(57)【要約】【課題】レーザー計測の計測結果は誤差を含み、複数方向から計測したデータを位置合わせした際に、誤差により二つの計測データの相対位置に誤差が生じる。【解決手段】本発明は、被対象物をレーザー計測するレーザー計測部と、レーザー計測部で複数方向から計測した計測データを位置合わせ、合成する合成部と、レーザー計測部で計測した計測データと、合成部で合成した再現データとを記憶するメモリ部と、メモリ部で記憶した計測データおよび再現データとを表示する表示部とを有する三次元計測装置において、メモリ部に記憶した計測データに計測条件データを付加する計測条件付加部と、計測条件データを付加された計測データと、段差評価部での評価データとから、計測データを補正する補正部とを有する三次元計測装置にて解決できる。【効果】複数方向からレーザー計測したデータを位置合わせ、合成する際に生じる誤差を低減することができる。【選択図】図３
2007292674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被対象物をレーザー計測するレーザー計測部と、
該レーザー計測部で複数方向から計測した計測データを合成する合成手段と、
前記レーザー計測部で計測した計測データと、前記合成手段で合成した再現データとを記憶する記憶手段とを備えた三次元計測装置において、
前記記憶手段に記憶された計測データに対する計測条件データを記憶する計測条件記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した計測データを、計測条件データに基づいて補正する補正手段とを備えることを特徴とする三次元計測装置。
【請求項２】
請求項１の三次元計測装置において、
前記記憶手段に記憶した再現データの段差を評価する段差評価手段と、
該段差評価手段での評価データに基づいて、前記計測データを補正する補正手段を備えたことを特徴とする三次元計測装置。
【請求項３】
被対象物をレーザー計測するレーザー計測ステップと、
上記レーザー計測ステップで複数方向から計測した計測データを位置合わせ、合成する合成ステップと、
上記レーザー計測ステップで計測した計測データと、上記合成ステップで合成した再現データとを表示する表示ステップとを有する三次元計測方法において、
前記レーザー計測ステップで計測した計測データに関する計測条件データを求める計測条件算出ステップと、
前記レーザー計測ステップで計測した計測データを、計測条件データに基づいて補正する補正ステップとを備えたことを特徴とする三次元計測方法。
【請求項４】
請求項３の三次元計測方法において、
前記合成ステップで作成した再現データの段差を評価する段差評価ステップと、
前記レーザー計測ステップで計測した計測データを、前記段差評価ステップの評価結果と前記計測条件データに基づき補正する補正ステップとを備えたことを特徴とする三次元計測方法。
【請求項５】
データや処理プログラムを入力する入力手段，入力されたデータやプログラムを蓄積する記憶部，演算部などを備えたコンピュータ本体と、ディスプレイを有するコンピュータシステム上で処理されるプログラムにおいて、
該プログラムは、前記記憶手段に記憶された計測データに対する計測条件データを記憶する計測条件記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した計測データを、計測条件データに基づいて補正する補正手段とを構成することを特徴とするプログラム。
【請求項６】
請求項５のプログラムにおいて、
前記プログラムは、コンピュータ本体に設けた磁気ディスク読み取り装置やＣＤ−
ＲＯＭ読み取り装置によって読み取って、該コンピュータ本体内に取り込まれることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は三次元の計測を行う三次元計測方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の三次元計測をする手段として、例えば特許文献１に記載されているレーザー計測器がある。レーザー計測器は被測定物の表面にレーザービームを投射して反射ビームを受光することにより被測定物の表面の位置を算出する。レーザー計測器では、レーザービームの当たる表面しか位置を算出できないので、複数の方向から計測を行い、計測したデータを重なり部分で位置合わせして、合成を行うことが行われている。
