(57)【要約】【課題】測定者に被測定物体に対するプローブの位置やライン光の照射角度をアシスト（支援）することができる形状測定装置を提供する。【解決手段】光学式センサにより被測定物体５１の形状を測定して測定情報を出力するプローブ１２と、複数のアーム部１１ａ及びプローブ１２を回転可能に接続する２以上の関節部１１ｂを有し、所定の空間内でプローブ１２を移動可能に支持する移動機構部１１と、関節部１１ｂに設けられ、当該関節部１１ｂが接続するアーム部１１ａ間、若しくは、アーム部１１ａとプローブ１２との角度情報を検出するエンコーダ２１と、表示部３０と、測定情報及び角度情報から、被測定物体５１の形状情報を算出するとともに、形状情報を表示部３０に出力する制御部２０と、を有する形状測定装置１００において、制御部２０は、プローブ１２の操作を支援するアシスト表示を表示部３０に表示するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式センサにより被測定物体の形状を測定して測定情報を出力するプローブと、
アーム部、及び、前記アーム部間、若しくは、前記アーム部と前記プローブとを回転可能に接続する２以上の接続部を有し、所定の空間内で前記プローブを移動可能に支持する移動機構部と、
前記接続部に設けられ、当該接続部が接続する前記アーム部間、若しくは、前記アーム部と前記プローブとの角度情報を検出する角度情報検出部と、
表示部と、
前記測定情報及び前記角度情報から、前記被測定物体の形状情報を算出するとともに、前記形状情報を前記表示部に出力する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記プローブの操作を支援するアシスト表示を前記表示部に表示するように構成された形状測定装置。
【請求項２】
前記被測定物体の３次元情報を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、前記記憶部から前記３次元情報を読み出して前記被測定物体の概略形状を生成し、当該概略形状とともに、前記アシスト表示を前記表示部に表示するように構成された請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記表示部は、測定者の頭部に装着され、前記測定者の少なくとも一方の眼前に前記形状情報を投影する投影部と、当該表示部を装着した測定者の視野方向と略同一方向の画像を取得可能なカメラと、を有するヘッドマウントディスプレイで構成され、
前記制御部は、前記カメラにより前記被測定物体を異なる方位から測定した３枚以上の画像を取得し、当該画像を用いて前記被測定物体の概略形状を生成し、当該概略形状とともに、前記アシスト表示を前記表示部に表示するように構成された請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記プローブの向けられている方向を前記画像の方位として取得し、前記方位を用いて前記画像から前記概略形状を生成する、請求項３に記載の形状測定装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記アシスト表示の前記概略形状に前記形状情報を位置整合させて重ね合わせて前記表示部に表示するように構成された請求項２〜４いずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項６】
前記アシスト情報は、前記被測定物体に対する前記プローブの位置に関する情報である請求項１〜５いずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記被測定物体の形状情報を算出する毎に、前記アシスト表示を更新するか否かを判定するように構成された請求項１〜６いずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記プローブと前記被測定物体の走査面との距離が変化することを検出して前記アシスト表示を更新するように構成された請求項７に記載の形状測定装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記測定者の視点に応じた前記被測定物体の測定面に対する前記アシスト表示を前記表示部に表示するように構成された請求項１〜８いずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項１０】
