(57)【要約】【課題】被検物の微細形状に起因する計測誤差を高精度に補正すること。【解決手段】被検物の位置および姿勢を計測する計測装置は、被検物にパターン光を投影する距離画像用照明ユニット１と、被検物を複数の光源で照明する濃淡画像用照明ユニット２と、パターン光が投影された被検物を撮像し、複数の光源で照明された被検物を撮像する撮像ユニット３と、パターン光が投影された被検物を撮像して得られるパターン投影画像、および、複数の光源で照明された被検物を撮像して得られる濃淡画像に基づき被検物の距離情報を得る演算処理ユニット４とを有する。濃淡画像用照明ユニット２は、被検物の表面の光強度分布の周期方向に基づいて特定される、距離画像用照明ユニット１の光軸に対して互いに反対側に配置されている２つの光源で被検物を照明し、演算処理ユニット４は、２つの光源で照明された被検物を撮像して得られる濃淡画像に基づきパターン投影画像を補正する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物の位置および姿勢を計測する計測装置であって、
前記被検物にパターン光を投影する投影部と、
前記被検物を複数の光源で照明する照明部と、
前記パターン光が投影された前記被検物を撮像し、前記複数の光源で照明された前記被検物を撮像する撮像部と、
前記パターン光が投影された前記被検物を撮像して得られるパターン投影画像、および、前記複数の光源で照明された前記被検物を撮像して得られる濃淡画像に基づき前記被検物の距離情報を得る処理部と、を有し、
前記照明部は、前記被検物の表面の光強度分布の周期方向に基づいて特定される、前記投影部の光軸に対して互いに反対側に配置されている２つの光源で、前記被検物を照明し、
前記処理部は、前記２つの光源で照明された前記被検物を撮像して得られる濃淡画像に基づき前記パターン投影画像を補正する
ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記２つの光源は、前記投影部の光軸に対して対称に配置されている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２つの光源で照明する前記被検物の表面の前記周期方向は、予め求めた前記被検物の位置および姿勢と前記被検物の各面の光強度分布の周期方向の情報とに基づき特定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記被検物の表面の前記周期方向は、前記被検物の濃淡画像に基づき特定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の計測装置。
【請求項５】
前記周期方向が特定される表面は、前記パターン投影画像または前記濃淡画像から認識される前記被検物の複数の表面のうち、面積に基づいて特定されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
被検物の位置および姿勢を計測する計測方法であって、
前記被検物の表面の光強度分布の周期方向を特定する工程と、
前記被検物にパターン光を投影して、前記パターン光が投影された前記被検物を撮像する工程と、
前記被検物の表面の光強度分布の周期方向に基づいて特定される、前記パターン光の光軸に対して互いに反対側に配置されている２つの光源で、前記被検物を照明して、前記２つの光源で照明された前記被検物を撮像する工程と、
前記２つの光源で照明された前記被検物を撮像して得られる濃淡画像に基づき、前記パターン光が投影された前記被検物を撮像して得られるパターン投影画像を補正する工程と、
補正されたパターン投影画像に基づき前記被検物の距離情報を算出する工程と、
前記距離情報に基づき前記被検物の位置および姿勢を求める工程と、を有する
ことを特徴とする計測方法。
【請求項７】
被検物を計測する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の計測装置と、
前記計測装置による計測結果に基づいて前記被検物を保持して移動させるロボットと、を有するシステム。
【請求項８】
