(57)【要約】  製品の型式毎に検査台を用意することなく形状検査を実施する。  実測用検査台に被測定物を載置する第１のステップと、この被測定物の表面形状に関する情報を取得する第２のステップと、取得した被測定物の表面形状に関する情報に基づいて被測定物の無重力状態における形状データを算出する第３のステップと、被測定物の無重力状態における形状データに基づいて、被測定物１が所定の検査台に載置された状態における被測定物の形状データを算出し直し、この算出し直された形状データに基づいて被測定物１の品質を判定する第４のステップとを有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
実測用検査台に被測定物を載置する第１のステップと、この被測定物の表面形状に関する情報を取得する第２のステップと、前記被測定物の表面形状に関する情報に基づいて被測定物の無重力状態における形状データを算出する第３のステップと、前記被測定物の無重力状態における形状データに基づいて被測定物が所定の検査台に載置された状態における被測定物の形状データを算出し直し、この算出し直された被測定物の形状データに基づいて前記被測定物の品質を判定する第４のステップとを有することを特徴とする形状検査方法。
【請求項２】
前記被測定物の無重力状態における形状データは、実測によって得られた前記被測定物の形状データに対し、重力と逆向の力を印加した状態を計算機シミュレーションにより再現することで得られる請求項１に記載の形状検査方法。
【請求項３】
前記第４のステップの代わりに、前記第３のステップで算出された前記被測定物の無重力状態における形状データと、前記被測定物に関する所定の設計形状データとの比較に基づいて前記被測定物の品質を判定するステップを有する請求項１または２に記載の形状検査方法。
【請求項４】
前記第２のステップは、前記被測定物を撮像し、撮像した画像より表面形状データを算出する請求項１〜３の何れか一項に記載の形状検査方法。
【請求項５】
所定の検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データに基づいて無重力状態における被測定物の設計形状データを算出する第１のステップと、無重力状態における前記被測定物の設計形状データに基づいて被測定物が実測用検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データを算出する第２のステップと、前記実測用検査台に前記被測定物を載置する第３のステップと、この被測定物の表面形状に関する情報を取得する第４のステップと、前記実測用検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データと前記被測定物の表面形状に関する情報とに基づいて前記被測定物の品質を判定する第５のステップとを有することを特徴とする形状検査方法。
【請求項６】
前記被測定物の無重力状態における設計形状データは、所定の検査台に載置された状態の前記被測定物の設計形状データに対し、重力と逆向の力を印加した状態を計算機シミュレーションにより再現することで得られる請求項５に記載の形状検査方法。
【請求項７】
前記第１のステップと前記第２のステップの代わりに、所定の検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データに基づいて被測定物が実測用検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データを算出するステップを有する請求項５または６に記載の形状検査方法。
【請求項８】
前記第４のステップは、前記被測定物を撮像し、撮像した画像より表面形状データを算出する請求項５〜７の何れか一項に記載の形状検査方法。
【請求項９】
前記被測定物は、ガラス板である請求項１〜８の何れか一項に記載の形状検査方法。
【請求項１０】
前記ガラス板は、自動車用窓ガラスである請求項９に記載の形状検査方法。
【請求項１１】
被測定物を載置するための実測用検査台と、
この被測定物の表面形状に関する情報を取得するカメラと、
前記被測定物の表面形状に関する情報に基づいて無重力状態における前記被測定物の形状データを算出し、前記被測定物の無重力状態における形状データに基づいて、前記被測定物が所定の検査台に載置された状態における前記被測定物の形状データを算出し直し、この算出し直された形状データに基づいて前記被測定物の品質を判定する計算機と
を備えたことを特徴とする形状検査装置。
【請求項１２】
前記計算機は、前記被測定物が所定の検査台に載置された状態における前記被測定物の形状データを算出し直し、この算出し直された形状データに基づいて前記被測定物の品質を判定する代わりに、前記算出された前記被測定物の無重力状態における形状データと、前記被測定物に関する所定の設計形状データとの比較に基づいて前記被測定物の品質を判定する請求項１１に記載の形状検査装置。
【請求項１３】
被測定物を載置するための実測用検査台と、
この被測定物の表面形状に関する情報を取得するカメラと、
所定の検査台に載置された状態の被測定物の設計形状データに基づいて無重力状態における被測定物の設計形状データを算出し、無重力状態における前記被測定物の設計形状データに基づいて被測定物が実測用検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データを算出し、この算出した設計形状データと前記被測定物の表面形状に関する情報とに基づいて前記被測定物の品質を判定する計算機と
を備えたことを特徴とする形状検査装置。
【請求項１４】
前記計算機は、所定の検査台に載置された状態の被測定物の設計形状データに基づいて無重力状態における被測定物の設計形状データを算出し、無重力状態における前記被測定物の設計形状データに基づいて被測定物が実測用検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データを算出する代わりに、所定の検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データに基づいて被測定物が実測用検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データを算出する請求項１３に記載の形状検査装置。
【請求項１５】
前記実測用検査台は、前記被測定物を支持する第１、第２および第３の支持部を備えている請求項１１〜１４の何れか一項に記載の形状検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状検査方法および装置に関し、特に自動車用窓ガラスの形状検査に好適な方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用窓ガラスには、自動車のデザインに合わせた様々な湾曲形状のものが用いられている。これらの窓ガラスは、フロート法等で作られた平板状のガラス板を所望形状に切り出してから加熱軟化し、プレス成形等により曲げ成形される。サイドガラスやリアガラスには、一般的に強化ガラスが用いられているため、曲げ成形後の加熱状態にあるガラス板を直ちに風冷することで、いわゆる物理強化ガラスが作られる。【０００３】
