(57)【要約】【課題】振動環境下にある場合でも、振動に影響を受けることなく、物体の三次元形状を正確に計測できる三次元形状計測方法を提供する。【解決手段】物体Ｗに複数本のレーザスリット光２１ａ、２２ａを同時に照射して物体Ｗの表面に形成された光切断線２１ｂ、２２ｂを撮像した第１の光切断線画像Ｓ１１を取得する。そして、物体Ｗに複数本のレーザスリット光２１ａ、２２ａのうちの一部のレーザスリット光２１ａを照射して物体Ｗの表面に形成された光切断線２１ｂを撮像した第２の光切断線画像Ｓ１２を取得する。そして、第１の光切断線画像Ｓ１１と第２の光切断線画像Ｓ１２に基づいて、第１の光切断線画像Ｓ１１に撮像されている光切断線２１ｂ、２２ｂと複数のレーザスリット光２１ａ、２２ａとの対応関係を求める。【選択図】図１
2011047857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体にレーザスリット光を照射して、前記物体の表面に形成される光切断線を撮像し、該撮像された光切断線画像を用いて前記物体の三次元形状を計測する三次元形状計測方法であって、
物体に複数本のレーザスリット光を同時に照射して物体の表面に形成された光切断線を撮像した第１の光切断線画像を取得する工程と、
物体に複数本のレーザスリット光のうちの一部のレーザスリット光を照射して物体の表面に形成された光切断線を撮像した第２の光切断線画像を取得する工程と、
前記第１の光切断線画像と第２の光切断線画像に基づいて、前記第１の光切断線画像に撮像されている光切断線と前記複数のレーザスリット光との対応関係を求める工程と、
該対応関係に基づいて、前記第１の光切断線画像に撮像されている光切断線のうちの特定の光切断線を形成するレーザスリット光の照射条件を求める工程と、
該照射条件と前記第１の光切断線画像に基づいて、前記特定の光切断線が示す前記物体の所定箇所の断面形状を演算する工程と、
を含むことを特徴とする三次元形状計測方法。
【請求項２】
前記対応関係を求める工程では、前記第２の光切断線画像から該第２の光切断線画像に撮像されている光切断線を線幅方向に膨張させたマスクを有するマスク画像を生成し、該マスク画像を前記第１の光切断線画像に重ね合わせて、第１の光切断線画像に撮像されている複数の光切断線のうち、マスク画像のマスクに重なり合う光切断線を、前記一部のレーザスリット光によるものであると判別することを特徴とする請求項１に記載の三次元形状計測方法。
【請求項３】
前記第１の光切断線画像に撮像されている複数の光切断線のうち、マスク画像のマスクから外れた光切断線を、前記複数のレーザスリット光のうち、前記一部のレーザスリット光以外の他のレーザスリット光によるものであると判別することを特徴とする請求項２に記載の三次元形状計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体にレーザスリット光を照射して、物体の表面に形成される光切断線を撮像し、その撮像された光切断線画像を用いて物体の三次元形状を計測する三次元形状計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の位置・高さ等の三次元形状を非接触で計測する三次元形状計測方法として、従来から光切断法が知られている（例えば特許文献１、２を参照）。
【０００３】
光切断法は、被計測物である物体にレーザスリット光を照射して、物体の表面に光切断線を形成する。光切断線は、物体表面の凹凸に応じて変形するので、光切断線をレーザスリット光の照射方向とは別の方向から撮像装置で撮像して、その光切断線画像を用いて、三角測量の原理に基づいて物体の表面の三次元形状を計測することができる。
【０００４】
光切断線による形状計測方法では、光切断線が形成されているライン部分の形状しか計測できないので、例えば図９に示すように、物体に対して光切断センサを相対的に移動させて、物体全体をスキャンし、物体の複数の断面形状を入力して、物体の全体形状を把握することが行われていた。
【０００５】
図９に示す従来の三次元形状計測装置１００は、計測テーブル１０１の上方で光切断センサ１０２が水平方向に往復移動可能に設けられている。光切断センサ１０２は、計測テーブル１０１上の物体Ｗに対して垂直方向にレーザスリット光１０３ａを照射するレーザ照射装置１０３と、レーザスリット光１０３ａによって計測テーブル１０１上の物体Ｗに形成された光切断線１０３ｂをレーザスリット光１０３ａの照射方向とは別の方向から撮像する撮像装置１０４を有している。そして、光切断センサ１０２を相対的に移動させて、物体Ｗをスキャンし、物体Ｗの全体形状を計測するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１４０３９１号公報
