(57)【要約】【課題】正確な三次元形状を高速に計測することが可能な三次元形状計測システムを提供すること。【解決手段】三次元形状計測システム１は、測定対象物１０を搬送する搬送テーブル１２と、スリット光を照射するスリット光源１４１〜１４９と、測定対象物１０表面によるスリット光の反射光を映す反射鏡１７１〜１７９と、反射光を撮像するカメラ１６と、撮像された反射光の像の位置に基づいて測定対象物１０の三次元形状を算出するコンピュータ装置とを備えている。反射鏡１７１〜１７９は、スリット光の測定対象物１０表面による反射光を、当該スリット光の長軸方向に沿って複数に分割し、当該分割された複数の反射光が長軸方向と垂直方向に配置されてカメラ１６によって撮像されるように、形成されている。【選択図】図１
2007240197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物を所定の搬送方向に搬送する搬送テーブルと、
前記搬送テーブルによって搬送されている前記測定対象物に対して、前記搬送方向と交差する方向に長軸が延びるスリット光を照射する照射手段と、
前記照射手段から照射された前記スリット光の前記測定対象物表面による反射光を反射する反射手段と、
前記反射手段を介して、前記スリット光の前記測定対象物表面による反射光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記反射光の像の形状に基づいて、前記測定対象物の三次元形状を算出する三次元形状算出手段と、
を備え、
前記反射手段は、前記スリット光の前記測定対象物表面による反射光を、当該スリット光の長軸方向に沿って複数に分割し、当該分割された複数の反射光が前記長軸方向と垂直方向に配置されて前記撮像手段によって撮像されるように、形成されている
ことを特徴とする三次元形状計測システム。
【請求項２】
前記照射手段は複数のスリット光源を備えており、
前記反射手段は、前記複数のスリット光源それぞれに対応した、前記複数のスリット光源と同数の反射鏡を備えており、
前記複数の反射鏡は、対応する前記スリット光源から照射された前記スリット光の前記測定対象物表面による反射光を反射する
ことを特徴とする請求項１に記載の三次元形状計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状計測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物の三次元形状を計測するシステムとして、例えば特許文献１や特許文献２に記載された三次元形状計測システムが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載された三次元形状計測システムは、ステレオ画像法を用いたものである。この三次元形状計測システムでは、２台のカメラを用いて測定対象物を撮像し、撮像した２つの画像から代表点の位置をそれぞれ検出する。検出した２つの代表点の位置から視差を求め、当該視差と三角測量の原理とに基づいて測定対象物の三次元形状を計測する。
【０００４】
特許文献２に記載された三次元形状計測システムは、光切断法（スリット光切断法）を用いたものである。この三次元形状計測システムでは、スリット光を測定対象物に照射し、スリット光の測定対象物表面による反射光を撮像レンズ（カメラ）で直接撮像する。スリット光と測定対象物との相対位置を変化させてそのつど反射光を撮像し、撮像した画面における反射光の像の形状に基づいて、測定対象物の三次元形状を計測する。
【特許文献１】特開平８−２０１０４１号公報
【特許文献２】特開平５−２６６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の三次元形状計測システムでは、２つの画像から代表点の位置を検出して視差を算出するという非常に複雑な処理を行う必要がある。そのため、三次元形状の計測に時間がかかり、高速化を図ることができないという問題がある。
【０００６】
