(57)【要約】【課題】測定対象物の表面に発生するひずみを直接測定することなく離れた位置から撮像装置で画像を取得し、かつ測定対象物の表面が３次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができるひずみ計測装置及びひずみ計測方法を提供する。【解決手段】本発明に係るひずみ計測装置は、予め定めた２点から測定対象物の表面を撮像して画像を取得する少なくとも１つの撮像装置と、前記撮像装置で取得した２点での各画像に基づいて、三角測量法によって前記測定対象物の表面の変位量を演算処理して前記測定対象物の表面のひずみを算出する演算装置と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定めた２点から測定対象物の表面を撮像して画像を取得する少なくとも１つの撮像装置と、
前記撮像装置で取得した２点での各画像に基づいて、三角測量法によって前記測定対象物の表面の変位量を演算処理して前記測定対象物の表面のひずみを算出する演算装置と、
を有することを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記撮像装置は、前記予め定めた２点に設置する第１の撮像装置及び第２の撮像装置であることを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記撮像装置を前記予め定めた２点間を往復して移動させる撮像装置移動手段を有することを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１つにおいて、
前記演算装置は、予め定めた２点の前記撮像装置の撮像位置と、前記撮像装置の視準角度とに基づいて、取得した前記画像の面外方向の変形量を求めて画像の誤差を補正することを特徴とするひずみ計測装置。
【請求項５】
予め定めた２点から測定対象物の表面を撮像して画像を取得する撮像工程と、
前記撮像工程で取得した２点での各画像に基づいて、三角測量法によって前記測定対象物の表面の変位量を演算処理して前記測定対象物の表面のひずみを算出するひずみ算出工程と、
を有することを特徴とするひずみ計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の表面のひずみを計測するひずみ計測装置及びひずみ計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、カメラやビデオカメラ等の撮像装置やひずみゲージを用いて、測定対象物の表面に発生するひずみを計測する方法が知られている。
【０００３】
例えば、測定対象物の表面に等間隔の格子状のマーカーを貼り付け、または塗装などにより形成し、測定対象物の変形前及び変形後のマーカーを接触または近接させたラインスキャナで読み取った画像から測定対象物のひずみを算出する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ゲージ本体内に抵抗体となる細い金属線が折り返し状態で配置されているひずみゲージを測定対象物の表面に取り付けて、測定対象物の変形に応じて抵抗体である金属線の抵抗値の変化から測定対象物のひずみを算出する方法が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２６３６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のひずみ測定方法では、測定対象物の表面に等間隔の格子状のマーカーを正確に貼り付け、または形成しなければならないため、マーカーの付設に非常に時間がかかってしまう。また、マーカーを読み取る際にラインスキャナを測定対象物に接触または近接させなければならない。
【０００７】
また、ひずみゲージを用いたひずみ計測法では、金属線の劣化によって温度ドリフトが生じてしまい正確な抵抗値を示さない場合がある。そして、計測値はひずみゲージ本体の長さに依存するため、ひずみゲージ本体の長さよりも小さくて局所的に生じるひずみを正確に測定できないということがある。さらに、ひずみゲージは、接着剤で取り付けているため、測定対象物が繰り返し変形すると、測定対象物からひずみゲージが離れてしまう虞がある。
【０００８】
そこで、測定対象物の表面に発生するひずみを直接測定することなく離れた位置から撮像装置で画像を取得して簡易に、かつ、高精度に計測可能なひずみ計測方法が求められている。
【０００９】
