(57)【要約】【課題】被計測物の形状の計測における計測精度及びロバスト性を向上させるのに有利な計測装置を提供する。【解決手段】被計測物の形状を計測する計測装置であって、第１波長の光で形成された複数のラインを含むラインパターン光と、前記第１波長とは異なる第２波長の光で形成され、前記複数のラインのそれぞれを識別するための識別パターンを含む識別パターン光とを前記被計測物に投影する投影部と、前記被計測物に投影された前記ラインパターン光と前記識別パターン光とを波長により分離して撮像し、前記ラインパターン光に対応する第１画像と、前記識別パターン光に対応する第２画像とを取得する撮像部と、前記第１画像と前記第２画像とに基づいて、前記被計測物の形状の情報を求める処理部と、を有することを特徴とする計測装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測物の形状を計測する計測装置であって、
第１波長の光で形成された複数のラインを含むラインパターン光と、前記第１波長とは異なる第２波長の光で形成され、前記複数のラインのそれぞれを識別するための識別パターンを含む識別パターン光とを前記被計測物に投影する投影部と、
前記被計測物に投影された前記ラインパターン光と前記識別パターン光とを波長により分離して撮像し、前記ラインパターン光に対応する第１画像と、前記識別パターン光に対応する第２画像とを取得する撮像部と、
前記第１画像と前記第２画像とに基づいて、前記被計測物の形状の情報を求める処理部と、
を有することを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記投影部は、
前記複数のラインに対応する形状を有し、前記第１波長の光を透過する透過部を含む第１マスクと、
前記識別パターンに対応する形状を有し、前記第２波長の光を透過する透過部を含む第２マスクと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記投影部は、前記第１マスクの前記透過部を透過した前記第１波長の光と前記第２マスクの前記透過部を透過した前記第２波長の光とを合成する光学素子を含むことを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記投影部は、
前記第１波長の光で前記第１マスクを照明する第１照明光学系と、
前記第２波長の光で前記第２マスクを照明する第２照明光学系と、
を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記投影部は、前記複数のラインに対応する形状を有して前記第１波長の光を透過する第１透過部と、前記識別パターンに対応する形状を有して前記第２波長の光を透過する第２透過部とを含むマスクを含むことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項６】
前記投影部は、前記第１波長の光及び前記第２波長の光を含む光で前記マスクを照明する照明光学系を含むことを特徴とする請求項５に記載の計測装置。
【請求項７】
前記識別パターンは、複数のドットを含むことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項８】
前記複数のドットのそれぞれの寸法は、前記複数のラインのそれぞれの幅よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の計測装置。
【請求項９】
前記第１波長及び前記第２波長とは異なる第３波長の光で前記被計測物を均一に照明する照明部を更に有し、
前記撮像部は、前記第３波長の光を前記ラインパターン光及び前記識別パターン光から波長により分離して撮像し、前記第３波長の光に対応する第３画像を取得し、
前記処理部は、前記第３画像に基づいて、前記被計測物のエッジを求めることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記撮像部は、赤色の波長の光の画像、緑色の波長の光の画像及び青色の波長の光の画像を取得可能なカラーセンサを含み、
前記第１波長、前記第２波長及び前記第３波長のそれぞれは、前記赤色の波長、前記緑色の波長及び前記青色の波長のいずれかに対応する波長であることを特徴とする請求項９に記載の計測装置。
【請求項１１】
前記撮像部は、
前記ラインパターン光と前記識別パターン光とを波長により分離する光学素子と、
前記光学素子によって分離された前記ラインパターン光を撮像する第１撮像素子と、
前記光学素子によって分離された前記識別パターン光を撮像する第２撮像素子と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１２】
被計測物にパターン光を投影して、前記被計測物に投影されたパターン光を撮像する計測装置であって、
第１波長の光で形成された複数のラインを含むラインパターン光と、前記第１波長とは異なる第２波長の光で形成され、前記複数のラインのそれぞれを識別するための識別パターンを含む識別パターン光とを前記被計測物に投影する投影部と、
