(57)【要約】  対象の形状や表面状態にかかわらず、大物形状、長尺、広範囲の計測する汎用性を有する形状計測を可能にする。  計測対象の形状を計測する方法及びその装置を、計測対象に複数の光源から発射された複数の照明光を照射し、計測対象の複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像し、カラーカメラで撮像して得られた検査対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離し、分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施し、異なる画像処理を施した画像を合成して合成画像を作成し、作成した合成画像に基づいて計測対象の形状を計測するように構成した。
2016103492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象の形状を計測する方法であって、
計測対象に複数の光源から発射された複数の照明光を照射し、
前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像し、
前記カラーカメラで撮像して得られた前記検査対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離し、
前記分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施し、
前記異なる画像処理を施した画像を合成して合成画像を作成し、
前記作成した合成画像に基づいて前記計測対象の形状を計測する
ことを特徴とする形状計測方法。
【請求項２】
請求項１記載の形状計測方法であって、前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像することを、前記カラーカメラを前記計測対象に沿って移動させながら複数の位置で前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像することを特徴とする形状計測方法。
【請求項３】
請求項１記載の形状計測方法であって、照射前記計測対象に前記複数の照明光を照射することを、前記計測対象の比較的広い領域に第１の光源から発射された第１の照明光を照射し、前記計測対象の前記第１の光源から発射された第１の照明光が照射された領域に第２の光源から発射された前記第１の照明光とは異なる波長の第２の照明光を前記計測対象の比較的狭い領域の照射することを特徴とする形状計測方法。
【請求項４】
請求項１記載の形状計測方法であって、前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像することを、特定の波長領域の光を遮光する光学フィルタを介して前記カラーカメラで撮像することを特徴とする形状計測方法。
【請求項５】
請求項１記載の形状計測方法であって、前記分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施すことが、前記分離した複数の画像のそれぞれに対して、光切断法、ステレオ法、パターン投影法、およびランダムドット法のうちの何れかの異なる画像処理を施すことを特徴とする形状計測方法。
【請求項６】
計測対象の形状を計測する方法であって、
計測対象に複数の光源から発射された波長の異なる複数の照明光を照射し、
前記計測対象の前記波長の異なる複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像し、
前記カラーカメラで撮像して得られた前記計測対象のカラー画像を前記異なる波長に応じて複数の画像に分離し、
前記波長に応じて分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施し、
前記異なる画像処理を施した画像を合成して合成画像を作成し、
前記作成した合成画像を参照画像と比較して前記合成画像における前記計測対象の欠陥を検出し、
前記合成画像と前記検出した欠陥との情報を出力する
ことを特徴とする形状計測方法。
【請求項７】
請求項６記載の形状計測方法であって、前記比較する参照画像が、前記計測対象のＣＡＤ画像であることを特徴とする形状計測方法。
【請求項８】
請求項６記載の形状計測方法であって、前記計測対象に前記波長の異なる複数の照明光を照射することを、前記計測対象の比較的広い領域に第１の光源から発射された第１の波長の照明光を照射し、前記計測対象の前記第１の光源から発射された第１の波長の照明光が照射された領域に第２の光源から発射された前記第１の照明光とは異なる波長の第２の照明光を前記計測対象の比較的狭い領域の照射することを特徴とする形状計測方法。
【請求項９】
請求項６記載の形状計測方法であって、前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像することを、特定の波長領域の光を遮光する光学フィルタを介して前記カラーカメラで撮像することを特徴とする形状計測方法。
【請求項１０】
請求項６記載の形状計測方法であって、前記分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施すことが、前記分離した複数の画像のそれぞれに対して、光切断法、ステレオ法、パターン投影法、およびランダムドット法のうちの何れかの異なる画像処理を施すことを特徴とする形状計測方法。
【請求項１１】
計測対象の形状を計測する装置であって、
計測対象に複数の照明光を照射する複数の光源を備えた光照射部と、
前記計測対象の前記光照射部により複数の照明光が照射された領域を撮像して取得した前記検査対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離して出力する画像取得部と、
前記画像取得部から分離して出力された複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施す画像処理部と、
前記画像処理部で異なる画像処理を施した画像を合成して合成画像を作成する合成画像作成部と、
前記合成画像作成部で作成した合成画像に基づいて前記計測対象の形状を計測する形状計測部と、
前記形状計測部で前記計測対象の形状を計測した結果を出力する出力部と
を備えたことを特徴とする形状計測装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の形状計測装置であって、前記画像取得部を搬送する搬送部をさらに備え、前記画像取得部で計測対象の前記複数の照明光が照射された領域を撮像することを、前記搬送部で前記画像取得部を前記計測対象に沿って移動させながら複数の位置で前記計測対象の前記光照射部により複数の照明光が照射された領域を撮像することを特徴とする形状計測装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の形状計測装置であって、前記照明部は、前記計測対象の比較的広い領域に第１の光源から発射された第１の照明光を照射する第１の光照射部と、前記計測対象の前記第１の光源から発射された第１の照明光が照射された領域に第２の光源から発射された前記第１の照明光とは異なる波長の第２の照明光を前記計測対象の比較的狭い領域の照射する第２の光照射部とを有することを特徴とする形状計測装置。