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−３１２５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のレーザー計測の計測結果は誤差を含む。そのため、複数方向から計測したデータの位置合わせを行った際に、二つの計測データの相対位置に誤差が生じる。多数の方向から計測したデータの位置合わせを行うと、この相対位置の誤差が蓄積され、同一の面が、一つに重ならない、段差，隙間ができてしまうといった現象が起こりうる。
【０００５】
図１の部品を例に説明する。全体形状１０１に対して、それぞれ異なる方向からレーザー計測したデータ１０２〜１０７を示す。この６方向から計測したデータを位置合わせして合成したのが図２（ａ）である。この例では計測対象の部品と異なって球の部分２０１が二重になっており、また、部分２０２のように隙間ができるといった現象が起こっている。また、図２（ｂ）は平面２０３での断面図の一部であるが実線２０４がレーザー計測したデータの断面線、点線２０５が設計データの断面線を示しており、示す。線部２０６のように設計データでは一本の線なのに、二本になっている部分が生じてしまっていた。
【０００６】
本発明はこのような現象に鑑み、これら計測したデータを組み合わせた場合でも隙間，段差等が発生しない方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成する為に、本発明は被対象物をレーザー計測するレーザー計測部と、該レーザー計測部で複数方向から計測した計測データを合成する合成手段と、前記レーザー計測部で計測した計測データと、前記合成手段で合成した再現データとを記憶する記憶手段とを備えた三次元計測装置において、前記記憶手段に記憶された計測データに対する計測条件データを記憶する計測条件記憶手段と、前記記憶手段に記憶した計測データを、計測条件データに基づいて補正する補正手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の三次元計測装置は、前記記憶手段に記憶した再現データの段差を評価する段差評価手段と、該段差評価手段での評価データに基づいて、前記計測データを補正する補正手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
更に、上記課題を達成する為に、本発明は被対象物をレーザー計測するレーザー計測ステップと、上記レーザー計測ステップで複数方向から計測した計測データを位置合わせ、合成する合成ステップとを備えた三次元計測方法において、前記レーザー計測ステップで計測した計測データに関する計測条件データを求める計測条件算出ステップと、前記レーザー計測ステップで計測した計測データを、計測条件データに基づいて補正する補正ステップとを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の三次元計測方法は、前記合成ステップで作成した再現データの段差を評価する段差評価ステップと、前記レーザー計測ステップで計測した計測データを、前記段差評価ステップの評価結果と前記計測条件データに基づき補正する補正ステップとを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
更に、上記課題を達成する為に、本発明はデータや処理プログラムを入力する入力手段，入力されたデータやプログラムを蓄積する記憶部，演算部などを備えたコンピュータ本体と、ディスプレイを有するコンピュータシステム上で処理されるプログラムにおいて、該プログラムは、前記記憶手段に記憶された計測データに対する計測条件データを記憶する計測条件記憶手段と、前記記憶手段に記憶した計測データを、計測条件データに基づいて補正する補正手段とを構成することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の三次元計測方法のプログラムは、コンピュータ本体に設けた磁気ディスク読み取り装置やＣＤ−ＲＯＭ読み取り装置によって読み取って、該コンピュータ本体内に取り込まれることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の三次元計測方法及びその装置では、複数方向からレーザー計測したデータを位置合わせ、合成する際に生じる誤差を低減することが実現出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図３に本発明の第一の実施例を示す。レーザー計測部３０１は、被対象物のレーザー計測を行う。レーザー計測したデータは記憶手段であるメモリ部３０２に格納される。計測条件付加部３０３は、メモリ部３０２に格納したレーザー計測データに計測条件データを付加する。補正部３０４は、メモリ部３０２に記憶した計測データの補正を行う。合成部３０５は、メモリ部３０２に格納した複数方向から計測した計測データの位置合わせ、合成を行うことにより、再現データを作成する。作成した再現データは、メモリ部３０２に格納する。表示部３０６は、メモリ部３０２に記憶した再現データを表示する。