前記被計測物に投影された前記ラインパターン光と前記識別パターン光とを波長により分離して撮像し、前記ラインパターン光に対応する第１画像と、前記識別パターン光に対応する第２画像とを取得する撮像部と、
を有することを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被計測物の形状を計測する計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工業製品の組立工程などのこれまで人間が行ってきた複雑なタスクをロボットが代わりに行うようになってきている。ロボットはハンドなどのエンドエフェクタによって部品を把持して組立を行うが、このような組立を実現するためには、把持対象の部品（ワーク）の３次元座標点群である３次元形状（位置姿勢）を計測する必要がある。
【０００３】
ワークの３次元形状を高密度に計測する技術として、複数のラインを含むラインパターンをワークに投影するパターン投影法が知られている。ここで、組立工程を高速化するために、計測装置とワークとを相対的に移動させながらワークの３次元形状を計測する場合を考える。この場合、１つの撮像画像、或いは、同時刻に取得された複数の撮像画像から計測を行わなければならず、これに関連する技術が提案されている（特許文献１乃至４参照）。
【０００４】
特許文献１には、パターン投影法を用いてワークの３次元形状を計測する計測装置が開示されている。特許文献１では、ランダムに配置されたドットによって符号化されたドットパターンをワークに投影し、ドットの位置関係に基づいて、ワークに投影されたパターンと撮像画像との対応付けを行うことで、１つの撮像画像からワークの３次元形状を求めている。
【０００５】
また、特許文献２や特許文献３にも、パターン投影法を用いて、１つの撮像画像からワークの３次元形状を取得する計測装置が開示されている。特許文献２では、ラインパターンと、ライン間に配置された符号化パターンとを含むパターンを用いて、符号化パターンからラインパターンの対応付けを行うことで、１つの撮像画像からワークの３次元形状を求めることを可能としている。また、特許文献３では、色によって符号化されたカラーラインパターンを用いることで、同時刻に取得されたカラー撮像画像からワークの３次元形状を求めることを可能としている。
【０００６】
特許文献４には、ワークの３次元座標点群データからワークの位置姿勢を計測する技術が開示されている。特許文献４では、パターン投影法などから得られる３次元座標点群データと、ワークを均一に照明したときの輝度画像から得られる情報（エッジデータ）とを利用したモデルフィッティングによって、ワークの位置姿勢を求めている。特許文献４では、３次元座標点群データの誤差及びエッジデータの誤差のそれぞれが別々の確率分布に従うものとして、最尤推定を用いてワークの位置姿勢を推定している。従って、初期条件が悪い場合であっても、ワークの位置姿勢を安定的に推定することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２５１７０６２号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８５８３２号公報
【特許文献３】特許第４４３３９０７号公報
【特許文献４】特許第５３９３３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ワークのデフォーカスやワークの表面における反射率分布などに起因して撮像画像が劣化した場合に、ドットパターン、即ち、符号化パターンの認識が困難になってしまう。
【０００９】
一方、特許文献２に開示されているように、ラインパターン及びライン間に配置された符号化パターンを含むパターンを用いる場合であっても、ワークのデフォーカスなどに起因する撮像画像の劣化を考慮する必要がある。この場合、符号化パターンを認識可能にするためにラインパターンの間隔を十分に広くしなければならないため、計測される座標点群、即ち、ワークの３次元座標点群の密度が低下してしまう。また、特許文献３に開示されているように、色によって符号化されたカラーラインパターンを用いる場合には、ワークの表面における反射率分布や色特性に起因して符号の認識性が低下してしまう。