【特許文献２】特開２００２−９８５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のものでは、計測環境が振動を伴うものである場合に、計測値に振動分の座標ズレが発生するという問題がある。例えば、光切断センサ１０２によるスキャン中に、計測テーブル１０１と光切断センサ１０２との間に相対的な振動が生じた場合、原点が移動して計測誤差が発生する。したがって、例えば図１０（ａ）に示すように、本来は長方形を有する物体Ｗが、図１０（ｂ）に示すように、歪んだ形状として計測され、物体Ｗの正確な形状を得ることができない。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、振動環境下にある場合でも、振動に影響を受けることなく、物体の三次元形状を正確に計測できる三次元形状計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の三次元形状計測方法は、物体にレーザスリット光を照射して、前記物体の表面に形成される光切断線を撮像し、該撮像された光切断線画像を用いて前記物体の三次元形状を計測する三次元形状計測方法であって、物体に複数本のレーザスリット光を同時に照射して物体の表面に形成された光切断線を撮像した第１の光切断線画像を取得する工程と、物体に複数本のレーザスリット光のうちの一部のレーザスリット光を照射して物体の表面に形成された光切断線を撮像した第２の光切断線画像を取得する工程と、前記第１の光切断線画像と第２の光切断線画像に基づいて、前記第１の光切断線画像に撮像されている光切断線と前記複数のレーザスリット光との対応関係を求める工程と、該対応関係に基づいて、前記第１の光切断線画像に撮像されている光切断線のうちの特定の光切断線を形成するレーザスリット光の照射条件を求める工程と、該照射条件と前記第１の光切断線画像に基づいて、前記特定の光切断線が示す前記物体の所定箇所の断面形状を演算する工程と、を含むことを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、第１の光切断線画像と第２の光切断線画像に基づいて、第１の光切断線画像に撮像されている光切断線と複数本のレーザスリット光との対応関係を求めるので、前記第１の光切断線画像に撮像されている特定の光切断線が前記複数のレーザスリット光のいずれによるものであるかを識別することができる。
【００１１】
したがって、その特定の光切断線を形成するレーザスリット光の照射条件を求めて、照射条件と第１の光切断線画像に基づいて、特定の光切断線が示す物体の所定箇所の断面形状を演算し、第１の光切断線画像に撮像されている他の光切断線についても同様に断面形状を演算することにより、物体全体の三次元形状を計測することができる。
【００１２】
第１の光切断線画像は、物体に複数本のレーザスリット光を同時に照射して物体の表面に形成された光切断線を撮像したものであるので、振動環境下にあっても、原点は同一であり、計測値に振動分の座標ズレが発生することはない。したがって、振動に影響を受けることなく、物体の三次元形状を正確に計測することができる。
【００１３】
そして、本発明によれば、好ましくは、前記対応関係を求める工程では、前記第２の光切断線画像から該第２の光切断線画像に撮像されている光切断線を線幅方向に膨張させたマスクを有するマスク画像を生成し、該マスク画像を前記第１の光切断線画像に重ね合わせて、第１の光切断線画像に撮像されている複数の光切断線のうち、マスク画像のマスクに重なり合う光切断線を、前記一部のレーザスリット光によるものであると判別する。
【００１４】