請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の計測装置を用いて被検物の計測を行う工程と、該計測の結果に基づいて前記被検物を処理する工程と、を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置、計測方法、システム及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の表面形状を評価する技術の一つに、光学式の三次元情報計測装置が挙げられる。そして、光学式の三次元情報計測の方式の一つに、パターン投影法と称される方式がある。この方式は所定の投影パターンを被検物に投影して撮像を行い、三角測量の原理から各画素位置における距離情報を算出し、被検物の三次元情報を計測するものである。
パターン投影法においては、撮像画像から得られる受光光量の空間分布情報に基づき、パターン座標の検出を行う。しかし、受光光量の空間分布情報は、被検物表面の模様などによる反射率分布、被検物表面の微細形状による反射率分布などによる輝度（光強度）ムラの影響が含まれたデータである。これらの反射率分布により、パターン検出情報に大きな誤差が発生する状況、あるいは、検出自体を不可能なものとなる状況が存在し、結果として計測される三次元情報は精度が低いものとなる。これに対し、特許文献１ではパターン光投影時の画像（以下、パターン投影画像と表記）を取得するタイミングと別のタイミングで均一照明光照射時の画像（以下、濃淡画像と表記）を取得している。濃淡画像のデータを補正用データとして用いることで、被計測物体表面の反射率分布ばらつきをパターン投影画像から除去する事が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２８９５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１においては、パターン投影画像と濃淡画像は同一の光源から放射された光により撮影され、両画像取得時のパターン有無の切り換えは液晶シャッタによって行われている。そのため、両画像の取得は同時に行われない。位置姿勢計測装置による計測では、被検物と計測装置のどちらかが移動しつつ距離情報を取得する場合が考えられる。この場合、それらの相対位置関係は一定では無く、パターン投影画像と濃淡画像は違う視点で撮影された画像となり、パターン投影画像の補正を精度良く行う事が出来ない。
【０００５】
本発明は、例えば、被検物の微細形状に起因する計測誤差を高精度に補正する事が可能な位置姿勢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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一側面である被検物の位置および姿勢を計測する計測装置は、前記被検物にパターン光を投影する投影部と、前記被検物を複数の光源で照明する照明部と、前記パターン光が投影された前記被検物を撮像し、前記複数の光源で照明された前記被検物を撮像する撮像部と、前記パターン光が投影された前記被検物を撮像して得られるパターン投影画像、および、前記複数の光源で照明された前記被検物を撮像して得られる濃淡画像に基づき前記被検物の距離情報を得る処理部と、を有する。前記照明部は、前記被検物の表面の光強度分布の周期方向に基づいて特定される、前記投影部の光軸に対して互いに反対側に配置されている２つの光源で、前記被検物を照明し、前記処理部は、前記２つの光源で照明された前記被検物を撮像して得られる濃淡画像に基づき前記パターン投影画像を補正する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、被検物の微細形状に起因する計測誤差を高精度に補正する事が可能な位置姿勢計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】計測装置の構成を示した図である。
【図２】第１実施形態における投影パターンを示した図である。
【図３】第１実施形態における濃淡画像用照明ユニットを示した図である。
【図４】被検物５における濃淡画像を示した図である。
【図５】第１実施形態における計測装置の構成を示した図である。
【図６】被検面角度と反射率の関係を示した図である。
【図７】被検物５におけるパターン投影画像と濃淡画像を示した図である。
【図８】第１実施形態における計測フローを示した図である。
【図９】第２実施形態における計測フローを示した図である。
【図１０】周波数解析を基にした輝度分布周期方向の取得方法を示した図である。
