(57)【要約】【課題】狭小な作業空間や大掛かりな装置の持ち込みが困難・不可能な作業空間においても計測対象物の表面の凹凸に関する計測を容易に行うことを可能にする。【解決手段】撮像装置１の光軸の方向が計測対象物の表面２０に対して垂直になるように調整された状態で当該撮像装置１を固定して保持すると共にレーザ照射装置２のレーザ出射方向が撮像装置１の光軸の方向に対して傾斜するように調整された状態で当該レーザ照射装置２を固定して保持し、また、撮像装置１によって撮影された映像であってレーザ照射装置２から出射されたレーザ光が照射された状態の計測対象物の表面２０の映像と共に、計測対象物の表面２０における凹凸の実寸法と計測対象物の表面２０に照射されたレーザ光の画面における変位量ｄとの間の対応関係に基づいて決定された間隔のしるしが凹凸の実寸法を表す目盛として表示される画面８を備えるようにした。【選択図】図１
2016211852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置の光軸の方向が計測対象物の表面に対して垂直になるように調整されると共にレーザ照射装置のレーザ出射方向が前記撮像装置の前記光軸の方向に対して傾斜するように調整された上で前記撮像装置と前記レーザ照射装置との相互の位置関係及び姿勢が固定され、また、前記撮像装置によって撮影された映像であって前記レーザ照射装置から出射されたレーザ光が照射された状態の前記計測対象物の表面の映像が表示される画面に、前記計測対象物の表面における凹凸の実寸法と前記計測対象物の表面に照射された前記レーザ光の前記画面における変位量との間の対応関係に基づいて決定された間隔のしるしが前記凹凸の実寸法を表す目盛として表示され、前記計測対象物の表面に照射されたレーザ光の振れ幅が前記目盛としてのしるしと照らし合わされて前記計測対象物の表面の凹凸の寸法が計測されることを特徴とする表面凹凸の計測方法。
【請求項２】
前記撮像装置及び前記レーザ照射装置に連結される操作棒によって前記撮像装置及び前記レーザ照射装置が撮影部位に設置されると共に前記撮像装置とは別体の画像表示装置の画面に前記計測対象物の表面の前記映像及び前記目盛としてのしるしが表示されることを特徴とする請求項１記載の表面凹凸の計測方法。
【請求項３】
前記計測対象物の表面の凹凸に関して想定される実寸法に応じて前記レーザ照射装置の前記レーザ出射方向が調整されることを特徴とする請求項１記載の表面凹凸の計測方法。
【請求項４】
前記レーザ光が照射された状態の前記計測対象物の表面の前記映像が画像処理されて検出され抽出された前記レーザ光のエッジが前記計測対象物の表面の前記映像と一緒に前記画面に表示されることを特徴とする請求項１記載の表面凹凸の計測方法。
【請求項５】
前記計測対象物が水車又は水車羽根間などの狭い空間にあることを特徴とする請求項１記載の表面凹凸の計測方法。
【請求項６】
撮像装置の光軸の方向が計測対象物の表面に対して垂直になるように調整された状態で当該撮像装置を固定して保持すると共にレーザ照射装置のレーザ出射方向が前記撮像装置の前記光軸の方向に対して傾斜するように調整された状態で当該レーザ照射装置を固定して保持し、また、前記撮像装置によって撮影された映像であって前記レーザ照射装置から出射されたレーザ光が照射された状態の前記計測対象物の表面の映像と共に、前記計測対象物の表面における凹凸の実寸法と前記計測対象物の表面に照射された前記レーザ光の画面における変位量との間の対応関係に基づいて決定された間隔のしるしが前記凹凸の実寸法を表す目盛として表示される画面を備えることを特徴とする表面凹凸の計測装置。
【請求項７】
前記撮像装置及び前記レーザ照射装置に連結される操作棒と、前記撮像装置とは別体として構成されると共に前記計測対象物の表面の前記映像及び前記目盛としてのしるしが表示される画面を備える画像表示装置とを更に有することを特徴とする請求項６記載の表面凹凸の計測装置。
【請求項８】
前記計測対象物の表面の凹凸に関して想定される実寸法に応じて前記レーザ照射装置の前記レーザ出射方向が調整可能であることを特徴とする請求項６記載の表面凹凸の計測装置。
【請求項９】
前記レーザ光が照射された状態の前記計測対象物の表面の前記映像が画像処理されて検出され抽出された前記レーザ光のエッジが前記計測対象物の表面の前記映像と一緒に前記画面に表示されることを特徴とする請求項６記載の表面凹凸の計測装置。
【請求項１０】
前記計測対象物が水車又は水車羽根間などの狭い空間にあることを特徴とする請求項６記載の表面凹凸の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面凹凸の計測方法及び計測装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、例えば健全性評価の対象物の表面の損傷に関する計測に用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
設備の高経年化を見据え、水力発電所では、設備の信頼性を維持しつつ、一層の延命化と点検の合理化とに努めている。また、水力発電所では、点検，修理，及び設備更新を定周期で行う従来の「時間基準予防保全」から、設備毎に状態を把握して点検，修理，及び設備更新の時期を決定する「状態基準予防保全」への移行を目指している。状態基準予防保全では、設備の時間変化を定量的に比較する必要があるため、点検時に設備の損傷を相応の精度で計測して記録することが望まれている。一方で、点検コストを抑えるため、労力や時間をかけずに設備の損傷を計測する必要がある。
【０００３】
水車を使用時における格納空間（例えば、水路）から取り出して行う分解点検の際には、工業用の三次元計測装置を利用して水車羽根の損傷を高精度に計測することができる。しかしながら、工業用の三次元計測装置は大がかりな装置であるため、狭い水車内に持ち込むことが困難であり、通常の点検では利用することができない。仮に水車内に持ち込めたとしても、複雑な構造で腕が入る程度の隙間しかない水車羽根の間を細部まで計測することは不可能である。さらに、計測データを可視化する際に専門家による作業が別途必要になるため、計測直後に結果を確認することができないという不便さがある。これらの事情により、水車羽根の通常点検に工業用の三次元計測装置を利用することが困難な状況である。
【０００４】
ここで、本発明の説明では、水車羽根などの設備の損傷に関する用語として、以下の意味として損傷，侵食，壊食，及び腐食を用いる（非特許文献１）。
損傷：浸食，壊食，及び腐食の総称。
侵食：土砂などによって材料が物理的に摩耗すること 。
壊食：キャビテーションによって部材表面が削られること。
腐食：酸などで材料が化学反応を起こして強度が損なわれること。
【０００５】
また、回転する水車の羽根，ケーシング内の固定羽根や可動羽根など点検作業で減肉を計測している羽根，及び羽根の取り付け部などの一連の金属部分をまとめて水車と呼ぶ。
【０００６】
水車の主要な損傷は、土砂による侵食，キャビテーションによる壊食，及び水による腐食である。水力発電所では、点検時に水車の損傷を計測して水車の更新時期を決定している。特に、更新時期を決める水車の減肉を伴う主要な損傷は侵食及び壊食の二つである。現在、水車の強度限界は、水車羽根の肉厚が３０％減った段階とすることが推奨されている（非特許文献１）。
【０００７】
そして、現在の点検では、壊食や侵食による減肉を損傷体積として数式１により算定している（非特許文献１，非特許文献２）。
