(57)【要約】【課題】測定対象物の三次元形状を測定する際の作業効率を格段に向上させることができる三次元測定装置を提供する。【解決手段】三次元測定装置１は、三次元座標軸上における測定対象物のＸ線ＣＴ画像を取得する画像取得手段１０と、画像取得手段１０で取得した測定対象物のＸ線ＣＴ画像を仮想プローブとともに表示する画像表示手段２０と、仮想プローブを操作する操作手段３０と、仮想プローブの動きに連動するプローブにより三次元座標軸上における測定対象物の三次元形状を実測する実測手段４０と、を備える。画像取得手段１０で使用される三次元座標軸と実測手段４０で使用される三次元座標軸とを共通とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元座標軸上における測定対象物のＸ線ＣＴ画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段で取得した前記測定対象物のＸ線ＣＴ画像を仮想プローブとともに表示する画像表示手段と、
前記仮想プローブを操作する操作手段と、
前記仮想プローブの動きに連動するプローブにより三次元座標軸上における前記測定対象物の三次元形状を実測する実測手段と、を備え、
前記画像取得手段で使用される三次元座標軸と前記実測手段で使用される三次元座標軸とは共通である、
三次元測定装置。
【請求項２】
前記操作手段は、前記測定対象物の測定点を設定する測定点設定手段を有する、請求項１に記載の三次元測定装置。
【請求項３】
前記測定点設定手段は、オペレータによる入力部の操作に基づいて前記測定点を設定する、請求項２に記載の三次元測定装置。
【請求項４】
前記測定点設定手段は、前記Ｘ線ＣＴ画像に基づいて前記測定点を算出する、請求項２に記載の三次元測定装置。
【請求項５】
前記操作手段は、前記測定点設定手段で設定した一の測定点から他の測定点へと前記仮想プローブを移動させる際における前記仮想プローブと前記Ｘ線ＣＴ画像との干渉を避けるための逃げ経路を設定する逃げ経路設定手段を有する、請求項２から４の何れか一項に記載の三次元測定装置。
【請求項６】
前記逃げ経路設定手段は、オペレータによる入力部の操作に基づいて前記逃げ経路を設定する、請求項５に記載の三次元測定装置。
【請求項７】
前記逃げ経路設定手段は、前記Ｘ線ＣＴ画像に基づいて前記逃げ経路を算出する、請求項５に記載の三次元測定装置。
【請求項８】
前記操作手段は、オペレータによる入力部の操作に基づいて前記仮想プローブを動かす手動操作手段を有する、請求項１から７の何れか一項に記載の三次元測定装置。
【請求項９】
前記操作手段は、オペレータの操作をアシストするように前記仮想プローブを自動的に動かす自動操作手段を有する、請求項１から８の何れか一項に記載の三次元測定装置。
【請求項１０】
前記自動操作手段は、前記Ｘ線ＣＴ画像のエッジに前記仮想プローブを自動的に接近させる、請求項９に記載の三次元測定装置。
【請求項１１】
前記自動操作手段は、前記Ｘ線ＣＴ画像のエッジに沿って前記仮想プローブを自動的に移動させる、請求項９に記載の三次元測定装置。
【請求項１２】
三次元座標軸上における測定対象物のＸ線ＣＴ画像を取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程で取得した前記測定対象物のＸ線ＣＴ画像を仮想プローブとともに表示する画像表示工程と、
前記仮想プローブを操作する操作工程と、
前記仮想プローブの動きに連動するプローブにより三次元座標軸上における前記測定対象物の三次元形状を実測する実測工程と、を含み、
前記画像取得工程で使用される三次元座標軸と前記実測工程で使用される三次元座標軸とは共通である、
三次元測定方法。
【請求項１３】
前記操作工程は、前記測定対象物の測定点を設定する測定点設定工程を有する、請求項１２に記載の三次元測定方法。
【請求項１４】
前記操作工程は、前記測定点設定工程で設定した一の測定点から他の測定点へと前記仮想プローブを移動させる際における前記仮想プローブと前記Ｘ線ＣＴ画像との干渉を避けるための逃げ経路を設定する逃げ経路設定工程を有する、請求項１３に記載の三次元測定方法。