【請求項１４】
請求項１１記載の形状計測装置であって、前記画像取得部は、特定の波長領域の光を遮光する光学フィルタと、前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域を前記光学フィルタを介して撮像するカラーカメラとを備えることを特徴とする形状計測装置。
【請求項１５】
請求項１１記載の形状計測装置であって、前記画像処理部は、前記分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施すことを、前記分離した複数の画像のそれぞれに対して、光切断法、ステレオ法、パターン投影法、およびランダムドット法のうちの何れかの異なる方法を用いて画像処理を施すことを特徴とする形状計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の三次元の形状を光学的に非接触で計測する形状計測方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の三次元形状を光学的に非接触で計測する方法として、いろいろな方法が提案されている。【０００３】
特許文献１には、三次元形状の測定対象物に対して照射光を照射する光照射手段と、前記照射光が照射された測定対象物を撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像された光投影画像に基づいて前記測定対象物の座標を算出する画像処理手段とを備えた三次元形状の計測装置において、前記光照射手段を複数有すると共に，これら光照射手段がいずれも前記測定対象物に対して異なる方向から照射光を照射し、当該各光照射手段から照射する照射光をいずれも異なる波長に設定したことを特徴とする三次元形状の計測装置について記載されている。【０００４】
特許文献２には、相対的に連続移動する測定対象物体に、垂直方向に対して所定の角度だけ傾いた方向から、異なる投影機で一定輝度光と濃度傾斜パターン光とを投影し、移動方向に直列に配置された少なくとも３台のラインセンサーによって、前記一定輝度光を投影した状態、前記濃度傾斜パターン光を投影した状態および光を投影しない状態のそれぞれの状態にある測定対象物の画像を撮影して同一位置の輝度を測定し、算出した同一位置の輝度比から形状計測を可能としたラインセンサーを用いた形状計測装置であって、前記一定輝度光と濃度傾斜パターン光の投影経路または前記測定対象物による反射経路に各ラインセンサーに一部の波長域の光のみを入射させる波長制限手段を設け、前記投影機の光軸をそれぞれ垂直方向に対して同じ方向に等しい角度で傾斜させて対応するラインセンサーの視線とのなす角度を等しくし、各ラインセンサー間で入力光量に対する出力の関係を線形化し、直線ゲイン係数を等しく設定したことを特徴とするラインセンサーを用いた形状計測装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−６３９５４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、複数の照射方向、および波長の異なる照明を用いた形状計測装置に関し記載されているが、いずれも一般に光切断法と呼ばれる形状計測方法を使用するものであり、対象の形状や表面状態による得手不得手がある。また、光切断方式ではレーザラインが照射されている箇所のみの計測になるため、大物形状、長尺、広範囲の計測には向かない。【０００７】
特許文献２では、複数の異なる照明下での画像を、照明の波長を変えることで同時取得しているが、対象物の形状と反射率があらかじめ推定できることが前提であり、汎用性が低い。【０００８】
本発明は、上記従来技術の課題を解決して、対象の形状や表面状態にかかわらず、大物形状、長尺、広範囲の計測を可能にする汎用性を有する形状計測方法及びその装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では、計測対象の形状を計測する方法において、計測対象に複数の光源から発射された複数の照明光を照射し、計測対象の複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像し、カラーカメラで撮像して得られた検査対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離し、分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施し、異なる画像処理を施した画像を合成して合成画像を作成し、作成した合成画像に基づいて計測対象の形状を計測するようにした。【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明では、計測対象の形状を計測する方法において、計測対象に複数の光源から発射された波長の異なる複数の照明光を照射し、計測対象の波長の異なる複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像し、カラーカメラで撮像して得られた計測対象のカラー画像を異なる波長に応じて複数の画像に分離し、波長に応じて分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施し、異なる画像処理を施した画像を合成して合成画像を作成し、作成した合成画像を参照画像と比較して合成画像における計測対象の欠陥を検出し、合成画像と検出した欠陥との情報を出力するようにした。【００１１】
更に、上記課題を解決するために、本発明では、計測対象の形状を計測する装置を、計測対象に複数の照明光を照射する複数の光源を備えた光照射部と、計測対象の光照射部により複数の照明光が照射された領域を撮像して取得した検査対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離して出力する画像取得部と、画像取得部から分離して出力された複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施す画像処理部と、画像処理部で異なる画像処理を施した画像を合成して合成画像を作成する合成画像作成部と、合成画像作成部で作成した合成画像に基づいて計測対象の形状を計測する形状計測部と、形状計測部で計測対象の形状を計測した結果を出力する出力部とを備えて構成した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、対象の形状や表面状態にかかわらず、大物形状、長尺、広範囲の計測を可能にする汎用性を有する形状計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る形状計測装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る形状計測装置の計測の処理の流れを示すフロー図である。
【図３】本発明の実施例１に係る特殊透過フィルタの透過率特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１に係る照明部のスペクトルの特性を示すグラフである。