（数１）  損傷体積＝損傷の長さ×幅×深さ×係数
【０００８】
数式１において、「長さ」は損傷部の一番長い方向の寸法であり、「幅」は前記「長さ」に直交する方向の寸法である。また、「深さ」は損傷部の肉厚方向の寸法であり、損傷の最も深い部分の値が用いられる。「係数」は対象部位に応じて値が設定される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】水車の劣化診断方法と対策に関する調査専門委員会「水車の劣化診断方法と対策に関する調査」，電気学会技術報告 １０２２号，２００５年
【非特許文献２】発電常置専門委員会「水車およびポンプ水車の侵食・壊食・腐食に関する調査研究報告」，電気学会技術報告（II部）１１３号，１９８１年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
数式１を用いて損傷体積を算定するため、水車の点検作業では、まず、目視検査として肉眼によって表面が検められて全ての箇所が確認され、損傷の種類やサイズが記録される。そして、壊食部については、その長さ，幅，及び深さに基づいて壊食部の体積を計算するため、現場において点検員によって長さと幅とがメジャーで計測されると共に深さが高さを測るノギスで部分的に計測される。さらに、主要な壊食部については、現場においてパテで型取りされて運び出され、後日、検査員によって（言い換えると、人手によって）深さが再計測される。
【００１１】
しかしながら、水車の格納空間は暗く狭小であり、さらに、水車羽根同士の間は腕がようやく入る程度の狭さであるため、メジャーやノギスによる計測は容易とは言えず、計測作業に手間取って多大な労力と時間とが必要とされるという問題がある。また、パテが乾くのに３０分以上の時間を要するなど手間と時間とがかかる作業であるため、パテによる型取りは主要な壊食部のみであるという問題がある。このため、壊食部の深さ計測を効率的に行うことが望まれる。
【００１２】
また、計測に係る以下の制約を満たすことが望まれる。
〈制約１〉サイズ及び重さに関する制約
狭い作業空間における計測を可能にするため、少なくとも現場において用いられる計測器具は小型カメラ相当の大きさ及び重さである必要がある。
〈制約２〉照明に関する制約
専用の大型照明がなくても、言い換えると、均一な照明はなく且つ影の発生が避けられなくても計測が可能である。
〈制約３〉操作性と作業時間とに関する制約
複雑な操作を伴うことなく、簡単な操作によって計測が行われる。また、短時間での計測が可能である。
【００１３】
なお、上記では具体例として水車における壊食部の深さ計測を取り上げて本発明が解決しようとする課題を説明したが、本発明の適用対象が水車における壊食部の深さ計測に限定されることを前提としているわけではない。すなわち、本発明は、狭小な作業空間において行われる計測対象物の表面の凹凸に関する計測全般における課題を解決することを企図している。
【００１４】
そこで、本発明は、狭小な作業空間や大掛かりな装置の持ち込みが困難・不可能な作業空間においても計測対象物の表面の凹凸に関する計測を容易に行うことができる表面凹凸の計測方法及び計測装置を提供することを目的とする。本発明は、また、作業空間が閉鎖的であったり暗かったりしても当該作業空間における計測対象物の表面の凹凸に関する計測を容易に行うことができる表面凹凸の計測方法及び計測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】
【００１５】
かかる目的を達成するため、本発明の表面凹凸の計測方法は、撮像装置の光軸の方向が計測対象物の表面に対して垂直になるように調整されると共にレーザ照射装置のレーザ出射方向が撮像装置の光軸の方向に対して傾斜するように調整された上で撮像装置とレーザ照射装置との相互の位置関係及び姿勢が固定され、また、撮像装置によって撮影された映像であってレーザ照射装置から出射されたレーザ光が照射された状態の計測対象物の表面の映像が表示される画面に、計測対象物の表面における凹凸の実寸法と計測対象物の表面に照射されたレーザ光の画面における変位量との間の対応関係に基づいて決定された間隔のしるしが凹凸の実寸法を表す目盛として表示され、計測対象物の表面に照射されたレーザ光の振れ幅が目盛としてのしるしと照らし合わされて計測対象物の表面の凹凸の寸法が計測されるようにしている。
【００１６】
また、本発明の表面凹凸の計測装置は、撮像装置の光軸の方向が計測対象物の表面に対して垂直になるように調整された状態で当該撮像装置を固定して保持すると共にレーザ照射装置のレーザ出射方向が撮像装置の光軸の方向に対して傾斜するように調整された状態で当該レーザ照射装置を固定して保持し、また、撮像装置によって撮影された映像であってレーザ照射装置から出射されたレーザ光が照射された状態の計測対象物の表面の映像と共に、計測対象物の表面における凹凸の実寸法と計測対象物の表面に照射されたレーザ光の画面における変位量との間の対応関係に基づいて決定された間隔のしるしが凹凸の実寸法を表す目盛として表示される画面を備えるようにしている。
【００１７】
したがって、これらの表面凹凸の計測方法及び計測装置によると、主に撮像装置とレーザ照射装置とによって計測装置が構成されるので、大掛かりな装置が必要とされること無く狭い作業空間においても表面凹凸の計測が行われる。さらに言えば、主に撮像装置とレーザ照射装置とによって構成される計測装置のみにより、すなわち、例えばパーソナルコンピュータ等の付属の機器・装置を必要とすること無く且つ接続線も無い計測装置単体という非常に簡潔な構成でも計測が行われる。
【００１８】
これらの表面凹凸の計測方法及び計測装置によると、また、計測に用いられるレーザ光自体が照明としての機能も果たし得るので、他の照明装置が必要とされること無く表面凹凸の計測が行われる。
【００１９】
これらの表面凹凸の計測方法及び計測装置によると、さらに、撮像装置及びレーザ照射装置を計測対象箇所に設置して画面に表示されるレーザ光の振れ幅と目盛としてのしるしとが見比べられて計測が行われるので、複雑な操作や後処理が必要とされること無く、狭い作業空間においても簡単な操作のみ且つ短時間で即時に表面凹凸の計測が行われる。
【００２０】
本発明の表面凹凸の計測方法は、さらに、撮像装置及びレーザ照射装置に連結される操作棒によって撮像装置及びレーザ照射装置が撮影部位に設置されると共に撮像装置とは別体の画像表示装置の画面に計測対象物の表面の映像及び目盛としてのしるしが表示されるようにしても良く、本発明の表面凹凸の計測装置は、撮像装置及びレーザ照射装置に連結される操作棒と、撮像装置とは別体として構成されると共に計測対象物の表面の映像及び目盛としてのしるしが表示される画面を備える画像表示装置とを更に有するようにしても良い。
【００２１】
これらの場合には、計測対象の部位の近傍に作業者が立ち入ったり計測対象の部位に向けて撮像装置及びレーザ照射装置を持って腕を伸ばして作業したりすることが困難である場合でも、操作棒によって撮像装置及びレーザ照射装置が撮影部位に設置されると共に別体の画像表示装置を有するので、手元から離れた位置の部位にレーザ光を照射すると共にその状態を撮影しながら手元の画像表示装置の画面を見ることによって表面凹凸の計測が行われる。
【００２２】