【請求項１５】
前記操作工程は、オペレータによる入力部の操作に基づいて前記仮想プローブを動かす、又は、オペレータの操作をアシストするように前記仮想プローブを自動的に動かす、請求項１２から１４の何れか一項に記載の三次元測定方法。
【請求項１６】
コンピュータに、
三次元座標軸上において取得した測定対象物のＸ線ＣＴ画像を仮想プローブとともに表示する画像表示工程と、
前記仮想プローブを操作する操作工程と、
前記仮想プローブの動きに連動するプローブにより三次元座標軸上における前記測定対象物の三次元形状を実測する実測工程と、を実行させ、
前記画像取得工程で使用される三次元座標軸と前記実測工程で使用される三次元座標軸とは共通である、
三次元測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元測定装置及び三次元測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種製造業において、機械部品等の寸法や三次元形状を測定することができる接触式の三次元測定装置が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。かかる三次元測定装置は、最終製品の検査のみならず、生産途中での検査結果を設計工程や製造工程へフィードバックすることを可能とし、製品開発サイクルの効率化に重要な役割を果たすことから、広く機械産業分野の製造ラインにおいても稼働している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の接触式の三次元測定装置は、測定用プローブを測定対象物の複数個所に接触させて各接触点の三次元座標値を検出するが、このとき装置自身では測定対象物の概観形状を認識できないため、オペレータによる事前の設定が必要となっている。すなわち、まず、図６に例示するように、測定対象物Ｏの概観形状、つまり測定範囲を把握するために、オペレータが実際の測定対象物ＯとプローブＰを目視しながらコントローラ等を操作し、プローブＰを測定対象物Ｏの近傍まで移動させて仮測定点Ｍを複数設定する。この際、ある仮測定点Ｍから次の仮測定点ＭへプローブＰを最短距離つまり一直線上で移動させるとプローブＰが測定対象物Ｏに衝突してしまう場合があることから、仮測定点Ｍ毎に逃げ経路Ｆを設定する。これら仮測定点Ｍ及び逃げ経路Ｆに関する情報は制御計算機等に逐次入力され、測定用プログラムが作成される。その後、測定用プログラムに従って三次元測定装置が自動でプローブＰを動かして本測定を行う。
【０００５】
しかし、このような仮設定操作を測定対象物ＯやプローブＰを傷つけることなく実施し、さらには逃げ経路Ｆを無駄の無いものに設定するためには、操作に熟練したオペレータが必要であり、また当然測定点が多くなるにつれ作業効率が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、測定対象物の三次元形状を測定する際の作業効率を格段に向上させることができる三次元測定装置等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】
前記目的を達成するため、本発明に係る三次元測定装置は、三次元座標軸上における測定対象物のＸ線ＣＴ画像を取得する画像取得手段と、画像取得手段で取得した測定対象物のＸ線ＣＴ画像を仮想プローブとともに表示する画像表示手段と、仮想プローブを操作する操作手段と、仮想プローブの動きに連動するプローブにより三次元座標軸上における測定対象物の三次元形状を実測する実測手段と、を備え、画像取得手段で使用される三次元座標軸と実測手段で使用される三次元座標軸とを共通とするものである。
【０００８】
本発明に係る三次元測定装置において、操作手段は、測定対象物の測定点を設定する測定点設定手段を有することができる。測定点設定手段としては、オペレータによる入力部の操作に基づいて測定点を設定するものや、Ｘ線ＣＴ画像に基づいて測定点を算出するものを採用することができる。
【０００９】