また、本発明によれば、好ましくは、前記第１の光切断線画像に撮像されている複数の光切断線のうち、マスク画像のマスクから外れた光切断線を、前記複数のレーザスリット光のうち、前記一部のレーザスリット光以外の他のレーザスリット光によるものであると判別する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第１の光切断線画像と第２の光切断線画像に基づいて、第１の光切断線画像に撮像されている光切断線と複数本のレーザスリット光との対応関係を求めるので、前記第１の光切断線画像に撮像されている特定の光切断線が前記複数のレーザスリット光のいずれによるものであるかを識別することができる。したがって、その特定の光切断線を形成するレーザスリット光の照射条件を求めて、照射条件と第１の光切断線画像に基づいて、特定の光切断線が示す物体の所定箇所の断面形状を演算し、第１の光切断線画像に撮像されている他の光切断線についても同様に断面形状を演算することにより、物体全体の三次元形状を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１の概略構成を説明する図。
【図２】実施例１における画像処理の内容を順番に説明する図。
【図３】実施例２の概略構成を説明する図。
【図４】実施例２における画像処理の内容を順番に説明する図。
【図５】実施例３の概略構成を説明する図。
【図６】複数本のレーザスリット光と光切断線との対応関係を求める方法を説明する図。
【図７】２本のレーザスリット光と光切断線との対応関係を求める方法を説明する図。
【図８】３本のレーザスリット光と光切断線との対応関係を求める方法を説明する図。
【図９】従来技術を示す図。
【図１０】振動なしの場合と振動有りの場合の計測結果をそれぞれ図形化した図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施例について以下に説明する。
【００１８】
［実施例１］
図１は、実施例１の概略構成を説明する図である。
三次元形状計測装置１は、計測対象物である物体Ｗの三次元形状を計測するものであり、図１に示すように、計測テーブル１０と、光切断センサ２０と、制御装置（図示せず）を備えている。
【００１９】
測定テーブル１０と光切断センサ２０は、図示していない基台にそれぞれ取り付けられており、互いに動かないように一体的に固定されている。計測テーブル１０は、テーブル面１１が水平に広がり、テーブル面１１の上に物体を載置できるように配置されている。
【００２０】
光切断センサ２０は、計測テーブル１０の上方位置に配置されており、本実施例では、２台のレーザ照射装置２１、２２と１台の撮像装置２５を有している。各レーザ照射装置２１、２２と撮像装置２５は、図示していないセンサフレームに一体に固定されており、水平方向に一列に並ぶように配置されている。
【００２１】
各レーザ照射装置２１、２２は、互いに隣り合う位置、本実施例では、左右に離れて配置されており、ファンビーム状のレーザスリット光２１ａ、２２ａを互いに平行でかつ計測テーブル１０のテーブル面１１に直交する方向に照射するように設けられている。
【００２２】
物体Ｗは、被計測面Ｗａが上方に位置するようにテーブル面１１の上に載置され、各レーザスリット光２１ａ、２２ａが物体Ｗの三次元形状を計測する部位にそれぞれ照射されるように位置決めされる。
【００２３】
撮像装置２５は、例えばＣＣＤカメラによって構成されている。そして、各レーザ照射装置２１、２２が互いに並んで配置される並び方向の一方側（図１では右側）に配置されており、各レーザスリット光２１ａ、２２ａによって物体Ｗの被計測面Ｗａに形成された光切断線２１ｂ、２２ｂを、レーザスリット光２１ａ、２２ａの照射方向とは別の方向から撮像する。
【００２４】
制御装置は、コンピュータを備えており、専用のアプリケーションプログラムを実行することにより、撮像装置２５によって撮像された画像の画像処理を行い、その画像に基づいて物体の三次元形状を演算する処理を行う。
【００２５】
画像処理では、撮像装置２５によって撮像された画像に写る光切断線が、いずれのレーザスリット光２１ａ、２２ａによるものであるか、その対応関係を求める処理がなされる。そして、演算処理では、光切断線とレーザスリット光との対応関係に基づいて、光切断線２１ｂ、２２ｂの三次元位置を求める処理が行われる。光切断線２１ｂ、２２ｂの三次元位置は、光切断線とレーザスリット光との対応関係が明確であれば、レーザ照射装置３１、３２の照射方向と照射位置、および撮像装置２５の撮像方向と撮像位置は一定であるので、画像に撮像されている光切断線２１ｂ、２２ｂの位置から、三角測量の原理を用いて求めることができる。なお、演算手段には、レーザ照射装置２１、２２の照射方向と照射位置、および、撮像装置の撮像方向と撮像位置のデータは、コンピュータ内の記憶手段に予め記憶されている。
【００２６】
次に、上記の三次元形状計測装置１による三次元形状計測方法について以下に説明する。