前記プローブに設けられた前記光学式センサは、光源と、前記光源からの光をライン光として前記被測定物体に照射するライン光形成光学系と、前記ライン光の反射光を結像する撮像光学系と、前記反射光の像を検出する撮像素子と、を有し、
前記制御部は、前記撮像素子により検出された前記像により、三角測量の原理により前記被測定物体の形状を算出するように構成された請求項１〜９いずれか一項に記載の形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多関節型アームの先端に非接触センサを有するプローブを取り付けた形状測定装置であって、測定者が手動で操作することにより被検査物体の形状を測定するように構成された装置（以下、「マニュアル測定機」と呼ぶ）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９２４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなマニュアル測定機で被検査物体の形状を測定する場合、特に、レーザスキャンによる非接触測定を行う場合には、被検査物体の形状や設置方向により、特定の方向から走査用のレーザ光を照射しないと、取得されたデータのデータ密度が低いといったデータの品質の低下が起きたり、全くデータを取得することができない場合があるという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、測定者に被測定物体に対するプローブの位置やライン光の照射角度に関する情報を提示してアシスト（支援）することができる形状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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る形状測定装置は、光学式センサにより被測定物体の形状を測定して測定情報を出力するプローブと、アーム部、及び、このアーム部間、若しくは、アーム部とプローブとを回転可能に接続する２以上の接続部を有し、所定の空間内でプローブを移動可能に支持する移動機構部と、接続部に設けられ、当該接続部が接続するアーム部間、若しくは、アーム部とプローブとの角度情報を検出する角度情報検出部と、表示部と、測定情報及び角度情報から、被測定物体の形状情報を算出するとともに、形状情報を表示部に出力する制御部と、を有し、制御部は、プローブの操作を支援するアシスト表示を表示部に表示するように構成される。
【０００７】
このような形状測定装置は、被測定物体の３次元情報を記憶する記憶部を有し、制御部は、記憶部から３次元情報を読み出して被測定物体の概略形状を生成し、当該概略形状とともに、アシスト表示を表示部に表示するように構成されることが好ましい。
【０００８】
あるいは、このような形状測定装置において、表示部は、測定者の頭部に装着され、この測定者の少なくとも一方の眼前に形状情報を投影する投影部と、当該表示部を装着した測定者の視野方向と略同一方向の画像を取得可能なカメラと、を有するヘッドマウントディスプレイで構成され、制御部は、このカメラにより被測定物体を異なる方位から測定した３枚以上の画像を取得し、当該画像を用いて被測定物体の概略形状を生成し、当該概略形状とともに、アシスト表示を表示部に表示するように構成されることが好ましい。
【０００９】
このとき、制御部は、プローブの向けられている方向を画像の方位として取得し、この方位を用いて画像から概略形状を生成することが好ましい。
【００１０】
また、このような形状測定装置において、制御部は、アシスト表示の概略形状に形状情報を位置整合させて重ね合わせて表示部に表示するように構成されることが好ましい。
【００１１】
また、このような形状測定装置において、アシスト情報は、被測定物体に対するプローブの位置に関する情報であることが好ましい。
【００１２】
また、このような形状測定装置において、制御部は、被測定物体の形状情報を算出する毎に、アシスト表示を更新するか否かを判定するように構成されることが好ましい。
【００１３】
このとき、制御部は、プローブと被測定物体の走査面との距離が変化することを検出してアシスト表示を更新するように構成されることが好ましい。
【００１４】
また、このような形状測定装置において、制御部は、測定者の視点に応じた被測定物体の測定面に対するアシスト表示を表示部に表示するように構成されることが好ましい。
【００１５】