一方、ウインドシールドに用いられる合わせガラスは、ほぼ同一形状に切り出された２枚のガラス板を、リング状の治具の上に２枚重ねた状態で載置し、炉内で加熱することで所望の湾曲形状に自重曲げされる。曲げ成形後は徐冷され、強化ガラスのように風冷強化されることはない。その後、成形された２枚のガラス板の間に透明樹脂製の中間膜（ポリビニルブチラール等）を挟み込み、真空バッグ内での予備圧着処理、およびさらにその後オートクレーブ内での加熱・加圧処理を実施することで、ガラス板と中間膜とが一体となった合わせガラスが作られる。【０００４】
このようにして作られた湾曲ガラスを自動車に組み付ける際、高精度の形状再現性が要求される。ドアガラスであれば、搭乗者の操作によって上下に摺動して開閉されるため、所望のデザイン形状が再現されないと、摺動させた際に周辺の金属部材等と衝突したり擦れたりして破損することがある。また、ウインドシールドやリアガラス等の嵌め殺し窓においても、形状の再現性が悪いと開口部への組付けが困難となり、また透視歪（ガラス越しの像が歪む現象）や反射歪（ガラス面に映りこんだ像が歪む現象）といった窓ガラス特有の不具合を生じるおそれがある。【０００５】
そこで、従来においては、曲げ成形後のガラス板をゲージと呼ばれる検査台（例えば特許文献１を参照）に搭載して形状検査を行い、所定の形状精度を有するもののみ自動車の製造に用いられていた。ゲージは、所定のデザイン形状に一致させて作られた搭載面を有する検査型であり、この搭載面に複数の距離センサが埋め込まれている。型の表面からガラス板の裏面までの距離を測定することで、デザイン形状からの解離を測定し、形状の精度が評価される。従来においては、成形されたガラス板の全数または抜き取られた一部のものに対し、このようなゲージによる検査が行われていた。【０００６】
【特許文献１】特開平４−２４２１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ゲージを用いた検査では、１枚ずつガラス板をゲージに搭載する作業を必要とし、生産性の向上に限界がある。また、最終製品の型式毎にゲージを用意する必要があるため、昨今の多種多様の自動車生産に対応するには膨大な個数のゲージが必要となる。また、ゲージは窓ガラスと同程度以上の大きさを有し、型式毎に用意された多数のゲージを保管するには、広大な場所を要するといった問題もある。将来的な補修用途を考慮すると、長期間にわたってこれらのゲージを保管しなければならないという問題もある。【０００８】
本発明は、このような課題を解決するものであり、製品の型式毎に検査台を用意することなく実施できるようにした形状検査方法および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】
【０００９】
以上の目的を達成するために本発明は、実測用検査台に被測定物を載置する第１のステップと、この被測定物の表面形状に関する情報を取得する第２のステップと、前記被測定物の表面形状に関する情報に基づいて被測定物の無重力状態における形状データを算出する第３のステップと、前記被測定物の無重力状態における形状データに基づいて被測定物が所定の検査台に載置された状態における被測定物の形状データを算出し直し、この算出し直された被測定物の形状データに基づいて前記被測定物の品質を判定する第４のステップとを有することを特徴とする形状検査方法を提供する。【００１０】
また、本発明に係る形状検査方法の一態様は、以下の構成を含む。すなわち、前記被測定物の無重力状態における形状データは、実測によって得られた前記被測定物の形状データに対し、重力と逆向の力を印加した状態を計算機シミュレーションにより再現することで得られることが好ましい。前記第４のステップの代わりに、前記第３のステップで算出された前記被測定物の無重力状態における形状データと、前記被測定物に関する所定の設計形状データとの比較に基づいて前記被測定物の品質を判定するステップを有することが好ましい。前記第２のステップは、前記被測定物を撮像し、撮像した画像より表面形状データを取得することが好ましい。
また、本発明に係る形状検査方法の別の態様は、所定の検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データに基づいて無重力状態における被測定物の設計形状データを算出する第１のステップと、無重力状態における前記被測定物の設計形状データに基づいて被測定物が実測用検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データを算出する第２のステップと、前記実測用検査台に前記被測定物を載置する第３のステップと、この被測定物の表面形状に関する情報を取得する第４のステップと、前記実測用検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データと前記被測定物の表面形状に関する情報とに基づいて前記被測定物の品質を判定する第５のステップとを有することを特徴とする形状検査方法を提供する。
また、本態様は、前記被測定物の無重力状態における設計形状データは、所定の検査台に載置された状態の前記被測定物の設計形状データに対し、重力と逆向の力を印加した状態を計算機シミュレーションにより再現することで得られることが好ましい。前記第１のステップと前記第２のステップの代わりに、所定の検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データに基づいて被測定物が実測用検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データを算出するステップを有することが好ましい。前記第４のステップは、前記被測定物を撮像し、撮像した画像より表面形状データを取得することが好ましい。
さらに、本発明に係る形状検査方法は、前記被測定物は、ガラス板であることが好ましい。前記ガラス板は、自動車用窓ガラスであることが好ましい。【００１１】
また、本発明は、被測定物を載置するための実測用検査台と、この被測定物の表面形状に関する情報を取得するカメラと、前記被測定物の表面形状に関する情報に基づいて前記被測定物の無重力状態における形状データを算出し、前記被測定物の無重力状態における形状データに基づいて、前記被測定物が所定の検査台に載置された状態における前記被測定物の形状データを算出し直し、この算出し直された形状データに基づいて前記被測定物の品質を判定する計算機とを備えたことを特徴とする形状検査装置を提供する。【００１２】
また、本発明に係る形状検査装置の一態様は、以下の構成を含む。すなわち、前記計算機は、前記被測定物が所定の検査台に載置された状態における前記被測定物の形状データを算出し直し、この算出し直された形状データに基づいて前記被測定物の品質を判定する代わりに、前記算出された前記被測定物の無重力状態における形状データと、前記被測定物に関する所定の設計形状データとの比較に基づいて前記被測定物の品質を判定する。