図２は、実施例１における画像処理の内容を順番に説明する図である。
まず、物体Ｗに複数本のレーザスリット光２１ａ、２２ａを同時に照射して光切断線２１ｂ、２２ｂを形成し、これらの光切断線２１ｂ、２２ｂを撮像して第１の光切断線画像Ｓ１１を取得する処理が行われる。
【００２７】
ここでは、各レーザ照射装置２１、２２から物体Ｗにそれぞれレーザスリット光２１ａ、２２ａが同時に照射される。そして、物体Ｗの被計測面Ｗａおよび計測テーブル１０のテーブル面１１に形成された光切断線２１ｂ、２２ｂを撮像装置２５により撮像し、第１の光切断線画像Ｓ１１を取得する。第１の光切断線画像Ｓ１１には、図２（ａ）に示すように、複数本の光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３、２２ｂ−１〜２２ｂ−３が撮像されている。
【００２８】
次に、物体Ｗに複数本のレーザスリット光２１ａ、２２ａのうちの一部のレーザスリット光２１ａを照射して光切断線２３ｂを形成し、その光切断線２３ｂを撮像した第２の光切断線画像Ｓ１２を取得する処理が行われる。
【００２９】
ここでは、左右のレーザ照射装置２１、２２のうち、右側のレーザ照射装置２１から物体Ｗにレーザスリット光２１ａが照射される。そして、物体Ｗの被計測面Ｗａおよび計測テーブル１０のテーブル面１１に形成された光切断線２１ｂを撮像装置２５により撮像し、第２の光切断線画像Ｓ１２を取得する。第２の光切断線画像Ｓ１２には、図２（ｂ）に示すように、複数本の光切断線２３ｂ−１〜２３ｂ−３が撮像されている。
【００３０】
次に、第１の光切断線画像Ｓ１１と第２の光切断線画像Ｓ１２に基づいて、第１の光切断線画像Ｓ１１に撮像されている光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３、２２ｂ−１〜２２ｂ−３と、複数のレーザスリット光２１ａ、２２ａとの対応関係を求める処理が行われる。
【００３１】
まず、第２の光切断線画像Ｓ１２からマスク画像Ｓ１３を生成する。マスク画像Ｓ１３は、図２（ｃ）に示すように、マスク２４−１〜２４−３を有している。マスク２４−１〜２４−３は、第２の光切断線画像Ｓ１２に撮像されている光切断線２３ｂ−１〜２３ｂ−３のレーザ中心をそれぞれ求めて、第２の光切断線画像Ｓ１２における光切断線２３ｂ−１〜２３ｂ−３を各レーザ中心から線幅方向に所定幅だけ膨張させることによって生成される。
【００３２】
マスク２４−１〜２４−３を線幅方向に膨張させる幅は、計測テーブル１０と光切断センサ２０との間に相対的な振動がある振動環境下においても、第１の光切断線画像Ｓ１１の光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３がマスク画像Ｓ１３のマスク２４−１〜２４−３内にそれぞれ収まり、振動分をカバーできる程度の大きさに設定される。
【００３３】
そして、マスク画像Ｓ１３を第１の光切断線画像Ｓ１１に重ね合わせて、第１の光切断線画像Ｓ１１に撮像されている複数の光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３、２２ｂ−１〜２２ｂ−３の中から、マスク２４−１〜２４−３と重なり合った光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３だけを抽出し（図２（ｄ）を参照）、これらの抽出された光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３が右側のレーザ照射装置２１から照射されたレーザスリット光２１ａによるものであると判別する。
【００３４】
また、マスク画像Ｓ１３を第１の光切断線画像Ｓ１１に重ね合わせて、第１の光切断線画像Ｓ１１に撮像されている複数の光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３、２２ｂ−１〜２２ｂ−３の中から、マスク２４−１〜２４−３より外れた光切断線２２ｂ−１〜２２ｂ−３だけを抽出し（図２（ｅ）を参照）、これらの抽出された光切断線２２ｂ−１〜２２ｂ−３が左側のレーザ照射装置２２から照射されたレーザスリット光２２ａによるものであると判別してもよい。
【００３５】
このように、マスク画像Ｓ１３を第１の光切断線画像Ｓ１１に重ね合わせて判別する画像処理により、第１の光切断線画像Ｓ１１に撮像されている光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３が右側のレーザ照射装置２１から照射されたレーザスリット光２１ａによるものであり、光切断線２２ｂ−１〜２２ｂ−３が左側のレーザ照射装置２２から照射されたレーザスリット光２２ａによるものであるという対応関係を求めることができる。