また、図１１に示すように、測定対象物５１ａの表面のひずみ計測領域１４が測定対象物５１ｂのように３次元変形（例えば、面外方向への変形）した場合、図１２に示すように、取得した画像は画像５２から画像５３のように画像の拡大収縮などにより取得した画像に誤差が生じてひずみ計測精度が低下する。
【００１０】
そこで、測定対象物の表面が３次元変形した場合でも取得画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることが望まれている。
【００１１】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、測定対象物の表面に発生するひずみを直接測定することなく離れた位置から撮像装置で画像を取得し、かつ測定対象物の表面が３次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができるひずみ計測装置及びひずみ計測方法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】
【００１２】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、予め定めた２点から測定対象物の表面を撮像して画像を取得する少なくとも１つの撮像装置と、前記撮像装置で取得した２点での各画像に基づいて、三角測量法によって前記測定対象物の表面の変位量を演算処理して前記測定対象物の表面のひずみを算出する演算装置と、を有することを特徴とするひずみ計測装置である。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記撮像装置は、前記予め定めた２点に設置する第１の撮像装置及び第２の撮像装置であることを特徴とするひずみ計測装置である。
【００１４】
第３の発明は、第１の発明において、前記撮像装置を前記予め定めた２点間を往復して移動させる撮像装置移動手段を有することを特徴とするひずみ計測装置である。
【００１５】
第４の発明は、第１から第３の何れか１つの発明において、前記演算装置は、予め定めた２点の前記撮像装置の撮像位置と前記撮像装置の視準角度に基づいて、取得した前記画像の面外方向の変形量を求めて画像の誤差を補正することを特徴とするひずみ計測装置である。
【００１６】
第５の発明は、予め定めた２点から測定対象物の表面を撮像して画像を取得する撮像工程と、前記撮像工程で取得した２点での各画像に基づいて、三角測量法によって前記測定対象物の表面の変位量を演算処理して前記測定対象物の表面のひずみを算出するひずみ算出工程と、を有することを特徴とするひずみ計測方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、測定対象物の表面に発生するひずみを直接測定することなく離れた位置から撮像装置で画像を取得し、かつ測定対象物の表面が３次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施例に係るひずみ計測装置の構成を簡略に示す図である。
【図２】図２は、本実施例に係る演算装置の概略構成図である。
【図３】図３は、画像を複数のエリアに分割した状態を示す図である。
【図４】図４は、ターゲット画像と比較用画像とを比較する方法の一例を示す図である。
【図５】図５は、ターゲット画像と比較用画像との相関程度を説明するための概略図である。
【図６】図６は、変位量からひずみを算出する方法を示す概念図である。
【図７】図７は、本実施例に係るひずみ計測装置でひずみを計測する流れの一例を説明する図である。
【図８】図８は、本実施例に係るひずみ計測装置の構成を簡略に示す図である。
【図９】図９は、本実施例に係るひずみ計測装置の撮像装置移動手段の概略構成図である。
【図１０】図１０は、図９のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】図１１は、測定対象物の表面が面外方向へ変形した場合の一例を説明する図である。
【図１２】図１２は、測定対象物の表面が面外方向へ変形した場合の画像の誤差を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係るひずみ計測装置及びひずみ計測方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに以下に記載した下記実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【実施例１】
