（ステップＳ５０２）。
【０１１２】
次に、情報処理端末５は、回転後の立体形状を計測画面９に投影して投影画像を取得し、計測画面９に２Ｄ画像として表示する（ステップＳ５０３）。情報処理端末５は、指定面を変更するユーザ操作が行われれば、ステップＳ５０２及びＳ５０３の処理手順を繰り返す（ステップＳ５０４）。指定面を変更するユーザ操作が行われた場合、当該ユーザ操作に基づいて、基準平面８の姿勢が変更される。一方、指定面を変更するユーザ操作が行われなかった場合は、ｘｙ平面が指定面に自動的に指定され、基準平面８が計測画面９に正対するように、立体形状が回転される。
【０１１３】
次に、情報処理端末５は、回転角度を変更するユーザ操作が行われれば（ステップＳ５０５）、当該ユーザ操作に基づいて、投影画像をｚ軸周りに、つまり、計測画面９に垂直な軸周りに回転させることにより、角度調整を行う（ステップＳ５０６）。
【０１１４】
次に、情報処理端末５は、計測画面９上で切断線９３が指定されれば（ステップＳ５０７）、切断線９３により立体形状を切断した場合の切断面の形状を表す断面プロファイルを取得し（ステップＳ５０８）、平面に展開して計測画面９に表示する（ステップＳ５０９）。情報処理端末５は、断面プロファイルに対して寸法測定を行い（ステップＳ５１０）、計測結果を断面プロファイル上に重畳させて表示する（ステップＳ５１１）。情報処理端末５は、他に測定箇所が指定されていれば、ステップＳ５１０及びＳ５１１の処理手順を繰り返し、全ての測定箇所について寸法測定が完了すれば、この処理を終了する（ステップＳ５１２）。
【０１１５】
本実施の形態によれば、基準平面８が計測画面９に対して特定の姿勢になるため、立体形状を切断線９３により切断した場合の切断面として所望の切断面を得るには、どの様な切断線でどこを切断すればよいのかを直感的に理解することができる。また、切断線９３は、計測画面９内における一次元の幾何学図形であり、切断面が計測画面９に垂直になることから、三次元空間内で二次元の切断面を直接に指定する場合に比べ、切断面の指定を容易化することができる。さらに、所望の切断面による断面プロファイルに基づいて寸法測定を行うため、測定箇所、測定要素の形状及び寸法種別の指定を直感的に行うことができる。また、設計図面に記載された箇所の寸法測定を容易に行うことができる。
【０１１６】
なお、本実施の形態では、ヘッド部２０が１つの受光部２５と２つの投光部２４とを備える場合の例について説明したが、本発明は、ヘッド部２０の構成をこれに限定するものではない。例えば、ヘッド部が１つの受光部２５と１つの投光部２４とを備え、或いは、ヘッド部が２つの受光部２５と１つの投光部２４とを備える場合にも本発明は適用可能である。
【０１１７】
また、本実施の形態では、ヘッド部２０とステージ保持部２２とが固定的に連結される場合の例について説明したが、ヘッド部２０とステージ保持部２２とが分離可能であってもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１  三次元測定装置
２  測定部
２０  ヘッド部
２１  ステージ
２１１  ステージプレート
２１２  ステージベース
２２  ステージ保持部
２３  回転駆動部
２４  投光部
２５  受光部
２５ａ，２５ｂ  撮像部
２６  テクスチャ照明出射部
２７  制御基板
２８  連結部
３  ライトガイド
４  コントローラ
４１  テクスチャ光源
４２  制御基板
４３  電源
５  情報処理端末
５１  表示部
５２  キーボード
５３  マウス
６，９  計測画面
７  マウスポインタ
８  基準平面
１０  測定制御部
１１  形状データ生成部
１２  形状データ記憶部
１３  表示制御部
１４  基準平面抽出部
１５  姿勢変更部
１６  切断線指定部
１７  断面プロファイル取得部
１８  断面計測部
１９ａ  幾何要素抽出部
１９ｂ  エッジ抽出部
Ｊ１，Ｊ１１，Ｊ１２  受光軸
Ｊ２，Ｊ３  投光軸
Ｊ４  回転軸
Ｗ  測定対象物
【図１】
2018031748.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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