【００３６】
次に、光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３、２２ｂ−１〜２２ｂ−３の三次元位置を求める処理が行われる。ここでは、まず、上記で求めた対応関係に基づいて、第１の光切断線画像Ｓ１１に撮像されている光切断線のうちの特定の光切断線を形成するレーザスリット光の照射条件が求められる。
【００３７】
例えば光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３を特定の光切断線とした場合に、これらの光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３を形成するレーザスリット光は、右側のレーザ照射装置２１から照射されたレーザスリット光２１ａであるとの対応関係がわかっているので、右側のレーザ照射装置２１の照射方向と照射位置の情報、および、撮像装置２５の撮像方向および撮像位置の情報が、レーザスリット光２１ａの照射条件として求められる。
【００３８】
同様に、光切断線２２ｂ−１〜２２ｂ−３を形成するレーザスリット光は、左側のレーザ照射装置２２から照射されたレーザスリット光２２ａであるとの対応関係がわかっているので、レーザスリット光２２ａの照射条件として、左側のレーザ照射装置２２の照射方向と照射位置の情報、および、撮像装置２５の撮像方向および撮像位置の情報が、レーザスリット光２２ａの照射条件として求められる。
【００３９】
そして、照射条件と第１の光切断線画像Ｓ１１に基づいて、特定の光切断線が示す物体の所定箇所の断面形状が演算される。例えば、第１の光切断線画像Ｓ１１から光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３を分離した分離画像Ｓ１４を生成する（図２（ｄ）を参照）。そして、その分離画像Ｓ１４から三角測量の原理を用いて光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３の三次元位置を求める。したがって、特定の光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３が示す物体Ｗの所定箇所の断面形状を求めることができる。
【００４０】
同様の手順で、第１の光切断線画像Ｓ１１から光切断線２２ｂ−１〜２２ｂ−３を分離した分離画像Ｓ１５を生成する（図２（ｅ）を参照）。そして、その分離画像Ｓ１５から三角測量の原理を用いて光切断線２２ｂ−１〜２２ｂ−３の三次元位置を求める。したがって、光切断線２２ｂ−１〜２２ｂ−３が示す物体Ｗの所定箇所の断面形状を求めることができる。
【００４１】
上記した実施例１の三次元形状計測方法によれば、第１の光切断線画像Ｓ１１と第２の光切断線画像Ｓ１２に基づいて、第１の光切断線画像Ｓ１１に撮像されている光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３、２２ｂ−１〜２２ｂ−３と、複数本のレーザスリット光２１ａ、２１ｂとの対応関係を求めることができる。したがって、第１の光切断線画像に撮像されている特定の光切断線が複数のレーザスリット光２１ａ、２１ｂのいずれによるものであるかを識別することができる。
【００４２】
したがって、その特定の光切断線を形成するレーザスリット光の照射条件を求めて、照射条件と第１の光切断線画像Ｓ１１に基づいて、特定の光切断線が示す物体Ｗの所定箇所の断面形状を演算し、第１の光切断線画像Ｓ１１に撮像されている他の光切断線についても同様に断面形状を演算することにより、物体全体の三次元形状を計測することができる。
【００４３】
ここで、第１の光切断線画像Ｓ１１は、物体Ｗに複数本のレーザスリット光２１ａ、２１ｂを同時に照射して物体Ｗの被計測面Ｗａに形成された光切断線２１ｂ−１〜２１ｂ−３、２２ｂ−１〜２２ｂ−３を撮像したものであるので、振動環境下にあっても、原点は同一であり、計測値に振動分の座標ズレが発生することはない。したがって、振動に影響を受けることなく、物体の三次元形状を正確に計測することができる。
【００４４】