また、本発明に係る形状検査装置の別の態様においては、被測定物を載置するための実測用検査台と、この被測定物の表面形状に関する情報を取得するカメラと、所定の検査台に載置された状態の被測定物の設計形状データに基づいて無重力状態における被測定物の設計形状データを算出し、無重力状態における前記被測定物の設計形状データに基づいて被測定物が実測用検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データを算出し、この算出した設計形状データと前記被測定物の表面形状に関する情報とに基づいて前記被測定物の品質を判定する計算機とを備えたことを特徴とする形状検査装置を提供する。
また、一態様として、前記計算機は、所定の検査台に載置された状態の被測定物の設計形状データに基づいて無重力状態における被測定物の設計形状データを算出し、無重力状態における前記被測定物の設計形状データに基づいて被測定物が実測用検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データを算出する代わりに、所定の検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データに基づいて被測定物が実測用検査台に載置された状態における被測定物の設計形状データを算出する。
さらに、本発明に係る形状検査装置は、前記実測用検査台は、前記被測定物を支持する第１、第２および第３の支持部を備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、測定された被測定物の形状から無重力状態（すなわち重力の影響を排除した状態）における形状を再現することにより、重力によって生じる撓みの影響を受けることなく、被測定物の形状品質を判定することができる。また、この無重力状態の被測定物を所定の検査台に載置した状態を求めることにより、複数の検査台を実際に用意することなく、これらの検査台を用いた場合における検査を再現できる。
さらに、被測定物を支持する第１、第２および第３の支持部を備えた実測用検査台は、３点支持の検査台であることから被測定物の形状等に拘らず、この被測定物を必ず支持できるため、汎用的に使用できる点で好適である。
また、被測定物の設計形状データから無重力状態における形状を再現し、実測用検査台に載置した状態を求めることで、被測定物を汎用的な実測用検査台に載置した状態で測定した形状と比較評価することができ、複数の検査台を実際に用意することなく、これらの検査台を用いた場合における検査を再現できる。さらに、設計形状データより実測用検査台に載置した状態を求めておくことで、被測定物を測定してからの計算量を少なくし、円滑に検査をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る検査装置の一実施形態を示す説明図である。
【図２】検査台を示す平面図（図１のＩＩ−ＩＩ’線矢視図）である。
【図３】（ａ）、（ｂ）本発明に係る検査方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）〜（ｃ）検査手順を説明するための模式図である。
【図５】本発明に係る形状測定システムの一実施形態を示す説明図である。
【図６】形状測定をするための光学系を示す断面図である。
【図７】カラーパタンの概略を示す説明図である。
【図８】基本パタンを示す平面図である。
【図９】基本パタンを構成する８色について、カラーカメラで撮像した際の赤成分、緑成分および青成分の強さを示すグラフである。
【図１０】（ａ）赤成分に着目した場合に現れるストライプパタン、（ｂ）青成分に着目した場合に現れるストライプパタンを示す平面図である。
【図１１】形状測定の一実施形態を示すフローチャートである。
【図１２】法線ベクトルの求め方を示す説明図である。
【図１３】１つのサンプリング点に対して、反射像から法線ベクトルを求める手順を示すフローチャートである。
【図１４】（ａ）、（ｂ）サンプリング点近傍に映っている基本パタンの反射像を示す平面図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）サンプリング点近傍に映っている基本パタンの反射像の一部を拡大した平面図である。
【図１６】反射像が形成される様子を示す説明図である。
【図１７】反射像が形成される様子を示す説明図である。
【図１８】反射像が形成される様子を示す説明図である。
【図１９】法線ベクトルの修正に用いられる修正ベクトルを示す説明図である。
【図２０】本発明のその他の実施形態を示す説明図である。
【図２１】（ａ）、（ｂ）本発明に係る検査方法の別の一実施形態を示すフローチャートである。
【図２２】（ａ）〜（ｄ）検査手順を説明するための模式図である。
【図２３】（ａ）本発明の実施例におけるガラス板の形状モデル（有限要素メッシュ）を示す平面図、（ｂ）、（ｃ）シミュレーションの結果と実測値とを比較した結果を示す平面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１：被測定物
２：面光源
３：カラーパタン
４：カラーパタンに空けられた穴
５：主となるカラーカメラ
６、７：副となるカラーカメラ
８：計算機
９：主となるカラーカメラの視野
１０、１１：副となるカラーカメラの視野
１２：カラーパタンを構成する基本パタン
１３：基本パタンに内在する第１のストライプパタン
１４：基本パタンに内在する第２のストライプパタン
１５：主となるカラーカメラの視点
１６：被測定物上のサンプリング点
１７：カラーパタン上の参照点
１８：法線ベクトル
１９：入射角
２０：反射角
２１：サンプリング点をカラーカメラで捉えた像
２２：主となるカラーカメラの視野にあるサンプリング点のうち最初に法線ベクトルをもとめるもの
２３：主となるカラーカメラで反射像を撮像した際に、点２２に映る参照点
２４：基準点
２５：点２２の近傍のサンプリング点
２６：主となるカラーカメラで反射像を撮像した際に、点２５に映る参照点
２７：同時に主となるカラーカメラ、副となるカラーカメラの視野に入っているサンプリング点
２８：副となるカラーカメラで反射像を撮像した際に、点２７に映る参照点
２９：主となるカラーカメラの反射像をもとに求めた点２７の法線ベクトル
３０：予測参照点
３１：予測参照点を算出する際に計算される光線経路
３２：副となるカラーカメラの反射像をもとに求めた点２７の法線ベクトル
３３：修正ベクトル
１１０：検査台
１１１：架台
１１２：ロッド
１２０：計算機
１２１：カメラ
１２２：キーボード
１２３：ディスプレイ
１２４：記憶装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る検査装置の一実施形態を示す説明図である。同図に示すように、検査台１１０（請求項に記載されている実測用検査台に相当）は、上面視で矩形状の架台１１１に、ガラス板等の被測定物１の裏面を支持するための３本のロッド１１２が上方に突出して取り付けられている（図２参照）。３本のロッド１１２はそれぞれ三角形の頂点に位置するように、架台１１１の上面に配設されている。各ロッド１１２の先端には樹脂等で作られたパッドが取り付けられ、その上に被測定物１が載置される。３本のロッドを用いることにより、各ロッドの配置および長さを適宜調整すれば、ガラス板の形状に拘らず、必ずガラス板の裏面を支持できるため好適である。【００１７】
