(57)【要約】      （修正有）【課題】シャドウモアレを用い、測定対象物の形状に関係なく複数の照明部を選択的にオン／オフさせて測定対象物の３次元形状を測定する。【解決手段】格子１１０の移送部材１２１と、格子移送機構１２２と、リニアガイド１２３と、からなる格子移送部１２０と、格子移送部１２０の上部に設置さたビームスプリッター部１３０と、ビームスプリッター部１３０の一側に設置さた第１照明部１４０と、ビームスプリッター部１３０を透過する反射イメージを撮影する結像部１５０と、結像部１５０を中心に所定の角度で斜めに設置さた複数の照明部１６０を設けると共に、それらを制御する制御部１７０を設け装置を構成する。撮影された反射イメージから対象物１０２の３次元形状を得、測定対象物１０２の形状に応じて照明部１６０のオン／オフを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子が設置された格子移送部材と、前記格子移送部材に連結され格子移送部材を移送させる格子移送機構と、前記格子移送機構をガイドするためのリニアガイドと、からなる格子移送部と、
前記格子移送部の上部に設置され、第３フィルタ、第３レンズ及びビームスプリッターからなるビームスプリッター部と、
前記ビームスプリッター部の一側に設置されビームスプリッター部に第１照明を照射する補助照明部と、
ビームスプリッター部を透過する反射イメージを撮影する結像部と、
前記結像部を中心に所定の角度で斜めに設置され、それぞれ第２照明源、第２レンズ及び第２フィルタでなされた多数個の照明部と、
前記格子移送部、補助照明部、結像部及び照明部をそれぞれ制御して前記結像部で反射イメージが撮影されると反射イメージを受信して測定対象物の３次元形状を測定して、測定対象物の形状に応じて前記多数個の照明部のオン／オフを制御する制御部と、からなることを特徴とするシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置。
【請求項２】
前記ビームスプリッター部は前記格子の上側に設置され前記補助照明部を通じて照射される第１照明を濾過させて格子に照射するか又は測定対象物で反射される反射イメージを濾過させて透過させる第３フィルタと、
前記第３フィルタの上側に設置され第１照明を前記第３フィルタに照射するか又は前記第３フィルタを通じて濾過された反射イメージを透過させる第３レンズと、
前記第３レンズの上側に設置され前記補助照明部を通じて照射される第１照明を反射させて照射するか又は前記第３レンズを透過した反射イメージを透過させるビームスプリッターで構成されることを特徴とする請求項１に記載のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置。
【請求項３】
前記補助照明部は第１照明を発生する第１照明源と、
前記第１照明源の一側に設置され第１照明源で発生される第１照明を透過させる第１レンズと、
前記第１レンズの一側に設置され第１レンズを透過する第１照明を濾過させて前記ビームスプリッター部に照射する第１フィルタで構成されることを特徴とする請求項１に記載のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置。
【請求項４】
格子が設置された格子移送部材と、前記格子移送部材に連結され格子移送部材を移送させる格子移送機構と、前記格子移送機構をガイドするためのリニアガイドと、からなる格子移送部と、
前記格子移送部の上部に設置され、第３フィルタ、第３レンズ及びビームスプリッターからなるビームスプリッター部と、
前記ビームスプリッター部の一側に設置されビームスプリッター部に第１照明を照射する補助照明部と、
ビームスプリッター部を透過する反射イメージを撮影する結像部と、
水平に設置されて、それぞれ第２照明を照射する第２照明源と、第２レンズ、第２フィルタ及び前記第２フィルタを経由した光を格子に照射するための傾いたミラーでなされた多数個の照明部と、
前記格子移送部、補助照明部、結像部及び照明部をそれぞれ制御して前記結像部で反射イメージが撮影されると反射イメージを受信して測定対象物の３次元形状を測定して、測定対象物の形状に応じて前記多数個の照明部のオン／オフを制御する制御部と、からなることを特徴とするシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置。
【請求項５】
測定対象物を測定位置に移送させるワークステージの上側に設置される格子と、
前記格子が設置されてその格子を移送させる格子移送部と、
前記格子の上側に設置され格子に第１照明を照射するか又は格子を通じて反射される測定対象物の反射イメージを透過させるビームスプリッター部と、
前記ビームスプリッター部の一側に設置されビームスプリッター部に前記第１照明を照射する補助照明部と、