さらに、このような形状測定装置において、プローブに設けられた光学式センサは、光源と、この光源からの光をライン光として被測定物体に照射するライン光形成光学系と、ライン光の反射光を結像する撮像光学系と、この反射光の像を検出する撮像素子と、を有し、制御部は、撮像素子により検出された像により、三角測量の原理により被測定物体の形状を算出するように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る形状測定装置を以上のように構成すると、測定者に被測定物体に対してプローブの位置やライン光の照射角度に関する情報を提示してアシスト（支援）することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】形状測定装置の構成を示す説明図である。
【図２】形状測定装置の制御部の基本的な構成を示すブロック図である。
【図３】プローブに設けられた光学式センサの構成を示す説明図である。
【図４】形状測定装置による形状測定処理を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態に係るアシスト表示を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態に係るアシスト表示を含む形状測定処理を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施形態に係るアシスト表示に用いるヘッドマウントディスプレイの構成を示す説明図である。
【図８】第３の実施形態に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図９】概略形状取得処理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】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１〜図３を用いて、本実施形態に係る形状測定装置の構成について説明する。この形状測定装置１００は、例えば、ステージ５０上に載置された被測定物体５１の形状を測定する形状測定部１０と、この形状測定部１０から出力される角度情報及び測定情報に基づいて被測定物体５１に関する形状情報を算出する制御部２０と、算出された形状情報を、例えば、３次元画像にして出力するための表示部３０と、を有して構成される。なお、被測定物体５１は、ステージ５０上に載置されていなくても測定可能である。また、この形状測定装置１００は、測定者が形状測定部１０を操作して被測定物体５１の形状情報を取得するように構成されたマニュアル測定機である。
【００１９】
形状測定部１０は、複数のアーム部１１ａを複数の関節部（接続部）１１ｂで接続した多関節構造の移動機構部１１と、この移動機構部１１の先端部（最も先端側に位置するアーム部１１ａの先端部）に対して取付部１４を介して着脱可能に構成されたプローブ１２と、移動機構部１１の基端部（最も基端側に位置するアーム部１１ａの基端部）が取り付けられた基台１３と、を有して構成される。なお、関節部１１ｂは、アーム部１１ａ同士を繋ぎ、一方のアーム部１１ａに対して他方のアーム部１１ａを回転させる（揺動させる）ものや、基台１３に対して基端側のアーム部１１ａを接地面に垂直方向の軸を中心に回転させるもの、若しくは、取付部１４に取り付けられたプローブ１２を、先端側のアーム部１１ａに対して揺動させたり、回転させたりするものがある。
【００２０】
関節部１１ｂの回転軸の各々には、基台１３や基端側に位置するアーム部１１ａに対して、この関節部１１ｂに接続された先端側に位置するアーム部１１ａ若しくはプローブ１２のなす角度を検出するためにこの回転軸の回転量を計測するエンコーダ（角度情報検出部）２１が取り付けられており、これらのエンコーダ２１による計測値（以下、「角度情報」と呼ぶ）は、図２に示すように、制御部２０に出力される。
【００２１】
一方、プローブ１２には、図３に示すように、レーザーダイオード等の光源４１と、この光源４１から放射された光をシリンドリカルレンズ等のトーリックレンズ光学系によりライン光としてステージ５０上の被測定物体５１に照射するライン光形成光学系４２と、被測定物体５１に投射されたライン光の像（以下、「ライン像」と呼ぶ）を結像する撮像光学系４３と、このライン像を検出する撮像素子４４と、からなる光学式センサ４０が設けられている。また、図１に示すように、このプローブ１２には、測定者が、被測定物体５１の形状測定の開始及び停止を制御部２０に指示するための操作スイッチ２５が設けられている。なお、光源４１から放射された光をライン光に変換するには、ガルバノスキャナ等によりライン光として照射する構成でも実現可能である。
【００２２】