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、被計測物の形状の計測における計測精度及びロバスト性を向上させるのに有利な計測装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての計測装置は、被計測物の形状を計測する計測装置であって、第１波長の光で形成された複数のラインを含むラインパターン光と、前記第１波長とは異なる第２波長の光で形成され、前記複数のラインのそれぞれを識別するための識別パターンを含む識別パターン光とを前記被計測物に投影する投影部と、前記被計測物に投影された前記ラインパターン光と前記識別パターン光とを波長により分離して撮像し、前記ラインパターン光に対応する第１画像と、前記識別パターン光に対応する第２画像とを取得する撮像部と、前記第１画像と前記第２画像とに基づいて、前記被計測物の形状の情報を求める処理部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、例えば、被計測物の形状の計測における計測精度及びロバスト性を向上させるのに有利な計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における計測装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す計測装置における第１マスク及び第２マスクのそれぞれの構成の一部を示す図である。
【図３】図１に示す計測装置及び従来技術の計測装置のそれぞれにおけるドットプロファイルの一例を示す図である。
【図４】図１に示す計測装置及び従来技術の計測装置のそれぞれにおけるドットプロファイルの一例を示す図である。
【図５】図１に示す計測装置及び従来技術の計測装置のそれぞれにおけるドットプロファイルの一例を示す図である。
【図６】図１に示す計測装置における第２マスクの構成の一部を示す図である。
【図７】図２に示す第１マスク及び第２マスクと置換可能なマスクの構成の一部を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における計測装置の構成を示す概略図である。
【図９】従来技術の計測装置におけるマスクの構成の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における計測装置１の構成を示す概略図である。計測装置１は、パターン投影法を用いて、被計測物ＭＴの３次元座標点群である３次元形状（位置姿勢）を計測するパターン投影計測装置である。計測装置１は、図１に示すように、投影部１１と、撮像部１２と、処理部１３とを有する。
【００１７】
計測装置１は、投影部１１によって被計測物ＭＴに投影されたパターンを撮像部１２で撮像して画像を取得し、かかる画像に基づいて、被計測物ＭＴの形状を処理部１３で求めている。本実施形態では、第１波長の光で形成された複数のラインを含むラインパターン光と、第１波長とは異なる第２波長の光で形成された符号化パターン光とが被計測物ＭＴに投影される。そして、被計測物ＭＴに投影されたラインパターン光と符号化パターン光とを波長により分離して、ラインパターン光に対応する画像と、符号化パターン光に対応する画像とを取得する。これにより、符号化パターン光の認識性を向上させ、計測条件や被計測物ＭＴに対してロバストなパターン投影計測装置を実現することができる。以下、計測装置１の具体的な構成や計測装置１における効果（被計測物ＭＴの３次元形状の計測における計測精度及びロバスト性の向上）について説明する。
【００１８】
投影部１１は、第１波長の光からなるラインパターン光と、第２波長の光からなる符号化パターン光とを被計測物ＭＴに投影する。ここで、符号化パターン光とは、ラインパターン光に含まれる複数のラインのそれぞれを識別するための識別パターン光である。投影部１１は、第１光源１１１ａと、第２光源１１１ｂと、第１照明光学系１１２ａと、第２照明光学系１１２ｂと、第１マスク１１３ａと、第２マスク１１３ｂと、ダイクロイックプリズム１１４と、投影光学系１１５とを含む。
【００１９】
第１光源１１１ａ及び第２光源１１１ｂは、それぞれ異なる波長の光を射出する。本実施形態では、第１光源１１１ａは、第１波長の光を射出し、第２光源１１１ｂは、第２波長の光を射出する。第１照明光学系１１２ａは、第１光源１１１ａからの第１波長の光で第１マスク１１３ａを均一に照明する光学系であり、第２照明光学系１１２ｂは、第２光源１１１ｂからの第２波長の光で第２マスク１１３ｂを均一に照明する光学系である。第１照明光学系１１２ａ及び第２照明光学系１１２ｂは、例えば、ケーラー照明となるように構成されている。
【００２０】
第１マスク１１３ａ及び第２マスク１１３ｂのそれぞれには、例えば、ガラス基板をクロムめっきすることによって、被計測物ＭＴに投影するパターンに対応する透過部が形成されている。ダイクロイックプリズム１１４は、第１マスク１１３ａ（の透過部）及び第２マスク１１３ｂ（の透過部）のそれぞれを透過した各パターン光（第１波長の光と第２波長の光）を合成する光学素子である。投影光学系１１５は、第１マスク１１３ａからの第１波長の光及び第２マスク１１３ｂからの第２波長の光を被計測物ＭＴに結像する光学系であって、第１マスク１１３ａ及び第２マスク１１３ｂのそれぞれを透過した各パターン光を被計測物ＭＴに投影する。
【００２１】