前記ビームスプリッター部の上側に設置されビームスプリッター部を透過する反射イメージを撮影する結像部と、
前記格子の上側に位置されるように前記結像部を中心にそれぞれ斜めに設置されると共に等角度で離隔されるように設置され格子に第２照明を照射する多数個の照明部と、
前記格子移送部と前記補助照明部と前記結像部と前記照明部をそれぞれ制御して前記結像部で反射イメージが撮影されると反射イメージを受信して測定対象物の３次元形状を測定して、測定対象物の形状に応じて前記多数個の照明部のオン／オフを制御する制御部と、で構成されることを特徴とするシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置。
【請求項６】
前記格子移送部は内側に貫通溝が形成されて下側に前記格子が設置される格子移送部材と、
前記格子移送部材に設置され格子移送部材を移送させる格子移送機構と、
前記格子移送部材の一側と他側にそれぞれ設置され前記格子移送機構によって格子移送部材の移送の際、格子移送部材をガイドするリニアガイドで構成されることを特徴とする請求項５に記載のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置。
【請求項７】
前記補助照明部は第１照明を発生する第１照明源と、
前記第１照明源の一側に設置され第１照明源で発生される第１照明を透過させる第１レンズと、
前記第１レンズの一側に設置され第１レンズを透過する第１照明を濾過させて前記ビームスプリッター部に照射する第１フィルタで構成されることを特徴とする請求項５に記載のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置。
【請求項８】
前記多数個の照明部は測定対象物を中心に４方向にそれぞれ設置されて、それぞれの照明部は第２照明を発生する第２照明源と、
前記第２照明源の下側に設置され第２照明源で発生される第２照明を透過させる第２レンズと、
前記第２レンズの下側に設置され第２レンズを透過する第２照明を濾過させて前記格子に照射する第２フィルタで構成されることを特徴とする請求項５に記載のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置。
【請求項９】
前記多数個の照明部は、照明部をそれぞれ水平になるように設置する場合に、それぞれの照明部で発生される第２照明を前記格子に照射するために前記第２フィルタの一側に斜めに設置されたミラーをさらに含むことを特徴とする請求項５または８に記載のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置。
【請求項１０】
前記ビームスプリッター部は前記格子の上側に設置され前記補助照明部を通じて照射される第１照明を濾過させて格子に照射するか又は測定対象物で反射される反射イメージを濾過させて透過させる第３フィルタと、
前記第３フィルタの上側に設置され第１照明を前記第３フィルタに照射するか又は第３フィルタを通じて濾過された反射イメージを透過させる第３レンズと、
前記第３レンズの上側に設置され前記補助照明部を通じて照射される第１照明を反射させて照射するか又は前記第３レンズを透過した反射イメージを透過させるビームスプリッターで構成されることを特徴とする請求項５に記載のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャドウモアレを用いた３次元形状測定装置に係るもので、より詳しくは測定対象物の形状に関係なく多数個の照明部を選択的にオン／オフさせて測定対象物の３次元形状を測定することができるシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、映写式モアレを用いた３次元形状測定装置を添付された図７を参照して説明すると次の通りである。
【０００３】
図７に示されたように従来の映写式モアレを用いた３次元形状測定装置は制御部（１０）、ワークステージ（２０）、投影部（３０）、回転部（４０）及び結像部（５０）で構成されて、制御部（１０）は３次元形状測定装置を全般的に制御して結像部（５０）で撮影された反射イメージを用いて測定対象物（２１）の３次元形状を測定することになる。測定対象物（２１）の３次元形状を測定するために測定対象物（２１）を測定位置に移送する。ワークステージ（２０）は固定装置（２２）と、前記固定装置（２２）上に設置された測定対象物（２１）を移送させるための駆動源であるモータ（２３）から構成される。前記固定装置（２２）の上部側には測定対象物（２１）が測定位置に移送されるとこれを撮影して３次元形状を測定するための投影部（３０）、回転部（４０）及び結像部（５０）が設置される。
【０００４】