また、制御部２０には、図２に示すように、この形状測定装置１００による被測定物体５１の形状測定の処理を制御する処理部２２と、エンコーダ２１の各々から出力される角度情報を用いてプローブ１２の空間座標（測定空間内の予め決められた点を原点とする座標であって、以下、「位置情報」と呼ぶ。なお、プローブ１２の姿勢情報も位置情報に含まれる。）を演算する位置演算部２３と、撮像素子４４から出力されるライン像（以下、「測定情報」と呼ぶ）及び位置演算部２３から出力される位置情報を用いて、被測定物体５１の形状情報を算出する形状演算部２４と、被測定物体５１に対してどのようにプローブ１２を移動させて走査するかを測定者に対してアシスト（支援）するアシスト表示部２７と、を有して構成されている。なお、操作スイッチ２５からの出力（操作信号）は処理部２２に入力され、光源４１の点灯・消灯動作は処理部２２により制御される。また、形状演算部２４から出力された形状情報は、例えば、制御部２０に設けられた記憶部２６に記憶され、さらに、この形状情報は処理部２２で処理されて表示部３０に３次元画像として出力される。ここで、測定空間とは、この形状測定装置１００により、プローブ１２を移動させて被測定物体５１の空間座標を取得できる範囲（空間）を指している。また、制御部２０は、例えばコンピュータで実現され、処理部２２、位置演算部２３、形状演算部２４及びアシスト表示部２７は、このコンピュータで実行されるプログラムとして実装される。
【００２３】
ここで、アーム部１１ａの長さ等の情報は既知であるため、制御部２０の位置演算部２３は、エンコーダ２１から出力された角度情報に基づいて、基台１３や基端側に位置するアーム部１１ａに対する、先端側に接続されたアーム部１１ａ若しくはプローブ１２の角度を算出することにより、プローブ１２の空間上の３次元座標（空間座標）を求めることができる。また同様に、プローブ１２における光源４１、ライン光形成光学系４２、撮像光学系４３及び撮像素子４４の位置（座標）も既知であるため、形状演算部２４は、三角測量の原理に基づいて撮像素子４４で取得された測定情報（ライン像）を処理することにより、撮像素子４４で撮像できる範囲内にある被測定物体５１の形状（ライン光が投影されている被測定物体５１の形状（例えば、この範囲の離散的に表される測定空間内での座標群として表現される））を演算して求めることができる。
【００２４】
なお、プローブ１２による被測定物体５１の形状情報の取得方法は、上述の光切断による三角測量による方法だけでなく、明視野画像を取得してコンピュータ解析により形状を測定する方法や、ステレオ画像を用いた三角測量による方法等を適宜用いることができる。
【００２５】
次に、この形状測定装置１００を用いて被測定物体５１の形状を測定する方法について図４を用いて説明する。なお、上述の図３において、被測定物体５１をライン光により走査する方向をｘ軸とし、ライン光の長手方向をｙ軸とし、ｘ軸及びｙ軸に直交する方向をｚ軸とする。被測定物体５１の測定が開始されると、制御部２０の処理部２２は、まず、アシスト表示部２７により、被測定物体５１に対してどのようにプローブ１２を移動させて走査するかをアシストするためのアシスト表示を表示部３０に表示する（ステップＳ１００）。このアシスト表示の詳細については後述する。操作者は、このアシスト表示に従って形状測定装置１００のプローブ１２を操作し、被測定物体５１の測定開始位置にこのプローブ１２を移動させる。そして、測定者は、被測定物体５１に対してプローブ１２を所定の距離及び角度に配置し、操作スイッチ２５をオン操作する。処理部２２は、操作スイッチ２５のオン操作を検知すると（ステップＳ１１０）、光源４１を点灯させ、ライン光を被測定物体５１に照射する（ステップＳ１２０）。この状態で、測定者は、被測定物体５１の測定対象面に沿って（図３のｘ軸方向に）プローブ１２を移動させることにより、被測定物体５１の表面を走査する。処理部２２は、操作スイッチ２５がオン操作されると、所定の時間間隔で、位置演算部２３から位置情報を取得し（ステップＳ１３０）、さらに、撮像素子４４から測定情報（ライン像）を取得して形状演算部２４により被測定物体５１の形状情報を取得し（ステップＳ１４０）、その都度、この形状情報を記憶部２６に記憶する（ステップＳ１５０）。処理部２２は、操作スイッチ２５がオフ操作されるまで、この処理を繰り返すため、操作スイッチ２５がオン操作されている間にプローブ１２が走査した範囲の被測定物体５１の形状情報が記憶部２６に記憶される（ステップＳ１６０）。そして、操作スイッチ２５が測定者によりオフ操作されると、処理部２２は光源４１を消灯し（ステップＳ１７０）、それまでに取得した形状情報を記憶部２６から読み出して、被測定物体５１の走査範囲の３次元画像を生成し（ステップＳ１８０）、表示部３０に出力する（ステップＳ１９０）。このように、表示部３０に測定結果である３次元画像を表示することにより、形状情報を適切に取得できたか否かや、被測定物体５１のどの部分の形状情報を取得できたかなどを、測定者は、目視により、適宜確認することができる。