特許文献２の三次元形状計測システムでは、一つの画像からスリット光が照射されている部分の高さを特定することができる。また、代表点の位置の検出といった複雑な計算処理が不要となる。しかしながら、スリット光の測定対象物による反射光が細長い形状であるのに対して、一般的なカメラの撮像範囲は正方形に近い矩形を呈しているため、この反射光全体を撮像するにはカメラと測定対象物との距離を離したり、カメラの撮像倍率を下げたりしなければならない。その結果、図１０に示されるように、画像Ｐ１０に占める反射光１００の像の割合が小さくなってしまう。このような画像Ｐ１０では反射光１００の像の部分の解像度が低くなり、反射光１００の像の形状を正確に把握することが難しくなる。したがって、三次元形状を正確に計測することができなくなる。
【０００７】
そこで本発明は、三次元形状を正確に且つ高速に計測することが可能な三次元形状計測システム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】
【０００８】
本発明の三次元形状計測システムは、（１）測定対象物を所定の搬送方向に搬送する搬送テーブルと、（２）搬送テーブルによって搬送されている測定対象物に対して、搬送方向と交差する方向に長軸が延びるスリット光を照射する照射手段と、（３）照射手段から照射されたスリット光の測定対象物表面による反射光を反射する反射手段と、（４）反射手段を介して、スリット光の測定対象物表面による反射光を撮像する撮像手段と、（５）撮像手段により撮像された反射光の像の形状に基づいて、測定対象物の三次元形状を算出する三次元形状算出手段と、を備え、（ａ）反射手段は、スリット光の測定対象物表面による反射光を、当該スリット光の長軸方向に沿って複数に分割し、当該分割された複数の反射光が長軸方向と垂直方向に配置されて撮像手段によって撮像されるように、形成されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の三次元形状計測システムは、いわゆる光切断法を用いている。そのため、代表点の位置の検出や視差の算出といった複雑な処理が不要となる。したがって、三次元形状の計測にかかる時間を短縮することができる。
【００１０】
本発明の撮像手段は、スリット光の測定対象物表面による反射光を、反射手段を介して撮像する。撮像される画像は、スリット光の長軸方向に沿って複数に分割された反射光の像が長軸方向と垂直方向に配置されたものとなる。すなわち、画像中において、分割された反射光の像は例えば画像の横幅方向に並んでおり、各像は画像の例えば縦幅方向に延びている。スリット光の測定対象物表面による細長い反射光を直接撮像するのではなく、反射手段を用い、反射光を分割して撮像するので、一般的なカメラの撮像範囲を有効に利用することができる。その結果、測定対象物表面による反射光を直接撮像した場合の画像と比べて、画像全体に占める反射光の像の割合を格段に増加させることができる。よって、反射光の像の形状を正確に把握することができ、三次元形状を正確に計測することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の三次元形状計測システムにおいては、照射手段は複数のスリット光源を備えており、反射手段は、複数のスリット光源それぞれに対応した、複数のスリット光源と同数の反射鏡を備えており、複数の反射鏡は、対応するスリット光源から照射されたスリット光の測定対象物表面による反射光を反射することが好ましい。このように、反射鏡を複数用いることにより、スリット光の測定対象物表面による反射光を分割して反射させることができる。スリット光源と同数の反射鏡を備えることにより、スリット光の照射位置と反射鏡との位置を合わせることが容易となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、三次元形状を正確に且つ高速に計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１４】
本実施形態に係る三次元形状計測システムについて図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る三次元形状計測システムの斜視図である。
【００１５】
図１に示されるように、本実施形態の三次元形状計測システム１は、搬送テーブル１２と、光源ユニット(照射手段)１４と、カメラ（撮像手段）１６と、ミラーユニット（反射手段）１７と、コンピュータ装置（三次元形状算出手段）１８と、ディスプレイ２０と、を備えている。
【００１６】