一方、被測定物１の上方には、被測定物１の表面を撮像するためのカメラ１２１が設置され、カメラ１２１によって撮像された画像を取り込み、取り込んだ画像の画像処理等を行うためのパーソナルコンピュータまたはワークステーション等で構成された計算機１２０を備えている。計算機１２０には、各種入出力機器が接続されており、例えばキーボード１２２、ＬＣＤ等のディスプレイ１２３およびハードディスク駆動装置等の記憶装置１２４等を備えている。記憶装置１２４には、撮像された画像のデータ、画像処理やカメラの駆動制御等を実施するためのプログラム等が格納されている。【００１８】
次に、本発明に係る検査手順について説明する。
図３は、本発明に係る検査方法の一実施形態を示すフローチャートである。図４（ａ）〜（ｃ）は、検査手順を説明するための図である。まず、図１の検査台１１０に、被測定物１を人手またはロボット（図示せず）を用いて載置する（ステップＳ１、図４（ａ））。次いで、被測定物１の上面をカメラ１２１を用いて撮像し、撮像した画像を計算機１２０により取り込む（ステップＳ２）。次いで、計算機１２０は、画像処理により被測定物１の輪郭形状および表面における勾配等を抽出し、被測定物１の３次元形状を算出してから公知の手法により有限要素メッシュを生成する（ステップＳ３）。形状算出の詳細については後述する。【００１９】
次いで、算出された被測定物１の形状に基づいて、無重力状態における３次元形状１ａをシミュレーションにより求める（ステップＳ４、図４（ｂ））。ここで、被測定物１の形状は重力の影響によって若干撓んでいるが、支持ポイントの個数や位置に応じて撓み方に変化が生じるため、ここで算出された形状に基づいて後段のシミュレーション（ステップＳ５）を行うのは適当でない。そこで、本発明においては、検査台１１０に搭載される前の被測定物１の形状１ａ（特に無重力状態における形状）を再現し、それを用いることにする。形状算出の詳細については後述する。【００２０】
次いで、算出された無重力状態における形状１ａに基づいて、規定の検査台１３０（請求項に記載されている所定の検査台に相当）に載置された状態における形状１ｂを算出し直し（ステップＳ５）、形状の品質を評価する（ステップＳ６、図４（ｃ））。評価は、規定の検査台１３０に搭載された状態を想定し、搭載面に設けられる複数の距離センサの位置、つまり規定の評価ポイントにおいて、検査台１３０の搭載面からステップＳ５で算出した被測定物１の形状１ｂの裏面までの距離を算出することで評価する。
このように本発明においては、汎用の検査台１１０に載置された状態における形状データに基づいて、規定の検査台１３０に載置された状態における形状データ１ｂを求めることにより、製品の型式毎に検査台を用意する必要がないという優れた効果を奏するものである。また、ステップＳ５の代わりに、ステップＳ３で算出された被測定物１の無重力状態における形状データ１ａと、被測定物１に関する所定の設計形状データ（ＣＡＤデータ）との比較に基づいて被測定物１の品質を判定するようにしてもよい。比較は、規定の検査台１３０において被測定物１を支持する予定の点のうち少なくとも３点で無重力状態における被測定物１の形状データ１ａと設計形状データとの座標が一致するようにして、規定の検査台１３０の搭載面に設けられる複数の距離センサの位置、つまり規定の評価ポイントにおいて、被測定物１の無重力状態における形状データ１ａと設計形状データとのずれ量を算出して、そのずれ量が規定の範囲内であるかどうかで評価を行う。この評価は、被測定物１が重力の影響で変形しにくい形状、姿勢である場合に、計算機１２０の計算量を少なくすることができるので適している。【００２１】
なお、ステップＳ４における無重力状態における３次元形状１ａの算出方法には、いくつかの手法があるが、例えば以下のような手法を採用することができる。まず、ステップＳ１で測定された３次元形状に対して、外力として与えられている重力の代わりに、重力と逆向きにかつ重力と同じ大きさの力を印加することで、重力の影響を排除した形状（すなわち無重力状態における形状）をシミュレートし、得られた形状を「初期形状」として設定する（ステップＳ４１）。その際、加えられた力によってガラス板が移動しないようにガラス板を支持する必要があるため、上記３点支持の位置と対応するガラス板の上面において、下向きにガラス板を３点支持するものとする（図４（ｂ）の仮想ロッド１１２ａが相当する）。【００２２】
次いで、この「初期形状」のガラス板を３点支持の検査台に載せた状態を、計算機シミュレーションにより再現する（ステップＳ４２）。そして、このシミュレーションによって得られた形状と、ステップＳ３で得られた実測による３次元の形状データとを比較し（ステップＳ４３）、両者の各メッシュにおけるノード（節点）の位置が一致するようであれば、上記再現した無重力状態の形状は妥当であるものと判断する。【００２３】
但し、一般的には両者の間に差異が生じることが多いため、シミュレーションに用いたメッシュのノード毎にどの程度の誤差が生じているかを確認し、各ノードにおける誤差の平均が所定値以上のときは（ステップＳ４４）、この誤差が解消するように上記「初期形状」を変形させ（ステップＳ４５）、ステップＳ４２に戻って再度同様の処理を行う。もちろん、誤差の最大値が所定値を超えているかどうかに基づいて判定したり、誤差の最小値が所定値を下回っているかどうかに基づいて判定したり、または事前に設定した特定のノードにおける誤差に基づいてのみ判定したりしてもよい。その後、ステップＳ４４における判定結果が収束するまで、ステップＳ４２〜Ｓ４５を繰り返し、各ノードにおける誤差が所定の誤差範囲に収まれば、その際の「初期形状」を「無重力状態における３次元形状」として決定する（ステップＳ４６）。上記誤差範囲をどの程度とするかは、製品の形状、大きさ、またはＪＩＳ（日本工業規格）等の規格における要求値等に応じて適宜設定される。【００２４】
次に、撮像により被測定物の表面形状を実測する手法の詳細について説明する。
図５は、形状検査装置の基本的構成を示す説明図である。同図に示すように、自動車用ガラス等の鏡面を有する被測定物１の上方に、面光源２を設置する。面光源２の発光面にはカラーパタン３を取り付ける。カラーパタン３の被測定物１に映る反射像を撮像するために、主となるカラーカメラ１つと、少なくとも１つの副となるカラーカメラを配置する。これらのカラーカメラは、図１のカメラ１２１に相当する。カラーカメラの数に制限はないが、ここでは主となるカラーカメラ５と、副となるカラーカメラ６および７の合計３台のカラーカメラを使用する。主となるカラーカメラ５は面光源２の内部に配置され、カラーパタン３に開けられた穴４を通じて被測定物１に映る反射像を撮像する。副となるカラーカメラ６および７は、面光源２の外側に配置され、被測定物１に映る反射像を撮像する。パーソナルコンピュータ等の計算機８は、カラーカメラ５、６、７と接続されており、これらのカメラにより撮像された反射像を公知の画像処理技術を用いて解析し、被測定物１の形状を求める。光学系および被測定物はＸＹＺ座標系に置かれているものとし、Ｚ軸を鉛直方向にとる。面光源２の辺はＸ軸、Ｙ軸に平行であるものとする。以下においては光学系全体の配置を記述するＸＹＺ座標系をグローバル座標系と呼び、グローバル座標系における座標をグローバル座標と呼ぶ。【００２５】