【００２６】
［第１の実施形態］
それでは、上述のステップＳ１００において制御部２０により表示部３０に表示されるアシスト表示の第１の実施形態について説明する。この第１の実施形態においては、記憶部２６に予め測定対象である被測定物体５１の３次元情報であるＣＡＤデータ（以下、「モデル情報」と呼ぶ）を記憶しておき、このモデル情報を利用して表示部３０にアシスト情報を表示するように構成されている。すなわち、アシスト表示部２７は、記憶部２６から被測定物体５１のモデル情報を読み出し図５に示すように、表示部３０の画面Ｇ１に被測定物体５１の概略形状Ｇ１ａを表示する。ここで、表示部３０に表示される３次元画像は、いずれか一方の方向（視点）から当該被測定物体５１を見たときの画像である（この方向を以降の説明では「ビュー」と呼ぶ）。このビューは、予め測定者が制御部２０に接続された図示しない入力装置等により設定するように構成されている。そのため、アシスト表示部２７は、まず、モデル情報から、被測定物体５１の表面を複数の面（領域）に分割し、現在のビューにより表示されている被測定物体５１の面のうち、いずれかを選択して、その面に対するプローブ１２の位置に関する情報（測定対象面との距離やライン光の照射角度等）を表示部３０に表示する。例えば、図５の場合では、測定対象面Ｇ１ｂに対するプローブ１２の位置Ｇ１ｃや、ライン光の照射方向Ｇ１ｄ、さらに、この測定対象面Ｇ１ｂにおける走査方向Ｇ１ｅが、模式図として表示される。あるいは、プローブ１２と被測定物体５１との距離やライン光の照射角度を文字情報Ｇ１ｆとして表示部３０に表示するように構成することも可能である。なお、このライン光の照射方向及び距離は、このビューと同一方向に測定者が位置して走査を行う場合を標準としている。
【００２７】
ところで、被測定物体５１の形状により、同一方向の視点（ビュー）の中においても、複数の傾斜が存在したり、方向の異なる形状が存在する場合があり、このような場合、それぞれの測定対象面において、ライン光の照射方向や距離が異なる場合がある。例えば、図５における測定対象面Ｇ１ｇ，Ｇ１ｈを測定する場合である。このように異なる測定対象面を測定する場合には、例えば、プローブ１２に設けられた操作スイッチ２５を測定者が操作することにより自由に測定対象面を切り替え、それに応じて適切なアシスト表示が表示部３０に表示される。なお、照射角度及び距離の算出方法は、モデル情報等を参照して、各測定対象面に最適なアルゴリズムがアシスト表示部２７により選択される。なお、測定対象面の切り替えは、操作スイッチ２５を操作する以外に、例えば、プローブ１２を測定対象面に対して図３のｚ軸方向に上下動させることにより、制御部２０に指示するように構成することも可能である。
【００２８】
なお、プローブ１２により測定された被測定物体５１の形状情報は、アシスト表示されている被測定物体５１の概略形状に位置整合させて重ね合わせて表示することにより、どの部分の計測が終了し、どの部分の計測が終了していないかを測定者が認識することができ、測定効率が向上する。また、表示部３０におけるビューの切り替えも、制御部２０に接続された入力装置や操作スイッチ２５の操作により制御部２０が行う。
【００２９】
［第２の実施形態］
また、被測定物体５１の形状によっては、１つの測定対象面内でも異なる傾斜が存在する場合がある。そこで、図６に示すように、形状情報を取得する毎にアシスト表示の変更が必要かを判断して表示部３０の表示を変更するように構成することも可能である。なお、図６において、第１の実施形態と同じ処理には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。具体的には、ステップＳ１６０で形状測定の終了でないと判断すると、アシスト表示部２７は、アシスト表示の修正が必要か否かを判断する（ステップＳ１６２）。