搬送テーブル１２は、一定速度で回転するベルトコンベアによって構成されており、ベルト上に載置された測定対象物１０を所定の搬送方向に搬送する。ここで、所定の搬送方向とは、図１に示されるＸ軸正方向である。搬送テーブル１２は、ベルト上に載置された測定対象物１０を０．０１ｍｍ／ｍｓｅｃの速度で搬送する。
【００１７】
光源ユニット１４は、搬送テーブル１２によって搬送されている測定対象物１０に対して、スリット光を照射するためのものである。スリット光の照射方向は、搬送方向すなわちＸ軸正方向と交差する方向である。
【００１８】
より具体的には、光源ユニット１４は、スリット光を照射する９つのスリット光源１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６，１４７，１４８，１４９を有している。９つのスリット光源１４１〜１４９としては、一次元半導体レーザアイ、半導体レーザとシリンドリカルレンズとを組み合わせたもの、半導体レーザとレーザ光スキャン機構（たとえば回転鏡）とを組み合わせたものなど、種々の構成が採用されうる。
【００１９】
スリット光源１４１〜１４９は、搬送テーブル１２の上方、すなわち図１のＺ軸正方向に配設されており、搬送テーブル１２によって搬送されている測定対象物１０に対してスリット光をそれぞれ照射する。スリット光源１４１〜１４９によるスリット光の照射方向は、固定されている。各スリット光の長軸は、搬送テーブル１２による測定対象物１０の搬送方向と交差する方向、すなわち図１のＹ軸方向に延びている。
【００２０】
スリット光源１４１〜１４９が測定対象物１０にスリット光を照射すると、測定対象物１０表面による反射光が発生する。ミラーユニット１７はこの反射光を反射するものである。ミラーユニット１７は、発生した反射光をスリット光の長軸方向に沿って複数に分割し、当該分割された複数の反射光が長軸方向と垂直方向に配置されてカメラ１６によって撮像されるように、形成されている。
【００２１】
より具体的には、ミラーユニット１７は９つの反射鏡１７１，１７２，１７３，１７４，１７５，１７６，１７７，１７８，１７９を有している。反射鏡１７１〜１７９はそれぞれ短冊形状を呈している。反射鏡１７１〜１７９を図１のＹ軸正方向から見たときの側面図を、図２に示す。また、反射鏡１７１〜１７９、カメラ１６、及び搬送テーブル１２上の測定対象物１０を図１のＸ軸正方向から見たときの側面図を、図３に示す。
【００２２】
反射鏡１７１〜１７９は、図２に示されるように、実質的にＸ軸方向に沿って配列されている。また、反射鏡１７１〜１７９は、図３に示されるように、カメラ１６の有するテレセントリックレンズ１６ａの中心軸と所定の角度θをなしている。角度θは反射鏡１７１〜１７９それぞれで異なり、反射鏡１７１では２５°、反射鏡１７２では３０°、反射鏡１７３では３５°、反射鏡１７４では４０°、反射鏡１７５では４５°、反射鏡１７６では５０°、反射鏡１７７では５５°、反射鏡１７８では６０°、反射鏡１７９では６５°、となっている。本実施形態の反射鏡１７１〜１７９それぞれは、図２及び図３に示されるように、２２．５ｍｍの長辺Ｌ１を有し、２．５ｍｍの短辺Ｗ１を有している。
【００２３】
図１に示されるように、９つの反射鏡１７１〜１７９は、９つのスリット光源１４１〜１４９とそれぞれ対応している。９つの反射鏡１７１〜１７９は、スリット光源１４１〜１４９から照射されたスリット光の反射光をカメラ１６に向けて反射する。
【００２４】
図４は、搬送テーブル１２上の測定対象物１０の反射領域を示す図であって、測定対象物１０を図１に示されるＺ軸正方向から見たときのものである。ここで、反射領域Ｒ１〜Ｒ９はそれぞれ、スリット光源１４１〜１４９によりスリット光が照射される領域である。反射領域Ｒ１〜Ｒ９は非連続となっている。また、測定対象物１０が搬送されると、反射領域Ｒ１〜Ｒ９の位置は移動することとなる。これは、測定対象物１０の搬送に応じて、測定対象物１０に対するスリット光の照射位置が移動するためである。
【００２５】