【００１６】
レーザー計測データおよび再現データは、例えば図４に示すような３次元の座標データ（Ｘ座標，Ｙ座標，Ｚ座標）として、メモリ部３０２に記憶される。計測条件データは、例えば図５に示すような計測した際の計測角度の値とする。基準となる平面５０１を定義して、その平面に対する角度を計測角度とする。方向５０２が０°、方向５０３が９０°、方向５０４が１８０°、方向５０５が２７０°とする。
【００１７】
計測条件付加部３０３は、詳細には例えば図６に示すような演算処理ブロックの構成とする。計測条件入力部６０１は、計測条件をユーザが入力する。計測条件登録部６０２は、メモリ部３０２に記憶された計測データに、計測条件を属性として登録する。
【００１８】
補正部３０４は、例えば図７に示すような演算処理ブロックの構成とする。面判定部
７０１は、設計データとメモリ部３０２に記憶した計測データの計測条件から、面単位に残すか削除するか判定する。対応点抽出部７０２は、メモリ部３０２に記憶した計測データから、上記面判定部７０１で削除すると判定した面に対応する点を抽出する。削除部
７０３は、上記対応点抽出部７０２で得た削除する面に対応する点を計測データから削除する。
【００１９】
設計データは、例えば図８に示すように形状を構成する面と線のデータ８０１および面，線の幾何情報８０２にて構成される。
【００２０】
面判定部７０１は、例えば図９のような構成とする。計測面範囲抽出部９０１は、計測条件からレーザー計測した際の角度が分かるので、設計データから測定可能な面および面の範囲を算出する。図１０に主な面の範囲を示す。角度計算部９０２は、計測時の各面の最小角度を得る。図１１に主な面の最小角度データを示す。判定部９０３は各面の最小角度が許容値より大きい場合に、その面を削除すると判定する。許容値を６０度とした場合、面１００３，１００４が削除する面と判定される。
【００２１】
面判定部７０１は、他にも例えばユーザが設計データから、削除する面を予め指示する構成にしてもよい。
【００２２】
対応点抽出部７０２では、計測データの各点から上記面１００３，１００４に対応する点を抽出する。設計データの面と計測データの点の対応付けは、例えば計測データの各点に最も距離の近い面を求めることにより行う。
【００２３】
削除部７０３では、上記面１００３，１００４に対応する点を削除する。図１２は削除後の計測データを示したものである。
【００２４】
図１３は、補正した計測データを合成部で、位置合わせ、合成した再現形状データである。図２と比較すると二重になった球，隙間、および断面（ｂ）の二重になった線が消えて表示されている。
【実施例２】
【００２５】
図１４に本発明の第二の実施例を示す。レーザー計測部３０１は、被対象物のレーザー計測を行う。レーザー計測したデータはメモリ部３０２に格納される。計測条件付加部
３０３は、メモリ部３０２に格納したレーザー計測データに計測条件データを付加する。合成部３０５は、メモリ部３０２に格納した複数方向から計測した計測データの位置合わせ、合成を行うことにより、再現データを作成する。作成した再現データは、メモリ部
３０２に格納する。段差評価部１４０１は、メモリ部３０２に格納した再現データに段差があるかを評価する。補正部３０４は、上記段差評価部１４０１で段差があると評価された際に、上記メモリ部３０２に記憶した計測データを補正する。
【００２６】
段差評価部１４０１は、詳細には例えば図１５に示した演算処理ブロックの構成とする。断面形状作成部１５０１は、メモリ部３０２に格納された再現データと、設計データとの断面形状を作成する。段差抽出部１５０２は、断面形状作成部１５０１で作成した再現形状と設計データとの断面形状を比較して、線が二重になっている、あるいは段差になっている部位を抽出する。段差の抽出は、例えば設計データの断面線と、再現形状の断面線の数を比較することにより実現する。図２（ｂ）の例では、設計データの断面線が３本なのに対し、再現データの断面線が４本になっているので、段差ありと判定する。
【実施例３】
【００２７】