例えば、プローブ１２の撮像素子４４で測定される測定情報（ライン像）に基づいて撮像を行っている場合に、撮像を行うにしたがって、測定対象面の傾斜の変化により、この撮像素子４４から測定対象面への距離が、撮像素子４４の撮像範囲から離れる方向に移動している場合（撮像素子４４の合焦中心から外側に移動している場合であって、例えば、被測定物体５１の測定対象面が、走査方向と直交する方向（図３のｚ軸方向）に変化している場合）には、有効合焦範囲から外れる前に、それに応じてライン像が撮像素子４４の中央に位置するように、ライン光の照射方向や距離のアシスト表示を変化させる。そして、処理部２２は、このように修正されたアシスト表示を表示部３０に表示し（ステップＳ１６４）、ステップＳ１３０に戻って測定処理を繰り返す。このように、測定対象面の形状に応じて適宜アシスト表示を修正することにより、測定者は、適切にプローブ１２を操作することができ、より正確に被測定物体５１の形状情報を取得することができる。
【００３０】
ところで、以上の説明では、ビューの切り替えは、測定者の操作により行う場合について説明したが、制御部２０が自動的に切り替えるように構成することも可能である。例えば、表示部３０として図７に示すようなヘッドマウントディスプレイを用い、このヘッドマウントディスプレイ３０に設けられたカメラ３７の画像によりビューを切り替えるように構成することができる。この図７に示すヘッドマウントディスプレイ３０は、左右のヘッドホーン３１，３２が、連結部３３により連結されており、この連結部３３は弾性を有している。このヘッドマウントディスプレイ３０を装着するときには、ヘッドホーン３１，３２により両耳を挟んで連結部３３の弾性により押さえつける形で測定者の頭部に装着する。また、左ヘッドホーン３２には、支持アーム３４が装着時の左右方向を回動軸として上下方向に回動可能に取り付けられており、その先端部には、測定者の左眼（不図示）に画像を投影する投影部３５が取り付けられている。また、右ヘッドホーン３１の外面には、このヘッドマウントディスプレイ３０を操作するための操作部３６が設けられている。さらに、右ヘッドホーン３１にカメラ３７が取り付けられている。このカメラ３７は、測定者の頭部にヘッドマントディスプレイ３０を装着したときに、測定者の視界と略同一方向を向くように取り付けられている。そして、このカメラ３７の視野は、測定空間内に配置された被測定物体５１の全体を撮影可能に設定されている。なお、このカメラ３７から出力される画像及び操作部３６の操作による操作信号は、図８に示すように、制御部２０の処理部２２に入力されるように構成されている。
【００３１】
このような構成の形状測定装置１００において、アシスト表示部２７は、アシスト表示をする際に、カメラ３７から取得した画像とモデル情報から生成された概略形状（ＣＡＤ画像）と比較し、現在、測定者の視点が被測定物体５１のどの測定面に正対しているのかを判定し、この測定者の視点と一致するようにビューを切り替える（実際に見ている方向と適合率の高い方向にＣＡＤ画像による被測定物体５１の形状の向きを変更する）ように構成される。このように、自動的に表示部３０に表示される画像のビューを変更することにより、測定者はビューを切り替える操作をする必要がなくなるため、測定効率を向上させることができる。
【００３２】
なお、図７においては、カメラ３７を右ヘッドホーン３１の外面に１台取り付けた場合について説明したが、左ヘッドホーン３２の外面にも取り付けて２台で被測定物体５１を測定することにより、ステレオ画像による方法で被測定物体５１の形状を検出することができるため、測定者の視点の特定精度が向上し、ビューの切り替え精度を向上させることができる。
【００３３】
また、このように、形状測定装置１００の表示部３０としてヘッドマウントディスプレイを用いると、測定者は、右眼で被測定物体５１を目視するとともに、この被測定物体５１に重ね合わせて左眼で制御部２０からの出力画像、すなわち、被測定物体５１の測定結果である３次元画像やアシスト情報を目視することができる。そのため、この測定者の姿勢に関わらず、常に被測定物体５１と測定結果とを同時に目視することができるので、測定作業の効率を向上させることができる。
【００３４】
［第３の実施形態］
以上の説明では、予め記憶部２６に記憶されている被測定物体５１のモデル情報（ＣＡＤデータ）から、アシスト表示を行う場合について説明したが、第２の実施形態で示したカメラ付のヘッドマウントディスプレイ３０を用いることにより、ＣＡＤデータの代わりにこのカメラの画像から被測定物体５１の概略形状を求めてアシスト表示するように構成することもできる。以下、図９を用いて、被測定物体５１の概略形状を取得するための処理について説明する。なお、制御部２０に対する測定者の操作は、ここでは、ヘッドマントディスプレイ３０の操作部３６から行われるものとして説明するが、測定の開始・終了の指示のように、プローブ１２に設けた操作スイッチ２５から行うように構成することも可能である。