【００２０】
本実施例に係るひずみ計測装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係るひずみ計測装置の構成を簡略に示す図である。図２は、本実施例に係る演算装置の概略構成図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施例に係るひずみ計測装置１０ａは、測定対象物１３の表面を撮像して画像を取得する撮像装置１１ａ、１１ｂと、取得した画像に基づいてひずみを算出する演算装置１２とを備える。
【００２２】
撮像装置１１ａ、１１ｂは、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を有する本体２１ａ、２１ｂと、撮像素子上に被写体の像を結像させるレンズ２２ａ、２２ｂとを備える。撮像装置１１ａ、１１ｂは、離れた位置から測定対象物１３の表面を撮像できるように測定対象物１３の正面側の予め定めた２点にそれぞれ配置され、測定対象物１３の表面を撮像して画像３５ａ、３５ｂを取得する。
【００２３】
図１に示すように、予め定めた２点とは、撮像装置１１ａ、１１ｂの本体の中心の間の距離がＷだけ離れ、撮像装置１１ａ、１１ｂと測定対象物１３の表面までの距離がＩだけ離れた位置である。また、撮像装置１１ａ、１１ｂの視準角度の中心線Ａ１と中心線Ａ２とがなす角度はθである。なお、視準角度とは、図１に示した撮像装置１１ａ、１１ｂからターゲット２５、２６に向かう視準線２３ａ、２３ｂ及び視準線２４ａ、２４ｂとがなす角度θ１、θ２のことである。
【００２４】
本実施例においては、上述した予め定めた２点に撮像装置１１ａ、１１ｂを設置して、それぞれの撮像装置１１ａ、１１ｂで離れた位置から測定対象物１３の表面を撮像して画像３５ａ、３５ｂを取得する。このように、予め定めた２点から撮像するステレオ法を用いて測定対象物１３の表面の画像を取得することにより、視差を用いた面外方向の変形量の計測（三角測量）を行うことができる。そして、後述する三角測量法の原理に基づいて画像の誤差を補正する。
【００２５】
撮像装置１１ａ、１１ｂで取得した画像３５ａ、３５ｂは、演算装置１２に送られ、記憶部４２に記憶される。
【００２６】
本実施例では、後述する演算装置１２の記憶部４２に記憶された画像３５ａ、３５ｂに基づいて、測定対象物１３の表面のひずみを算出する際に、後述する三角測量法の原理に基づいて画像の面外方向の誤差を補正することができる。
【００２７】
なお、撮像装置１１ａ、１１ｂは画像を取得できるものであればよく、例えば公知のデジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどを用いることができる。
【００２８】
次に、本実施例に係るひずみ計測装置１０ａの作用について説明する。まず、三角測量法の原理について図１を参照して説明する。図１に示すように、２台の撮像装置１１ａ、１１ｂが予め定めた２箇所の位置から計測対象物１３の表面及びターゲット２５、２６を撮影している状態を示している。三角測量法の原理では、図１に示すように、撮像装置１１ａ、１１ｂで撮像した画像３５ａ、３５ｂについて、撮像装置１１ａ、１１ｂの位置からの２つのターゲット座標２５、２６と撮像装置１１ａ、１１ｂの撮影した方向の角度θ１、θ２が求まり、２箇所の撮像装置の撮像位置と撮像装置の視準角度が定まる。
【００２９】
次に、撮像装置１１ａ、１１ｂの２箇所の位置からターゲット２５、２６に向かう視準線２３ａ、２３ｂ及び視準線２４ａ、２４ｂを決定し、これらの視準線２３ａ、２３ｂと視準線２４ａ、２４ｂとの交点を求める。ここで、これらの視準線の交点は、事実上ターゲット２５、２６の位置にあるので、この交点の座標が決まれば、ターゲットの座標値が決定する。このようにして、すべての計測すべきターゲットの座標値を計算処理することによって、測定対象物１３の面外方向の変形量を算出することができる。
【００３０】
本実施例においては、予め定めた２点から撮像装置１１ａ、１１ｂで画像を取得するため、上記の２箇所の撮像装置１１ａ、１１ｂの撮像位置と撮像装置の視準角度θ１、θ２は予め求めることができる。従って、２箇所の撮像装置１１ａ、１１ｂの撮像位置と撮像装置の視準角度θ１、θ２に基づいて、測定対象物１３の表面が面外変形した場合でも三角測量法によって取得した２つの画像３５ａ、３５ｂに基づいて画像の面外方向の変形量を求めることができ、画像の誤差を補正することができる。