なお、上述の実施例１では、２台のレーザ照射装置２１、２２を用いて、２本のレーザスリット光２１ａ、２２ａを照射する場合を例に説明したが、レーザ照射装置の台数を更に増加させて、より多くのレーザスリット光を照射させてもよく、物体Ｗの更に精密な形状測定が可能になる。
【００４５】
［実施例２］
次に、本発明の実施例２について図３および図４を用いて以下に説明する。図３は、実施例２の概略構成を説明する図である。なお、実施例１と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【００４６】
光切断センサ２０は、図３に示すように、１台のレーザ照射装置３１と撮像装置２５を有している。レーザ照射装置３１は、４本のレーザスリット光３１ａ〜３１ｄを物体Ｗに向かって同時に照射する構成を有している。４本のレーザスリット光３１ａ〜３１ｄは、レーザ照射装置３１から計測テーブル１０のテーブル面１１に向かって、互いの間隔が漸次広がるように放射状に照射され、そして、互いに等間隔をおいて平行に延在する複数の光切断線を形成する。
【００４７】
光切断センサ２０と計測テーブル１０との間には、遮光板３３が設けられている。遮光板３３は、複数本のレーザスリット光３１ａ〜３１ｄが順番に並ぶ方向に沿って水平に移動可能に設けられており、図示していないアクチュエータによって往復移動されて、複数のレーザスリット光３１ａ〜３１ｄの全てを測定テーブル１０に向かって照射させることができる待避位置（図３（ａ）を参照）と、レーザスリット光３１ａ〜３１ｄを遮光することができる遮光位置（図３（ｂ）を参照）に選択的に配置されるようになっている。
【００４８】
遮光板３３には、レーザスリット光３１ａ〜３１ｄのいずれか一つを通過させることが可能な大きさの窓穴３４が開口形成されており、遮光位置に応じてレーザスリット光３１ａ〜３１ｄのいずれか一つを選択的に通過させて照射させることができるようになっている。
【００４９】
次に、上記の三次元形状計測装置１による三次元形状計測方法について以下に説明する。
図４は、実施例２における画像処理の内容を説明する図である。
まず、図３（ａ）に示すように、遮光板３３を待避位置に移動させ、かかる状態でレーザ照射装置３１からレーザスリット光３１ａ〜３１ｄを照射して、光切断線３１ｅ〜３１ｈを形成し、これらの光切断線３１ｅ〜３１ｈを撮像して、第１の光切断線画像Ｓ２１を取得する。第１の光切断線画像Ｓ２１には、図４（ａ）に示すように、複数本の光切断線３１ｅ−１〜３１ｅ−３、３１ｆ−１〜３１ｆ−３、３１ｇ−１〜３１ｇ−３、３１ｈ−１〜３１ｈ−３が撮像される。
【００５０】
次に、遮光板３３を移動させて、図３（ｂ）に示すように、複数本のレーザスリット光３１ａ〜３１ｄのうちの１本のレーザスリット光３１ａのみを窓穴３４に通過させ、残りのレーザスリット光３１ｂ〜３１ｄを遮光させる。そして、レーザスリット光３１ａによって光切断線３２ｅを形成し、光切断線３２ｅを撮像して、第２の光切断線画像Ｓ２２を取得する。第２の光切断線画像Ｓ２２には、図４（ｂ）に示すように、複数本の光切断線３２ｅ−１〜３２ｅ−３が撮像されている。
【００５１】
次に、第１の光切断線画像Ｓ２１と第２の光切断線画像Ｓ２２に基づいて、第１の光切断線画像Ｓ２１に撮像されている光切断線３１ｅ−１〜３１ｅ−３、３１ｆ−１〜３１ｆ−３、３１ｇ−１〜３１ｇ−３、３１ｈ−１〜３１ｈ−３と、複数のレーザスリット光３１ａ〜３１ｄとの対応関係を求める。対応関係を求める方法は、実施例１と同様であるのでその詳細な説明は省略する。そして、光切断線３１ｅ−１〜３１ｅ−３が左端のレーザスリット光３１ａによるものであるという対応関係を求めることができる。
【００５２】
そして、以下同様に、遮光板３３を移動させて、順番に、複数本のレーザスリット光３１ａ〜３１ｄのうちの１本のレーザスリット光を照射させ、第１の光切断線画像Ｓ２１に撮像されている光切断線３１ｆ−１〜３１ｆ−３、３１ｇ−１〜３１ｇ−３、３１ｈ−１〜３１ｈ−３と、複数のレーザスリット光３１ｂ〜３１ｄとの対応関係を求める。
【００５３】
そして、光切断線３１ｅ−１〜３１ｅ−３、３１ｆ−１〜３１ｆ−３、３１ｇ−１〜３１ｇ−３、３１ｈ−１〜３１ｈ−３の三次元位置を求め、これらの各光切断線が示す物体Ｗの所定箇所の断面形状を求める。
【００５４】
上記した実施例２の三次元形状計測方法によれば、第１の光切断線画像Ｓ２１に撮像されている光切断線３１ｅ−１〜３１ｅ−３、３１ｆ−１〜３１ｆ−３、３１ｇ−１〜３１ｇ−３、３１ｈ−１〜３１ｈ−３と、複数本のレーザスリット光３１ａ〜３１ｄとの対応関係を求めることができる。したがって、第１の光切断線画像に撮像されている特定の光切断線が複数のレーザスリット光２１ａ、２１ｂのいずれによるものであるかを識別することができる。