本発明に係る三次元測定装置において、操作手段は、測定点設定手段で設定した一の測定点から他の測定点へと仮想プローブを移動させる際における仮想プローブとＸ線ＣＴ画像との干渉を避けるための逃げ経路を設定する逃げ経路設定手段を有することができる。逃げ経路設定手段としては、オペレータによる入力部の操作に基づいて前記逃げ経路を設定するものや、Ｘ線ＣＴ画像に基づいて逃げ経路を算出するものを採用することができる。
【００１０】
本発明に係る三次元測定装置において、操作手段は、オペレータによる入力部の操作に基づいて仮想プローブを動かす手動操作手段を有することができる。
【００１１】
本発明に係る三次元測定装置において、操作手段は、オペレータの操作をアシストするように仮想プローブを自動的に動かす自動操作手段を有することもできる。自動操作手段としては、Ｘ線ＣＴ画像のエッジに仮想プローブを自動的に接近させるものや、Ｘ線ＣＴ画像のエッジに沿って仮想プローブを自動的に移動させるものや、設定した測定点に仮想プローブを自動的に移動させるもの等を採用することができる。
【００１２】
また、本発明は、三次元座標軸上における測定対象物のＸ線ＣＴ画像を取得する画像取得工程と、画像取得工程で取得した測定対象物のＸ線ＣＴ画像を仮想プローブとともに表示する画像表示工程と、仮想プローブを操作する操作工程と、仮想プローブの動きに連動するプローブにより三次元座標軸上における測定対象物の三次元形状を実測する実測工程と、を含み、画像取得工程で使用される三次元座標軸と実測工程で使用される三次元座標軸とを共通とする三次元測定方法を提供する。
【００１３】
またさらに、本発明は、コンピュータに、三次元座標軸上において取得した測定対象物のＸ線ＣＴ画像を仮想プローブとともに表示する画像表示工程と、仮想プローブを操作する操作工程と、仮想プローブの動きに連動するプローブにより前記三次元座標軸上における測定対象物の三次元形状を実測する実測工程と、を実行させ、画像取得工程で使用される三次元座標軸と実測工程で使用される三次元座標軸とを共通とする三次元測定プログラムも提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る三次元測定装置の機能的構成を説明するためのブロック図である。
【図２】本実施形態に係る三次元測定装置の側面図である。
【図３】本実施形態に係る三次元測定装置の平面図である。
【図４】本実施形態に係る三次元測定装置の表示画面に表示された一例としての測定対象物のＸ線ＣＴ画像及び仮想プローブを示す図である。
【図５】本実施形態に係る三次元測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】従来の接触式の三次元測定装置を用いた測定の手順を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
まず、図１〜図４を用いて、本実施形態に係る三次元測定装置１の構成について説明する。三次元測定装置１は、測定対象物Ｏの三次元形状を測定するものであり、図１〜図３に示すように、所定の三次元座標軸上における測定対象物ＯのＸ線ＣＴ画像を取得する画像取得手段１０と、画像取得手段１０で取得した測定対象物ＯのＸ線ＣＴ画像を仮想プローブＰVとともに表示する画像表示手段２０と、仮想プローブＰVを操作する操作手段３０と、三次元座標軸上における測定対象物Ｏの三次元形状を実測する実測手段４０と、を備える。
【００１７】
画像取得手段１０は、測定対象物Ｏに対してＸ線を照射し測定対象物Ｏの回転角毎の投影データを検出することにより、所定の三次元座標軸上における測定対象物ＯのＸ線ＣＴ画像を取得する。このために、画像取得手段１０は、例えば、Ｘ線を照射するＸ線源２と、測定対象物Ｏを透過した特性Ｘ線を検出する検出器３と、Ｘ線源２と検出器３との間に配置され測定対象物Ｏを設置するための設置台４と、これらＸ線源２と検出器３と設置台４とを設置するための共通ステージ５と、検出器３で計測された特性Ｘ線量（特性Ｘ線ピーク）を数値化する信号処理手段１１と、信号処理手段による数値データに基づいて画像を再構成する画像再構成手段１２と、を有している。
【００１８】