【図５Ａ】本発明の実施例１に係るカラーカメラによる取得画像の模式図である。
【図５Ｂ】本発明の実施例１に係るカラーカメラによる取得画像のうちのＲ線分の波長による画像の模式図である。
【図５Ｃ】本発明の実施例１に係るカラーカメラによる取得画像のうちのＧ線分の波長による画像の模式図である。
【図５Ｄ】本発明の実施例１に係るカラーカメラによる取得画像のうちのＢ線分の波長による画像の模式図である。
【図６】本発明の実施例１に係るＧ画像からの形状復元の結果得られる画像の模式図である。
【図７】本発明の実施例１に係る位置姿勢計測部の概略の構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例１に係る処理部の処理の流れを示すフロー図である。
【図９Ａ】本発明の実施例１に係る複数のＧ画像の模式図である。
【図９Ｂ】本発明の実施例１に係る複数のＧ画像から形状復元した結果得られる画像の模式図である。
【図１０Ａ】本発明の実施例１に係る複数のＲ画像の模式図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施例１に係る複数のＲ画像から得られる特徴量画像の模式図である。
【図１０Ｃ】本発明の実施例１に係る複数のＲ画像の特徴量画像から得られたの形状復元結果を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施例１に係るＧ、Ｒ画像の形状復元結果を統合した結果を示す模式図である。
【図１２Ａ】本発明の実施例２に係る形状計測部の概略の構成を示すブロック図である。
【図１２Ｂ】本発明の実施例２に係る形状計測部のリングビーム発生部の概略の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施例２に係る特殊透過フィルタの透過率特性を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施例２に係る照明部のスペクトルの特性を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施例３に係る形状計測部の概略の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施例４に係る形状計測部の概略の構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施例４に係る形状計測部の概略の構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明の実施例５に係る形状計測部の概略の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の実施例６に係る形状計測部の概略の構成を示す斜視図である。
【図２０】本発明の実施例６に係る形状計測部の概略の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、撮像手段を計測対象に沿って移動させながら取得したカラー画像を複数の画像に分離し、分離したそれぞれのを画像を処理した後に合成することにより、対象の形状や表面状態にかかわらず、大物形状、長尺、広範囲の計測を可能にする汎用性を有する形状計測を可能にした形状計測方法及びその装置に関するものである。  
以下に、本発明の実施例を、図を用いて説明する。  
【実施例１】
【００１５】
本実施例では、１つのカラーカメラで取得されるＲＧＢそれぞれで異なる形状計測手法を適用することで高精度・高密度な形状情報を取得することを可能にする。本発明の実施例１を図１〜図１１を用いて説明する。【００１６】
図１に本実施例の形状計測装置１０００の構成を示す。測定対象１として電車の車両構体の内部形状を想定する。本実施例による形状計測装置１０００は、測定対象１の形状を計測する計測ヘッド１０と、測定対象１の位置と姿勢を計測するトラッカー部４００と、計測ヘッドからの出力信号を処理する処理部５００、全体を制御する制御部６００を備えている。【００１７】
測定対象１の形状を計測する計測ヘッド１０は、形状計測部１００、位置姿勢計測部２００、搬送部３００を備えている。形状計測部１００は、レーザ光源１１１とコーンミラー１１２とを備えてリング状のビームを形成するリングビーム発生部１１０と、結像レンズ１２１と特殊透過フィルタ１２２とカラーカメラ１２３を備えた画像検出部１２０、測定対象１を一様に照明する照明部１３０を備えて構成される。【００１８】
リングビーム発生部１１０から発生したリングビーム１１５が測定対象１に照射された箇所をカラーカメラ１２３にて撮像する。また、その際の計測ヘッド１０の位置姿勢は位置姿勢計測部２００により計測される。計測ヘッド１０は搬送部３００により移動しながら、カラーカメラ１２３による撮像、位置姿勢計測部２００による位置姿勢計測を行う。例えば、搬送部３００による計測ヘッド１０の搬送は、測定対象１中に張られたワイヤ３０１上を進む構成とする。【００１９】
搬送部３００による搬送中(移動中)の計測ヘッド１０の位置及び姿勢の計測は、計測ヘッド１０にトラッカー部４００から照射される複数本のレーザを、計測ヘッド１０に設けた位置姿勢計測部２００にて検出することで行う。計測ヘッド１０の位置に応じてトラッカー部４００が計測ヘッド１０の位置と姿勢とを正確にトラッキングするよう、制御部６００にてトラッカー部４００から計測ヘッド１０に照射するレーザの位置を制御する。【００２０】
処理部５００は、形状計測部１００のカラーカメラ１２３からの出力を処理して２次元の画像を生成する画像生成部５０１、位置姿勢計測部２００からの出力を受けて計測ヘッド１０の位置や姿勢を計測する位置・姿勢計測部５０２、画像生成部５０１で生成した画像を位置・姿勢計測部５０２で計測した計測ヘッド１０の位置や姿勢の情報を用いて補正するが補正処理部５０３、補正処理部５０３で補正した画像データを処理して測定対象１の３次元画像を形成する３次元画像形成部５０４、３次元画像形成部５０４で形成した３次元画像から測定対象１の形状欠陥を抽出する欠陥抽出部５０５、３次元画像形成部５０４で形成した３次元画像と欠陥抽出部５０４で抽出した欠陥の情報とを画面上に表示する出力部５０６を備えている。【００２１】
制御部６００は、測定対象１の３次元形状計測と欠陥の検出を実行するために、計測ヘッド１０と、トラッカー部４００と、処理部５００とを制御する。【００２２】
形状計測装置１０００を用いた計測のフローを図２に示す。まず、制御部６００に、図示していない入力装置から計測ヘッド１０の移動速度、加減速度、画像取得レート、計測終了位置のｚ座標等の形状条件を設定し（Ｓ１００）、制御部６００で搬送部３００を制御して計測ヘッド１０を移動開始させるとともに、形状計測部１００及び位置姿勢計測部２００で計測を始める（Ｓ１０１）。【００２３】
計測ヘッド１０が移動しながら、カラーカメラ１２３にて測定対象１の画像を取得し（Ｓ１０２）、同時に位置姿勢計測部２００からの出力を処理部５００の位置・姿勢計測部５０２で受けて計測ヘッド１０の位置や姿勢を計測する（Ｓ１０３）。なお、制御部６００は、トラッカー部４００から照射される位置姿勢計測用レーザが計測ヘッド１０の位置姿勢計測部２００からはずれないようトラッキングする（Ｓ１０４）。【００２４】