面光源２としては、筐体内部に複数の蛍光灯を配置し、発光面をガラス板でカバーしたものを用いている。この発光面に貼付されるカラーパタン３としては、透明または光拡散性の樹脂フィルムにカラーパタンを印刷（例えばインクジェット・プリント）したものが使用できる。カラーパタン３は１枚のカバーガラスの表面に貼付してもよいし、２枚のカバーガラスで挟むようにしてもよい。面光源２の明るさはできる限り均一にすることが望ましく、このために筐体内部に入れた蛍光灯の配置を工夫する。また、カラーパタン３に使用される樹脂フィルムは、透明ではなく光を拡散透過させる材質のものが望ましい。これにより面光源２の明るさむらが軽減される。カラーカメラ５、６および７は、エリアカメラ方式であれば特に制限はない。【００２６】
図６は、光学系のＹＺ平面での一部破断側面図であり、３つのカラーカメラの位置、視野の関係を示している。主となるカラーカメラ５の姿勢は鉛直下向きであり、視野９の範囲で反射像を撮像する。副となるカラーカメラ６は視野１０の範囲で反射像を撮像し、被測定物１上において視野１０の一部が視野９の一部と重なるような姿勢をとっている。同様に副となるカラーカメラ７も視野１１の範囲で反射像を撮像し、被測定物１上において視野１１の一部が視野９の一部と重なるような姿勢をとっている。これら３つのカラーカメラは、グローバル座標系において固定されており、よって位置および姿勢は既知情報として得られる。【００２７】
図７は、カラーパタン３の説明図である。カラーパタン３は、基本パタン１２を一単位として、複数の基本パタンを互いに重複することなく密に並べたものである。よって、カラーパタン３は縦および横の何れの方向においても、基本パタン１２が周期的に現れるパタンである。【００２８】
図８は、基本パタン１２の詳細説明図である。基本パタン１２は、６×６の微小矩形パタンによって構成され、各微小矩形パタンは色１２ａから色１２ｈまでの計８色のうちの何れかの彩色が施されている。そして、図８に示すように基本パタン１２には、水平および垂直方向からなる局所座標系が付随している。以下、基本パタン１２内部の点の位置を示す座標を局所座標と呼ぶ。図８に示す基本パタンの場合、局所座標の成分は０から６までの無次元化された値をとる。これらの局所座標により、基本パタン１２の内部の任意の位置を記述することができる。例えば図８の基本パタン１２においては、左下の点は（０，０）、中央の点は（３，３）、右上の点は（６，６）を表す。局所座標の各成分は整数に限られず例えば（２．５，３．３）といった記述もできる。以下、基本パタン１２内部の点の位置を局所座標と呼ぶ。【００２９】
基本パタン１２を構成する８色については、あらかじめ次のように色を調整する。
図９は、基本パタンを構成する８色をカラーカメラで撮像した際に得られる画像の赤成分、緑成分、青成分を示す。グラフの縦軸が各色成分の強さを示す。色１２ａ、色１２ｂ、色１２ｃには青成分を含まないようにし、赤成分についてはいずれも同じ強さとなるようにしている。色１２ａ、色１２ｂ、色１２ｃの違いは、緑成分の強さにある。同様に色１２ｄ、色１２ｅ、色１２ｆは赤成分を含まないようにし、青成分については何れも同じ強さとしている。色１２ｄ、色１２ｅ、色１２ｆの違いは、緑成分の強さにある。色１２ｇは赤成分、緑成分および青成分が何れも同じ強さであり、色１２ｈは赤成分、緑成分および青成分のいずれも無いようにしている。なお、色１２ｇの赤成分、青成分の強さは、それぞれ色１２ａ、色１２ｂ、色１２ｃの赤成分、および色１２ｄ、色１２ｅ、色１２ｆの青成分と同じとする。【００３０】
基本パタン１２を構成する８色を上記のように調整することにより、基本パタン１２の中に、互いに直交する２つのストライプパタンを内在させることができる。基本パタン１２をカラーカメラで撮像して赤成分だけに着目すると図１０（ａ）のようにストライプパタン１３が現れる。同様に青成分だけに着目すると図１０（ｂ）のようにストライプパタン１４が現れる。このように本実施の形態によれば、使用するカラーパタンは１つであるが、着目する色成分を変えることにより、互いに直交する２つのストライプパタンを得ることができる。図１０からも明らかなように、ストライプパタン１３はＨ方向の局所座標に、ストライプパタン１４はＶ方向の局所座標に、それぞれ対応している。但し、ストライプパタン１３と１４は直交していることが好ましいが、その他の角度でもよく、平行とならない範囲の傾斜角度を選択することができる。【００３１】
次に、本発明における形状測定の原理について述べる。
図１１は、形状測定の一実施形態を示すフローチャートである。同図に示すように、正反射の法則に基づいて、被測定物上にあらかじめ生成されたサンプリング点における法線ベクトルを求め、最終的に積分計算を行うことにより、被測定物の形状が求められる。まず、主となるカラーカメラの視野内にあるサンプリング点の法線ベクトルを求め、その後に副となるカラーカメラの視野内にあるサンプリング点の法線ベクトルを求める（ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３）。さらに、副となるカラーカメラで求めた法線ベクトルに対しては、主となるカラーカメラで求めた法線ベクトルと連続性を持つように修正を加える（ステップＳ１４）。最後に法線ベクトルより得られる面の傾きを積分して被測定物の形状を得る（ステップＳ１５）。積分計算の具体的な手法については、公知の手法を適用でき、例えば特開２００５−３４５３８３号公報や特開平１１−２１１４４０号公報に開示されているものを適用することができる。【００３２】
図１２は、１つのサンプリング点に対して、法線ベクトルを求める様子を示す。ここでは主となるカラーカメラ５を使って、法線ベクトルを求める考え方について説明する。視点１５に位置するカラーカメラ（図示せず）から被測定物１上のサンプリング点１６を撮像したときに、カラーパタン３上の参照点１７の反射像が映っていたとする。ここで、サンプリング点１６における法線ベクトル１８を求めることを考える。サンプリング点１６に参照点１７の反射像が映っているとき、参照点１７から発した光は、被測定物１上のサンプリング点１６で反射された後に、カラーカメラの視点１５に到達している。正反射の法則により、サンプリング点１６においては、光の入射角１９と反射角２０が等しい。したがって、視点１５、反射点１６、参照点１７のグローバル座標がわかれば、法線ベクトル１８を特定することができる。【００３３】