検出器３としては、フラットパネルディテクタやＣｄＴｅ検出器等を採用することができる。設置台４は、図示されていない移動機構によって所定の回転軸を中心に回転運動を行うとともに、回転軸に直行する軸に沿って直線運動を行うように構成されている。設置台４は、高い剛性を有するグラナイトやダクタイル鋳鉄で構成することが好ましい。画像取得手段１０で使用される三次元座標軸（ＸＹＺ軸）の中心は、図２及び図３に示すように、平面視で共通ステージ５の中央の位置であって共通ステージ５の上面から所定の高さだけ上方の位置に配置されている。
【００１９】
信号処理手段１１及び画像再構成手段１２は、コンピュータＣ等のハードウェアと、これに実装されるプログラム等のソフトウェアと、によって構成されている。具体的には、信号処理手段１１及び画像再構成手段１２のためのプログラムが、インターネット等の通信媒体やＵＳＢ等の記録媒体を介してコンピュータＣに読み込まれると、ＣＰＵ等の演算処理部やメモリ等の記憶部等により各種処理が実行される。かかる実行に必要な各種データや結果データは適宜、入力部や通信部を介して入力され、出力部や表示部（例えば表示画面Ｄ）を介して出力される。ここで、画像再構成手段１２は、フィルタ補正逆投影法、逐次近似法、総当り法（ブルートフォースサーチ）、欲張り法、山登り法、焼きなまし法、誤差逆伝播法、遺伝的アルゴリズム、遺伝的プログラミング、進化戦略、進化的プログラミング等の様々なアルゴリズムを用いて、検出Ｘ線量の数値データに基づき、測定対象物ＯのＣＴ画像を再構成することができる。
【００２０】
なお、Ｘ線源２と検出器３との間にリニアスケールを配置してもよい。このようにすると、設置台４の位置を正確に把握することができ、測定対象物ＯのＸ線ＣＴ画像を精確に取得することができる。
【００２１】
画像表示手段２０は、画像取得手段１０で取得した所定の三次元座標軸上における測定対象物ＯのＸ線ＣＴ画像を、実際のプローブＰを再現するよう予め構築された三次元画像としての仮想プローブＰVとともに表示画面Ｄに表示する。図４は、画像表示手段２０によって表示画面Ｄに表示された測定対象物Ｏの三次元Ｘ線ＣＴ画像と、三次元仮想プローブ画像ＰVと、を例示するものである。画像表示手段２０もまた、コンピュータＣ等のハードウェアと、これに実装されるプログラム等のソフトウェアと、によって構成されており、画像表示手段２０のためのプログラムがコンピュータＣに読み込まれると、ＣＰＵ等の演算処理部やメモリ等の記憶部等により各種処理が実行される。
【００２２】
操作手段３０は、図１に示すように、オペレータが操作可能な入力部６と、オペレータによる入力部６の操作に基づいて仮想プローブＰVを表示画面Ｄ上で動かす手動操作手段３１と、オペレータの操作をアシストするように仮想プローブＰVを表示画面Ｄ上で自動的に動かす自動操作手段３２と、を有している。入力部６としては、オペレータが各種情報の入力を行う際に使用可能なマウスやキーボード等を含む各種ポインティングデバイス又はユーザインタフェイスデバイスを採用することができる。
【００２３】
手動操作手段３１としては、入力部６を介して入力される操作情報に基づき仮想プローブＰｖの動きを算出して、仮想プローブＰｖの画像を表示画面Ｄ上にて動かすものを採用することができる。自動操作手段３２としては、表示画面Ｄ上のＸ線ＣＴ画像のエッジに仮想プローブＰVを自動的に接近させるものや、表示画面Ｄ上のＸ線ＣＴ画像のエッジに沿って仮想プローブＰVを自動的に移動させるものを採用することができる。手段操作手段３１及び自動操作手段３２もまた、コンピュータＣ等のハードウェアと、これに実装されるプログラム等のソフトウェアと、によって構成されており、これら手動操作手段３１及び自動操作手段３２のためのプログラムがコンピュータＣに読み込まれると、ＣＰＵ等の演算処理部やメモリ等の記憶部等により各種処理が実行される。
【００２４】
また、操作手段３０は、測定対象物Ｏの測定点を設定する測定点設定手段３３を有している。測定点設定手段３３で設定される測定点は、表示画面Ｄ上のＸ線ＣＴ画像のエッジに沿った仮想プローブＰVの誘導に使用される。測定点設定手段３３としては、オペレータによる入力部６の操作に基づいて測定点を設定するものや、表示画面Ｄ上に表示したＸ線ＣＴ画像に基づいて測定点を自動的に算出するものを採用することができる。