また、本発明の表面凹凸の計測方法は計測対象物の表面の凹凸に関して想定される実寸法に応じてレーザ照射装置のレーザ出射方向が調整されるようにしても良く、本発明の表面凹凸の計測装置は計測対象物の表面の凹凸に関して想定される実寸法に応じてレーザ照射装置のレーザ出射方向が調整可能であるようにしても良いこの場合には、想定される凹凸の実寸法に応じ、良好な計測感度や計測精度の確保とレーザ光が照射された状態の画面内表示の確実性の確保とが考慮されて調整された適切なレーザ光の照射条件による表面凹凸の計測が行われる。
【００２３】
また、本発明の表面凹凸の計測方法及び計測装置は、レーザ光が照射された状態の計測対象物の表面の映像が画像処理されて検出され抽出されたレーザ光のエッジが計測対象物の表面の映像と一緒に画面に表示されるようにしても良い。この場合には、画面に表示されている計測対象物の表面に照射されたレーザ光を特定する際に画像処理の結果のエッジが参考として利用されながら、画面に表示されているレーザ光の振れ幅が目盛としてのしるしと照らし合わされて表面凹凸の計測が行われる。
【００２４】
また、本発明の表面凹凸の計測方法及び計測装置は、計測対象物が水車又は水車羽根間などの狭い空間にあるようにしても良い。この場合には、水車の構造は複雑であって計測を行う作業空間としては狭小であって暗いものの、主に撮像装置とレーザ照射装置とによって構成される計測装置は小型化も可能であると共にレーザ光自体が照明としての機能も果たし得るので、様々な部位に計測装置を設置して必要な計測が適切に行われる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の表面凹凸の計測方法及び計測装置によれば、大掛かりな装置を必要とすること無く表面凹凸の計測を行うことができるので、例えば狭小な空間に在る部位における計測も可能になり、計測対象物の多くの部位に対してきめが細かい計測を行って表面凹凸の計測の信頼性の向上を図ることが可能になる。さらに、付属の機器・装置を必要とすること無く且つ接続線も無い計測装置単体という非常に簡潔な構成でも計測を行うことができるので、計測が行われる現場の状況などに起因する制約の影響を軽減して種々多様な場所・箇所での計測を可能にし、表面凹凸の計測技術としての汎用性を向上させることが可能になる。
【００２６】
本発明の表面凹凸の計測方法及び計測装置によれば、また、他の照明装置を必要とすること無く表面凹凸の計測を行うことができるので、計測の準備の手間や計測の手間を軽減したり装置構成を簡易にしたりすることによって表面凹凸の計測技術としての汎用性を向上させることが可能になる。
【００２７】
本発明の表面凹凸の計測方法及び計測装置によれば、さらに、複雑な操作や後処理を必要とすること無く、狭い作業空間においても簡単な操作のみ且つ短時間で即時に表面凹凸の計測を行うことができるので、計測の手間を軽減することによって表面凹凸の計測技術としての汎用性を向上させることが可能になる。
【００２８】
また、本発明の表面凹凸の計測方法及び計測装置は、撮像装置及びレーザ照射装置に連結される操作棒と、撮像装置とは別体の画像表示装置とが利用されるようにしても良く、この場合には、手元から離れた位置の部位にレーザ光を照射すると共にその状態を撮影しながら手元の画像表示装置の画面を見ることによって表面凹凸の計測を行うことができるので、計測対象物の一層多くの部位に対してきめが細かい計測を行って表面凹凸の計測の信頼性の更なる向上を図ることが可能になる。
【００２９】
また、本発明の表面凹凸の計測方法及び計測装置は、レーザ照射装置のレーザ出射方向が調整され得るようにしても良く、この場合には、想定される凹凸の実寸法に応じて良好な計測の感度・精度の確保と確実性の確保とが考慮されて調整された適切なレーザ光の照射条件による表面凹凸の計測を行うことができるので、表面凹凸の計測技術としての汎用性及び信頼性を向上させることが可能になる。
【００３０】
また、本発明の表面凹凸の計測方法及び計測装置は、画像処理によって検出され抽出されたレーザ光のエッジが計測対象物の表面の映像と一緒に画面に表示されるようにしても良く、この場合には、画面におけるレーザ光を特定する際に画像処理の結果のエッジを参考として利用しながら画面に表示されているレーザ光の振れ幅を目盛としてのしるしと照らし合わせて計測を行うことができるので、目視計測の作業効率の向上を図ることが可能になる。
【００３１】
また、本発明の表面凹凸の計測方法及び計測装置は、水車表面の凹凸の計測に適用されるようにしても良く、この場合には、水車内の様々な部位に計測装置を設置して必要な計測を適切に行うことができるので、水車の損傷に関する計測の信頼性の向上を図り、延いては水車の健全性の評価の信頼性の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の表面凹凸の計測装置の実施形態の一例を示す側面図である。
【図２】図１に示す表面凹凸の計測装置の正面図である。
【図３】本発明の計測原理を説明する図である。
【図４Ａ】本発明による計測を説明するための凹凸の状況の模擬的な一例を示す平面図である。
【図４Ｂ】本発明による計測を説明するための凹凸の状況の模擬的な一例を示す図であり、図４Ａのｂ−ｂ'断面図である。
【図４Ｃ】本発明による計測を説明するための凹凸の状況の模擬的な一例を示す図であり、図４Ａのｃ−ｃ'断面図である。
【図５】図４Ａ乃至図４Ｃに示す凹凸に対してレーザ光を照射した状態を示す図であり、図４Ａのｃ−ｃ'断面図である。
【図６】図４Ａ乃至図４Ｃに示す凹凸に対してレーザ光を照射した状態を示す平面図である。
【図７】図５及び図６に示す状態を映像として表示する画像表示装置の画面の例を示す図である。
【図８】レーザ光が照射された状態の撮影画像の例を示す図である。
【図９】図８に示す撮影画像に画像処理を適用した後の画像の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００３４】
図１乃至図９に、本発明の表面凹凸の計測方法及び計測装置の実施形態の一例を示す。なお、図１及び図２中に示すようにＸ軸方向，Ｙ軸方向，及びＺ軸方向を定義する（これらの各軸は三次元直交座標系に相当するものとする）。そして、本実施形態では、Ｘ軸方向を水平方向とし、また、Ｙ軸方向も水平方向とした上で矢印の向きを後ろ向きとし、さらに、Ｚ軸方向を鉛直方向とした上で矢印の向きを上向きとする。
【００３５】
本実施形態の表面凹凸の計測方法は、撮像装置１の光軸の方向が計測対象物の表面２０に対して垂直になるように調整されると共にレーザ照射装置２のレーザ出射方向が撮像装置１の光軸の方向に対して傾斜するように調整された上で撮像装置１とレーザ照射装置２との相互の位置関係及び姿勢が固定され、また、撮像装置１によって撮影された映像であってレーザ照射装置２から出射されたレーザ光が照射された状態の計測対象物の表面２０の映像が表示される画面８に、計測対象物の表面２０における凹凸の実寸法と計測対象物の表面２０に照射されたレーザ光の画面における変位量ｄとの間の対応関係に基づいて決定された間隔のしるし（平行線２４，補助的な短い線分２４ａ）が凹凸の実寸法を表す目盛として表示され、計測対象物の表面２０に照射されたレーザ光の振れ幅２５ｂ，２５ｃが目盛としてのしるし（平行線２４，補助的な短い線分２４ａ）と照らし合わされて計測対象物の表面２０の凹凸の寸法が計測されるようにしている。
【００３６】