図１６に本発明の第三の実施例を示す。レーザー計測ステップ１６０１は、複数方向から対象物のレーザー計測を行って計測データを作成する。計測条件付加ステップ１６０２は、上記レーザー計測ステップ１６０１で作成した計測データに計測条件を付加する。補正ステップ１６０３は、上記計測条件付加ステップ１６０２で付加した計測条件から、上記レーザー計測ステップ１６０１で作成した計測データを補正する。合成ステップ1604は、上記補正ステップ１６０３で補正した計測データの位置合わせ、そして、合成を行い、再現データを作成する。表示ステップ１６０５は、上記合成ステップ１６０４で作成した再現データを表示する。
【００２８】
計測条件付加ステップ１６０２は、詳細には例えば図１７のような構成とする。計測条件入力ステップ１７０１は、計測条件をユーザが入力する。計測条件登録ステップ1702は、上記レーザー計測ステップ１６０１で計測された計測データに、計測条件を属性として登録する。
【００２９】
補正ステップ１６０３は、詳細には例えば図１８のような構成とする。面判定ステップ１８０１は、設計データと計測条件付加ステップ１６０２で付加した計測データの計測条件から、面単位に残すか削除するか判定する。対応点抽出ステップ１８０２は、レーザー計測ステップ１６０１で作成した計測データから、上記面判定ステップ１８０１で削除すると判定した面に対応する点を抽出する。削除ステップ１８０３は、上記対応点抽出ステップ１８０２で得た削除する面に対応する点を計測データから削除する。
【００３０】
面判定ステップ１８０１は、例えば図１９のような処理ステップ構成とする。計測面範囲抽出ステップ１９０１は、計測条件からレーザー計測した際の角度が分かるので、設計データから測定可能な面および面の範囲を得る。角度計算ステップ１９０２は、計測時の各面の最小角度を得る。判定ステップ１９０３は各面の最小角度が許容値より大きい場合に、その面を削除する判定を行う。
【実施例４】
【００３１】
図２０に本発明の第四の実施例を示す。レーザー計測ステップ１６０１は、複数方向から対象物のレーザー計測を行って計測データを作成する。計測条件付加ステップ１６０２は、上記レーザー計測ステップ１６０１で作成した計測データに計測条件を付加する。合成ステップ１６０４は、上記レーザー計測ステップ１６０１で作成した計測データの位置合わせ、合成を行い、再現データを作成する。段差評価ステップ２００１は、上記合成ステップ１６０４で作成した再現データに段差があるかを評価する。補正ステップ１６０３は、上記段差評価ステップ２００１で段差があると評価された際に、上記レーザー計測ステップ１６０１で作成した計測データの補正を行う。合成ステップ１６０４は、補正ステップ１６０３で補正した計測データの位置合わせ、合成を行い、再現データを作成する。表示ステップ１６０５は、上記合成ステップ１６０４で作成した再現データを表示する。
【００３２】
段差評価ステップ２００１は、詳細には例えば図２１のような構成とする。断面形状作成ステップ２１０１は、合成ステップ１６０４で作成された再現データと、設計データとの断面形状を作成する。段差抽出ステップ２１０２は、断面形状作成ステップ２１０１で作成した再現形状と設計データとの断面形状を比較して、線が二重になっている、あるいは段差になっている部位を抽出する。段差の抽出は、例えば設計データの断面線と、再現形状の断面線の数を比較することにより実現出来る。
【００３３】
以上、複数の機能について別々に説明したが、実際にはこれらの複数の機能を複合した形で実施される。具体的な装置は、専用の装置として構成することも可能であるが、図
２２に例示するように、キーボード２２０１と、前述したようなデータや処理プログラムを入力する入力手段、入力されたデータやプログラムを蓄積する記憶部、演算部などを備えたコンピュータ本体２２０２と、ディスプレイ２２０３で構成される汎用のコンピュータシステムとその上で稼働する処理プログラムによって実現することが可能である。このような汎用のコンピユータシステムに処理プログラムを付加して実現するときには、処理プログラムは図２３に例示するような磁気ディスク２３０１や図２４に例示するような
ＣＤ−ＲＯＭ２４０１などのメディアに記録して配送，保管，実装され、コンピュータ本体２２０２に設けた磁気ディスク読み取り装置やＣＤ−ＲＯＭ読み取り装置によって読み取って、該コンピュータ本体２２０２内に取り込まれる。通信ネットワークを通じて配送される処理プログラムを入力手段によって取り込んで実現する場合には、取り込んだ処理プログラムを磁気ディスク等のメディアに記憶させて保存することにより、繰り返し使用できるようになる。
【００３４】