【００３１】
このように、本実施例のひずみ計測装置１０ａによれば、予め定めた２点から撮像装置１１ａ、１１ｂで画像を取得するため、測定対象物１３の表面が面外変形した場合でも三角測量法によって取得した２つの画像３５ａ、３５ｂに基づいて画像の面外方向の変形量を求めることができ、測定対象物１３の表面が面外方向に３次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施例のひずみ計測装置１０ａによれば、測定対象物１３の表面に発生するひずみを直接測定することなく離れた位置から撮像装置１１ａ、１１ｂで画像を取得して、画像解析によりひずみを精度良く算出することができる。
【００３３】
次に、演算装置について説明する。図２に示すように、演算装置１２は、撮像装置１１ａによって撮像された画像３５ａ、３５ｂを取り込むＩ／Ｆ部４１と、Ｉ／Ｆ部４１に取り込まれた画像３５ａ、３５ｂを格納するハードディスクドライブなどの記憶部４２と、記憶部４２に保持しているプログラム等をメモリに読み出して実行するＣＰＵなどの演算部４３と、キーボードやマウス等の入力部４４と、ディスプレイやプリンタ等の出力部４５とを備えている。演算装置１２としては、例えば、パーソナルコンピュータなどを適用することができる。
【００３４】
記憶部４２には、測定対象物１３を撮像し、撮像された画像３５ａ、３５ｂ・・・を記憶部４２に格納する撮像プログラム４２ａと、この撮像プログラム４２ａにより撮像された画像３５ａ、３５ｂから測定対象物１３の変位量を算出する変位量算出プログラム４２ｂと、この変位量算出プログラム４２ｂにより算出された変位量に基づいてひずみを算出するひずみ算出プログラム４２ｃなどが格納されている。
【００３５】
次に、撮像プログラム４２ａ、変位量算出プログラム４２ｂ、ひずみ算出プログラム４２ｃが実行する処理について説明する。
【００３６】
＜撮像プログラム４２ａが実行する処理＞
演算部４３は、撮像装置１１ａの撮像範囲、撮像距離、焦点距離等の撮像条件に関する値をそれぞれ入力部４４でユーザから受け付け、ここで受け付けた各値に撮像装置１１ａの設定を変更する処理を実行する。
【００３７】
続いて、演算部４３は、撮像装置１１ａ、１１ｂに対して撮像を実行する撮像信号を送信する。この撮像信号を受信した撮像装置１１ａ、１１ｂにより撮像が実行され、測定対象物１３の表面を撮像した画像が取得される。取得された画像は、Ｉ／Ｆ部４１を介して全て記憶部４２に格納される。
【００３８】
演算部４３は、測定対象物１３の表面を撮像する処理を実行する。これにより、画像３５ａ、画像３５ｂが取得される。
【００３９】
＜変位量算出プログラム４２ｂが実行する処理＞
演算部４３は、画像３５ａ、３５ｂを記憶部４２から読み出して、画像３５ａと、画像３５ｂとを比較照合し、測定対象物１３の表面の変位量を算出する処理を実行する。
【００４０】
変位量の算出には、画像３５ａ、３５ｂの輝度値分布から変位量を算出可能なデジタル画像相関法を用いることができる。
【００４１】
図３は、画像を複数のエリアに分割した状態を示す図である。具体的には、図３に示すように、まず、画像３５ａ、画像３５ｂをそれぞれ複数のエリアＥｉｊ（例えば、３６×３６ピクセル）に分割する。
【００４２】
次に、画像３５ａの複数のエリアＥｉｊから１つのエリアＥｉｊ（例えば、エリアＥ２２）を選択する。以下、変形前の画像３５ａのエリアＥｉｊから選択された１つのエリアＥｉｊをターゲット画像３５ａａという。
【００４３】
また、画像３５ｂについて上記エリアＥｉｊよりもやや大きい切り出し区間（例えば、７２×７２ピクセル）を指定して比較用画像３５ｂｂを抽出する。なお、切り出し区間の大きさは、エリアＥｉｊの大きさと無関係に設定可能であり、演算部４３等の処理能力に応じて適宜設定することができる。
【００４４】
図４は、ターゲット画像３５ａａと比較用画像３５ｂｂとを比較する方法の一例を示す図である。また、図５は、ターゲット画像３５ａａと比較用画像３５ｂｂとの相関程度を説明するための概略図である。以下の説明において、図４に示すように、図中左右方向をＸ軸方向、図中上下方向をＹ軸方向として説明をする。
【００４５】