上記表面凹凸の計測方法は、表面凹凸の計測装置によって実施され得る。本実施形態の表面凹凸の計測装置１０は、撮像装置１の光軸の方向が計測対象物の表面２０に対して垂直になるように調整された状態で当該撮像装置１を固定して保持すると共にレーザ照射装置２のレーザ出射方向が撮像装置１の光軸の方向に対して傾斜するように調整された状態で当該レーザ照射装置２を固定して保持し、また、撮像装置１によって撮影された映像であってレーザ照射装置２から出射されたレーザ光が照射された状態の計測対象物の表面２０の映像と共に、計測対象物の表面２０における凹凸の実寸法と計測対象物の表面２０に照射されたレーザ光の画面における変位量ｄとの間の対応関係に基づいて決定された間隔のしるし（平行線２４，補助的な短い線分２４ａ）が凹凸の実寸法を表す目盛として表示される画面８を備えるようにしている。
【００３７】
（１）装置構成
撮像装置１は、計測対象物の表面２０に照射されたレーザ光を撮影するためのものである。
【００３８】
撮像装置１は、特定の種類や仕様に限定されるものではなく、計測対象物の表面２０の状況やレーザ照射装置２の仕様なども必要に応じて考慮された上で、計測対象物の表面２０とレーザ光とを区別して認識することに適当なものが適宜選択され得る。
【００３９】
撮像装置１としては、例えば数十万から数百万画素程度の解像度を備える撮影装置が用いられることが考えられ、更に具体的には例えば、数 ｍｍ 程度の深さが想定される凹凸を０．１ ｍｍ 程度の精度で認識可能とする解像度で（言い換えると、撮影画像における１画素に対応する実際の寸法が０．１ ｍｍ よりも極端に大きくならないように）撮影することができ、且つ、画素毎の画素値を把握して電子データとして出力することができるデジタルカメラが用いられ得る。
【００４０】
撮像装置１に関し、計測対象物の表面２０とレーザ光とを区別して認識可能であれば、撮影画像自体はモノクロ画像（若しくはグレースケール画像）とカラー画像とのどちらでも構わない。
【００４１】
撮像装置１の焦点距離については、表面凹凸の計測装置１０として組み立てたときの大きさが考慮されて（言い換えると、例えば制約条件として設定された計測装置全体としての大きさに合わせて）、仕様上の焦点距離が適当である撮影装置が選択されたり、レンズが追加的に装着されて焦点距離が合うように調整されたりする。なお、焦点距離は、特定の値に限定されるものではなく、計測装置全体としての小型化などが考慮され、具体的には例えば３〜１０ ｃｍ 程度の範囲で選択・調整されることが考えられる。
【００４２】
撮像装置１は、駆動のため、バッテリが内蔵されるようにしても良いし、外部に設けられたバッテリや外部電源から電力が供給されるようにしても良い。
【００４３】
撮像装置１としては、具体的には例えば縦横１０ ｃｍ 程度以下のサイズである小型の装置が用いられ、あくまで一例として挙げるとＴｒｅｋ社のワイヤレスカメラＡｉ−Ｂａｌｌが用いられ得る。
【００４４】
レーザ照射装置２は、計測対象物の表面２０にレーザ光を、具体的にはラインビームを出射して照射するためのものである。
【００４５】
レーザ照射装置２は、特定の種類や仕様に限定されるものではなく、計測対象物の表面２０の状況や撮像装置１の仕様なども必要に応じて考慮された上で、計測対象物の表面２０にラインビームを照射することに適当なものが適宜選択され得る。
【００４６】
レーザ照射装置２としては、例えば、中心波長が数百 ｎｍ 程度で放射角が３０〜５０度程度のレーザユニットやレーザモジュールが用いられ得る。
【００４７】
レーザ照射装置２は、駆動のため、バッテリが内蔵されるようにしても良いし、外部に設けられたバッテリや外部電源から電力が供給されるようにしても良い。
【００４８】
レーザ照射装置２としては、小型の機器が用いられ、あくまで一例として挙げるとａｕｄｉｏ−ｔｅｃｈｎｉｃａ社のラインジェネレータＳＵ−１０４１が用いられ得る。
【００４９】
操作棒３は、撮像装置１及びレーザ照射装置２を計測対象物の撮影部位に進入させると共に、撮影対象箇所（即ち、計測対象箇所）を適切な位置で撮影することができるようにこれら撮像装置１及びレーザ照射装置２の位置を調整するためのものである。
【００５０】
操作棒３は、撮像装置１及びレーザ照射装置２を持ち上げられる程度の強度を備えていれば、特定の材質のものに限定されるものではなく、前記のような強度を発揮し得る材質が適宜選択されて形成される。
【００５１】
操作棒３は、また、一本の部材で構成されても良いし、全長寸法の調整が可能であるように例えばテレスコピックパイプのような伸縮構造として構成されても良い。なお、操作棒３が伸縮構造として構成される場合には、伸縮状態（言い換えると、パイプ相互の位置）を固定する機能を備えていることが望ましい。
【００５２】
操作棒３の一端に、支持ベース４が固定されて取り付けられる。図１及び図２に示す例では、支持ベース４はねじ１１によって取り付けられる。
【００５３】
支持ベース４の上部に、アーム取付部４ａが形成される。
【００５４】
そして、アーム取付部４ａに、第一の支持アーム５Ａの下端部が取り付けられ、当該第一の支持アーム５Ａの上端部に第二の支持アーム５Ｂの後端部が取り付けられる。
【００５５】
第一の支持アーム５Ａの下端部は、支持ベース４に対して第一の支持アーム５Ａが所望の角度になるように揺動可能であると共に所望の角度において固定可能であるようにアーム取付部４ａに連結される。
【００５６】
また、第二の支持アーム５Ｂの後端部は、第一の支持アーム５Ａに対して第二の支持アーム５Ｂが所望の角度になるように揺動可能であると共に所望の角度において固定可能であるように第一の支持アーム５Ａの上端部に連結される。
【００５７】
図１及び図２に示す例では、支持ベース４のアーム取付部４ａと第一の支持アーム５Ａの下端部、及び、第一の支持アーム５Ａの上端部と第二の支持アーム５Ｂの後端部は、それぞれ、ねじとしての締め付けの程度が調整されることによって両部材を相互に回動不能に固定したり相手方に対して回動可能にしたりすることができる締結部材１２が用いられて連結される。
【００５８】
第二の支持アーム５Ｂの前端部に、撮像装置１が固定されて取り付けられる。図１及び図２に示す例では、撮像装置１はねじ１３によって取り付けられる。
【００５９】
上述の構成により、撮像装置１は、支持ベース４に対して所望の位置及び姿勢になるように調整され得ると共に所望の位置及び姿勢で固定され得る。
【００６０】
ここで、本発明では、撮像装置１の光軸の方向は、計測対象物の表面平面（即ち、計測対象物の表面２０に凹凸が無いとしたときの平面）に対して垂直になるように調整され固定される。
【００６１】
図１及び図２に示す例では、計測対象物の表面２０が平坦面であるようにしているが、計測対象物の表面が曲面であっても本発明は適用可能である。その場合には、撮像装置１の光軸と計測対象物の表面（曲面）との交点における曲面の接線方向に対して垂直になるように、撮像装置１の光軸の方向が調整され固定される。
【００６２】
また、支持ベース４の下部に、Ｘ軸方向の両側のそれぞれに延出する一対の脚取付部４ｂ，４ｂが形成される。
【００６３】
そして、これら一対の脚取付部４ｂ，４ｂのそれぞれに、固定脚６が固定されて取り付けられる。図１及び図２に示す例では、固定脚６はねじ１４によって取り付けられる。
【００６４】
固定脚６は、計測対象物の表面２０に接地させることにより、当該計測対象物の表面２０に対する支持ベース４の位置及び姿勢を、延いては表面凹凸の計測装置１０の位置及び姿勢を固定して撮像装置１及びレーザ照射装置２と計測対象物の表面２０との間の相互の位置関係を一定に保つためのものである。