本実施形態では、第１マスク１１３ａは、複数のラインを含むラインパターン光を生成し、第２マスク１１３ｂは、符号化パターン光として、複数のドット（識別パターン）を含むドットパターン光を生成する。従って、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１マスク１１３ａは、複数のラインに対応する形状を有し、第１波長の光を透過する透過部を含み、第２マスク１１３ｂは、複数のドットに対応する形状を有し、第２波長の光を透過する透過部を含む。なお、ドットパターン光は、撮像部１２で撮像されたラインパターン光に含まれる各ラインが何番目のラインであるかを対応付けするための符号としての機能を有する。ここで、図２（ａ）は、第１マスク１１３ａの構成の一部を示す図であり、図２（ｂ）は、第２マスク１１３ｂの構成の一部を示す図である。
【００２２】
一方、被計測物に投影するパターン光を生成するマスクとして、特許文献１には、図９に示すように、ドットラインパターン光を生成するマスクが開示されている。本実施形態（図２（ａ）及び図２（ｂ））と特許文献３（図９）とでは、ドットラインパターンをラインパターン光とドットパターン光とに分離している点、及び、ドットパターン光に含まれるドットが明部（明るいパターン）で構成されている点で異なる。
【００２３】
図１に戻って、撮像部１２は、被計測物ＭＴに投影されたラインパターン光とドットパターン光とを波長により分離して同時刻に撮像する。撮像部１２は、第１波長の光からなるラインパターン光に対応するラインパターン画像と、第２波長の光からなるドットパターン光に対応する符号化パターン画像とを取得する。撮像部１２は、撮像光学系１２１と、ダイクロイックプリズム１２２と、第１画像センサ１２３ａと、第２画像センサ１２３ｂとを含む。
【００２４】
撮像光学系１２１は、被計測物ＭＴに投影されたラインパターン光を第１画像センサ１２３ａに結像し、被計測物ＭＴに投影されたドットパターン光を第２画像センサ１２３ｂに結像するための光学系である。ダイクロイックプリズム１２２は、被計測物ＭＴに投影されたラインパターン光とドットパターン光とを分離する光学素子である。第１画像センサ１２３ａは、ダイクロイックプリズム１２２によって分離されたラインパターン光を撮像する撮像素子（第１撮像素子）である。第２画像センサ１２３ｂは、ダイクロイックプリズム１２２によって分離されたドットパターン光を撮像する撮像素子（第２撮像素子）である。第１画像センサ１２３ａ及び第２画像センサ１２３ｂは、例えば、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサなどで構成されている。
【００２５】
上述したように、投影部１１は、それぞれ異なる２つの波長の光からなるラインパターン光及びドットパターン光を被計測物ＭＴに投影する機能を有する。また、撮像部１２は、被計測物ＭＴに投影されたラインパターン光とドットパターン光とを分離して撮像する機能を有する。
【００２６】
処理部１３は、撮像部１２で取得されたラインパターン画像と符号化パターン画像とに基づいて、被計測物ＭＴの形状の情報を求める。処理部１３は、例えば、ラインパターン画像及び符号化パターン画像から、ラインパターン光に含まれる各ラインの対応付けを行い、三角測量の原理に基づいて、被計測物ＭＴの３次元座標点群データを演算する。そして、処理部１３は、予め登録されている被計測物ＭＴのＣＡＤモデルに対して、３次元座標点群データをモデルフィッティングすることによって、被計測物ＭＴの３次元形状を演算する。
【００２７】
本実施形態の計測装置１では、ドットパターン光に対応する符号化パターン画像から各ドットを認識して、ラインパターン画像における各ラインの対応付けを行う。従って、符号化パターン画像からドットを正しく認識する必要がある。図３（ａ）は、図９に示すマスク（特許文献１に開示されたマスク）で生成されたパターン光を撮像した場合のドットプロファイルを示す図である。図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示す第２マスク１１３ｂで生成されたドットパターン光を撮像した場合のドットプロファイルを示す図である。ここで、ドットプロファイルとは、ラインパターン画像におけるラインに沿った方向での任意の１つのドットの断面プロファイルである。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）では、縦軸に輝度を採用し、横軸にラインに沿った方向の位置を採用している。
【００２８】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すドットプロファイルは、被計測物ＭＴの表面に反射率分布がない場合のものである。図３（ａ）に示すドットプロファイルには、ライン上にドットに対応する暗部が形成され、図３（ｂ）に示すドットプロファイルには、ライン上にドットに対応する明部が形成されている。また、ドットの形状は、マスク上では矩形であるが、光学系に起因するぼけの影響でガウシアンに近いプロファイルとなる。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すドットプロファイルが得られる場合には、いずれについても符号化パターン画像からドットを正しく認識することができる。
【００２９】