以上のように法線ベクトル１８の算出には、視点１５、サンプリング点１６、参照点１７のグローバル座標が必要であるが、これらを既知情報と未知情報とに分けて整理すると次のようになる。まず、カラーカメラ５は固定されていることから、その視点１５は既知情報である。サンプリング点１６はこれから形状を求めようとする被測定物１上の点であり本来は未知情報であるが、自動車用ガラスであれば設計形状のような近似値を与えることができる。測定時に自動車用ガラスを置く位置も既知であるので、サンプリング点１６は既知情報として扱うことができる。これに対して参照点１７は実際の被測定物１の形状に依存して変化するため、被測定物１が変わる度に参照点１７の位置を求めねばならない。カラーパタン３の位置は固定されているため、参照点１７のグローバル座標のうちＺ成分は既知情報であるが、ＸＹ成分は未知情報である。以上をまとめると、法線ベクトル１８を求めるのに必要な情報のうち未知情報は、参照点１７のグローバル座標のＸＹ成分であり、これを求めることが反射像解析の主目的となる。【００３４】
図１３は、１つのサンプリング点の法線ベクトルを算出する手順を示すフローチャートである。最初にサンプリング点近傍の反射像に着目し、サンプリング点に映っている参照点の局所座標を求める（ステップＳ２１）。続いて局所座標と後述する拘束条件をもとに参照点のグローバル座標を特定する（ステップＳ２２）。最後に正反射の法則を用いてサンプリング点における法線ベクトルを計算する（ステップＳ２３）。【００３５】
ここで、図１３のフローチャートの最初のステップである参照点の局所座標算出の方法について説明する。図８に示したように、カラーパタン３は基本パタン１２を周期的に敷き詰めたパタンとなっている。したがって、いかなる参照点も、必ず基本パタン１２のいずれかの場所に位置し、その局所座標を求めることができる。【００３６】
図１４は、サンプリング点１６の近傍に映っている、基本パタン１２の反射像である。図１４（ａ）が反射像の赤成分、図１４（ｂ）が反射像の青成分に対応している。なお図１４は鏡像であるので図１４（ａ）は、図１０（ａ）に対して左右が入れかわっていることに注意を要する。また自動車用ガラスは曲面であるので、一般には図１４のように歪められたパタンが撮像される。点２１はカラーカメラ５で捉えたサンプリング点１６の像である。本実施の形態では、点２１近傍の反射像を解析することにより、参照点１７の局所座標を求める。【００３７】
図１４において、局所座標を求める上で重要な情報が３つある。それらは、
その１：点２１がストライプパタンの白い領域にあるか、黒い領域にあるか、
その２：近傍にあるストライプパタンの白い領域（但し図８における色１２ｇの領域は除く）の、カラー画像における緑成分の強さ、
その３：点２１を挟むストライプ境界までの長さである。【００３８】
図１５は、図１４の点２１の近傍をさらに拡大した画像である。図１５（ａ）が反射像の赤成分、図１５（ｂ）が反射像の青成分に対応している。図１５（ａ）において点２１からストライプ境界までの長さをｄ０＿ｈ、ｄ１＿ｈとする。但し、水平方向の局所座標が小さいストライプ境界までの長さをｄ０＿ｈとし、両境界の水平方向の局所座標のうち小さいほうをｈ０とする。同様に図１５（ｂ）において点２１からストライプ境界までの長さをｄ０＿ｖ、ｄ１＿ｖとする。やはり、垂直方向の局所座標が小さいストライプ境界までの長さをｄ０＿ｖとし、両境界の垂直方向の局所座標のうち小さいほうをｖ０とする。このとき、点２１の局所座標は式（１）、式（２）により与えられる。【００３９】
【数１】
2007010875.tif 000002
【００４０】
ｈ０あるいはｖ０を正しく求めるために、本実施の形態においては、前記３つの情報のうち、その１、その２の情報を使って、ｈ０あるいはｖ０を正確に定める。例としてｈ０を特定する場合を考える。この場合、点２１が図１４（ａ）において白い領域にあれば、ｈ０の候補は０、２、４に絞られる。逆に黒い領域にあればｈ０の候補は１、３、５に絞られる。さらに図１４（ａ）において点２１近傍でかつ白い領域（但し図８における色１２ｇの領域は除く）の、カラー画像における緑成分を調べることにより、３つあるｈ０の候補から一つを選ぶことができる。【００４１】
以上のように、サンプリング点近傍に映る反射像を調べることにより、参照点の局所座標を求めることができる。しかしながら、基本パタン１２はカラーパタン３の内部に周期的に複数配置されているため、局所座標が分かったとしても参照点のグローバル座標が唯一に特定されるわけではない。参照点のグローバル座標は、前記の方法で求めた局所座標の情報に拘束条件を付加することで特定される。拘束条件の与え方は状況によって３種類あるので、以下個別に説明する。表１に３種類の拘束条件を示す。【００４２】
【表１】
2007010875.tif 000003
【００４３】
ここで、１つ目の拘束条件に関して説明する。
図１６は、カラーカメラ５がサンプリング点２２を撮像した際に、参照点２３の反射像が映っている状況を示している。ここでサンプリング点２２は、カラーカメラ５の視野に入るサンプリング点のうち、最初に法線ベクトルを求めるサンプリング点であるとする。図１６においてカラーパタン３上の基準点２４は、そのグローバル座標が既知であるとする。基準点２４はカラーパタン３における他の点と容易に区別できる、明確な特徴を持っていることが望ましい。例えばカラーパタン３に空けられた穴４（図５参照）の近傍の点することが一つの方法である。あるいは図８に示した８色以外の色で基本パタン中の１区画を彩色し、その中心点を基準点２４とする方法も考えられる。参照点２３ができるだけ基準点２４に近くなるようなサンプリング点２２を選ぶことにより、参照点２３のグローバル座標を基準点２４との位置関係から正しく求めることができる。【００４４】
サンプリング点２２の選定は、計算機シミュレーションにより行う。被測定物１が設計形状であると仮定し、光線追跡により各サンプリング点に対する参照点位置を予測する。このうち参照点が最も基準点２４に近くなるサンプリング点を、サンプリング点２２とすればよい。以上のように本実施の形態だけでは、最初に法線ベクトルを計算するサンプリング点に対しては、グローバル座標が既知である基準点を拘束条件に法線ベクトルを算出する。【００４５】
続いて２つめの拘束条件について説明する。
図１７は、カラーカメラ５がサンプリング点２５を撮像した際に、参照点２６の反射像が映っている状況を示している。ここでサンプリング点２５は、図１６において最初に法線ベクトルを求めたサンプリング点２２の近傍にある点とする。すでにサンプリング点２２に映る参照点２３のグローバル座標は、前記の方法により明らかになっている。参照点２６のグローバル座標を特定するにあたり、参照点２３を新たな拘束点とすることを考える。サンプリング点の間隔を十分短くとれば、近傍の２つのサンプリング点に映る参照点２点間の距離を、基本パタン１２のサイズ以下に抑えることができる。このとき、参照点２６と同じ局所座標を持つ点の中で、最も参照点２３に近い点を、真の参照点２６と見なしてよい。このように近傍のサンプリング点に映る参照点位置を拘束条件とすることで、法線ベクトルが算出される。サンプリング点２２を出発点にして同様な計算を周囲に伝播させることにより、カラーカメラ５の視野内のサンプリング点に対して法線ベクトルを求めることができる。【００４６】
最後に３つめの拘束条件について説明する。