【図１１】制御システムの構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、位置姿勢計測装置の全体図である。図１で示される通り、位置姿勢計測装置は、距離画像用照明ユニット１、濃淡画像用照明ユニット２、撮像ユニット３、演算処理ユニット４から構成される。位置姿勢計測装置は、距離画像と濃淡画像を同時に撮像し、二つの画像を同時利用してモデルフィッティングすることにより、被検物５の位置姿勢を計測する。なお、モデルフィッティングは、事前に作成された被検物５のＣＡＤモデルに対して行うものであり、被検物５の三次元形状が既知であることを前提とする。また、距離画像用照明ユニット１及び撮像ユニット３は筐体に一体化され搭載されており、筐体はロボットアーム等に搭載されている。
【００１０】
以下に、距離画像を取得する距離画像計測部と濃淡画像を取得する濃淡画像計測部の概要をそれぞれ述べる。まず、距離画像計測部について説明する。距離画像とは、被検物表面上の点の三次元情報を示すものであり、各画素が奥行きの情報をもつ画像である。距離画像計測部は、距離画像用照明ユニット１と撮像ユニット３と演算処理ユニット４を含む。距離画像計測部では、パターンの投影部である距離画像用照明ユニット１から被検物５に照射されたパターン光を、距離画像用照明ユニット１と異なる方向から撮像ユニット３により撮像し撮像画像（パターン投影画像）を取得する。そして、演算処理ユニット４においてパターン投影画像から三角測量の原理に基づいて距離画像（距離情報）を算出する。
【００１１】
ここで、パターン光の投影部である距離画像用照明ユニット１から被検物５に照射するパターンについて説明する。本実施形態は、ロボットを移動させながら被検物の位置姿勢を計測することを想定している。そのため、複数枚の撮像画像から距離画像を算出する計測方式では、ロボットの移動により各撮像画像の視野ずれが生じてしまい、高精度に距離画像を算出できない。よって、距離画像用照明ユニット１から被検物５に投影するパターンは、一枚のパターン投影画像から距離画像を算出できるパターンである事が望ましい。一枚のパターン投影画像から距離画像を算出できるパターンとしては、例えば、特許第２５１７０６２号公報で開示されたものがある。特許第２５１７０６２号公報は、図２で示されたようなドットによって符号化されたドットラインパターンを被検物に投影して、ドットの位置関係に基づいて投影パターンと撮像画像の対応づけを行うことで、一枚の撮像画像から距離画像を算出している。尚、上記で本実施形態に適した具体的な投影パターンとして上記のドットラインパターンを挙げたが、本実施形態における投影パターンはこれに限定されるものでは無く、一枚のパターン投影画像から距離画像を算出できるものであれば良い。
【００１２】
距離画像用照明ユニット１は、光源６、照明光学系８、マスク９及び投影光学系１０を備える。光源６は、濃淡画像用照明ユニット２の光源７と異なる波長の光を発する。本実施形態において、光源６の波長をλ１、光源７の波長をλ２とする。照明光学系８は、光源６から射出された光束をマスク９に対し均一に照明するための光学系である。マスク９は、被検物５に投影するパターンを描画したものであり、例えば、ガラス基板をクロムメッキする事により所望のパターンを形成する。マスク９に描画されるパターンの一例は、上記で述べた通り、図２のドットラインパターンである。投影光学系１０は、マスク９に描画されたパターン像を被検物５上に結像させるための光学系である。以上述べたように、距離画像用照明ユニット１は、光源６から射出された光束を照明光学系８によってマスク９に均一照明し、マスク９に描画されたパターン像を投影光学系１０によって被検物５に結像する。なお、本実施形態では、固定マスクパターンを用いて投影する方法に関して述べたが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、ＤＬＰプロジェクタや液晶プロジェクタを用いてパターン光を投影しても構わない。
【００１３】
撮像部である撮像ユニット３は、撮像光学系１１、波長分割素子１２、イメージセンサ１３及びイメージセンサ１４を備える。なお、撮像ユニット３は、距離画像計測用と濃淡画像計測用で共通のユニットとなるため、後述の濃淡画像計測部に関する説明もここで行う。撮像光学系１１は、距離画像計測用パターンおよび濃淡画像をイメージセンサ１３、１４に結像するための光学系である。波長分割素子１２は、波長がλ１である光源６からの光と波長がλ２である光源７からの光を分離する為の光学素子である。波長λ１の光源６からの光は透過してイメージセンサ１３へ、波長λ２の光源７の光は反射してイメージセンサ１４に導光される。イメージセンサ１３及びイメージセンサ１４は、それぞれパターン投影画像および濃淡画像を撮像する為の素子であり、例えば、ＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサなどを用いることができる。