処理部５００の位置・姿勢計測部５０２は、位置計測部２００で位置姿勢計測用レーザを検出した信号を処理して得られる位置姿勢計測結果とトラッキング結果より計測ヘッド１０の座標、傾きを算出する（Ｓ１０５）。位置姿勢計測用レーザが照射された位置姿勢計測部２００からの出力を受けて、処理部５００の位置・姿勢計測部５０２は、移動する計測ヘッド１０のｚ軸上の位置を常時計測ており、その位置が事前に設定した計測ヘッド１０の停止位置を越えるか否かをモニタリングしておき（Ｓ１０６）、停止位置に到達するまでＳ１０２からＳ１０５を繰り返し、計測ヘッド１０の位置が停止位置を越えたら制御部６００で搬送部３００を制御して計測ヘッド１０を停止させる（Ｓ１０７）。【００２５】
次に、Ｓ１０２とＳ１０５にて取得された画像と計測ヘッドの位置姿勢情報とから、補正処理部５０３で補正した画像データを３次元画像形成部５０４処理して計測対象１の３次元形状を算出する（Ｓ１０８）。ここで、カラーカメラ１２３により撮像された画像、位置姿勢計測部２００の計測は同期して行われている。詳細は後述するが、補正処理部５０３では、カラーカメラ１２３により移動しながら撮像されて画像生成部５０１で生成された複数の画像より測定対象１の形状を表す点群を算出し、その座標を位置・姿勢計測部５０２により有られた位置姿勢計測結果より高精度に補正する。
以下、各部の詳細を説明する。【００２６】
（形状計測部）
本実施例における形状計測部１００の特徴は、レンズ１２１とカラーカメラ１２３との間に特殊透過フィルタ１２２を用いることである。図３に、特殊透過フィルタ１２２の透過率特性１２２ａを示す。図４の（ａ）には、レンズ１２１だけを装着して特殊透過フィルタ１２２を用いない場合のカラーカメラ１２３のＲＧＢ（Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄ，Ｂｕｌｅ）それぞれの透過率特性１２３ａ〜１２３ｃを示す。図３及び図４の（ａ）において、横軸が波長を示し、縦軸に透過率を示す。図３には、図４の（ａ）に示したような特殊透過フィルタ１２２を用いない場合のカラーカメラ１２３のＲＧＢそれぞれの透過率特性１２３ａ〜１２３ｃを、特殊透過フィルタ１２２の透過率特性１２２ａと重ねて表示してある。【００２７】
図３に示したように、特殊透過フィルタ１２２を用いない場合のカラーカメラ１２３のＲＧＢそれぞれの透過率特性１２３ａ〜１２３ｃに対し、特殊透過フィルタ１２２の透過率１２２ａには、以下のような透過率特性を持たせる。すなわち、レーザライン１１５ａを形成するためのリングビーム生成部１１０に用いるレーザ光源１１１から発射されるレーザはＧの波長帯域１２２ｂを有するが、特殊透過フィルタ１２２の透過率１２２ａは、Ｇの波長領域１２３ｂではレーザ光源１１１の波長領域１２２ｂに対して透過率が高く、Ｇの波長領域１２３ｂの他の波長は通さない、かつＲの波長領域１２３ａ及びＢの波長領域１２３ｃでは再び透過させるという特徴を持たせる。また、照明部１３０から発射されるレーザのスペクトル１３０ａは、図４に示すように、レーザライン１１５ａを取得するＧ帯域の波長は含まず、ＢとＲの帯域の波長を持つことを特徴とする。【００２８】
上記したような透過率特性を有する各光学素子を用いて取得した画像を、図５Ａ乃至図５Ｄに模式的に示す。図５Ａに示したように、取得した画像５５１(カラー画像)中には、リングビーム１１５が測定対象１にあたり生じるレーザライン１１５ａがあり、特殊透過フィルタ１２２がＢとＲの波長領域の一部を透過することから、レーザライン１１５ａだけでなく、その周辺の照明部１３０により照明された領域も撮像される。【００２９】
図５Ａに示したカラー画像をＲＧＢそれぞれに分解した画像を図５Ｂ〜図５Ｄに示す。照明部１３０から発射されるレーザには、図４の（ｂ）に示したように、Ｇの波長領域成分の波長を含まないという特性を有しているために、図５Ｃに示したＧの波長領域の検出信号だけを用いて形成した画像(以下、Ｇ画像と記す)には、ほぼレーザライン１１５ａのみが撮像されている。一方、図５Ｂに示したＢの波長領域１２３ｃの検出信号だけを用いて形成した画像(以下、Ｂ画像と記す)と図５Ｃに示したＲの波長領域１２３ａの検出信号だけを用いて形成した画像(以下、Ｒ画像と記す)とには、レーザライン１１５ａは表示されず、カラーカメラ１２３視野内の計測対象１の像が撮像されている。【００３０】
詳細は後述の（処理部）にて説明するが、図５Ｃに示したＧ画像からは、光切断法を用いて、図6に示すように測定対象１のレーザライン１１５ａ上の断面形状１１５ｂを算出することができる。一方、図５Ｂに示したＲ画像、及び図５Ｄに示したＢ画像は、計測ヘッド１０を動かしながら取得した複数枚の画像を用いてモーションステレオ法を利用し、計測対象１の形状を算出するのに用いることができる。【００３１】
（位置姿勢計測部）
図７に位置姿勢計測部２００とトラッカー部４００との構成を示す。位置姿勢計測部２００は、ビームスプリッタ２１０、２次元検出素子２３０ａ及び２３０ｂを備え、形状計測部の位置３自由度（ｘ、ｙ、ｚ）、傾き３自由度（θx、θy、θz）の計６自由度を計測する。トラッカー部４００は、レーザビーム発振部４１０とｘｙステージ４３０及び反射光検出部４４０を備え、レーザビーム発振部４１０から位置姿勢計測用レーザ４１０ａと４１０ｂ、距離計測用レーザ４２０が出射される。【００３２】
レーザビーム発振部４１０から出力された位置姿勢計測用レーザ４１０ａと４１０ｂは互いに平行なビームであり、位置姿勢計測部２００に入射してビームスプリッタ２１０により、姿勢計測用レーザ４１０ａと４１０ｂは透過光として、距離計測用レーザ４２０は反射光として分岐される。ビームスプリッタ２１０を透過した姿勢計測用レーザ４１０ａと４１０ｂはＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの２次元検出素子２３０ａで受光される。一方、ビームスプリッタ２１０で反射した距離計測用レーザ４２０はレンズ２０４により２次元検出素子２３０ｂ上に集光される。【００３３】
２次元検出素子２３０ａおよび２３０ｂは受光したレーザの中心の座標を算出する役割を果たす。２次元検出素子２３０ａには、姿勢計測用レーザ４１０ａと４１０ｂがそれぞれ異なる位置に入射し、姿勢計測用レーザ４１０ａと４１０ｂとに対応する点像４１０ｐおよび４１０ｑのある画像２３１ａを得る。姿勢計測用レーザ４１０ａと４１０ｂは平行に伝播しているため、画像２３１ａ上の２つの点像４１０ｐと４１０ｑのそれぞれの中心位置を結ぶ直線２３２ａと、トラッカー部４００が傾いていない時の基準線２３２ｂとの成す角、即ち傾きがθzとなる。【００３４】
ここで、点像４１０ｐと４１０ｑのそれぞれの中心は、得られた輝度分布に対し、ガウス関数をフィッティングする、又は、点像の重心を算出するなどして求めることができる。また、２次元検出素子２３０ｂより得られる画像２３１ｂにおける距離計測用レーザ４２０に対応する点像４１０ｒの基準点２３３からのズレｄｘ、ｄｙから【００３５】
【数１】
2016103492.tif 000003
【００３６】
【数２】
2016103492.tif 000004