図１８は、カラーカメラ７がサンプリング点２７を撮像した際に、参照点２８の反射像が映っている状況を示している。ここで、サンプリング点２７はカラーカメラ５および７の視野が重なった領域にあるとする。サンプリング点２７はカラーカメラ５の視野に入っているので、図１６、図１７を使って説明したプロセスにより、既に法線ベクトル２９が求められているはずである。いま、カラーカメラ７が撮像した反射像を使ってサンプリング点２７における法線ベクトルをあらためて求めることを考える。そのためには参照点２８のグローバル座標が必要であるが、本実施の形態では参照点２８のグローバル座標を算出するにあたり、既知の法線ベクトル２９を活用する。【００４７】
図１８において予測参照点３０は、サンプリング点２７の法線ベクトルが既知の法線ベクトル２９に等しいと仮定した場合に、カラーカメラ７に映る参照点の予測位置である。光線経路３１は、正反射の法則に基づいて算出され、光線経路３１とカラーパタン３の交点が予測参照点３０となる。カラーカメラ５および７の位置、姿勢が正しく把握されていれば、参照点２８と同じ局所座標を持つ点の中で、最も予測参照点３０に近い点を、真の参照点２８とみなすことができる。この結果、カラーカメラ７の視点情報をもとにサンプリング点２８の法線ベクトルを求めることができる。以後、サンプリング点２７を出発点として、カラーカメラ７の視野にある他のサンプリング点の法線ベクトルを求めることができる。その際は上述の２つめの拘束条件を適用すればよい。【００４８】
図１８に示したように、同一のサンプリング点が複数のカラーカメラの視野に入る場合、本実施の形態ではそれぞれのカラーカメラの画像から法線ベクトルを求める。法線ベクトルを求めるにはカラーカメラの視点、サンプリング点、参照点のグローバル座標が必要であるが、現実の測定においてはこれらに誤差が含まれており、それぞれのカラーカメラの画像から求めた法線ベクトルは厳密に一致しない。【００４９】
図１９は、図１８におけるサンプリング点２７近傍の拡大図である。法線ベクトル２９はカラーカメラ５の画像から求めたサンプリング点２７の法線ベクトルであり、法線ベクトル３２はカラーカメラ７の画像から求めたサンプリング点２７の法線ベクトルである。サンプリング点２７の法線ベクトルは唯一であるので、本実施の形態においては法線ベクトル２９と法線ベクトル３２の差で与えられる修正ベクトル３３を求め、カラーカメラ７の画像から求めた法線ベクトルを修正する。すなわちカラーカメラ７の画像から求めた法線ベクトルに修正ベクトル３３を加算したベクトルを正しい法線ベクトルとみなす。この修正ベクトルはカラーカメラ５とカラーカメラ７の視野が重なっている領域内のサンプリング点だけでなく、カラーカメラ７の視野内にあるサンプリング点すべてに適用される。以上の修正プロセスにより、カラーカメラ５および７の視野内にあるサンプリング点には、連続的な法線ベクトル分布が形成される。
また、上記法線ベクトルの誤差の補正は次の方法も適用でき、図１８を用いて説明する。参照点２８は、カラーカメラ７がサンプリング点２７を撮像した際に映った点である。予測参照点３０は、サンプリング点２７の法線ベクトルが既知の法線ベクトル２９に等しいと仮定した場合に、カラーカメラ７に映る参照点の予測位置である。ここで、参照点２８と同じ局所座標を持つ点の中で、最も予測参照点３０に近い点を、真の参照点２８とみなし、この参照点２８と予測参照点３０とのずれを求める。この参照点と予測参照点とのずれをカラーカメラ５およびカラーカメラ７の視野が重なっている領域のサンプリング点すべての位置で求める。求めた参照点と予測参照点とのずれが全ての位置においてなくなるように、座標変換を施す。この座標変換はカラーカメラ５とカラーカメラ７の視野が重なっている領域内のサンプリング点だけでなく、カラーカメラ７の視野内にあるサンプリング点すべてに適用される。このように座標変換を施すことにより、カラーカメラ５の画像から求めたサンプリング点の法線ベクトルと、カラーカメラ７の画像から求めたサンプリング点の法線ベクトルとが一致する。以上の補正プロセスにより、カラーカメラ５および７の視野内にあるサンプリング点には、連続的な法線ベクトル分布が形成される。【００５０】
カラーカメラ６についてもカラーカメラ７と同様に法線ベクトルの計算と修正を行う。これにより被測定物１に生成された全てのサンプリング点に対して法線ベクトルが求まり、それら法線ベクトルは連続的な分布を形成する。法線ベクトルから得られる面の傾きを積分することにより、被測定物１の形状を得る。【００５１】
なお、以上においては、検査台１１０上で静止した状態の被測定物１の検査について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、図２０に示すように検査台１１０をベルトコンベア等の搬送手段上に設置し、検査台１１０とともに搬送される被測定物１を撮像し検査する構成を採ることもできる。その場合、被測定物１の両サイドに副のカメラ６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂを適当な傾斜角を持たせて設置することにより、曲率の大きな被測定物（例えば自動車用リアガラス）であっても容易に撮像および検査が可能となる。
次に、本発明の他の一実施形態について説明する。ガラス板の表面形状情報を取得する構成は、上記の実施形態の図１および図２と同じであるので説明は省略し、検査手順について説明する。
図２１は、本発明に係る検査方法の一実施形態を示すフローチャートである。図２２（ａ）〜（ｄ）は、検査手順を説明するための図である。まず、図１の計算機１２０は、被測定物１に関する所定の設計形状データ１ｃ（ＣＡＤデータ）に基づいて、無重力状態における３次元形状１ｄをシミュレーションにより求める（ステップＳ３１、図４（ｂ））。設計形状データ１ｃはデザイン形状であり、被測定物１の設計形状データ１ｃにより規定の検査台１３０は設計されている。よって、被測定物１の設計形状データ１ｃは、検査台１３０に載置されている状態の被測定物１の形状そのもの（図４（ａ））であり、この設計形状データ１ｃにより計算を進める。ここで、検査台１３０に載置されている状態の被測定物１の設計形状データ１ｃは重力の影響によって若干撓んでいるので、後段のシミュレーション（ステップＳ３２）のために、検査台１３０に載置される前の被測定物１の設計形状データ１ｄ（特に無重力状態における形状）を検査台１３０の支持ポイントの個数や位置に応じた撓み方を考慮して算出する。設計形状データ１ｄの算出方法については後述する。
次いで、算出された無重力状態における設計形状データ１ｄに基づいて、汎用の検査台１１０ａに載置された状態における設計形状データ１ｅを算出する（ステップＳ３２、図４（ｃ））。ここで、算出した設計形状データ１ｅはハードディスクなどの記憶装置１２４に記憶される。そして、図１の検査台１１０に、被測定物１を人手またはロボット（図示せず）を用いて載置する（ステップＳ３３、図４（ｄ））。次いで、被測定物１の上面をカメラ１２１を用いて撮像し、撮像した画像を計算機１２０により取り込む（ステップＳ３４）。次いで、計算機１２０は、画像処理により被測定物１の輪郭形状および表面における勾配等を検出し、被測定物１の３次元形状を算出してから公知の手法により有限要素メッシュを生成する（ステップＳ３５）。形状算出の詳細については前述の実施形態と同一であるので、説明は省略する。