図４に示すように、演算部４３は、比較用画像３５ｂｂにターゲット画像３５ａａを重ね合わせてターゲット画像３５ａａの位置を上下方向にずらしながら、ターゲット画像３５ａａと最も良い相関を得る位置を比較用画像３５ｂｂより特定する。相関の程度は、図５に示すように、相関関数Ｓ＝ｆ（ｘ、ｙ）の値が小さくなるほど輝度値分布の相関程度は高くなり、位置検出の精度は高くなる。実際の変位量は、１ピクセルの大きさよりも小さい場合があるため、１ピクセル以下の解像度で変位量を検出できるように、スプライン関数等を利用して輝度値分布を内挿補間し、関数Ｓが最小となる位置座標及びＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ方向（Ｘ軸からＹ軸へ向かって４５°傾斜した向き）への各変位量（Δｘ、Δｙ、Δｘｙ）をそれぞれ算出する。
【００４６】
上述した比較用画像３５ｂｂにターゲット画像３５ａａを重ね合わせる処理を全てのエリアＥｉｊに対して繰り返して実施して、変形後の画像３５ｂ全体における各エリアＥｉｊ毎のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ方向への変位量（Δｘ、Δｙ、Δｘｙ）をそれぞれ算出する。
【００４７】
続いて、演算部４３は、算出した各変位量（Δｘ、Δｙ、Δｘｙ）を記憶部４２に格納する。
【００４８】
なお、本実施例では、画像解析法として、デジタル画像相関法を用いた場合について説明したが、この手法に限定されるものではなく、一般的な画像解析法を用いてもよい。
【００４９】
＜ひずみ算出プログラム４２ｃが実行する処理＞
図６は、変位量からひずみを算出する方法を示す概念図である。図６に示すように、演算部４３は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ方向への各変位量（Δｘ、Δｙ、Δｘｙ）を記憶部４２から読み出して、変形後の画像３５ｂからひずみを算出する算出エリアＥｉｊ（例えば、Ｅ４４）を選択し、ここで選択した算出対象エリアＥｉｊ（例えば、Ｅ４４）を中心点として所定の距離Ｌだけ離れた点対称となる２つのエリアＥｉｊ（例えば、Ｘ軸方向を算出する場合Ｅ１４、Ｅ７４）におけるそれぞれの変位量（Δｘ、Δｙ、Δｘｙ）に基づいて、算出対象エリアＥｉｊ（例えば、Ｅ４４）のひずみを算出する処理を実行する。ここで、算出対象エリアＥｉｊを中心点として点対称の位置に存在する上記２つのエリアＥｉｊ間の距離を評点間距離ＧＬとする。上記２つのエリアＥｉｊは算出対象エリアＥｉｊに対して点対称位置に存在するので、評点間距離ＧＬは、上記所定の距離Ｌの２倍となる。
【００５０】
演算部４３は、評点間距離ＧＬの値をキーボード等の入力部４４でユーザから受け付けて、算出対象エリアＥｉｊにおけるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ方向への各ひずみ（Δｘ、Δｙ、Δｘｙ）を算出する処理を実行する。
【００５１】
（Ｘ軸方向のひずみを算出する場合）
図６に示すように、エリアＥｉｊ（例えば、Ｅ４４）のＸ軸方向のひずみεｘを算出する場合は、ユーザにて設定された評点間距離ＧＬに基づいて、Ｘ軸方向へ±０．５ＧＬ離れた両エリアＥｉｊ（例えば、Ｅ１４、Ｅ７４）の変位量よりひずみεｘを算出する。ひずみεｘは、下記式（１）により算出する。
εｘ＝（Δｘ（ｘ＋０．５ＧＬ、ｙ）−Δｘ（ｘ−０．５ＧＬ、ｙ））／ＧＬ  …（１）
ここで、εｘ：各エリアＥｉｊにおけるＸ軸方向のひずみ、Δｘ：各エリアＥｉｊにおけるＸ軸方向への変位量、ＧＬ：評点間距離である。
【００５２】
（Ｙ軸方向のひずみを算出する場合）
また、図６に示すように、エリアＥｉｊ（例えば、Ｅ４４）のＹ軸方向のひずみεｙを算出する場合は、評点間距離ＧＬに基づいて、Ｙ軸方向へ±０．５ＧＬ離れた両エリアＥｉｊ（例えば、Ｅ４１、Ｅ４７）の変位量よりひずみεｙを算出する。ひずみεｙは、下記式（２）より算出する。
εｙ＝（Δｙ（ｘ、ｙ＋０．５ＧＬ）−Δｙ（ｘ、ｙ−０．５ＧＬ））／ＧＬ  …（２）
ここで、εｙ：各エリアＥｉｊにおけるＹ軸方向のひずみ、Δｙ：各エリアＥｉｊにおけるＹ軸方向への変位量である。
【００５３】
（ＸＹ方向へのひずみを算出する場合）
さらに、エリアＥｉｊのＸＹ方向のひずみεｘｙを算出する場合は、評点間距離ＧＬに基づいて、ＸＹ方向へ±０．５ＧＬ離れた両エリアＥｉｊの変位量よりひずみεｘｙを算出する。ひずみεｘｙは、下記式（３）より算出する。
εｘｙ＝（Δｘｙ（ｘ＋０．５ＧＬ、ｙ＋０．５ＧＬ）−Δｘｙ（ｘ−０．５ＧＬ、ｙ−０．５ＧＬ））／ＧＬ  …（３）
ここで、εｘｙ：各エリアＥｉｊにおけるＸＹ方向へのひずみ、Δｘｙ：各エリアＥｉｊにおけるＸＹ方向への変位量である。
【００５４】