スリット光源１４１から照射されたスリット光の、反射領域Ｒ１による反射光は、反射鏡１７１によってカメラ１６に向けて反射される。スリット光源１４２〜１４９から照射されたスリット光の、反射領域Ｒ２〜Ｒ９での反射光は、反射鏡１７２〜１７９によってカメラ１６に向けてそれぞれ反射される。このように、９つの反射鏡１７１〜１７９は、９つのスリット光源１４１〜１４９がスリット光を照射することにより発生した９つの反射光を反射することとなる。スリット光源１４１〜１４９と反射鏡１７１〜１７９とをそれぞれ同数備えて一対一の関係とすることで、発生した反射光を確実に反射させることができるとともに、スリット光源と反射鏡との位置合わせが容易となる。
【００２６】
図１に示されるように、９つの反射鏡１７１〜１７９と実質的に対向する位置には、カメラ１６が設置されている。カメラ１６は、ミラーユニット１７を介して、スリット光源１４１〜１４９から照射されたスリット光の測定対象物１０表面による反射光を撮像する。より具体的には、カメラ１６は、スリット光源１４１〜１４９から照射されたスリット光の、測定対象物１０表面の反射領域Ｒ１〜Ｒ９による反射光を、反射鏡１７１〜１７９を介して撮像する。
【００２７】
カメラ１６は、撮像倍率が１倍のテレセントリックレンズ１６ａを有している。図３に示されるように、カメラ１６の向きは、テレセントリックレンズ１６ａの中心軸が搬送テーブル１２と平行となるように調整されている。Ｚ軸方向におけるテレセントリックレンズ１６ａの中心軸と搬送テーブル１２との距離Ｄ１は、７１ｍｍとなっている。カメラ１６と９つの反射鏡１７１〜１７９との距離Ｄ２は７８ｍｍとなっている。
【００２８】
カメラ１６は、１０００ｆｐｓ以上の高フレームレートを有する。このようなカメラとしては、例えば、フォトロン社のＦＡＳＴＣＡＭ  ｕｌｔｉｍａ１０２４などが挙げられる。カメラ１６は、１０２４ピクセル×１０２４ピクセル以上の空間解像度を有することが好ましいが、必要精度に応じて、５１２ピクセル×５１２ピクセル、あるいは１２８ピクセル×１２８ピクセルというように適宜変更可能である。カメラ１６は、ＲＧＢぞれぞれが２５６階調（８ビット）以上のカラー画像を撮像可能なカラーカメラが好ましいが、ＲＧＢぞれぞれが２５６階調（８ビット）未満のカラー画像を撮像するカラーカメラや、白黒画像を撮像する白黒カメラを用いることもできる。カメラ１６の画素サイズは１７μｍ×１７μｍであり、カメラ１６のセンササイズは１７．６ｍｍ×１７．６ｍｍとなっている。
【００２９】
図５は、カメラ１６により撮像された画像を示す図である。カメラ１６の撮像範囲は正方形に近い矩形を呈しているため、撮像される画像Ｐもまた、正方形に近い矩形状となる。測定対象物１０表面の反射領域Ｒ１〜Ｒ９それぞれによる反射光の像が映った画像Ｐを確実に撮像できるように、カメラ１６と反射鏡１７１〜１７９との位置関係は調整されている。画像Ｐに映っている、スリット光の反射領域Ｒ１〜Ｒ９による反射光の像３４はそれぞれ、画像Ｐの一方の辺方向（Ｐｙ軸方向）に延びている。また、反射光の像３４は他方の辺方向（Ｐｘ軸方向）に並んでいる。カメラ１６は、撮像した画像Ｐをコンピュータ装置１８に出力する。
【００３０】
コンピュータ装置１８は、カメラ１６により撮像された、スリット光の反射領域Ｒ１〜Ｒ９による反射光の像３４の形状に基づいて、測定対象物１０の三次元形状を算出する部分である。図６は、コンピュータ装置１８の構成を示す図である。コンピュータ装置１８は、物理的には、パーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用コンピュータであり、特定のソフトウェアをインストールすることによって、図６に示される入力インターフェイス部１８ａ、三次元形状算出部１８ｂ、格納部１８ｃ、及び出力インターフェイス部１８ｄの機能を実現する。
【００３１】
入力インターフェイス部１８ａは、カメラ１６により出力された画像Ｐを順次取り込む部分である。入力インターフェイス部１８ａは、取り込んだ画像Ｐを三次元形状算出部１８ｂに対して出力する。
【００３２】
三次元形状算出部１８ｂは、画像Ｐから測定対象物１０をスライスしたものの形状（二次元形状）を算出し、かかる形状に基づいて三次元形状を算出する部分である。図７に示す画像Ｐを用いて、三次元形状算出部１８ｂによる三次元形状の算出手順を説明する。
【００３３】