次に、被計測物ＭＴの表面に欠陥などに起因する反射率分布がある場合について説明する。図４（ａ）は、図９に示すマスク（特許文献１に開示されたマスク）で生成されたパターン光を撮像した場合のドットプロファイルを示す図である。図４（ｂ）は、図２（ｂ）に示す第２マスク１１３ｂで生成されたドットパターン光を撮像した場合のドットプロファイルを示す図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すドットプロファイルは、被計測物ＭＴの表面に反射率分布がある場合のものである。ここでは、説明を簡易にするために、被計測物ＭＴの１箇所のみに反射率が低い点がある場合を想定している。
【００３０】
図４（ａ）に示すドットプロファイルには、被計測物ＭＴの表面における反射率分布に起因する暗部が形成されてしまうため、符号化パターン画像において、ドットに対応する暗部と、反射率分布に起因する暗部とを区別することが困難となる。この場合、反射率分布に起因する暗部をドットであると誤認識することで、ラインパターン画像における各ラインの対応付けができなくなり、計測精度が大きく低下してしまったり、計測不能なってしまったりする。
【００３１】
一方、図４（ｂ）に示すドットプロファイルでは、ドットが明部で形成されているため、被計測物ＭＴの表面に反射率分布がある場合であっても、その影響を受けることなく、符号化パターン画像からドットを正しく認識することができる。また、ドットと反射率分布に起因する暗部とが重なった場合でも、画像センサのノイズ以上のドット信号が得られれば、符号化パターン画像からドットを正しく認識することが可能である。
【００３２】
次に、被計測物ＭＴの１箇所のみに反射率が低い点があるのではなく、被計測物ＭＴの表面にランダムな反射率分布がある場合について説明する。図５（ａ）は、図９に示すマスク（特許文献１に開示されたマスク）で生成されたパターン光を撮像した場合のドットプロファイルを示す図である。図５（ｂ）は、図２（ｂ）に示す第２マスク１１３ｂで生成されたドットパターン光を撮像した場合のドットプロファイルを示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すドットプロファイルは、被計測物ＭＴの表面にランダムな反射率分布がある場合のものである。
【００３３】
図５（ａ）に示すドットプロファイルでは、ドットに対応する暗部が被計測物ＭＴの表面における反射率分布に埋もれてしまっているため、符号化パターン画像からドットを認識することができない。一方、図５（ｂ）に示すドットプロファイルでは、そのプロファイルは歪んでいるものの、符号化パターン画像からドットを正しく認識することができる。また、符号化パターン光は、１つの波長の光のみで生成されているため、被計測物ＭＴに色特性がある場合でも、画像センサのノイズ以上のドット信号が得られれば、符号化パターン画像からドットを正しく認識することが可能である。
【００３４】
このように、本実施形態では、符号化パターンであるドットパターン光におけるドットを明部で構成し、ラインパターン画像と符号化パターン画像とを個別に取得している。これにより、被計測物ＭＴの表面に反射率分布がある場合でも、符号化パターン画像からドットを正しく認識することが可能となり、被計測物ＭＴの３次元形状を高精度に計測することができる。ここで、デフォーカスが発生した場合、即ち、被計測物ＭＴが投影部１１や撮像部１２などの光学系のベストフォーカス位置からずれた場合には、ドットのコントラストが低下するため、本実施形態と従来技術とのドットの認識性の差が更に顕著となる。
【００３５】
また、図６に示すように、ドットパターン光に含まれる複数のドットのそれぞれの寸法が、ラインパターン光に含まれる複数のラインのそれぞれの幅よりも大きくなるように、第２マスク１１３ｂ（の透過部）を構成してもよい。これにより、被計測物ＭＴのデフォーカスや被計測物ＭＴにおける反射率分布に対してロバストなドットパターン光とすることができる。この際、ラインパターン光及びドットパターン光の像ボケなどによって、２つのパターン光が被計測物ＭＴの上で干渉してしまうような場合を考える。このような場合であっても、ラインパターン光とドットパターン光とを分離して個別に撮像するため、撮像部１２で取得される画像においてはパターンの干渉が生じず、符号化パターン画像からドットを正しく認識することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、ラインパターン光とドットパターン光とを生成するために、それぞれ異なる２つのマスク、即ち、第１マスク１１３ａ及び第２マスク１１３ｂを用いる場合を例に説明した。但し、図７に示すように、第１マスク１１３ａ及び第２マスク１１３ｂの代わりに、波長フィルタを用いた１つのマスク１１３ｃを用いてもよい。マスク１１３ｃは、複数のラインに対応する形状を有して第１波長の光を透過する第１透過部と、複数のドットに対応する形状を有して第２波長の光を透過する第２透過部とを含む。また、第１透過部には、第１波長の光を透過する波長フィルタが配置され、第２透過部には、第２波長の光を透過する波長フィルタが配置されている。マスク１１３ｃは、照明光学系を介して、第１波長の光及び第２波長の光を含む光で照明される。なお、被計測物ＭＴのデフォーカスなどでの像劣化を考慮した場合でも、２つの波長の光（ラインパターン光及びドットパターン光）を分離して撮像するため、マスク１１３ｃにおいて、ドットを認識可能にするためにラインの間隔を広げる必要はない。