【００５５】
したがって、各光切断線３１ｅ−１〜３１ｅ−３、３１ｆ−１〜３１ｆ−３、３１ｇ−１〜３１ｇ−３、３１ｈ−１〜３１ｈ−３が示す物体Ｗの所定箇所の断面形状を演算することによって、物体全体の三次元形状を求めることができる。
【００５６】
そして、第１の光切断線画像Ｓ２１は、物体Ｗに複数本のレーザスリット光３１ａ〜３１ｄを同時に照射して物体Ｗの被計測面Ｗａに形成された光切断線３１ｅ−１〜３１ｅ−３、３１ｆ−１〜３１ｆ−３、３１ｇ−１〜３１ｇ−３、３１ｈ−１〜３１ｈ−３を撮像したものであるので、振動環境下にあっても、原点は同一であり、計測値に振動分の座標ズレが発生することはない。したがって、振動に影響を受けることなく、物体の三次元形状を正確に計測することができる。
【００５７】
［実施例３］
次に、本発明の実施例３について図５および図６を用いて以下に説明する。なお、上述の各実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。図５は、実施例３の概略構成を説明する図、図６は、複数本のレーザスリット光と光切断線との対応関係を求める方法を説明する図である。
【００５８】
例えば、計測対象物である物体Ｗの高さが概略わかっている場合には、第１の光切断線画像におけるレーザスリット光の高さ方向の変位量が事前にわかる。したがって、第１の光切断線画像Ｓ１１内に各光切断線の抽出エリアを予め設定しておき、各光切断線を抽出することで、簡単に対応関係を求めることができる。
【００５９】
例えば、図５に示すように、光切断センサ２０の４台のレーザ照射装置４１〜４４から物体Ｗにレーザスリット光４１ａ〜４４ａを照射した場合、撮像装置２５で撮像した第１の光切断線画像Ｓ１１には、４本の光切断線が撮像される。
【００６０】
これら４本の光切断線４１ｂ〜４４ｂは、図６に示すように、第１の光切断線画像Ｓ１１の高さ方向に所定間隔をおいて平行に配置され、その高さ方向の位置は所定の範囲内に配置される。したがって、各光切断線４１ｂ〜４４ｂを抽出するための抽出エリアＡ１〜Ａ４を予め設定しておき、各抽出エリアＡ１〜Ａ４に配置された各光切断線４１ｂ〜４４ｂとレーザスリット光４１ａ〜４４ａとの対応関係を求めることができる。
【００６１】
［実施例４］
次に、光切断線と各レーザスリット光との対応関係を求める具体例について図７および図８を用いて説明する。
【００６２】
まず、光切断センサ２０から２本のレーザスリット光が照射される場合について、図７を用いて説明する。
【００６３】
最初に、物体Ｗに第１および第２のレーザスリット光を照射して、２本の光切断線５１、５２が撮像された第１の光切断線画像Ｓ１１を取得する（図７（ａ）を参照）。
【００６４】
次に、物体Ｗに第１のレーザスリット光を照射して、光切断線５３が撮像された第２の光切断線画像Ｓ１２を取得する（図７（ｂ）を参照）。
【００６５】
そして、第２の光切断線画像Ｓ１２からマスク画像Ｓ１３を作成する（図７（ｃ）を参照）。マスク画像Ｓ１３は、第２の光切断線画像Ｓ１２に撮像されている光切断線５３のレーザ中心を求めて、そのレーザ中心から光切断線５３を線幅方向に所定幅だけ膨張させることによって作成されたマスク５４を有する。
【００６６】
次に、マスク画像Ｓ１３を第１の光切断線画像Ｓ１１に重ね合わせて、第１の光切断線画像Ｓ１１に撮像されている２本の光切断線５１、５２のうち、マスク５４と重なり合った光切断線５１を抽出し、光切断線５１のみが撮像されている分離画像Ｓ１４を作成する。
【００６７】
そして、分離画像Ｓ１４に撮像されている光切断線５１が第１のレーザスリット光によるものであると判別する。
【００６８】
次に、第１の光切断線画像Ｓ１１から光切断線５１を消去して、光切断線５２のみが撮像されている分離画像Ｓ１５を作成する。そして、分離画像Ｓ１５に撮像されている光切断線５２が第２のレーザスリット光によるものであると判別する。したがって、光切断センサ２０から照射される２本のレーザスリット光と、２本の光切断線５１、５２との対応関係を求めることができる。
【００６９】
次に、光切断センサ２０から３本のレーザスリット光が照射される場合について、図８を用いて説明する。
【００７０】
最初に、物体Ｗに第１〜第３のレーザスリット光を照射して、３本の光切断線６１〜６３が撮像された第１の光切断線画像Ｓ１１を取得する（図８（ａ）を参照）。