続いて、演算部４３は、上記式（１）、（２）、（３）によりそれぞれ算出されたＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ方向の各ひずみ（εｘ、εｙ、εｘｙ）を記憶部４２に格納する。
【００５５】
続いて、演算部４３は、上述した三角測量法によって取得した２つの画像３５ａ、３５ｂに基づいて求めた画像の面外方向の変形量に基づき、上記により算出されたＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ方向の各ひずみ（εｘ、εｙ、εｘｙ）の誤差を補正して、補正後のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ方向の各ひずみ（εｘ、εｙ、εｘｙ）を記憶部４２に格納する。
【００５６】
最後に、演算部４３は、補正後の各ひずみ（εｘ、εｙ、εｘｙ）を出力部４５に送信し、出力部４５のモニタに表示する。
【００５７】
次に、本実施例に係るひずみ計測装置１０ａを用いて測定対象物１３のひずみを計測するひずみ計測の流れについて説明する。
【００５８】
図７は、ひずみを計測する流れの一例を説明する図である。図７に示すように、予め測定対象物１３の測定対象領域の表面に、スプレーなどにより耐熱性の塗料などを不規則に吹き付けて目印付けをする（ステップＳ１０）。この際、目印は形状及び外寸はそれぞれ異なっており、配列も不規則である。なお、本実施例では、スプレー等で耐熱性の塗料などを吹き付けて目印を付したが、これに限定されるものではなく、例えば、チョークなどを用いて粉末マーキング材を測定対象物の表面に付着させるようにしてもよい。
【００５９】
次に、演算装置１２の演算部４３が撮像装置１１ａ、１１ｂの撮像条件である撮像範囲、撮像距離、焦点距離等の各値を入力部４４でユーザから受け付ける（ステップＳ１１）。なお、上記の撮像条件は撮像装置１１ａ、１１ｂから自動で入力されるようにしてもよい。
【００６０】
次に、演算装置１２に制御された撮像装置１１ａ、１１ｂにより測定対象物１３の表面を撮像して画像３５ａ、３５ｂを取得する（ステップＳ１２）。撮像装置１１ａ、１１ｂで取得した画像３５ａ、３５ｂは演算装置１２に送られ、記憶部４２に格納される。
【００６１】
変位量算出工程（ステップＳ１３）では、演算部４３が記憶部４２に格納された画像３５ａ、３５ｂに基づいて、上述した変位量算出プログラム４２ｂを実行して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ方向への変位量（Δｘ、Δｙ、Δｘｙ）をそれぞれ算出する（ステップＳ１３）。算出された各変位量（Δｘ、Δｙ、Δｘｙ）は、演算部４３により記憶部４２に格納される。各変位量（Δｘ、Δｙ、Δｘｙ）を算出したら、ひずみ算出工程（ステップＳ１４）へ移行する。
【００６２】
ひずみ算出工程（ステップＳ１４）では、演算部４３が記憶部４２に格納された変位量算出工程（ステップＳ１３）で算出した各変位量（Δｘ、Δｙ、Δｘｙ）に基づいて、上述したひずみ算出プログラム４２ｃを実行して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ方向の各ひずみ（εｘ、εｙ、εｘｙ）をそれぞれ算出する（ステップＳ１４）。算出された各ひずみ（εｘ、εｙ、εｘｙ）は、演算部４３により記憶部４２に格納される。続いて、演算部４３は、上述した三角測量法によって取得した２つの画像３５ａ、３５ｂに基づいて求めた画像の面外方向の変形量に基づき、上記により算出されたＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ方向の各ひずみ（εｘ、εｙ、εｘｙ）の誤差を補正して、補正後のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ方向の各ひずみ（εｘ、εｙ、εｘｙ）を記憶部４２に格納する。
【００６３】
次に、補正後の各ひずみ（εｘ、εｙ、εｘｙ）を出力する出力工程（ステップＳ１５）へ移行する。出力工程（ステップＳ１５）では、演算部４３が、補正後の各ひずみ（εｘ、εｙ、εｘｙ）を記憶部４２から読み出して、出力部４５へ送信し、出力部４５のモニタ等に表示する。
【００６４】