次いで、記憶装置１２４に記憶させている算出した設計形状データ１ｅとステップＳ３５で算出した被測定物１の３次元形状との比較に基づいて、形状の品質を評価する（ステップＳ３６）。比較は、検査台１１０において被測定物１を支持する３点で、算出した設計形状データ１ｅとステップＳ３５で算出した被測定物１の３次元形状との座標が一致するようにして、規定の評価ポイントにおいて、ステップＳ３５で算出した被測定物１の３次元形状と算出した設計形状データ１ｅとのずれ量を算出して、そのずれ量が規定の範囲内であるかどうかで評価を行う。
このように本発明においては、規定の検査台１３０に載置された状態における設計形状データより汎用の検査台１１０に載置された状態における設計形状データを求めることで、設計形状データと汎用の検査台１１０に載置された状態における形状データとの比較での評価が可能となり、製品の型式毎に検査台を用意する必要がないという優れた効果を奏するものである。また、ステップＳ３１とステップＳ３２の代わりに、被測定物１に関する所定の設計形状データ１ｃに基づいて汎用の検査台１１０ａに載置された状態における設計形状データを算出するようにしてもよい。この算出方法は、被測定物１が重力の影響で変形しにくい形状、姿勢である場合に、計算機１２０の計算量を少なくすることができるので適している。
なお、ステップＳ３１における無重力状態における３次元形状の算出方法には、いくつかの手法があるが、例えば以下のような手法を採用することができる。まず、設計形状データの３次元形状に対して、外力として与えられている重力の代わりに、重力と逆向きにかつ重力と同じ大きさの力を印加することで、重力の影響を排除した形状（すなわち無重力状態における形状）をシミュレートし、得られた形状を「初期形状」として設定する（ステップＳ３１１）。その際、加えられた力によってガラス板が移動しないようにガラス板を支持する必要があるため、上記規定の検査台の支持の位置と対応するガラス板の上面において、下向きにガラス板を支持するものとする。
次いで、この「初期形状」のガラス板を規定の検査台に載せた状態を、計算機シミュレーションにより再現する（ステップＳ３１２）。そして、このシミュレーションによって得られた形状と、設計形状データとを比較し（ステップＳ３１３）、両者の各メッシュにおけるノード（節点）の位置が一致するようであれば、上記再現した無重力状態の形状は妥当であるものと判断する。
但し、一般的には両者の間に差異が生じることが多いため、シミュレーションに用いたメッシュのノード毎にどの程度の誤差が生じているかを確認し、各ノードにおける誤差の平均が所定値以上のときは（ステップＳ３１４）、この誤差が解消するように上記「初期形状」を変形させ（ステップＳ３１５）、ステップＳ３１２に戻って再度同様の処理を行う。もちろん、誤差の最大値が所定値を超えているかどうかに基づいて判定したり、誤差の最小値が所定値を下回っているかどうかに基づいて判定したり、または事前に設定した特定のノードにおける誤差に基づいてのみ判定したりしてもよい。その後、ステップＳ３１４における判定結果が収束するまで、ステップＳ３１２〜Ｓ３１５を繰り返し、各ノードにおける誤差が所定の誤差範囲に収まれば、その際の「初期形状」を「無重力状態における３次元形状」として決定する（ステップＳ３１６）。上記誤差範囲をどの程度とするかは、製品の形状、大きさ、またはＪＩＳ（日本工業規格）等の規格における要求値等に応じて適宜設定される。
【実施例】
【００５２】
次に、図３（ｂ）に示した無重力状態を再現する手法の妥当性を検証するため、コンピュータ・シミュレーションを行ったので、その詳細について説明する。
図２３（ａ）は本発明の実施例におけるガラス板の形状モデルを示す平面図、同図（ｂ）、（ｃ）はシミュレーション結果と実測値とを比較した結果を示す平面図である。【００５３】
まず、同図（ａ）に示すように、正面視で略台形状のガラス板の形状モデルを、無数の板曲げ要素（正面視で四辺形かつ厚さ「０」の要素）の集合からなる形状モデルとし、これを用いて有限要素法によるたわみ解析を行った。その際、ガラス板の板厚を２．８ｍｍ、ヤング率を７０６００ＭＰａ、ポアソン比を０．２３としている。また、解析ソフトウェアには、米国アバカス社のアバカス・スタンダード（ABAQUS/Standard）を用いた。【００５４】
ここで、図中の黒丸印および黒三角印は、ガラス板を支持するポイントを示す。黒丸印のポイントで３点支持した状態のガラス板の形状を実測してから、同様に黒丸印および黒三角印の計６点支持したガラス板の形状を実測した。次いで、３点支持によって得られたガラス板の形状を図３(ｂ)のステップＳ４１で示した「初期形状」として設定し、図３（ｂ）に示すフローを適宜繰り返して無重力状態における形状を決定した。そして、このシミュレーションによって得られた無重力状態の形状を用いて、６点支持した状態をシミュレーションし、その結果と実際に検査台における６点支持により得られた形状とを比較し、どの程度の形状誤差があるかについて調べた。【００５５】
その結果、図２３（ｂ）に示す結果となり、濃淡によって形状誤差を表している。同図の左下隅においてシミュレーション結果と実測値とにおける対応するノード（メッシュの節点）同士の誤差（Ｚ方向の変位）が−０．３ｍｍであるのが、ガラス板の中央部近傍で０ｍｍとなり、右上隅に行くに連れて＋０．２ｍｍであることを確認した。すなわち、面内における形状誤差は、±０．３ｍｍに収まり、概ね良好な結果となった。なお、以上においては、誤差がない場合を「０」、基準となる一方のノードが他方のノードの下にあるときは「−」、逆に基準となる一方のノードが他方のノードの上にあるときを「＋」の記号で表している。また、Ｘ，Ｙ方向の変位量は極めて微小であることから、本実施例においては、Ｚ方向の変位についてのみ注目し形状誤差を測定した。【００５６】
また、３点支持の実測値をステップＳ４１における初期形状として設定し、この初期形状に基づいて無重力状態をシミュレートし、その結果を用いて３点支持の状態を再度シミュレートしたところ、同図（ｃ）に示す結果となった。すなわち、同図の左隅において−０．１３ｍｍであったものが、右隅に行くに連れて増加してガラス板の中央部近傍で０ｍｍ、最も右端において＋０．１４ｍｍ程度となり、これについても概ね良好な結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したとおり、本発明は、自動車用窓ガラスの形状検査に好適な形状検査方法および検査装置を提供する。また、本発明は、自動車用途に限らず、鉄道車両、航空機、船舶、建築物等で使用される窓ガラスの検査にも適用できることは明らかである。また、ガラス板の検査のみならずその他の鏡面体、板状体およびレンズ等の検査にも適用できる。
なお、２００５年７月１５日に出願された日本特許出願２００５−２０６４９８号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
【図１】
2007010875.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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