投影部（３０）は光源（３１）、投影格子（３２）、格子移送機構（３２ａ）、投影レンズ（３３）及びフィルタ（３４）で構成される。前記光源（３１）で発生された光を投影格子（３２）、投影レンズ（３３）及びフィルタ（３４）を通じて投影させて測定対象物（２１）の一側に格子状の光を照射することになる。測定対象物（２１）に格子状の光が照射され反射される反射イメージを結像部（５０）が撮影するために結像部（５０）は結像レンズ（５１）及びカメラ（５２）で構成される。測定対象物（２１）の一側に照射される格子状の光の反射イメージを結像部（５０）で撮影すると測定対象物（２１）の他側を結像部（５０）が撮影するために投影部（３０）を測定対象物（２１）の他側に矢印のような方向に回転させる。投影部（３０）を回転させるために投影部（３０）の下側には回転部（４０）が設置される。
【０００５】
前記回転部（４０）は支持部材（４１）と回転部材（４２）で構成されて、支持部材（４１）は一側即ち、上側に結像部（５０）が位置される所に測定対象物（２１）で反射される反射イメージが通過できるように第１貫通溝（４１ａ）が形成されて、投影部（３０）が設置される回転部材（４２）の他側には第２貫通溝（４２ａ）が形成されて投影部（３０）で発生される格子パターンが測定対象物（２１）に照射されることができるようにする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来の映写式モアレを用いた３次元形状測定装置は測定対象物の形状が四角形又は円形である場合によって投影部を測定対象物の一側と他側に移動させるか複数の方向に移動させて測定対象物の３次元形状を測定して、投影部が結像部を中心に一側と他側にそれぞれ設置される従来の映写式モアレを用いた３次元形状測定装置である場合にも測定対象物が円形である場合に投影部を測定対象物の中心に回転移動した後、測定対象物の３次元形状を測定しなければならない問題点がある。
【０００７】
また、従来の映写式モアレを用いた３次元形状測定装置は投影部に格子を設置することによって投影部の設置個数によって各々の投影部に格子と格子を移送するための格子移送機構を設置しなければならない問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は前記のような問題点を解決するためのもので、格子を測定対象物の上側に位置するように設置して、照明部を測定対象物の多数個の方向に固定設置して測定対象物の形状に関係なく照明部を選択的にオン／オフして測定対象物の３次元形状を測定することができるシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するための本発明のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置は、格子が設置された格子移送部材と、前記格子移送部材に連結され格子移送部材を移送させる格子移送機構と、前記格子移送機構をガイドするためのリニアガイドと、からなる格子移送部と、格子移送部の上部に設置され、第３フィルタ、第３レンズ及びビームスプリッターからなるビームスプリッター部と、ビームスプリッター部の一側に設置されビームスプリッター部に第１照明を照射する補助照明部と、ビームスプリッター部を透過する反射イメージを撮影する結像部と、結像部を中心に所定の角度で斜めに設置され、それぞれ第２照明源、第２レンズ及び第２フィルタでなされた多数個の照明部と、格子移送部、補助照明部、結像部及び照明部をそれぞれ制御して前記結像部で反射イメージが撮影されると反射イメージを受信して測定対象物の３次元形状を測定して、測定対象物の形状に応じて前記多数個の照明部のオン／オフを制御する制御部と、から構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置は格子を測定対象物の上側に位置するように設置して、照明部を測定対象物の多数個の方向に固定設置することによって多数個の照明部の回転なく測定対象物の形状に関係なく測定対象物の３次元形状を測定することができる利点を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を添付された図面を用いて説明すると次の通りである。
【００１２】