【００３５】
概略形状の取得処理が開始されると、処理部２２は、カメラ３７から出力される画像を表示部３０に表示する（ステップＳ３００）。そして、測定者は、カメラ３７を被測定物体５１に向け、表示部３０に被測定物体５１の画像が表示されるようにする。このとき、カメラ３７が、測定空間において、被測定物体５１をどの方向から見ているのかを検出するために、測定者は、プローブ１２をこの測定者側から被測定物体５１に向くように操作する。上述のように、制御部２０の位置演算部２３は、エンコーダ２１から出力される角度情報を用いてプローブ１２の空間座標を演算することができ、また、このプローブ１２が取り付けられているアーム１１の先端側の空間座標からプローブ１２の方位も演算することができる。そのため、カメラ３７と同じ方向にプローブ１２を向けることにより、処理部２２は、カメラ３７の画像が被測定物体５１をどの方位から撮影しているのかを判断することができる。そして、測定者は、表示部３０に表示される被測定物体５１の画像が、概略形状を取得するための画像として使用できると判断すると、操作部３６を操作して、画像の取得指示を行う。
【００３６】
処理部２２は、操作部３６が操作されて、画像取得の操作信号を検出すると（ステップＳ３１０）、カメラ画像を取得し（ステップＳ３２０）、さらに、上述のようにエンコーダ２１が出力する角度情報からプローブ１２が向いている方位（方位情報）を取得し（ステップＳ３３０）、これらの情報を記憶部２６に記憶する（ステップＳ３４０）。そして、処理部２２は、操作部３６から画像取得の終了指示がされたかを判定し、終了指示がされていない場合には、ステップＳ３００に戻って別の方位からの被測定物体５１の画像取得を行う（ステップＳ３５０）。一方、画像取得の終了が指示がされた場合には、異なる方位の画像が３枚以上撮影されているか否かを判断し、３枚以上ないときは、同様にステップＳ３００に戻る（ステップＳ３６０）。カメラ３７で撮影された被測定物体５１の画像からこの被測定物体５１の概略形状を算出するためには、少なくとも方位の異なる３枚以上の画像が必要だからである。
【００３７】
ステップＳ３６０で異なる方位の３枚以上の画像が取得されていると判断すると、処理部２２は、これらの画像及び方位情報を記憶部２６から読み出して被測定物体５１の概略形状を生成し（ステップＳ３７０）、これを記憶部２６に記憶し（ステップＳ３８０）、表示部３０に表示する（ステップＳ３９０）。なお、ここで、概略形状とは、例えば、カメラ３７で撮影した画像から被測定物体５１の外形の形状を抽出して３次元画像として合成したものである。
【００３８】
以上のような処理により、この被測定物体５１の概略形状を取得することにより、表示部３０に上述のアシスト表示を行うことができる。また、このように概略形状を表示することで、測定した形状をこの概略形状と位置整合させて重ね合わせて表示部３０に表示することができるため、測定者は、被測定物体５１のどの領域の形状を取得したかを容易に判断することができ、作業効率を向上させることができる。なお、カメラ３７を有するヘッドマウントディスプレイ３０の代わりに、プローブ１２をカメラに交換し、形状測定部１０の移動機構部１１を操作して被測定物体５１の画像を取得し、この画像から概略形状を生成することも可能である。なお、上記説明では操作部３６を使って各種の入力を行ったが、例えば投影部３５の周囲に視線検出センサを設け、表示部３０に表示される画面内に視線入力可能な表示型スイッチを設けて視線入力で各種入力を行ってもよい。また、被測定物体５１に照射されるライン光はスリットを用いて作ることも可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１１  移動機構部  １１ａアーム部    １１ｂ  関節部（接続部）
１２  プローブ    ２０  制御部    ２１  エンコーダ（角度情報検出部）
２６  記憶部    ３０  表示部（ヘッドマウントディスプレイ）
３５  投影部    ３７  カメラ
４０  光学式センサ    ４１  光源    ４２  ライン光形成光学系
４３  撮像光学系    ４４  撮像素子
５１  被測定物体    １００  形状測定装置
【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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