以上示したように、本発明の実施例の三次元計測方法及びその装置では、複数方向からレーザー計測したデータを位置合わせ、合成する際に生じる誤差を低減することが実現出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は三次元の計測を行う三次元計測方法及びその装置係り、特に複数方向からレーザー計測したデータを位置合わせ、合成する際に生じる誤差を低減することを実現する三次元計測方法及びその装置に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】計測対象部品と一方向からの計測データ例。
【図２】再現データの例。
【図３】本発明を構成する第一の実施例。
【図４】計測データの例。
【図５】計測条件データの例。
【図６】計測条件付加部３０３の詳細な構成例。
【図７】補正部３０４の詳細な構成例。
【図８】設計データの例。
【図９】面判定部７０１の詳細な構成例。
【図１０】面範囲の例。
【図１１】最小面角度の例。
【図１２】補正後の計測データの例。
【図１３】補正後の再現データの例。
【図１４】本発明を構成する第二の実施例。
【図１５】段差評価部１４０１の詳細な構成例。
【図１６】本発明を構成する第三の実施例。
【図１７】計測条件付加ステップ１６０２の詳細な構成例。
【図１８】補正ステップ１６０３の詳細な構成例。
【図１９】面判定ステップ１８０１の詳細な構成例。
【図２０】本発明を構成する第四の実施例。
【図２１】段差評価ステップ２００１の詳細な構成例。
【図２２】コンピュータシステムの一例。
【図２３】磁気ディスクの一例。
【図２４】ＣＤ−ＲＯＭの一例。
【符号の説明】
【００３７】
１０２…一方向からの計測データ例１、１０３…一方向からの計測データ例２、１０４…一方向からの計測データ例３、１０５…一方向からの計測データ例４、１０６…一方向からの計測データ例５、１０７…一方向からの計測データ例６、３０１…レーザー計測部、３０２…メモリ部、３０３…計測条件付加部、３０４…補正部、３０５…合成部、306…表示部、５０１…基準平面、５０２…計測方向１、５０３…計測方向２、５０４…計測方向３、５０５…計測方向４、６０１…計測条件入力部、６０２…計測条件登録部、701…面判定部、７０２…対応点抽出部、７０３…削除部、８０１…設計データの面，線データ、８０２…設計データの幾何データ、９０１…計測面範囲抽出部、９０２…角度計算部、９０３…判定部、１４０１…段差評価部、１５０１…断面形状作成部、１５０２…段差抽出部、１６０１…レーザー計測ステップ、１６０２…計測条件付加ステップ、１６０３…補正ステップ、１６０４…合成ステップ、１６０５…表示ステップ、１７０１…計測条件入力ステップ、１７０２…計測条件登録ステップ、１８０１…面判定ステップ、1802…対応点抽出ステップ、１８０３…削除ステップ、１９０１…計測面範囲抽出ステップ、
１９０２…角度計算ステップ、１９０３…判定ステップ、２００１…段差評価ステップ、２１０１…断面形状作成ステップ、２１０２…段差抽出ステップ、２２０１…キーボード、２２０２…コンピュータ本体、２２０３…ディスプレイ、２３０１…磁気ディスク、
２４０１…ＣＤ−ＲＯＭ。
【図１】
2007292674.tif 000003
【図２】
2007292674.tif 000004
【図３】
2007292674.tif 000005
【図４】
2007292674.tif 000006
【図５】
2007292674.tif 000007
【図６】
2007292674.tif 000008
【図７】
2007292674.tif 000009
【図８】
2007292674.tif 000010
【図９】
2007292674.tif 000011
【図１０】
2007292674.tif 000012
【図１１】
2007292674.tif 000013
【図１２】
2007292674.tif 000014
【図１３】
2007292674.tif 000015
【図１４】
2007292674.tif 000016
【図１５】
2007292674.tif 000017
【図１６】
2007292674.tif 000018
【図１７】
2007292674.tif 000019
【図１８】
2007292674.tif 000020
【図１９】
2007292674.tif 000021
【図２０】
2007292674.tif 000022
【図２１】
2007292674.tif 000023
【図２２】
2007292674.tif 000024
【図２３】
2007292674.tif 000025
【図２４】
2007292674.tif 000026