三次元形状算出部１８ｂは、入力インターフェイス部１８ａから画像Ｐを受け取る。三次元形状算出部１８ｂは、Ｐｙ軸方向に延びる９つの画素領域Ａ１〜Ａ９を画像Ｐから抽出する。画素領域Ａ１〜Ａ９はそれぞれ、反射領域Ｒ１〜Ｒ９に対応する部分となる。画素領域Ａ１〜Ａ９は全て同一のサイズとなっているが、反射領域Ｒ１〜Ｒ９はそれぞれサイズが異なっている。そこで三次元形状算出部１８ｂは、正確な三次元形状を計測するために、画素領域Ａ１〜Ａ９のサイズを、反射領域Ｒ１〜Ｒ９それぞれの実際のサイズに合わせて補正する。
【００３４】
サイズの補正の方法について、具体的に説明する。図３に示されるカメラ１６のセンサは、縦幅Ｌ２が１７．６ｍｍとなっている。したがって、反射領域Ｒ１〜Ｒ９のＹ軸方向における実際の長さｄｙ（単位ｍｍ）を、以下の式（１）で算出することができる。なお、θは、先述したように、反射鏡１７１〜１７９とテレセントリックレンズ１６ａの中心軸とがなす角度である。
【００３５】
ｄｙ＝１７．６／ｓｉｎ（２θ）      ・・・（１）
【００３６】
式（１）によれば、反射領域Ｒ１の実際の長さｄｙ１は２２．９８ｍｍである。反射領域Ｒ２，Ｒ８の実際の長さは２０．３２ｍｍであり、反射領域Ｒ３，Ｒ７の実際の長さは１８．７ｍｍであり、反射領域Ｒ４，Ｒ６の実際の長さは１７．９ｍｍであり、反射領域Ｒ５の実際の長さは１７．６ｍｍであり、反射領域Ｒ９の実際の長さは２２．９８ｍｍである。三次元形状算出部１８ｂは、画素領域Ａ１〜Ａ９それぞれの長さの比が反射領域Ｒ１〜Ｒ９それぞれの長さの比（22.98：20.32：18.7：17.9：17.6：17.9：18.7：20.32：22.98）と同一となるように、画素領域Ａ１〜Ａ９のサイズを補正する。サイズを補正する際には、画素領域Ａ１〜Ａ９に映っている反射光の像３４の位置等もあわせて補正する。
【００３７】
三次元形状算出部１８ｂは、補正後の画素領域Ａ１の情報を、格納部１８ｃに格納する。この情報には、画素領域Ａ１における反射光の像３４の補正後の位置等についての情報が含まれている。格納する際、画素領域Ａ１の情報にＡ１（ｔｎ）の識別子を付与する。この識別子から、格納された情報が、計測開始から「ｎ」ミリ秒後に撮像された画像Ｐ中の、画素領域「Ａ１」における反射光の像３４の位置等についての情報であることがわかる。三次元形状算出部１８ｂは、同様にして、補正後の画素領域Ａ２〜Ａ９の情報を格納部１８ｃに格納する。格納する際には、Ａ２（ｔｎ）〜Ａ９（ｔｎ）の識別子を付与する。
【００３８】
次に、三次元形状算出部１８ｂは、格納部１８ｃに格納された情報に基づいて、測定対象物１０をスライスしたものの形状を得る。
【００３９】
図８は、測定対象物１０を図１に示されるＺ軸正方向から見たときのものである。先述したように、反射領域Ｒ１〜Ｒ９は不連続となっている。また、反射鏡１７１〜１７９がそれぞれ２．５ｍｍの短辺を有する長方形を呈していることから、反射領域Ｒ１〜Ｒ９も２．５ｍｍの短辺ｄｘを有する長方形であることがわかる。更に、測定対象物１０の搬送速度は０．０１ｍｍ／ｍｓｅｃである。これらのことから、図８に示されるように、ｍミリ秒後における反射領域Ｒ９（図８のR9(m)）と、ｍ＋２５０ミリ秒後における反射領域Ｒ８（図８のR8(m+250)）と、ｍ＋５００ミリ秒後における反射領域Ｒ７（図８のR7(m+500)）と、ｍ＋７５０ミリ秒後における反射領域Ｒ６（図８のR6(m+750)）と、ｍ＋１０００ミリ秒後における反射領域Ｒ５（図８のR5(m+1000)）と、ｍ＋１２５０ミリ秒後における反射領域Ｒ４（図８のR4(m+1250)）と、ｍ＋１５００ミリ秒後における反射領域Ｒ３（図８のR3(m+1500)）と、ｍ＋１７５０ミリ秒後における反射領域Ｒ２（図８のR2(m+1750)）と、ｍ＋２０００ミリ秒後における反射領域Ｒ１（図８のR1(m+2000)）とは、図１のＹ軸方向に沿って連続して並ぶということが判明する。
【００４０】
そこで、三次元形状算出部１８ｂは、識別子Ａ１（ｔｍ＋２０００），Ａ２（ｔｍ＋１７５０），Ａ３（ｔｍ＋１５００），Ａ４（ｔｍ＋１２５０），Ａ５（ｔｍ＋１０００），Ａ６（ｔｍ＋７５０），Ａ７（ｔｍ＋５００），Ａ８（ｔｍ＋２５０），Ａ９（ｔｍ）が付与された情報を格納部１８ｃからそれぞれ抽出し、これらの情報を順に並べることで図９に示される合成画像Ｓを得る。このようにして得られた合成画像Ｓは、細長い形状となる。また、得られた合成画像Ｓ中では、反射光の像３４は連続したものとなる。
【００４１】