本発明のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置は、図１及び図２に示されたように、格子（１１０）が設置された格子移送部材（１２１）と、格子移送部材（１２１）に連結され格子移送部材（１２１）を移送させる格子移送機構（１２２）と、格子移送機構（１２２）をガイドするためのリニアガイド（１２３）と、からなる格子移送部（１２０）と、格子移送部（１２０）の上部に設置され、第３フィルタ（１３１）、第３レンズ（１３２）及びビームスプリッター（１３３）からなるビームスプリッター部（１３０）と、ビームスプリッター部（１３０）の一側に設置されビームスプリッター部（１３０）に第１照明を照射する補助照明部（１４０）と、ビームスプリッター部（１３０）を透過する反射イメージを撮影する結像部（１５０）と、結像部（１５０）を中心に所定の角度で斜めに設置され、それぞれ第２照明源（１６１）、第２レンズ（１６２）及び第２フィルタ（１６３）でなされた多数個の照明部（１６０）と、格子移送部（１２０）、補助照明部（１４０）、結像部（１５０）及び照明部（１６０）をそれぞれ制御して結像部（１５０）で反射イメージが撮影されると反射イメージを受信して測定対象物（１０２）の３次元形状を測定して、測定対象物（１０２）の形状に応じて多数個の照明部（１６０）のオン／オフを制御する制御部（１７０）と、から構成される。
【００１３】
本発明のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置の構成及び作用をより詳しく説明すると次の通りである。
【００１４】
本発明のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置は図１及び図２に示されたようにワークステージ（１０１）、格子（１１０）、格子移送部（１２０）、ビームスプリッター部（１３０）、補助照明部（１４０）、結像部（１５０）、多数個の照明部（１６０）及び制御部（１７０）で構成されて、それぞれの構成を順次に説明すると次の通りである。
【００１５】
ワークステージ（１０１）は従来の構成のように構成される（即ち、モータ（２３：図７参照）が具備されて、モータ（２３）で発生された回転力によってワークステージ（１０１）の上側に位置される測定対象物（１０２）を測定位置に移送させてモータ（２３）は制御部によって制御されるが、ここでは簡単にモータを除去して示した）。
【００１６】
一方、前記ワークステージ（１０１）の上側には格子（１１０）が設置されて、前記格子（１１０）は図５に示されたように、グラス基板（１１１）に格子パターン（１１２）を印刷して形成する。
【００１７】
格子移送部（１２０）には格子（１１０）が設置されて、制御部（１７０）の命令に応じて格子（１１０）を移送させるために図３及び図４に示されたように、格子移送部材（１２１）、格子移送機構（１２２）及びリニアガイド（１２３）で構成される。
【００１８】
格子移送部材（１２１）はその内側に貫通溝（１２１ａ）が形成されて、前記貫通溝（１２１ａ）の上部又は下部に格子（１１０）が設置される。前記格子移送部材（１２１）は格子移送機構（１２２）に連結されて、制御部（１７０）の命令に応じて格子移送機構（１２２）によって移送される。格子移送機構（１２２）によって格子移送部材（１２１）の移送の際、格子移送部材（１２１）をガイドするためにリニアガイド（１２３）が設置される。前記リニアガイド（１２３）は格子移送部材（１２１）の両側にそれぞれ位置されて、フレーム（１０３）に設置される。
【００１９】
ビームスプリッター部（１３０）は格子（１１０）の上側に設置され格子（１１０）に第１照明を照射するか又は格子（１１０）を通じて反射される測定対象物（１０２）の反射イメージを透過させるために図１に示されたように第３フィルタ（１３１）、第３レンズ（１３２）及びビームスプリッター（１３３）で構成される。
【００２０】
前記第３フィルタ（１３１）は格子（１１０）の上側に設置され補助照明部（１４０）を通じて照射される第１照明を濾過させて格子（１１０）に照射するか又は測定対象物（１０２）で反射される格子パターンによる反射イメージを濾過させて透過させる。第３フィルタ（１３１）の上側に設置される第３レンズ（１３２）は第１照明を第３フィルタ（１３１）に照射するか又は第３フィルタ（１３１）を通じて濾過された格子パターンによる反射イメージを透過させる。前記ビームスプリッター（１３３）は補助照明部（１４０）を通じて照射される第１照明を反射させて照射するか又は第３レンズ（１３２）を透過した反射イメージを透過させて結像部（１５０）に照射することになる。
【００２１】
補助照明部（１４０）は図１に示されたように、ビームスプリッター部（１３０）の一側に設置されビームスプリッター部（１３０）に第１照明を照射するために第１照明源（１４１）、第１レンズ（１４２）及び第１フィルタ（１４３）で構成される。
【００２２】
前記第１照明源（１４１）は測定対象物（１０２）の２次元形状測定の際、制御部（１７０）の制御によって制御されて第１照明を発生させる。前記第１レンズ（１４２）は第１照明源（１４１）の一側に設置され第１照明源（１４１）で発生される第１照明を透過させる。前記第１フィルタ（１４３）は第１レンズ（１４２）の一側に設置され第１レンズ（１４２）を透過する第１照明を濾過させてビームスプリッター部（１３０）に照射して測定対象物（１０２）の上側に位置した格子（１１０）に第１照明を照射する。