【００７１】
次に、物体Ｗに第１および第３のレーザスリット光を照射して、光切断線６４、６５が撮像された第２の光切断線画像Ｓ１２を取得する（図８（ｂ）を参照）。
【００７２】
そして、第２の光切断線画像Ｓ１２からマスク画像Ｓ１３を作成する（図８（ｃ）を参照）。マスク画像Ｓ１３は、第２の光切断線画像Ｓ１２に撮像されている光切断線６４、６５のレーザ中心を求めて、そのレーザ中心から光切断線６４、６５をそれぞれ線幅方向に所定幅だけ膨張させることによって作成された２本のマスク６６、６７を有する。
【００７３】
次に、マスク画像Ｓ１３を第１の光切断線画像Ｓ１１に重ね合わせて、第１の光切断線画像Ｓ１１に撮像されている３本の光切断線６１〜６３のうち、マスク６６、６７と重なり合った光切断線６１、６３を消去し、光切断線６２のみが撮像されている分離画像Ｓ１４を作成する。そして、分離画像Ｓ１４に撮像されている光切断線６２が第２のレーザスリット光によるものであると判別する。
【００７４】
次に、分離画像Ｓ１４からマスク画像Ｓ１５を作成する。マスク画像Ｓ１５は、分離画像Ｓ１４に撮像されている光切断線６２をマスク画像Ｓ１４の下端まで膨張させることによって作成されたマスク６８を有する。
【００７５】
次に、マスク画像Ｓ１５を第１の光切断線画像Ｓ１１に重ね合わせて、第１の光切断線画像Ｓ１１に撮像されている３本の光切断線６１〜６３のうち、マスク６９と重なり合っていない光切断線６１を抽出し、光切断線６１のみが撮像されている分離画像Ｓ１６を作成する。そして、分離画像Ｓ１６に撮像されている光切断線６１が第１のレーザスリット光によるものであると判別する。
【００７６】
そして、分離画像Ｓ１４からマスク画像Ｓ１７を作成する。マスク画像Ｓ１７は、分離画像Ｓ１４に撮像されている光切断線６２をマスク画像Ｓ１４の上端まで膨張させることによって作成されたマスク６９を有する。
【００７７】
次に、マスク画像Ｓ１７を第１の光切断線画像Ｓ１１に重ね合わせて、第１の光切断線画像Ｓ１１に撮像されている３本の光切断線６１〜６３のうち、マスク６９と重なり合っていない光切断線６３を抽出し、光切断線６３のみが撮像されている分離画像Ｓ１８を作成する。そして、分離画像Ｓ１８に撮像されている光切断線６３が第３のレーザスリット光によるものであると判別する。したがって、光切断センサ２０から照射される３本のレーザスリット光と、３本の光切断線６１〜６３との対応関係を求めることができる。
【００７８】
なお、分離画像Ｓ１８を作成する他の方法として、マスク画像Ｓ１４、Ｓ１６を用いて、第１の光切断線画像Ｓ１１から光切断線６１、６３を消去して、光切断線６２のみが撮像されている分離画像Ｓ１８を作成してもよい。
【００７９】
本発明は、上述した各実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では、レーザスリット光が２本、あるいは３本の場合を例に説明したが、更に複数のレーザスリット光を照射してもよく、物体の形状をより精密に測定することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１  三次元形状計測装置
１０  計測テーブル
１１  テーブル面
２０  光切断センサ
２１、２２、３１  レーザ照射装置
２１ａ、２２ａ、３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４４ａ  レーザスリット光
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、３１ｅ〜３１ｈ、４１ｂ〜４４ｂ  光切断線
２４  マスク
２５  撮像装置
３３遮光板
３４  窓穴    
Ｓ１１  第１の光切断線画像
Ｓ１２  第２の光切断線画像
Ｓ１３  マスク画像
Ｓ１４  分離画像
Ｗ  物体
【図１】
2011047857.tif 000003
【図２】
2011047857.tif 000004
【図３】
2011047857.tif 000005
【図４】
2011047857.tif 000006
【図５】
2011047857.tif 000007
【図６】
2011047857.tif 000008
【図７】
2011047857.tif 000009
【図８】
2011047857.tif 000010
【図９】
2011047857.tif 000011
【図１０】
2011047857.tif 000012