合成画像Ｓ中の連続した反射光の像３４は、図１に示される搬送テーブル１２上の測定対象物１０に対して、当該測定対象物１０をＹ軸方向に横切るような１本のスリット光を照射した場合に生じる反射光の像と同一である。合成画像Ｓでは、全体に占める反射光の像３４の割合が大きいため、反射光の像３４が連続してなる形状を正確に把握することができる。
【００４２】
三次元形状算出部１８ｂは、合成画像Ｓ中の連続した反射光の像３４の形状から、搬送テーブル１２に対する測定対象物１０の表面高さを公知の方法で算出する。これにより、測定対象物１０をスリット光の長軸方向（図１のＹ軸方向）にスライスしたものの形状が計測される。
【００４３】
三次元形状算出部１８ｂは、スリット光が照射されながら搬送される測定対象物１０の画像について、上述の処理を繰り返す。これにより、測定対象物１０をスリット光の長軸方向（図１のＹ軸方向）にスライスしたものの形状が順次算出されることとなる。三次元形状算出部１８ｂは、これらを図１のＸ軸方向に重ね合わせることによって、三次元形状を算出する。
【００４４】
出力インターフェイス部１８ｄは、三次元形状算出部１８ｂによって算出された測定対象物１０の三次元形状のデータをディスプレイ２０に対して出力する。ディスプレイ２０は、出力インターフェイス部１８ｄから出力されたデータから、測定対象物１０の三次元形状についての特徴量（搬送テーブル１２に対する最高点の位置及び高さなど）を表示したり、測定対象物１０の三次元形状のデータを三次元グラフィックにて表示したりする。
【００４５】
続いて、本実施形態の三次元形状計測システム１の動作について説明する。測定対象物１０の三次元形状を計測するに当たって、まず、測定対象物１０を図１に示されるように搬送テーブル１２のベルト上に載置する。搬送テーブル１２を動かすことによって、ベルト上に載置された測定対象物１０をＸ軸正方向に搬送する。搬送テーブル１２によって搬送中の測定対象物１０に対して、光源ユニット１４のスリット光源１４１〜１４９からスリット光を照射する。
【００４６】
測定対象物１０の反射領域Ｒ１〜Ｒ９では、スリット光源１４１〜１４９から照射されたスリット光によって、反射光がそれぞれ発生する。反射鏡１７１〜１７９は、これらの反射光をそれぞれカメラ１６に向けて反射する。これにより、反射領域Ｒ１〜Ｒ９による反射光は、カメラ１６によって撮像されることとなる。カメラ１６は、図７に示されるように、反射光の像３４が映った画像Ｐを出力する。画像Ｐでは、スリット光の反射領域Ｒ１〜Ｒ９による反射光の像３４はそれぞれ、画像Ｐの一方の辺方向（Ｐｙ軸方向）に延びている。また、反射光の像３４は画像Ｐの他方の辺方向（Ｐｘ軸方向）に並んでいる。このような画像Ｐは、コンピュータ装置１８の入力インターフェイス部１８ａに取り込まれた後、三次元形状算出部１８ｂに出力される。カメラ１６は、測定対象物１０の搬送に応じて反射領域Ｒ１〜Ｒ９が変化するたびに、画像Ｐを出力する。
【００４７】
三次元形状算出部１８ｂは、入力インターフェイス部１８ａから画像Ｐを受け取ると、画像Ｐから反射領域Ｒ１〜Ｒ９と対応する９つの画素領域Ａ１〜Ａ９を抽出する。三次元形状算出部１８ｂは、画素領域Ａ１〜Ａ９のサイズ比が反射領域Ｒ１〜Ｒ９のサイズ比と同一となるように、画素領域Ａ１〜Ａ９のサイズを補正する。そして、補正後の画素領域Ａ１〜Ａ９の情報を、識別子と共に格納部１８ｃに順次格納する。
【００４８】
続いて、三次元形状算出部１８ｂは、格納部１８ｃから画素領域Ａ１〜Ａ９の情報を抽出する。抽出する情報は、識別子Ａ１（ｔｍ＋２０００），Ａ２（ｔｍ＋１７５０），Ａ３（ｔｍ＋１５００），Ａ４（ｔｍ＋１２５０），Ａ５（ｔｍ＋１０００），Ａ６（ｔｍ＋７５０），Ａ７（ｔｍ＋５００），Ａ８（ｔｍ＋２５０），Ａ９（ｔｍ）がそれぞれ付与されたものである。三次元形状算出部１８ｂは、抽出したこれらの情報を並べることにより、合成画像Ｓを取得する。
【００４９】
三次元形状算出部１８ｂは、合成画像Ｓ中の連続した反射光の像３４の形状から、公知の方法で搬送テーブル１２に対する測定対象物１０の表面高さを算出する。これにより、測定対象物１０をスリット光の長軸方向（図１のＹ軸方向）にスライスしたものの形状が計測される。
【００５０】