【００２５】
また、操作手段３０は、測定点設定手段３３で設定した一の測定点から他の測定点へと仮想プローブＰVを移動させる際における仮想プローブＰVとＸ線ＣＴ画像との干渉を避けるための逃げ経路を設定する逃げ経路設定手段３４を有している。逃げ経路設定手段３４としては、オペレータによる入力部６の操作に基づいて逃げ経路を設定するものや、表示画面Ｄ上に表示したＸ線ＣＴ画像に基づいて逃げ経路を自動的に算出するものを採用することができる。
【００２６】
測定点設定手段３３及び逃げ経路設定手段３４もまた、コンピュータＣ等のハードウェアと、これに実装されるプログラム等のソフトウェアと、によって構成されており、これら測定点設定手段３３及び逃げ経路設定手段３４のためのプログラムがコンピュータＣに読み込まれると、ＣＰＵ等の演算処理部やメモリ等の記憶部等により各種処理が実行される。
【００２７】
実測手段４０は、図２及び図３に示すように、表示画面Ｄ上における仮想プローブＰVの動きに連動するプローブＰを有するブリッジ型の装置であり、所定の三次元座標軸上における測定対象物Ｏの三次元形状を実測する。実測手段４０で使用される三次元座標軸は、画像取得手段１０で使用される三次元座標軸と共通とされている。
【００２８】
ここで、画像取得手段１０で取得した測定対象物ＯのＸ線ＣＴ画像と仮想プローブ画像ＰVとの位置関係と、実際の測定対象物Ｏと実測手段４０のプローブＰとの位置関係と、を一致させるように、実測手段４０で使用される三次元座標軸、より具体的には例えばプローブＰの原点、を自動的に又はオペレータの操作により設定する。かかる設定方法としては、例えば、実際の測定対象物Ｏ上のある特徴的な点、つまり特定点に実測手段４０のプローブＰを移動させ、当該特定点に対応する測定対象物ＯのＸ線ＣＴ画像上の、点に仮想プローブＰVを移動させ、両者の座標を一致させる方法や、特開２０１２−１３７３０１号公報に記載されたゲージを用いて、このゲージのＸ線ＣＴ画像上の球の中心座標と、実測手段４０のプローブＰで測定した当該ゲージの球の中心座標とを一致させる方法等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
実測手段４０は、設置台４上に設置された測定対象物Ｏに対してプローブＰを相対的に移動させる移動機構７を有している。移動機構７は、支持部材に上下方向へ昇降可能に支持され先端にプローブＰを有する筒状のスピンドル、スピンドルを上下方向へ昇降させるＺ方向駆動機構、設置台４とスピンドルとを上下方向に対して直交しかつ互いに直交する方向へ相対移動させるＸ方向駆動機構およびＹ方向駆動機構等によって構成することができる。また、プローブＰを含むスピンドルの重量に見合う押上力をスピンドルに発生させるエアバランス機構を移動機構７若しくは実測手段４０の一部として採用することもできる。これらプローブＰ及び移動機構７は、前述したＸ線源２及び検出器３並びに測定対象物Ｏの設置台４が配置される共通ステージ５上に設置される。すなわち、Ｘ線ＣＴ画像撮影のための要素と三次元形状測定のための要素が一つのステージ上にて組み合わされて一つの測定装置を構成している。この装置構成における三次元座標軸の設定については上述したとおりである。
【００３０】
また、実測手段４０は、表示画面Ｄ上における仮想プローブＰVの動きに連動するようにプローブＰを移動させるプローブ移動手段４１を有しており、プローブＰの先端には感圧式センサＳが設けられている。プローブ移動手段Ｓによって移動させられたプローブＰが測定対象物Ｏに接触すると、感圧式センサＳがその接触を検知して、接触した位置の三次元情報が検出されるようになっている。検出された測定対象物Ｏの三次元位置情報は、コンピュータＣ等に送られて処理されることとなる。プローブ移動手段４１もまた、コンピュータＣ等のハードウェアと、これに実装されるプログラム等のソフトウェアと、によって構成されており、プローブ移動手段４１のためのプログラムがコンピュータＣに読み込まれると、ＣＰＵ等の演算処理部やメモリ等の記憶部等により各種処理が実行される。