【００３７】
本実施形態の計測装置１では、ラインパターン光と符号化パターン光とを異なる波長の光で形成して被計測物ＭＴに投影し、それぞれの光を分離して撮像することで、ラインパターン画像と符号化パターン画像を取得している。従って、計測装置１は、符号化パターン画像からドットを正しく認識することが可能であり、被計測物ＭＴの３次元形状の計測における計測精度及びロバスト性の向上を実現することができる。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態における計測装置１Ａの構成を示す概略図である。計測装置１Ａは、投影部１１、撮像部１２及び処理部１３に加えて、第１波長及び第２波長とは異なる第３波長の光で被計測物ＭＴを均一に照明する照明部１４を有する。計測装置１Ａは、計測装置１と比較して、３次元座標点群データに加えて、エッジデータを取得する点で異なる。計測装置１Ａは、３次元座標点群データとエッジデータとを利用してモデルフィッティングすることによって、被計測物ＭＴの３次元形状（位置姿勢）を計測する。なお、モデルフィッティングは、予め登録されている被計測物ＭＴのＣＡＤモデルに対して行うものであり、被計測物ＭＴの３次元形状が既知であることを前提とする。
【００３９】
照明部１４は、第１波長及び第２波長とは異なる第３波長の光を射出する複数の光源１４１を含み、本実施形態では、リング照明を実現するために、複数の光源１４１をリング状に配列して構成されている。照明部１４は、リング照明によって、被計測物ＭＴに影が発生しないように、被計測物ＭＴを均一に照明する。但し、被計測物ＭＴを均一に照明するための照明方式は、リング照明に限定されるものではなく、同軸落射照明やドーム照明などであってもよい。
【００４０】
撮像部１２は、本実施形態では、照明部１４から被計測物ＭＴに照明された第３波長の光を、ラインパターン光及びドットパターン光（符号化パターン光）から波長により分離して撮像し、第３波長の光に対応する輝度画像（第３画像）を取得する。撮像部１２は、第１画像センサ１２３ａ及び第２画像センサ１２３ｂの代わりに、カラーセンサ１２３ｃを含む。カラーセンサ１２３ｃは、ＲＧＢ（赤色、緑色、青色）を分離して画像取得する、即ち、赤色の波長の光の画像、緑色の波長の光の画像及び青色の波長の光の画像を取得可能なセンサである。カラーセンサ１２３ｃは、カラーカメラで一般的に広く使用されているベイヤ配列型のカラーフィルタを用いたＲＧＢセンサを適用することができる。また、第１波長、第２波長及び第３波長のそれぞれは、カラーセンサ１２３ｃのＲＧＢ、即ち、赤色の波長、緑色の波長及び青色の波長のいずれかに対応する波長とする。従って、カラーセンサ１２３ｃは、第１波長の光で形成されたラインパターン光に対応するラインパターン画像と、第２波長の光で形成されたドットパターン光に対応する符号化パターン画像と、第３波長の光に対応する輝度画像とを同時刻に取得することができる。
【００４１】
処理部１３は、第１の実施形態と同様に、ラインパターン画像と符号化パターン画像とに基づいて、被計測物ＭＴの３次元形状の情報（３次元座標点データ）を求める。更に、処理部１３は、本実施形態では、輝度画像に基づいて、被計測物ＭＴのエッジ（エッジデータ）を求める。エッジ検出アルゴリズムは、Ｃａｎｎｙ法やその他の様々な方法を採用することができる。処理部１３では、例えば、特許文献４に開示された技術などを用いて、３次元座標点群データとエッジデータとを利用してモデルフィッティングすることで、被計測物ＭＴの位置姿勢を演算する。
【００４２】
本実施形態の計測装置１Ａは、ラインパターン画像及び符号化パターン画像に加えて、輝度画像を取得している。従って、計測装置１Ａは、３次元座標点群データとエッジデータとを用いて、被計測物ＭＴの３次元形状（位置姿勢）を高精度に計測することができる。また、計測装置１Ａでは、一般的に広く使用されているＲＧＢセンサを用いているため、簡易な構成、且つ、低コストなパターン投影計測装置を実現することができる。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１：計測装置    １１：投影部    １２：撮像部    １３：処理部    ＭＴ：被計測物
【図１】
2016161351.tif 000003
【図２】
2016161351.tif 000004
【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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