【００６５】
なお、図１及び図２に示す例ではＸ軸方向において離間して二本の固定脚６，６が設けられるようにしているが、計測対象物の表面２０に対して撮像装置１及びレーザ照射装置２の位置及び姿勢を安定させることができれば、固定脚は一本（形状や態様によっては、一つ）でも良いし三本（三つ）以上でも良い。
【００６６】
固定脚は、計測対象物の表面２０に接地する部位を有して表面凹凸の計測装置１０の位置及び姿勢を安定させ得るものであれば、特定の形状や態様に限定されるものではなく、例えば想定される計測対象物の形態なども考慮されて適当なものが適宜選択され得る。
【００６７】
また、図１及び図２に示す例では固定脚６は平坦な下端面を有するものとして構成されているが、固定脚が下端部に車輪を備えるものとして構成されるようにしても良い。固定脚が車輪を備える場合には、撮像装置１の光軸の方向が計測対象物の表面平面に垂直な方向に対して傾斜することを防ぐため、三つ以上の車輪を備えるようにしたり、車輪を備える固定脚と平坦な下端面を有する固定脚とが組み合わされて設けられるようにしたりすることが好ましい。
【００６８】
また、操作棒３の、支持ベース４の後方位置の周面に、レーザ固定フレーム７が取り付けられる。図１及び図２に示す例では、レーザ固定フレーム７はねじ１５によって取り付けられる。
【００６９】
レーザ固定フレーム７は、支持ベース４が固定されて取り付けられている操作棒３に対してレーザ照射装置２を取り付けるためのものである。なお、レーザ固定フレーム７は、支持ベース４や第一の支持アーム５Ａ若しくは第二の支持アーム５Ｂに取り付けられるようにしても良い。
【００７０】
すなわち、本実施形態では、支持ベース４及びレーザ固定フレーム７を介し、撮像装置１及びレーザ照射装置２に操作棒３が連結される。
【００７１】
レーザ固定フレーム７は、操作棒３の周面を取り囲む基部７ａと、当該基部７ａの側部から上方に延出するアーム部７ｂと、当該アーム部７ｂの上端部に連結するレーザ固定部７ｃとを有する。
【００７２】
基部７ａはねじ１５によって操作棒３に固定されて取り付けられ、これにより、基部７ａと一体に形成されたアーム部７ｂも操作棒３に対して位置固定される。
【００７３】
レーザ固定部７ｃは、レーザ照射装置２を貫通させて保持するための円筒状に形成された部分を有すると共に、支持ベース４に対してレーザ照射装置２が所望の角度になるように揺動可能であると共に所望の角度において固定可能であるようにアーム部７ｂの上端部に連結される。
【００７４】
図１及び図２に示す例では、レーザ固定フレーム７のレーザ固定部７ｃは、アーム部７ｂに対し、ねじとしての締め付けの程度が調整されることによって両部材を揺動不能に固定したり揺動可能にしたりすることができる締結部材１６が用いられて連結される。
【００７５】
レーザ照射装置２は、レーザ固定部７ｃに対し、レーザ固定部７ｃの円筒状の部分に挿し込まれた状態で、力が加えられた場合には摺動可能であるものの、力が加えられていないときは摩擦力によって固定されて保持される。
【００７６】
上述の構成により、レーザ照射装置２は、操作棒３に対して、延いては支持ベース４に対して所望の位置及び姿勢になるように調整され得ると共に所望の位置及び姿勢で固定され得る。なお、レーザ照射装置２から出射されて計測対象物の表面２０に照射されたラインビームがＸ軸方向になるようにレーザ照射装置２の姿勢が調整される。
【００７７】
ここで、本発明では、レーザ照射装置２のレーザ出射方向は、撮像装置１の光軸の方向に対して傾斜するように調整され固定される。
【００７８】
そして、以上の構成により、撮像装置１とレーザ照射装置２との間の相対的な位置関係を調整することができると共に適切に調整された状態で固定することができ、延いては、撮像装置１の位置及び光軸の方向とレーザ照射装置２の位置及びレーザ出射方向とを調整することができると共に適切に調整された状態で固定することができる。これにより、計測対象物の表面２０に照射されたレーザ光を撮像装置１が適切に撮影可能であるように撮像装置１及びレーザ照射装置２の位置関係及び姿勢が調整されると共に適切に調整された状態で固定される。
【００７９】
画像表示装置は、撮像装置１によって撮影されている映像を表示するためのものであり、当該映像を表示するための画面を備える。
【００８０】
図１及び図２に示す例では、例えば狭小な空間に在る計測対象物の撮影部位（即ち、計測対象の部位）に操作棒３を操作して撮像装置１を進入させた上で当該撮像装置１によって撮影されている映像を手元で確認することもできるように、撮像装置１と画像表示装置とが相互に別体のものとして構成されている（画像表示装置は図示していない）。
【００８１】
撮像装置１とは別体のものとして構成される画像表示装置としては、例えば、アプリケーション等が搭載・インストールされることなどによって既存の種々の携帯情報端末が利用されるようにしても良いし、専用の機器が使用されるようにしても良い。
【００８２】
また、撮像装置１と画像表示装置とが相互に別体のものとして構成される場合、これら撮像装置１と画像表示装置とは画像データの信号の伝送が可能であるように電気的に接続される。この場合には、例えば、各々に接続されて配設されたケーブル等が用いられる有線による信号伝送の仕組みが利用されても良いし、各々に接続された無線信号送受信機が用いられる無線による信号伝送の仕組みが利用されても良い。
【００８３】
なお、例えば狭小な空間に操作棒３を操作して撮像装置１を進入させた場合に、進入箇所が暗部であっても、レーザ照射装置２から出射されるレーザ光が照明の役割を果たすため、他の照明装置を計測装置として備える必要はない。
【００８４】
一方、撮像装置１を近傍において視認することができる状況での使用が想定される場合などには、撮像装置１と画像表示装置（具体的には、画面）とが一体のものとして構成されるようにしても良い。
【００８５】
さらに、撮像装置１とは別体のものとして構成された画像表示装置が利用・使用可能であるようにされると共に撮像装置１と一体のものとして構成された画像表示装置としての画面も備えられるようにし、別体の画像表示装置と一体の画面とが状況に応じて使い分けられるようにしても良い。
【００８６】
そして、画像表示装置の画面（以下においては、撮像装置１とは別体のものとして構成された画像表示装置の画面と撮像装置１と一体のものとして構成された画像表示装置としての画面との両方を含む）には、表面凹凸の計測装置１０としての使用状態において、具体的には、撮像装置１によって撮影されている、レーザ照射装置２から出射されたレーザ光が照射された状態の計測対象物の表面２０の映像が表示される。
（２）計測原理
【００８７】
次に、本発明における、計測対象物の表面における凹凸の実寸法の計測原理を図３を用いて説明する。以下の説明においては、計測対象物の表面の凹凸を計測する際の基準を平面Πとし、撮像装置１の画面をπとする。撮像装置１の画面πは、表面凹凸の計測装置１０の画像表示装置の画面に表示される画像である。
【００８８】
まず、表面凹凸の計測装置１０の固定脚６，６が計測対象物の表面２０に接地させられることにより、撮像装置１のカメラ面は平面Π（即ち、計測対象物の表面２０の凹凸を計測するときの基準としての平面）に対して平行になっており、そして、撮像装置１の光軸の方向は平面Πに対して垂直になっているとする。この状態での撮像装置１内の焦点位置と平面Πとの間の距離をＨとする。なお、平面Πに照射されたレーザ光が画像表示装置の画面の概ね中央に映るように撮像装置１とレーザ照射装置２との位置及び姿勢が予め調整されることが望ましい。