【００３１】
なお、三次元測定装置１は、外部からの振動対策として除振機能を有していることが好ましい。また、三次元測定装置１は、鉛やタングステン等からなる遮蔽体によって遮蔽されることが好ましく、空調手段によってその内部の温度及び湿度が一定に維持されることが好ましい。このようにすると、画像情報取得の際や三次元形状測定の際に外部環境の影響を抑制することができ、より精確な三次元情報を得ることができる。
【００３２】
次に、本実施形態に係る三次元測定装置１を用いて測定対象物Ｏの三次元形状を測定する方法（三次元測定方法）について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００３３】
まず、画像取得手段１０のＸ線源２から測定対象物Ｏに対してＸ線を照射し、測定対象物Ｏの回転角毎の投影データを検出器３で検出することにより、所定の三次元座標軸上における測定対象物ＯのＸ線ＣＴ画像を取得する（画像取得工程：Ｓ１）。
【００３４】
次いで、画像取得工程Ｓ１で取得した測定対象物ＯのＸ線ＣＴ画像を、仮想プローブＰVとともに画像表示手段で表示画面Ｄに表示する（画像表示工程：Ｓ２）。
【００３５】
次いで、仮想プローブＰVの操作に先立ち、測定対象物Ｏの測定点を設定する（測定点設定工程：Ｓ３）とともに、一の測定点から他の測定点へと仮想プローブＰVを移動させる際における仮想プローブＰVとＸ線ＣＴ画像との干渉を避けるための逃げ経路を設定する（逃げ経路設定工程：Ｓ４）。測定点設定工程Ｓ３においては、例えば図４に示すように、測定対象物ＯのエッジＥの位置に基づいて真円状軌道Ｔを自動的に算出し、その真円状軌道Ｔ上に等間隔で複数の測定点Ｍを自動的に算出することができる。また、逃げ経路設定工程Ｓ４においては、例えば図４に示すように、Ｘ線ＣＴ画像のエッジＥの位置に基づいて、仮想プローブＰVと測定対象物Ｏとの干渉を避けつつ一の測定点Ｍから他の測定点Ｍへと到達する最適な逃げ経路Ｆを自動的に算出することができる。
【００３６】
続いて、表示画面Ｄに表示されたＸ線ＣＴ画像に基づいて、測定対象物Ｏの三次元形状の測定を行うように操作手段３０で仮想プローブＰVを表示画面Ｄ上で操作する（操作工程：Ｓ５）。操作工程Ｓ５においては、Ｘ線ＣＴ画像をオペレータが視認しながら、自ら入力部６を操作して仮想プローブＰVをＸ線ＣＴ画像のエッジに沿うように表示画面Ｄ上で動かしたり、コンピュータＣが自動操作手段３２により仮想プローブＰVをＸ線ＣＴ画像のエッジに沿うように表示画面Ｄ上で自動的に動かしたりすることができる。このような操作工程Ｓ５を実施すると、表示画面Ｄ上における仮想プローブＰVの動きに実測手段４０のプローブＰが連動して、三次元座標軸上における測定対象物Ｏの三次元形状の実測が自動的に実施される（実測工程：Ｓ６）。
【００３７】
その後、所定の実測終了条件が満たされたか否かをオペレータ又はコンピュータＣが判定し（終了判定工程：Ｓ７）、実測終了条件が満たされる場合には実測を終了する。一方、実測終了条件が満たされない場合には、実測終了条件が満たされるまで操作工程Ｓ５及び実測工程Ｓ６を再度実施する。
【００３８】
以上説明した実施形態に係る三次元測定装置１においては、取得した所定の三次元座標軸上における測定対象物ＯのＸ線ＣＴ画像を仮想プローブＰVとともに表示画面Ｄに表示することができる。そして、表示画面Ｄ上で測定対象物Ｏの三次元形状の測定を行うように操作手段３０で仮想プローブＰVを操作することにより、実測手段４０のプローブＰを仮想プローブＰVに連動させて、同一座標軸上で測定対象物Ｏの三次元形状の実測を実現させることができる。すなわち、測定対象物Ｏの概観形状（Ｘ線ＣＴ画像）を予め取得して表示画面Ｄに表示し、そのＸ線ＣＴ画像に基づいて仮想プローブＰVを操作することにより、測定対象物Ｏや三次元計測装置のプローブＰを傷つけることなく、きわめて容易に測定対象物Ｏの三次元形状の測定を行うことができる。この結果、測定対象物Ｏの三次元形状を測定する際の作業効率を格段に向上させることができる。
【００３９】