三次元形状算出部１８ｂは、入力インターフェイス部１８ａから画像Ｐが出力されると、そのつど上述の処理を繰り返す。そして、測定対象物１０をスリット光の長軸方向（図１のＹ軸方向）にスライスしたものの形状を順次算出し、これらを図１のＸ軸方向に重ね合わせたものの形状を算出する。このようにして、三次元形状算出部１８ｂは測定対象物１０の三次元形状を計測する。三次元形状算出部１８ｂは、計測した測定対象物１０の三次元形状のデータを出力インターフェイス部１８ｄに出力する。
【００５１】
出力インターフェイス部１８ｄは、三次元形状算出部１８ｂから受けとったデータを、ディスプレイ２０に対して出力する。ディスプレイ２０は、このデータに基づいて、測定対象物１０の三次元形状における特徴量を表示したり、測定対象物１０の三次元形状を三次元グラフィックで表示したりする。
【００５２】
続いて、本実施形態の三次元形状計測システム１の作用及び効果について説明する。
【００５３】
三次元形状計測システム１は、光切断法を用いている。そのため、ステレオ画像法を用いたシステムと比べて、三次元形状の計測にかかる時間を短縮することができる。
【００５４】
また、三次元形状計測システム１のミラーユニット１７は９つの反射鏡１７１〜１７９を有している。反射鏡１７１〜１７９は、スリット光の反射領域Ｒ１〜Ｒ９による反射光をそれぞれ反射する。すなわち反射鏡１７１〜１７９は、測定対象物１０表面による反射光を反射領域Ｒ１〜Ｒ９毎に分割して反射することとなる。カメラ１６は反射鏡１７１〜１７９を介して測定対象物１０表面による反射光を撮像し、画像Ｐを得る。得られた画像Ｐには、分割された反射光の像３４が、一方の辺方向（図５に示されるＰｙ軸方向）に延び、且つ、他方の辺方向（図５に示されるＰｘ軸方向）に並んで映っている。このように、反射鏡１７１〜１７９を用いて、分割された反射光の像３４が並列に配列された画像を撮像することにより、スリット光の測定対象物表面による細長い反射光の全体を直接撮像した時と比べて、画像全体に占める反射光の像の割合を格段に増加させることができる。その結果、反射光の像３４の形状を正確に把握することが容易となる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしもこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００５６】
例えば、本実施形態では、反射鏡及びスリット光源を９つずつ用いたが、反射鏡及びスリット光源の数はこれに限られない。ただし、反射鏡及びスリット光源の数を変更する場合には、反射鏡の大きさや向き、反射鏡とテレセントリックレンズ１６ａの中心軸との角度等を適宜変更する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態に係る三次元形状計測システムの斜視図である。
【図２】反射鏡の側面図である。
【図３】反射鏡、カメラ、及び搬送テーブル上の測定対象物の側面図である。
【図４】測定対象物の反射領域を示す図である。
【図５】カメラにより撮像された画像を示す図である。
【図６】コンピュータ装置の構成を示す図である。
【図７】三次元形状算出部による三次元形状の算出手順を説明するための図である。
【図８】測定対象物を図１に示されるＺ軸正方向から見たときのものである。
【図９】合成画像を示す図である。
【図１０】従来の三次元形状計測システムで撮像される画像を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・三次元形状計測システム、１０・・・測定対象物、１２・・・搬送テーブル、１４・・・光源ユニット、１４１-１４９・・・スリット光源、１６・・・カメラ、１７・・・ミラーユニット、１７１-１７９・・・反射鏡、１８・・・コンピュータ装置、２０・・・ディスプレイ。
【図１】
2007240197.tif 000003
【図２】
2007240197.tif 000004
【図３】
2007240197.tif 000005
【図４】
2007240197.tif 000006
【図５】
2007240197.tif 000007
【図６】
2007240197.tif 000008
【図７】
2007240197.tif 000009
【図８】
2007240197.tif 000010
【図９】
2007240197.tif 000011
【図１０】
2007240197.tif 000012