本実施例のひずみ計測装置１０ａによれば、予め定めた２点から撮像装置１１ａ、１１ｂで画像を取得するため、測定対象物１３の表面が面外変形した場合でも三角測量法によって取得した２つの画像３５ａ、３５ｂに基づいて画像の面外方向の変形量を求めることができ、画像の誤差を補正することができる。よって、本実施例のひずみ計測装置１０ａによれば、測定対象物１３の表面が面外方向に３次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができる。
【００６５】
また、本実施例のひずみ計測装置１０ａによれば、撮像装置１１ａ、１１ｂで測定対象物１３の表面を撮像し、この撮像した画像に基づいてひずみを算出するため、測定対象物１３から離れた場所からひずみを精度良く算出することができる。
【実施例２】
【００６６】
本実施例に係るひずみ計測装置１０ｂについて説明する。本実施例に係るひずみ計測装置１０ｂは、上述した図１に示す実施例１に係るひずみ計測装置１０ａに備えられている撮像装置１１ａ、１１ｂが１台の撮像装置１１ｃである構成と撮像装置移動手段１５とを備えた構成以外は実施例１と同様である。上述した実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００６７】
図８は、本実施例に係るひずみ計測装置の構成を簡略に示す図である。
【００６８】
図８に示すように、本実施例に係るひずみ計測装置１０ｂは、測定対象物１３の表面を撮像して画像を取得する撮像装置１１ｃと、取得した画像に基づいてひずみを算出する演算装置１２と、撮像装置を予め定めた２点間を往復して移動させる撮像装置移動手段１５とを備える。
【００６９】
撮像装置１１ｃは、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を有する本体２１ｃと、撮像素子上に被写体の像を結像させるレンズ２２ｃとを備える。撮像装置１１ｃは、離れた位置から測定対象物１３の表面を撮像できるように測定対象物１３の正面側の撮像装置移動手段１５に配置され、測定対象物１３の表面を撮像して画像３５ａ、３５ｂを取得する。
【００７０】
図８に示すように、予め定めた２点とは、移動前後の撮像装置１１ｃの本体の中心の間の距離がＷだけ離れ、移動前後の撮像装置１１ｃと測定対象物１３の表面までの距離がＩだけ離れた位置である。また、移動前後の撮像装置１１ｃの視準角度の中心線Ｂ１と中心線Ｂ２とがなす角度はθである。なお、視準角度とは、図８に示した撮像装置１１ａ、１１ｂからターゲット２５、２６に向かう視準線２３ａ、２３ｂ及び視準線２４ａ、２４ｂとがなす角度θ１、θ２のことである。
【００７１】
本実施例においては、上述した予め定めた２点に撮像装置移動手段１５により撮像装置１１ｃを移動して、移動前後の撮像装置１１ｃで離れた位置から測定対象物１３の表面を撮像して画像３５ａ、３５ｂを取得する。このように、１台の撮像装置１１ｃで予め定めた２点から撮像するステレオ法を用いて測定対象物１３の表面の画像を取得することにより、視差を用いた面外方向の変形量の計測（三角測量）を行うことができる。そして、実施例１で上述した三角測量法の原理に基づいて画像の誤差を補正する。
【００７２】
移動前後の撮像装置１１ｃで取得した画像３５ａ、３５ｂは、演算装置１２に送られ、記憶部４２に記憶される。
【００７３】
本実施例では、実施例１で上述した演算装置１２の記憶部４２に記憶された画像３５ａ、３５ｂに基づいて、測定対象物１３の表面のひずみを算出する際に上述した三角測量法の原理によって面外方向の誤差を補正することができる。
【００７４】
なお、撮像装置１１ｃは画像を取得できるものであればよく、例えば公知のデジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどを用いることができる。
【００７５】
次に、撮像装置移動手段１５について説明する。図９は、本実施例に係るひずみ計測装置１０ｂの撮像装置移動手段１５の概略構成図である。図１０は、図９のＡ−Ａ断面図である。
【００７６】
図９、１０に示すように、撮像装置移動手段１５は、基台３１と、撮像装置１１ｃを移動させる移動テーブル３２と、撮像装置１１ｃを回転させる回転テーブル３３と、移動テーブル３２を予め定めた２点間を所定距離だけ移動させるためのステップモータ３４及びねじ棒３５と、回転テーブル３３を予め定めた角度だけ回転させるステップモータ３６及びねじ棒３７とを備える。回転テーブル３３には撮像装置１１ｃが設置される。
【００７７】