【００３７】
を用いてｘ、ｙそれぞれの軸を回転軸とした回転角度θx、θyが算出される。ここで、ｆはレンズ２０４と２次元検出素子２３０ｂとの距離である。【００３８】
このように、並行な２本のビームである姿勢計測用レーザ４１０ａと４１０ｂを用いることで、位置姿勢計測部２００の３次元の傾き（θx、θy、θz）を算出することができる。【００３９】
さらに、レーザは直進するため、画像２３１a上の点像４１０ｐもしくは点像４１０ｑの位置情報と３次元の傾き（θx、θy、θz）の情報とを用いて、計測ヘッド１０を移動させるためのワイヤ３０１のたわみや振動により、位置姿勢計測部２００がｘ軸、ｙ軸方向に基準値から平行移動した量も算出できる。残りのｚ軸方向の距離は、２次元検出器２３０ｂの表面で反射しビームスプリッター２１０で反射して再びトラッカー部４００に入射した距離計測用レーザ４２０をトカッラー部４００の検出器４４０で検出して得たデータを用いて算出し、位置３自由度（ｘ、ｙ、ｚ）が全て求まる。【００４０】
ここで距離計測用レーザ４２０は、２次元検出器２３０ｂの表面反射を用いて計測しているが、位置姿勢計測部２００の光学系の外に別途反射板を用意し、その反射板との距離を計測するようにしてもよい。【００４１】
（トラッカー部）
トラッカー部４００は、上記に説明したように、レーザビーム発振部４１０とｘｙステージ４３０及び反射光検出部４４０を備え、レーザビーム発振部４１０から位置姿勢計測部２００による位置姿勢計測に用いる位置姿勢計測用レーザ４１０ａ、４１０ｂ、および距離計測用レーザ４２０を出射する。【００４２】
ここで、計測ヘッド１０がワイヤ３０１に沿って移動中にｘｙ平面内で大きく変位した場合、レーザビーム発振部４１０から位置姿勢計測部２００に向けて出力された位置姿勢計測用レーザ４１０ａ、４１０ｂが、計測ヘッド１０内部の位置姿勢計測部２００の２次元検出素子２３０ａ、２３０ｂから外れてしまう可能性がある。【００４３】
そのため、常に位置姿勢計測部２００の位置姿勢をモニタリングしながら、レーザビーム発振部４１０から出射した位置姿勢計測用レーザ４１０ａ、４１０ｂが、位置姿勢計測部２００の２次元検出素子２３０ａ、２３０ｂから外れないようトラッカー部４００内のレーザビーム発振部４１０載せたｘｙステージ４３０を制御して、計測ヘッド１０の動きに追従させる構成とする。【００４４】
例えば、点像位置４１０ｐが２次元検出素子２３０ａ内に設定した領域(図示せず)から外れたら、設定領域内に戻るようｘｙステージ４３０にフィードバック処理をかける。このｘｙステージ４３０の移動量を位置姿勢計測部２００からの出力から求めた位置座標に加算し、最終的な位置座標とする。【００４５】
（処理部）
処理部５００では、位置姿勢計測用レーザ４１０ａと４１０ｂ、距離計測用レーザ４２０の出射、位置姿勢計測用各レーザ位置の制御、計測結果から形状算出を行う。位置姿勢計測用レーザ４１０ａと４１０ｂ、距離計測用レーザ４２０に関しては、上記した位置姿勢計測部２００の説明の中で説明した。また、位置姿勢計測用各レーザ位置の制御は図２にて説明した。以下、形状計測部１００で計測した形状計測結果から測定対象１の形状を算出する方法を、図８のフロー及び図９Ａ乃至９Ｃ、図１０Ａ、図１０Ｂ、及び図１１を参照しながら説明する。【００４６】
まず、形状計測部１００のカラーカメラ１２３にて取得した測定対象１の画像を、ＲＧＢ成分に分解する（Ｓ２００）。次に、ＲＧＢ成分に分解して得られた３種類の画像の内、リングビーム発生部１１０で発生させた波長領域がＧ成分のリングビームが照射されることにより測定対象１に形成されたレーザライン１１５ａが撮像されている図９Ａに示したようなＧ画像９０１について、光切断法を用いて断面形状を算出し（Ｓ２０１）、Ｓ２０１にて算出した断面形状の座標を位置姿勢計測部２００にて計測した計測結果を用いて補正する（Ｓ２０２）。これらを計測ヘッド１０をワイヤ３０１に沿って移動させながら取得した画像それぞれについて行うことで図９Ｂに示すようなに示すような測定対象１の断面の形状データ９０２が取得される。【００４７】
次に、Ｒ画像及びＢ画像に関しては形状を算出するために、図１０Ａ（Ｒ画像の場合を示す）に示したような画像１００１中の特徴点を算出して、図１０Ｂに示すような特徴画像１００２を得る（Ｓ２０３）。この特徴画像１００２を得る方法としては、例えば、エッジ抽出処理を行う。図１０Ｃに模式図１００３を示した。【００４８】
計測ヘッド１０をワイヤ３０１に沿って動かしながら取得した複数枚の画像を用いてモーションステレオ法を利用し形状を算出する。図１０Ａに示したような計測ヘッド１０が移動しながら取得した複数の画像１００１は、それぞれ計測位置が異なるため、異なる画像で同じ個所が撮像されている場合に視差が異なる。この視差を位置姿勢計測部２００及びトラッカー部４００で計測して得られる計測ヘッド１０の位置姿勢情報を位置・姿勢計測部５０２で算出した位置姿勢計測結果８０１を用いて図１０Ｂに示したような特徴量画像１００２から画像間の特徴量同士の対応点を算出し（Ｓ２０４）、ステレオ法に基づき図１０Ｃに示したような形状１００３を算出する（Ｓ２０５）。最後に、図11に示すように、Ｇ画像およびＲ画像とＢ画像より算出された形状を統合して形状画像１１００を得る（Ｓ２０６）。【００４９】
次に、Ｓ２０６で統合して形成した形状画像１１００を、ＣＡＤ８０２に保管されている測定対象１の設計データと比較して差異を検出し（Ｓ２０７）、形状画像１１００と設計データとの差異が予め設定した基準よりも大きいか所を欠陥として抽出し（Ｓ２０８）、抽出した欠陥１１０２の位置情報を、Ｓ２０６で統合して形成した形状画像１１００と重ね合せてディスプレイ５０６上に表示する（Ｓ２０９）。【００５０】
ステレオ法は、計測対象１の表面に特徴のない場合、画像に特徴点がないため、対応点の検出ができず形状を計算できない欠点がある。一方、光切断法は、表面に特徴がなくてもレーザラインよりその形状を算出することができる。このように複数手法を用いることで、計測手法の欠点を補い、より高精度な形状計測が実現する。また、光切断法はレーザラインの照射された箇所のみを計測するが、ステレオ法では、画像中に特徴となる点があれば、より広い領域の形状を一度に算出することができる。本実施例では、これら複数の計測手法の同時計測を、特殊透過フィルタとカラーカメラを用いることで実現する。【００５１】
本実施例によれば、複数の計測処方による複数の画像を同時に得ることができるので、各計測手法で得られた画像間に位置のずれが発生せず、各画像を位置補正することなく重ね合せることにより高精度な形状計測を比較的短時間で実現することができる。【００５２】
（搬送部）
形状計測部１００、リングビーム発生部１１０、照明部１３０、位置姿勢計測部２００、搬送部３００を備えた計測ヘッド１０の搬送方法として、図１にはワイヤー３０１による搬送の例を示した。本実施例の手法は、形状計測部１００にカラーカメラ１２３を１台備えることで複数手法を実現できるため、装置が小型になるという特徴がある。そのため、搬送部３００による搬送に変えて、手持ち、車輪による走行、ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）への搭載など様々な搬送方法を用いることができる。