【００２３】
結像部（１５０）はカメラの一種類で、図１に示されたように、ビームスプリッター部（１３０）の上側に設置されビームスプリッター部（１３０）を透過する格子パターンによる反射イメージを撮影して制御部（１７０）に伝送する役割をする。そして、制御部（１７０）は結像部（１５０）から伝送された反射イメージを用いて測定対象物（１０２）の３次元形状を測定する。
【００２４】
多数個の照明部（１６０）は図１及び図２に示されたように、測定対象物（１０２）を中心に４方向にそれぞれ設置されて、格子（１１０）の上側に位置されるように結像部（１５０）を中心にそれぞれ斜めに設置される。また、前記照明部（１６０）は等角度（θ）で離隔されるように設置され格子（１１０）に第２照明を照射するために第２照明源（１６１）、第２レンズ（１６２）及び第２フィルタ（１６３）で構成される。
【００２５】
第２照明源（１６１）は第２照明を発生して、第２レンズ（１６２）は第２照明源（１６１）の下側に設置され第２照明源（１６１）で発生される第２照明を透過させる。第２フィルタ（１６３）は第２レンズ（１６２）の下側に設置され第２レンズ（１６２）を透過する第２照明を濾過させて格子（１１０）に照射して格子（１１０）の下側に位置される測定対象物（１０２）に格子パターンを発生させる。そして、測定対象物（１０２）に発生された格子状の光による反射イメージが発生して、反射イメージはビームスプリッター部（１３０）を通じて結像部（１５０）に照射されて結像部（１５０）で反射イメージを撮影する。
【００２６】
多数個の照明部（１６０）の他の実施例は図６に示されたように、多数個の照明部（１６０）をそれぞれ水平になるように設置する場合にそれぞれの照明部（１６０）で発生される第２照明を格子（１１０）に照射するために第２フィルタ（１６３）の一側にミラー（１６４）が追加設置される。前記ミラー（１６４）は斜めに設置され第２フィルタ（１６３）を通じて濾過され透過される第２照明を格子（１１０）に照射する。
【００２７】
第２照明が格子（１１０）を経由して測定対象物（１０２）に照射されると格子パターンが発生されて、これによって格子パターンによる反射イメージが反射される。反射される反射イメージはビームスプリッター部（１３０）を通じて結像部（１５０）に照射されて結像部（１５０）で反射イメージを撮影して、結像部（１５０）で反射イメージが撮影されると制御部（１７０）はこれを受信して測定対象物（１０２）の３次元形状を測定する。
【００２８】
測定対象物（１０２）の３次元形状の測定の際、制御部（１７０）は選択的に図２に示された多数個の照明部（１６０）のオン／オフを制御する。例えば、四角形をなす測定対象物（１０２）である場合に測定対象物（１０２）の一側と他側を測定するために水平方向に対向する二つの照明部（１６０）をオンさせると共に残りをオフさせて、半円体のような測定対象物（１０２）の測定の際、多数個の照明部（１６０）をすべてオンさせて測定対象物（１０２）の３次元形状を測定する。
【００２９】
このように本発明のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置を全般的に制御する制御部（１７０）は格子移送部（１２０）と補助照明部（１４０）と結像部（１５０）と照明部（１６０）をそれぞれ制御して結像部（１５０）で反射イメージが撮影されると反射イメージを受信して測定対象物（１０２）の３次元形状を測定して、測定対象物（１０２）の形状に応じて多数個の照明部（１６０）のオン／オフを制御する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置の側面図。
【図２】図１に示したシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置の正面図。
【図３】図１に示した格子移送部の正面図。
【図４】図３に示した格子移送部の側面図。
【図５】図３に示した格子の斜視図。
【図６】図１に示したシャドウモアレを用いた３次元形状測定装置で第２照明部の他の実施例を示した側面図。
【図７】従来の映写式モアレを用いた３次元形状測定装置の側面図。
【符号の説明】
【００３１】
１０１…ワークステージ、１０２…測定対象物、１１０…格子、１２０…格子移送部、１３０…ビームスプリッター部、１４０…補助照明部、１５０…結像部、１６０…照明部、１７０…制御部。
【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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