【００８９】
平面Π上での撮像装置１の光軸とレーザ照射装置２から出射されたレーザ光との交点をＯとし、撮像装置１の焦点位置をＡ（以下「撮像装置位置Ａ」）とすると共にレーザ照射装置２の位置をＢ（以下「レーザ装置位置Ｂ」）とする。そして、上述のように、平面Π上の交点Ｏが画像表示装置の画面の概ね中央に映るように撮像装置１とレーザ照射装置２との位置及び姿勢が予め調整されることが望ましい。
【００９０】
なお、計測対象物の表面が曲面である場合には、撮像装置１の光軸とレーザ照射装置２から出射されたレーザ光との交点Ｏが計測対象物の表面（曲面）に位置すると共に撮像装置１の光軸の方向が交点Ｏにおける曲面のｙ軸方向の接線方向に対して垂直になるように、撮像装置１及びレーザ照射装置２の位置及び姿勢が調整され固定される。
【００９１】
また、物体表面にレーザ光が当たる位置をＰ（以下「レーザ照射位置Ｐ」）とし、当該位置Ｐの、撮像装置１の画面π上での位置を点ｐとする。この点ｐの位置は画面座標（言い換えると、画像表示装置の画面に表示される画像の座標）によって特定される。
【００９２】
撮像装置位置Ａとレーザ装置位置Ｂとは共に平面ΠのＹ軸上（Ｘ＝０である。また、撮像装置１の画面πのｙ軸上でもあり、ｘ＝０である）にあるものとする。
【００９３】
撮像装置１の焦点距離をｆとし、画面π上の点ｐのｙ軸上での交点Ｏからの変位量をｄとする。
【００９４】
そして、撮像装置位置Ａと交点Ｏとレーザ装置位置Ｂとのなす∠ＡＯＢの角度をθ1とし、交点Ｏと撮像装置位置Ａとレーザ照射位置Ｐとのなす∠ＯＡＰの角度をθ2とする。なお、撮像装置位置Ａと交点Ｏとレーザ照射位置Ｐとのなす∠ＡＯＰと∠ＡＯＢとは等しい。
【００９５】
また、∠ＡＯＰ及び∠ＡＯＢ（＝θ1）をレーザ光の入射角度（投影角度）とする。すなわち、本発明では、撮像装置１の光軸の方向とレーザ照射装置２のレーザ出射方向との間の角度をレーザ光の入射角度θ1とする。
【００９６】
また、平面Π及び交点Ｏ並びに各位置Ａ，Ｂ，Ｐは実世界の三次元座標（Ｘ−Ｙ−Ｚ軸）であり、撮像装置１の画面π及び点ｐは二次元の画面座標（ｘ−ｙ軸）である。
【００９７】
なお、本発明における実世界の三次元座標は、計測対象物の表面の凹凸を計測するときの基準としての平面がＸ−Ｙ平面になるように設定される。つまり、Ｘ−Ｙ平面が水平面であると共にＺ軸が鉛直軸である場合に限られず、計測対象物の表面の態様に合わせて、例えば、Ｘ−Ｙ平面が鉛直面であると共にＺ軸が水平軸であったり、Ｘ−Ｙ平面が傾斜面であると共にＺ軸が前記傾斜面に対する垂直軸であったりする。
【００９８】
上記の設定で、交点Ｏを原点としたＺ−Ｙ平面を使ってレーザ照射位置Ｐをベクトル表現すると数式２が成り立つ。
【００９９】
【数２】
2016211852.tif 000003
【０１００】
また、ＯＰの長さをｍとすると共にＡＰの長さをｎとすると、数式２の各要素は数式３乃至数式５のように表され得る。
【０１０１】
【数３】
2016211852.tif 000004
【数４】
2016211852.tif 000005
【数５】
2016211852.tif 000006
【０１０２】
数式２乃至数式５から、数式６及び数式７が成り立つ。
【０１０３】
【数６】
2016211852.tif 000007
【数７】
2016211852.tif 000008
【０１０４】
さらに、数式６及び数式７より、ｎを消去するように変形することによって数式８が導かれる。
【０１０５】
【数８】
2016211852.tif 000009
【０１０６】
そして、レーザ照射位置Ｐの平面Πからの高さｈは、数式８も用いることにより、数式９によって求められ得る。
【０１０７】
【数９】
2016211852.tif 000010
【０１０８】
数式９の右辺三段目のうち、焦点距離ｆは撮像装置１の仕様や必要な場合の調整などに基づいて既知であり、撮像装置１の焦点位置と平面Πとの間の距離Ｈは撮像装置１の仕様等や表面凹凸の計測装置１０の各部の寸法に基づいて計測装置の構成として既知であり、撮像装置位置Ａと交点Ｏとレーザ装置位置Ｂとのなす∠ＡＯＢ（＝∠ＡＯＰ）の角度θ1は表面凹凸の計測装置１０の各部の寸法に基づいて特定可能である。
【０１０９】
したがって、数式９は、レーザ照射位置Ｐの平面Πからの高さｈと撮像装置１の画面π上におけるｙ軸方向における変位量ｄとの間の関係を表す式であるとも言える。
【０１１０】
なお、数式９から、焦点距離ｆ及び撮像装置１の焦点位置と平面Πとの間の距離Ｈが一定である場合には、レーザ光の入射角度θ1が大きくなるに従い、或るｈの値に対するｄの値が大きくなることが分かる。すなわち、レーザ光の入射角度θ1が大きいほど、平面Πにおける実寸法である高さｈに対する画面における変位量ｄの感度が上がり、延いては微細な凹凸の計測が可能になったり計測精度の向上が可能になったりすると言える。
【０１１１】
その一方で、レーザ光の入射角度θ1が大きい場合には計測対象物の表面の手前側の凸部に遮られるために凹部の下部・底部にレーザ光が届かない場合や手前側に凸部が無くても凹部自体の凹みの程度が大きいために凹部の下部・底部にレーザ光が届かない場合があり得たり、計測対象物の表面の凹凸部に照射されたレーザ光の変位が大き過ぎるために画像表示装置の画面内にレーザ光が映像として表示されない場合があり得たりしてしまう。つまり、計測可能な凹凸の実寸法の範囲が狭くなってしまう。
【０１１２】
以上のように、計測対象物の表面の凹凸に関して想定される実寸法（具体的には、凹みの深さ，盛り上がりの高さ）により、好ましいレーザ光の入射角度θ1は変化する。このため、計測対象物の表面において想定される凹凸の実寸法に応じてレーザ光の入射角度θ1が調整可能である、具体的にはレーザ照射装置２の設置角度（言い換えると、レーザ照射装置２のレーザ出射方向）が変更可能であるようにしても良い。
【０１１３】
なお、レーザ光の入射角度θ1は、０°＜θ1＜１８０°の範囲で調整される。
【０１１４】
この点について図１及び図２に示す例では、レーザ照射装置２はレーザ固定部７ｃによって揺動可能と揺動不能とが切換え可能であるように保持されるので、レーザ照射装置２の設置角度が変更可能であってレーザ光の入射角度θ1が調整可能である。また、撮像装置１は、計測対象物の表面２０に照射されたレーザ光を適切に撮影することができるように、第一及び第二の支持アーム５Ａ，５Ｂによって位置及び姿勢が調整可能である。
【０１１５】
また、計測対象物の撮影部位に操作棒３を操作して撮像装置１を進入させた上で計測作業を行う場合にレーザ照射装置２の設置角度を変更するために撮像装置１を手元にわざわざ引き寄せる必要がないように、レーザ固定部７ｃの角度が遠隔操作で変更可能であるようにしても良い。
【０１１６】
（３）具体的な計測の仕方／その１ − 画面に表示された目盛による目視計測
上記（２）で述べたように、本発明では、レーザ照射位置Ｐの平面Πからの高さｈを具体的な数値として数式９に与えることにより、ｄの値が算定される。
【０１１７】
このｄは、撮像装置１の画面π上におけるｙ軸方向における変位量である。したがって、計測対象物の表面の凹凸の計測に用いる定規の目盛であって計測対象物の表面における実寸法を表す目盛の間隔として適当なｈの値に対応するｄの値を数式９によって算定し、ｙ軸方向における間隔が当該ｄの値であるしるしを目盛として画面πに表示させることにより、計測対象物の表面における凹凸の実寸法（具体的には、凹みの深さ，盛り上がりの高さ）を画像表示装置の画面を見ながら目視計測することができる。