【実施例２】
【００５３】
本発明の実施例２を図１２Ａ〜図１４を用いて説明する。【００５４】
実施例１との違いは光切断用のリングビームが波長と照射方向の異なる２種類あり、それに伴い特殊透過フィルタ１２２２の透過特性、照明１２３０のスペクトルが異なる点である。その他の構成は図１を用いて説明した実施例１の形状測定装置１０００の構成と同じであるので、説明を省略する。【００５５】
図１２Ａに、本実施例による形状計測部１２００の概要を示す。本実施例においては、リングビーム発生部１２１０において、実施例１で説明したリングビーム１１５を計測対象１に照射するとともに、リングビーム１１５に対して傾斜したリングビーム１１６も測定対象１に照射される。リングビーム１１５の波長はＧ帯域の中心付近であり、リングビーム１１６の波長はＲ帯域の中心付近とする。【００５６】
図１２Ｂに、リングビーム発生部１２１０の概略の構成を示す。リングビーム発生部１２１０は、Ｇ帯域の波長を有するレーザを発信するレーザ光源１２１１とリング状のビームを形成するコーンミラー１２１２との組み合わせと、Ｒ帯域の波長を有するレーザを発信するレーザ光源１２１３とリング状のビームを形成するコーンミラー１２１４との組み合わせとを備えている。【００５７】
特殊透過フィルタ１２２２の透過特性を図１３に示す。本実施例における特殊透過フィルタ１２２２は、Ｂ帯域とそれよりも短い波長の光を透過する透過特性１２２２ａのほかに、レーザ光源１２１１とコーンミラー１２１２との組み合わせにより形成されるＧ帯域の波長を有するリングビーム１１５による測定対象１からの反射光を透過する透過特性１２２３ｂと、レーザ光源１２１３とコーンミラー１２１４との組み合わせにより形成されるＲ帯域の波長を有するリングビーム１１６による測定対象１からの反射光を透過する透過特性１２２３ａとを持つ。【００５８】
図１４の（ａ）には、レンズ１２１だけを装着して特殊透過フィルタ１２２２を用いない場合のカラーカメラ１２３のＲＧＢそれぞれの波長領域に対する透過率特性１２２３ａ〜１２２３ｃを示す。【００５９】
図１３には、図１４の（ａ）に示したような特殊透過フィルタ１２２２を用いない場合のカラーカメラ１２３のＲＧＢそれぞれの透過率特性１２２３ａ〜１２２３ｃを、特殊透過フィルタ１２２２の透過率特性１２２２ａ、１２２３ａ，１２２３ｂと重ねて表示してある。【００６０】
また、図１４の（ｂ）には、照明部１２３０から測定対象１に照射される照明光のスペクトル１２３０ａを示す。カラーカメラ１２３のＢ帯域１２２３ｃに合わせたスペクトル１２３０ａとなっており、Ｂ帯域の波長の光による画像取得が可能となる。【００６１】
２波長のリングビームを異なる方向に照射することにより、一方のリングビームでは、ビーム照射位置、もしくはビーム照射位置とカメラの位置関係により死角となる領域が、もう一方のリングビームでは検出可能となり、検出範囲が広がる。さらに、Ｂ帯域の波長の光にて取得した画像を用いたステレオ計測も行うことで、より計測時の死角が少ない計測を、１つのカメラにて行うことができる。
【実施例３】
【００６２】
本発明の実施例３を図１５を用いて説明する。  
実施例１との違いは、リングビーム照明による光切断法、画像によるステレオ法に加え、ランダムドット照明を用いた形状計測法も同時に行う点にある。図１５に形状計測部１５００を示す。カラーカメラ１２３の帯域ＲＧＢそれぞれについて、Ｒ帯域にてランダムドット照明、Ｇ帯域にて光切断法、Ｂ帯域にてステレオ法を実施する。ランダムドット照明部１５４０は、Ｒ帯域の波長を持つ照明光を測定対象１に照射する。特殊透過フィルタ１５２２の透過特性は実施例２の図１３で説明した特殊透過フィルタ１２２２と同様な透過率特性を有している。また、照明部１５３０のスペクトルも実施例２において図１４の（ｂ）に示した特性と同様である。【００６３】
本実施例では、カラーカメラ１２３のＲＧＢの帯域それぞれにて異なる３通りの形状計測手法を独立に実施することができる。ランダムドット照明部１５４０によるランダムドット照明は、測定対象１の表面に特徴が少ない時でも使用できる。また、光切断法においてリングビーム生成部１５１０で発生させたリングビームは一回の計測にて一断面を高精度に計測するが、ランダムドット照明は広い範囲に照明するため、計測範囲が広いという特徴がある。これらの計測手法を複数組み合わせ同時に実施することで、計測時の死角が少ない計測を、１つのカメラにて行うことができる。【００６４】
また、ランダムドット照明の代わりにパターン照明を用いることもできる。その場合も、各形状計測手法の欠点を補い合うことで、高精度・広範囲の計測が可能となる。
【実施例４】
【００６５】
本発明の実施例４を図１６を用いて説明する。  
形状計測部１６００を台車５０に載せ、周囲の形状を計測しながら移動する。形状計測部１６００を構成するリングビーム発生部１１０、カラーカメラ１２３、照明部１３０の構成は実施例１で説明したものと同様である。未知の環境で周囲形状を計測し、地図の構築および自己位置推定を行う技術であるＳＬＡＭ（ＳＩＭＵＬＴＡＮＥＯＵＳ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）を利用することで、位置同定システムへの適用が可能となる。【００６６】
ＳＬＡＭにおける地図の構築、自己位置推定の精度は、形状計測精度そのもに依存するところが大きい。本発明の複数方式を搭載した形状計測部１００により、光切断法による壁や障害物の認識の他、画像・ステレオ計測による周囲の特徴模様の計測を同時に行うことにより、ＳＬＡＭ高精度化が実現する。また、図１７のように形状計測部１７００を上向きに設置することもできる。床面、天井など環境に応じて特徴点が多い向きにカメラの視野が向くよう形状計測部１００を設置する。
【実施例５】
【００６７】
本発明の実施例５を図１８を用いて説明する。本実施例では、測定対象の長軸が地面に対して斜めに傾いているときでも形状計測を行える形状計測装置の例を説明する。【００６８】
図１８に装置構成を示す。エスカレータ２の形状計測を例に説明する。エスカレータ２は台座２０に固定されている。形状計測装置は、形状計測部１００と、位置姿勢計測部２００、搭載部３１４と、搭載部３１４と接続された搭載用ワイヤ３１０と、移動用ワイヤ３１１と、トラッカー部４００及び、処理部５００とを備えている。傾斜台４３１はＸＹステージ４３０に搭載したトラッカ―部４００の向きを変更する役割を果たす。形状計測部の相対的な位置と姿勢を計測すればよく、傾斜台４３１は傾斜角度を測定する必要はなく、図７の位置姿勢計測用レーザ４１０a、４１０ｂが位置姿勢計測部２００の２次元検出素子２３０a、２３０ｂに対して概垂直に入射するように角度を調整すればよい。【００６９】
また、アダプタ３３０の取付位置を変え、形状計測部１００と搭載部３１４の傾きを等しくすることができ、傾斜台４３０を用いることなく構成することができる。搭載部３１４は支柱３１３に固定された搭載用ワイヤ３１０に計測ヘッド１０を搭載する役割を果たす。モータ３２１は巻き取り部３２０に配置されており移動用ワイヤ３１１を用いて形状計測部を移動する役割を果たす。計測の仕方は、実施例1で説明した方法と同じである。【００７０】