基台３１は、移動テーブル３２とステップモータ３４とを支持する基台である。移動テーブル３２は、ステップモータ３４によって駆動されるねじ棒３５により矢印Ｃに示すように予め定めた２点間を往復移動するようになっている。回転テーブル３３は、ステップモータ３６により矢印Ｄに示すように、移動テーブル３２が予め定めた２点間を移動する際に移動前後の撮像装置１１ｃの視準角度の中心線Ｂ１と中心線Ｂ２とがなす角度θだけ回転する（図８参照）。なお、移動テーブル３２の位置及び移動する距離Ｗと回転テーブル３３が回転する角度θは予め設定されている。
【００７８】
なお、移動テーブル３２の位置及び移動する距離Ｗと回転テーブル３３が回転する角度θは、それぞれステップモータ３４、２６により制御され、ステップモータ３４、２６は演算装置１２により制御されている。
【００７９】
このように、本実施例のひずみ計測装置１０ｂの撮像装置移動手段１５は、移動テーブル３２上の回転テーブル３３に設置された撮像装置１１ｃを、予め定めた２点間を往復移動及び予め定めた角度を回転させることができる。
【００８０】
本実施例では、撮像装置移動手段１５を用いることで、１台の撮像装置１１ｃにより、予め定めた２点から撮像するステレオ法を用いて測定対象物１３の表面の画像３５ａ、３５ｂを取得することにより、視差を用いた面外方向の変形量の計測（三角測量）を行うことができる。そして、上述した三角測量法の原理に基づいて画像の誤差を補正することができる。
【００８１】
従って、本実施例によれば、撮像装置移動手段１５を用いて、予め定めた２点から撮像装置１１ｃで画像を取得するため、測定対象物１３の表面が面外変形した場合でも三角測量法によって取得した２つの画像３５ａ、３５ｂに基づいて画像の面外方向の変形量を求めることができ、画像の誤差を補正することができる。よって、本実施例のひずみ計測装置１０ｂによれば、測定対象物１３の表面が面外方向に３次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができる。
【００８２】
以上、実施例１、２で説明したように、本発明のひずみ計測装置では、予め定めた２点から撮像するステレオ法を用いて測定対象物の表面の画像を取得するため、視差を用いた面外方向の変形量の計測（三角測量）を行うことができ、三角測量法の原理に基づいて画像の誤差を補正することができる。従って、本発明によれば、測定対象物の表面が面外方向に３次元変形した場合でも画像の誤差を補正して、ひずみ計測の精度を向上させることができる。
【００８３】
また、本発明のひずみ計測装置によれば、撮像装置で測定対象物の表面を撮像し、この撮像した画像に基づいてひずみを算出するため、測定対象物から離れた場所からひずみを精度良く算出することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０ａ、１０ｂ  ひずみ計測装置
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  撮像装置
１２  演算装置
１３  測定対象物
１４  ひずみ計測領域
１５  撮像装置移動手段
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ  本体
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  レンズ
２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ  撮像装置の視準角度
２５、２６  ターゲット
３１  基台
３２  移動テーブル
３３  回転テーブル
３４、３６  ステップモータ
３５、３７  ねじ棒
３５ａ、３５ｂ、３５ａａ、３５ｂｂ、５２、５３  画像
４１  Ｉ／Ｆ部
４２  記憶部
４３  演算部
４４  入力部
４５  出力部
５１ａ、５１ｂ  測定対象物
θ  撮像装置の視準角度の中心線がなす角度
θ１、θ２  撮像装置の視準角度
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２  撮像装置の視準角度の中心線
【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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【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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