【０１１８】
上記ｈの値、また、当該ｈの値によって決定される上記ｄの値は、特定の値に限定されるものではなく、計測対象物の表面の凹凸に関して想定される実寸法などが考慮されて適当な値に適宜設定される。
【０１１９】
なお、計測に用いられる状態と同じように組み立てられた表面凹凸の計測装置１０が用いられて高さｈが既知である物体が基準平面Πとしての平面に載置されて撮影されると共に前記平面に照射されたレーザ光の位置に対する前記物体に照射されたレーザ光のｙ軸方向における変位量ｄが記録されることにより、実際の高さｈと画面における変位量ｄとの間の関係が定義づけられたり較正されたりするようにしても良い。
【０１２０】
本実施形態では具体的には、画像表示装置の画面に、計測対象物の表面に照射されたレーザ光（具体的にはラインビーム）と平行に、即ち画面πのｘ軸方向に、計測対象物の表面における凹凸の実寸法を表す平行線が、これら平行線の間の補助的なしるしとしての極短い線分と共に、レーザ光が照射された状態の計測対象物の表面の映像に重ねて表示される。
【０１２１】
そして、これら目盛としてのしるし（平行線，補助的な短い線分）が用いられて計測対象物の表面における凹凸の実寸法が目視計測される。
【０１２２】
具体的に、図４Ａ，図４Ｂ，及び図４Ｃに示すように、凹凸を計測する際の基準としての平面Πに対して凹部２１や凸部２２がある場合を例に挙げて説明する。なお、図４Ａ乃至図４Ｃに示す例はあくまでも説明のための模擬的な一例であり、計測対象物の表面の凹凸を厳密に再現することを意図したものではない。
【０１２３】
そして、図４Ａ乃至図４Ｃに示す凹部２１及び凸部２２を含む平面Πに対してレーザ光２３を照射した状態を図５及び図６に示す。図５と図６とのそれぞれには、図３と対応する実世界の三次元座標（Ｘ−Ｙ−Ｚ軸）を示す。
【０１２４】
図５及び図６に示すように、レーザ光２３が照射されると、平面Πにおけるレーザ照射位置Ｐは符号２３ａの位置になり、凹部２１におけるレーザ照射位置Ｐは符号２３ｂの位置になり、凸部２２におけるレーザ照射位置Ｐは符号２３ｃの位置になる。
【０１２５】
図５及び図６に示す状態を映像として表示する画像表示装置の画面８を図７に示す。
【０１２６】
画面８には、平面Πにおける凹凸の実寸法を表す複数の平行線２４及び補助的な短い線分２４ａが、目盛として、レーザ光２３が照射された状態の平面Π（凹部２１及び凸部２２を含む）の映像に重ねて表示される。そして、これら複数の平行線２４同士の間隔一つ（即ち、数式９におけるｄの値）に相当する、平面Πにおける実寸法（即ち、数式９におけるｈの値）が予め与えられる。
【０１２７】
これにより、画面８に表示されている基準平面Πにおけるレーザ照射位置２３ａからの各レーザ照射位置２３ｂ，２３ｃの振れ幅（言い換えると、隔たり，変位量）に基づいて、凹部２１及び凸部２２に関する、平面Πにおける凹凸の実寸法が計測される。
【０１２８】
図５及び図６に示す例では例えば、基準平面Πにおけるレーザ照射位置２３ａに対するレーザ照射位置２３ｂの振れ幅２５ｂを目盛としての平行線２４及び補助的な短い線分２４ａと照らし合わせて目視計測することにより、基準平面Πからの凹部２１の深さｈbが計測される。
【０１２９】
また、基準平面Πにおけるレーザ照射位置２３ａに対するレーザ照射位置２３ｃの振れ幅２５ｃを目盛としての平行線２４及び補助的な短い線分２４ａと照らし合わせて目視計測することにより、基準平面Πからの凸部２２の高さｈcが計測される。
【０１３０】
なお、計測対象物の表面において想定される凹凸の実寸法に応じてレーザ照射装置２の設置角度が変更可能であってレーザ光の入射角度θ1が調整可能であるように表面凹凸の計測装置１０が構成されている場合には、画面８に表示される目盛としての平行線２４同士の間隔がレーザ照射装置２の設置角度に対応するように変更される。
【０１３１】
この場合の平行線２４同士の間隔の変更は、レーザ照射装置２の設置角度の変更に連動して自動的に行われるようにしても良いし、画像表示装置などを作業者が操作することによって手動で行われるようにしても良い。
【０１３２】
（４）具体的な計測の仕方／その２ − 画像処理による機械計測
上記（２）で述べたように、本発明では、撮像装置１の画面π上におけるｙ軸方向における変位量ｄを具体的な数値として数式９に与えることにより、ｈの値が算定される。
【０１３３】
このｈは、レーザ照射位置Ｐの平面Πからの高さである。したがって、画面π上におけるｙ軸方向における変位量ｄを特定すると共に当該ｄの値に対応するｈの値を数式９によって算定することにより、計測対象物の表面における凹凸の実寸法を計測することができる。
【０１３４】
なお、計測に用いられる状態と同じように組み立てられた表面凹凸の計測装置１０が用いられて高さｈが既知である物体が基準平面Πとしての平面に載置されて撮影されると共に前記平面に照射されたレーザ光の位置に対する前記物体に照射されたレーザ光のｙ軸方向における変位量ｄが記録されることにより、実際の高さｈと画面における変位量ｄとの間の関係が定義づけられたり較正されたりするようにしても良い。
【０１３５】
そして、撮像装置１によって撮影された撮影画像におけるレーザ光の振れ幅（言い換えると、隔たり，変位量）が画像処理によって特定されることにより、計測対象物の表面における凹凸の実寸法を計測することができる。
【０１３６】
撮像装置１によって撮影された撮影画像におけるレーザ光の振れ幅を特定するための画像処理は、特定の方法・方式に限定されるものではなく、計測対象物の表面に照射されたレーザ光を撮影画像の中から検出・抽出し得るものであれば、どのような方法・方式でも良い。また、複数の画像処理が組み合わされて用いられるようにしても良い。
【０１３７】
ここで、計測対象物の表面に照射されたレーザ光（レーザ光の投影線）は、撮像装置１によって撮影された撮影画像の中で明確に視認され得るものであり、周囲即ち計測対象物の表面とは異なる画像特徴を保持していると言える。
【０１３８】
また、計測対象物の表面２０とは異なる画像特徴になり得るレーザ光を出射するレーザ照射装置２が予め選択されるようにしても良い。
【０１３９】
上記のことも考慮し、撮影画像内の特徴的な部分であるレーザ光の投影線の輪郭を検出して抽出し、当該輪郭の形状に基づいて、具体的には撮影画像における輪郭の変位に基づいて、レーザ光の振れ幅を特定することが考えられる。
【０１４０】
そこで、画像処理の方法として具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、画像の中で特徴的な部分を検出する方法である、方向別共起ヒストグラムを用いた特徴抽出（中島慶人「方向別共起ヒストグラムを用いた小袖屏風の模様検出」，電気学会 電子・情報・システム部門大会 講演論文集，pp. 1151-1156，２０１４年、または、特開２０１３−０２０５０５）（以下「特徴検出フィルタ」と呼ぶ）が用いられ得る。
【０１４１】
特徴検出フィルタが用いられる場合には、撮像装置１によって撮影された撮影画像に対して特徴検出フィルタが適用された後に画像の二値化処理が更に適用され、当該二値化後の画像が用いられてエッジ（言い換えると、レーザ光の投影線の輪郭）が検出される。そして、当該エッジ（レーザ光投影線の輪郭）の形状に基づいてレーザ光の振れ幅が特定される。