本実施例によれば、エスカレータのように測定対象が重力方向に対して斜めに傾斜している場合でも、形状を計測することができる。【００７１】
これにより、本発明では、例えば設置、測定の工数が少ない方法で、移動手段の精度によらず、大きな測定対象の形状物を高精度に測定することが出来る。例えば１０ｍを超える測定対象の形状を、例えば１ｍｍ以下の精度で測定できる測定形状計測システムを提供することができる。
【実施例６】
【００７２】
本発明の実施例６を図２０を用いて説明する。本実施例では、測定対象の長軸が地面に対して垂直のときでも形状計測を行える形状計測システムの例をエレベータのレールの形状計測を例に説明する。【００７３】
エレベータ３は、レール３１、吊り上げ部８０１、エレベータ制御部８０２と乗車部分のかごから成る。図１９はかごに変えて形状計測装置８００を搭載した、レール３１の形状計測例である。位置姿勢計測センサ部２００を天板８０３に取り付け、形状計測部１００の位置と姿勢を計測する。吊り下げワイヤ３１７で計測ヘッド１０を吊り上げる。巻き取り部８０１で吊り下げワイヤ３１７を巻き取り、長さを調整することにより形状計測ヘッド１０を上下に移動する。【００７４】
図２０は、吊り下げワイヤ３１７を用いることなく、ガイドレール９０１上を移動しながら形状計測を行う形状計測システム９００の構成例である。形状計測ヘッド１０に車輪９０２を取り付け、自重でレール上を移動しながら形状計測を行う。また、モータなどの駆動機構を用いて車輪９０１を駆動させる構成としても良い。【００７５】
これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・測定対象    ２・・・エスカレータ    ３・・・エレベータ    １０・・・計測ヘッド    ２０・・・台座    ３１・・・レール    ５０・・・台車    １００・・・形状計測部    １１０・・・リングビーム発生部    １１１・・・レーザ光源    １１２・・・コーンミラー    １１５、１１６・・・リングビーム    １１５ａ・・・レーザライン        １２０・・・画像検出部    １２１・・・結像レンズ    １２２・・・特殊透過フィルタ        １２３・・・カラーカメラ        １３０・・・照明部        １４０・・・ランダムドット照明部    ２００・・・位置姿勢計測部    ２３０a、２３０ｂ・・・２次元検出素子        ２３２・・・基準線    ２３３・・・基準点    ３００・・・搬送部    ３０１・・・ワイヤ    ３１０・・・搭載用ワイヤ    ３１１・・・移動用ワイヤ    ３１３・・・支柱    ３１４・・・搭載部    ３１７・・・吊り下げワイヤ    ３２０・・・巻き取り部    ３２１・・・モータ    ３３０・・・アダプタ    ４００・・・トラッカー部    ４１０a、４１０ｂ・・・位置姿勢計測用レーザ    ４２０・・・距離計測用レーザ    ４３０・・・傾斜台    ５００・・・処理部    ８００・・・形状計測装置    ８０１・・・吊り上げ部    ８０２・・・エレベータ制御部。
【図１】
2016103492.tif 000005
【図２】
2016103492.tif 000006
【図３】
2016103492.tif 000007
【図４】
2016103492.tif 000008
【図５Ａ】
2016103492.tif 000009
【図５Ｂ】
2016103492.tif 000010
【図５Ｃ】
2016103492.tif 000011
【図５Ｄ】
2016103492.tif 000012
【図６】
2016103492.tif 000013
【図７】
2016103492.tif 000014
【図８】
2016103492.tif 000015
【図９Ａ】
2016103492.tif 000016
【図９Ｂ】
2016103492.tif 000017
【図１０Ａ】
2016103492.tif 000018
【図１０Ｂ】
2016103492.tif 000019
【図１０Ｃ】
2016103492.tif 000020
【図１１】
2016103492.tif 000021
【図１２Ａ】
2016103492.tif 000022
【図１２Ｂ】
2016103492.tif 000023
【図１３】
2016103492.tif 000024
【図１４】
2016103492.tif 000025
【図１５】
2016103492.tif 000026
【図１６】
2016103492.tif 000027
【図１７】
2016103492.tif 000028
【図１８】
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【図１９】
2016103492.tif 000030
【図２０】
2016103492.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月23日(2017.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象の形状を計測する方法であって、
計測対象に複数の光源から発射された複数の照明光を照射し、
前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像し、
前記カラーカメラで撮像して得られた前記計測対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離し、
前記分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施し、
前記異なる画像処理を施した画像を合成して合成画像を作成し、
前記作成した合成画像に基づいて前記計測対象の形状を計測する
ことを特徴とする形状計測方法。
【請求項２】
請求項１記載の形状計測方法であって、前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域を前記カラーカメラで撮像することを、前記カラーカメラを前記計測対象に沿って移動させながら複数の位置で前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域を前記カラーカメラで撮像することを特徴とする形状計測方法。
【請求項３】
請求項１記載の形状計測方法であって、照射前記計測対象に前記複数の照明光を照射することを、前記計測対象の比較的広い領域に第１の光源から発射された第１の照明光を照射し、前記計測対象の前記第１の光源から発射された第１の照明光が照射された領域に第２の光源から発射された前記第１の照明光とは異なる波長の第２の照明光を前記計測対象の比較的狭い領域の照射することを特徴とする形状計測方法。
【請求項４】
請求項１記載の形状計測方法であって、前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域を前記カラーカメラで撮像することを、特定の波長領域の光を遮光する光学フィルタを介して前記カラーカメラで撮像することを特徴とする形状計測方法。
【請求項５】