特に、本三次元測定装置１によれば、これまで測定することが難しかった深い穴や凹凸が多い複雑形状物の三次元計測が可能になる。穴径の測定の場合、微小なプローブ（スタイラス）を穴の中に入れて測定座標を決める必要がある。この操作は通常手作業で行うため、熟練したオペレータが必要とされてきた。本実施形態に係る三次元測定装置１によれば、測定対象物Ｏの概観形状を可視化することができ、得られた画像上で仮想プローブＰVを操作することにより、複雑な形状であっても的確にプローブＰを測定位置まで移動させることができる。また、測定対象物Ｏを予めデジタル化することにより、ＣＡＤ図面との寸法評価などのデジタルエンジニアリング処理がスムーズになり、計測技術の向上、デジタルエンジニアリング技術の進展、高精度シミュレーションの分野での応用が期待される。
【００４０】
また、以上説明した実施形態に係る三次元測定装置１においては、一の測定点から他の測定点へと仮想プローブＰVを移動させる際における仮想プローブＰVとＸ線ＣＴ画像との干渉を避けるための逃げ経路を、逃げ経路設定手段３４で設定することができる。この際、手動（オペレータによる入力部６の操作）に基づいて逃げ経路を設定する逃げ経路設定手段３４を採用した場合には、オペレータによる表示画面Ｄ上での試行錯誤によって逃げ経路を探索することができるため、熟練度が比較的低いオペレータであっても最適な逃げ経路を設定することが可能となるという利点がある。一方、自動で逃げ経路を設定する逃げ経路設定手段３４を採用した場合には、オペレータが逃げ経路を設定する時間や労力を省くことができるため、作業効率を格段に高めることができる。
【００４１】
また、以上説明した実施形態に係る三次元測定装置１においては、自動操作手段３２で仮想プローブＰVを表示画面Ｄ上で自動的に動かしてオペレータの操作をアシストすることができる。具体的には、表示画面Ｄ上のＸ線ＣＴ画像のエッジに仮想プローブＰVを自動的に接近させたり、表示画面Ｄ上のＸ線ＣＴ画像のエッジに沿って仮想プローブＰVを自動的に移動させたりすることができる。従って、測定対象物Ｏの三次元形状の測定をより一層容易に行うことができ、作業効率をさらに高めることができる。
【００４２】
なお、以上の実施形態においては、画像取得工程Ｓ１で取得した測定対象物ＯのＸ線ＣＴ画像のエッジに沿うように仮想プローブＰVを操作することにより測定対象物Ｏの三次元形状の測定を実施した例を示したが、画像取得工程Ｓ１で取得した測定対象物ＯのＸ線ＣＴ画像のエッジ（ここで画像エッジと呼ぶ）を補正することもできる。
【００４３】
すなわち、仮想プローブＰVの操作による測定対象物Ｏの三次元形状の測定を実施する前に、オペレータが、実測手段４０のプローブＰを動かして測定対象物Ｏの三次元形状の位置情報を取得し点群として表示画面Ｄに表示し、これら点群を結んで形成したエッジ（ここで実測エッジと呼ぶ）と画像エッジとの差分が所定の閾値を超える場合に、画像エッジを実測エッジに近付けるようにＸ線ＣＴ画像を更新することができる。このようにすると、Ｘ線ＣＴ画像の解像度の限界を効果的に補うことができ、仮想プローブＰVの操作による測定対象物Ｏの三次元形状の測定をより効率良く実施することができる。
【００４４】
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、この実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４５】
１…三次元測定装置
６…入力部
１０…画像取得手段
２０…画像表示手段
３０…操作手段
３１…手動操作手段
３２…自動操作手段
３３…測定点設定手段
３４…逃げ経路設定手段
Ｄ…表示画面
Ｏ…測定対象物
Ｐ…プローブ
ＰV…仮想プローブ
Ｓ１…画像取得工程
Ｓ２…画像表示工程
Ｓ３…測定点設定工程
Ｓ４…逃げ経路設定工程
Ｓ５…操作工程
Ｓ６…実測工程
【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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