【０１４２】
なお、画像の二値化処理は、特定の方法・方式に限定されるものではなく、適当な方法・方式が適宜選択され得るものの、具体的には例えば、あくまで例として挙げると、判別分析法（「大津の二値化」とも呼ばれる）や作業者が閾値を指定して二値化する方法が用いられ得る。
【０１４３】
また、エッジの検出処理は、特定の方法・方式に限定されるものではなく、適当な方法・方式が適宜選択され得るものの、具体的には例えば、あくまで一例として挙げるとソーベルフィルタが用いられ得る。
【０１４４】
レーザ光が照射された状態を撮像装置１によって撮影した画像の例である図８に示す画像に対して特徴検出フィルタ及び二値化処理が適用されると共にエッジが検出された例を図９に示す。図９において、白い部分がレーザ光投影線の輪郭として検出されたエッジである。
【０１４５】
なお、図９に示す例のように画像処理によってレーザ光投影線の輪郭が検出されるようにした場合には、振れ幅の特定においては、輪郭を表す上下二本の線のうちのどちらか一方が用いられたり、上下二本の線の間の中央位置が用いられたりする。
【０１４６】
そして、図９に示す例のようにエッジが検出された画像における、エッジの形状に基づいて特定されるレーザ光の振れ幅（即ち、数式９におけるｄの値）と数式９とにより、計測対象物の表面における凹凸の実寸法（即ち、数式９におけるｈの値）が算定される。
【０１４７】
（５）具体的な計測の仕方／その１の変形 − 画面に表示された目盛による目視計測
図９に示す例のように抽出されたエッジ（即ち、レーザ光投影線の輪郭）が画像表示装置の画面８に表示されるようにしても良い。
【０１４８】
具体的には例えば、画像表示装置の画面８に、レーザ光が照射された状態の計測対象物の表面の映像と、レーザ光投影線の輪郭として検出・抽出されたエッジの画像とが、上下に並べられて一緒に表示されるようにしても良い。この場合には、また、計測対象物の表面における凹凸の実寸法を表す目盛としてのしるし（具体的には例えば、平行線や短い線分など）が、計測対象物の表面の映像とエッジの画像とのうちの少なくとも一方に表示されるようにしても良い。
【０１４９】
あるいは、画像表示装置の画面８に、レーザ光が照射された状態の計測対象物の表面の映像及び計測対象物の表面における凹凸の実寸法を表す目盛としてのしるし（具体的には例えば、平行線や短い線分など）に重ねて、レーザ光投影線の輪郭として検出・抽出されたエッジが線として一緒に表示されるようにしても良い。
【０１５０】
これにより、画面８に表示されている計測対象物の表面に照射されたレーザ光の投影線を特定する際に画像処理の結果のエッジが参考として利用されるようにすることができ、画面８に表示されているレーザ光の振れ幅を目盛としてのしるしと照らし合わせて行う目視計測の作業効率の向上を図ることが可能になる。
【０１５１】
なお、本発明の表面凹凸の計測方法及び計測装置は、適用され得る計測対象物及び表面の凹凸の種類や原因が特定のものに限定されるものではなく、例えば０．１〜２５ ｍｍ 程度の凹凸が表面に発生しているのであれば、種々の構造物や設備の、例えば損傷や劣化或いは製造不良など種々の原因によって生じた凹凸の計測に適用され得る。具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、水車表面のキャビテーションによる壊食によって生じた（言い換えると、キャビテーションによる壊食によって生じたと想定される）凹凸の寸法の計測に用いられ得る。
【０１５２】
以上のように構成された表面凹凸の計測方法及び計測装置によれば、主に撮像装置１とレーザ照射装置２とによって計測装置が構成されるので、大掛かりな装置を必要とすること無く表面凹凸の計測を行うことができ、例えば狭小な空間に在る部位における計測も可能になり、計測対象物の多くの部位に対してきめが細かい計測を行って表面凹凸の計測の信頼性の向上を図ることが可能になる。
【０１５３】
以上のように構成された表面凹凸の計測方法及び計測装置によれば、また、計測に用いられるレーザ光自体が照明としての機能も果たし得るので、他の照明装置を必要とすること無く表面凹凸の計測を行うことができ、計測の準備の手間や計測の手間を軽減したり装置構成を簡易にしたりすることによって表面凹凸の計測技術としての汎用性を向上させることが可能になる。
【０１５４】
以上のように構成された表面凹凸の計測方法及び計測装置によれば、さらに、撮像装置１及びレーザ照射装置２を計測対象箇所に設置して画面８に表示されるレーザ光の振れ幅２５ｂ，２５ｃと目盛としてのしるしである平行線２４とが見比べられて計測が行われるので、複雑な操作を必要とすること無く簡単な操作のみ且つ短時間で表面凹凸の計測を行うことができ、計測の手間を軽減することによって表面凹凸の計測技術としての汎用性を向上させることが可能になる。
【０１５５】
なお、上述の形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。
【０１５６】
例えば、上述の実施形態では支持ベース４及び支持アーム５Ａ，５Ｂ並びにレーザ固定フレーム７と固定脚６，６とによって光軸の方向が計測対象物の表面２０（平面Π）に対して垂直になるように撮像装置１が固定されて保持されると共にレーザ出射方向が撮像装置１の光軸の方向に対して傾斜するようにレーザ照射装置２が固定されて保持されるようにしているが、撮像装置１及びレーザ照射装置２を保持する仕組みは、これに限られるものではなく、光軸の方向とレーザ出射方向とを所定の方向にして撮像装置１とレーザ照射装置２とを保持し得るものであればどのようなものでも良い。なお、レーザ照射装置２のレーザ出射方向が調整可能であるようにしても良い。
【０１５７】
また、上述の実施形態では支持ベース４及びレーザ固定フレーム７を介して撮像装置１及びレーザ照射装置２に操作棒３が連結されるようにしているが、撮像装置１及びレーザ照射装置２に操作棒３が連結される仕組みは、これに限られるものではなく、これらを連結し得るものであればどのようなものでも良い。具体的には例えば、レーザ照射装置２の保持部が支持ベース４若しくは支持アーム５Ａ，５Ｂの一部として形成されたり支持ベース４若しくは支持アーム５Ａ，５Ｂに取り付けられたりすると共に、これら支持ベース４や支持アーム５Ａ，５Ｂが操作棒３に対して固定されて取り付けられるようにしても良い。
【０１５８】
また、上述の実施形態では操作棒３を有するようにしているが、操作棒３を有することは本発明において必須の構成ではない。具体的には例えば、相互の位置関係及び姿勢が固定された状態の撮像装置１及びレーザ照射装置２を直接手で持って撮影部位に設置することができる場合などには、操作棒３を有しないようにしても良い。
【符号の説明】
【０１５９】
１    撮像装置
２    レーザ照射装置
３    操作棒
４    支持ベース
５Ａ  第一の支持アーム
５Ｂ  第二の支持アーム
６    固定脚
７    レーザ固定フレーム
８    画面
２０    計測対象物の表面
【図１】
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【図２】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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