請求項１記載の形状計測方法であって、前記分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施すことが、前記分離した複数の画像のそれぞれに対して、光切断法、ステレオ法、パターン投影法、およびランダムドット法のうちの何れかの異なる画像処理を施すことを特徴とする形状計測方法。
【請求項６】
計測対象の形状を計測する方法であって、
計測対象に複数の光源から発射された波長の異なる複数の照明光を照射し、
前記計測対象の前記波長の異なる複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像し、
前記カラーカメラで撮像して得られた前記計測対象のカラー画像を前記異なる波長に応じて複数の画像に分離し、
前記波長に応じて分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施し、
前記異なる画像処理を施した画像を合成して合成画像を作成し、
前記作成した合成画像を参照画像と比較して前記合成画像における前記計測対象の欠陥を検出し、
前記合成画像と前記検出した欠陥との情報を出力する
ことを特徴とする形状計測方法。
【請求項７】
請求項６記載の形状計測方法であって、前記比較する参照画像が、前記計測対象のＣＡＤ画像であることを特徴とする形状計測方法。
【請求項８】
請求項６記載の形状計測方法であって、前記計測対象に前記波長の異なる複数の照明光を照射することを、前記計測対象の比較的広い領域に第１の光源から発射された第１の波長の照明光を照射し、前記計測対象の前記第１の光源から発射された前記第１の波長の照明光が照射された領域に第２の光源から発射された前記第１の波長の照明光とは異なる波長の第２の照明光を前記計測対象の比較的狭い領域の照射することを特徴とする形状計測方法。
【請求項９】
請求項６記載の形状計測方法であって、前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域を前記カラーカメラで撮像することを、特定の波長領域の光を遮光する光学フィルタを介して前記カラーカメラで撮像することを特徴とする形状計測方法。
【請求項１０】
請求項６記載の形状計測方法であって、前記分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施すことが、前記分離した複数の画像のそれぞれに対して、光切断法、ステレオ法、パターン投影法、およびランダムドット法のうちの何れかの異なる画像処理を施すことを特徴とする形状計測方法。
【請求項１１】
計測対象の形状を計測する装置であって、
計測対象に複数の照明光を照射する複数の光源を備えた光照射部と、
前記計測対象の前記光照射部により複数の照明光が照射された領域を撮像して取得した前記計測対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離して出力する画像取得部と、
前記画像取得部から分離して出力された複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施す画像処理部と、
前記画像処理部で異なる画像処理を施した画像を合成して合成画像を作成する合成画像作成部と、
前記合成画像作成部で作成した合成画像に基づいて前記計測対象の形状を計測する形状計測部と、
前記形状計測部で前記計測対象の形状を計測した結果を出力する出力部と
を備えたことを特徴とする形状計測装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の形状計測装置であって、前記画像取得部を搬送する搬送部をさらに備え、前記画像取得部で前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域を撮像することを、前記搬送部で前記画像取得部を前記計測対象に沿って移動させながら複数の位置で前記計測対象の前記光照射部により前記複数の照明光が照射された領域を撮像することを特徴とする形状計測装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の形状計測装置であって、前記光照射部は、前記計測対象の比較的広い領域に第１の光源から発射された第１の照明光を照射する第１の光照射部と、前記計測対象の前記第１の光源から発射された第１の照明光が照射された領域に第２の光源から発射された前記第１の照明光とは異なる波長の第２の照明光を前記計測対象の比較的狭い領域の照射する第２の光照射部とを有することを特徴とする形状計測装置。
【請求項１４】
請求項１１記載の形状計測装置であって、前記画像取得部は、特定の波長領域の光を遮光する光学フィルタと、前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域を前記光学フィルタを介して撮像するカラーカメラとを備えることを特徴とする形状計測装置。
【請求項１５】
請求項１１記載の形状計測装置であって、前記画像処理部は、前記分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施すことを、前記分離した複数の画像のそれぞれに対して、光切断法、ステレオ法、パターン投影法、およびランダムドット法のうちの何れかの異なる方法を用いて画像処理を施すことを特徴とする形状計測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では、計測対象の形状を計測する方法において、計測対象に複数の光源から発射された複数の照明光を照射し、計測対象の複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像し、カラーカメラで撮像して得られた計測対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離し、分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施し、異なる画像処理を施した画像を合成して合成画像を作成し、作成した合成画像に基づいて計測対象の形状を計測するようにした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
更に、上記課題を解決するために、本発明では、計測対象の形状を計測する装置を、計測対象に複数の照明光を照射する複数の光源を備えた光照射部と、計測対象の光照射部により複数の照明光が照射された領域を撮像して取得した計測対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離して出力する画像取得部と、画像取得部から分離して出力された複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施す画像処理部と、画像処理部で異なる画像処理を施した画像を合成して合成画像を作成する合成画像作成部と、合成画像作成部で作成した合成画像に基づいて計測対象の形状を計測する形状計測部と、形状計測部で計測対象の形状を計測した結果を出力する出力部とを備えて構成した。
【国際調査報告】
2016103492.tif 000032
2016103492.tif 000033
2016103492.tif 000034
2016103492.tif 000035