【００１４】
続いて、濃淡画像計測部について説明する。濃淡画像とは、均一照明された被検物を撮像して得られる画像であり、本実施形態では、濃淡画像から物体の輪郭や稜線に相当するエッジを検出し、検出されたエッジを画像特徴量として位置姿勢算出の際に用いる。濃淡画像計測部は、濃淡画像用照明ユニット２と撮像ユニット３と演算処理ユニット４を備えている。照明部である濃淡画像用照明ユニット２により均一に照明された被検物５を、撮像ユニット３により撮像し撮像画像を取得する。そして、演算処理ユニット４で撮像画像からエッジ検出処理によりエッジを算出する。照明部である濃淡画像用照明ユニット２は、複数の光源７を有している。複数の光源７は、図３で示したように距離画像用照明ユニット１の投影光学系１０の射出光軸ＯＡ１を中心としてリング状に配置される。図３は、濃淡画像用照明ユニット２を投影光学系光軸ＯＡ１方向から見た図である。
【００１５】
パターン投影画像と濃淡画像を取得した演算処理ユニット４は、パターン投影画像に対して輝度（光強度）分布の補正（受光光量分布補正）を行う。受光光量分布補正は、前記演算処理ユニット４内の補正処理部により、パターン投影画像Ｉ１（ｘ，ｙ）と濃淡画像Ｉ２（ｘ，ｙ）を用いて行わる。受光光量分布が補正されたパターン投影画像Ｉ１’（ｘ，ｙ）が、下記の式（１）に基づいて算出される。ここで、ｘ，ｙはカメラ上のピクセル座標値を示す。
【数１】
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なお、本実施形態では、式（１）の通り、除算による補正を行っているが、本実施形態の補正方法は除算に限定される訳ではなく、減算による補正を行っても構わない。
【００１６】
ここで、被検物５の表面が異方的な特性を持つ場合の受光光量分布補正について述べる。図４は、表面にスジ状の微細形状を持つ被検物５の濃淡画像の例を示している。被検物５の表面にはＸ方向に延びる多数のスジがＹ方向に周期的に形成されている。図４は、被検物５表面の破線部分を撮影した濃淡画像であり、微細形状に起因したスジ状の受光光量分布が発生している。ここで、図４に示す濃淡画像における受光光量分布がより変化する方向（Ｙ方向）を輝度分布の周期方向ｔとする。この、スジ状の微細形状は、例えば、金型の研削痕が転写された射出成型樹脂被検物で発生し、製造に用いられる金型の加工方法等に変更がない場合は被検物表面におけるスジ方向は常に同じ方向となり、同種の被検物のでは個体差が無いとみなすことができる。
【００１７】
このようなスジ状の輝度分布を持つ被検物においては、全ての光源７を発光させた場合（リング照明）の濃淡画像に比べて、特定の２箇所の光源７を発光させた場合に得られた濃淡画像で受光光量分布補正をした場合の方が高い補正効果が得られる。この特定の２箇所の光源７を発光させた二重極照明による補正効果の要因について、図５及び図６を用いて述べる。図５は、濃淡画像用照明ユニット２に含まれる一対の光源７と、距離画像用照明ユニット１の射出光軸ＯＡ１の関係を示したものである。ここで、Ｚ軸は射出光軸ＯＡ１と同軸であり、ＸＹ面はＺ軸に垂直な面である。被検物５は輝度分布の周期方向がＸ軸方向を向くように置かれ、Ｙ軸周りにθ傾斜しているとし、光源７と被検物５を結ぶ線分と距離画像用照明ユニット１の射出光軸ＯＡ１が成す角度をγとする。また、濃淡画像用照明ユニット２の光源７は投影光学系１０の射出光軸ＯＡ１を中心としてリング状に配置されている。そのため、濃淡画像用照明ユニット２の２箇所の光源７を発光させた二重極照明は、射出光軸ＯＡ１（Ｚ軸）を対称軸としている。
図５（Ａ）は一対の光源７による二重極照明の二重極方向（２つの光源を結ぶ方向）がＸ’軸方向、つまり、輝度分布の周期方向に平行な場合を示している。この二重極方向は、筋ムラに対し垂直な方向でもある。一方、図５（Ｂ）は二重極照明の二重極方向（２つの光源を結ぶ方向）がＹ’軸方向、つまり、輝度分布の周期方向に垂直な場合を示している。この二重極方向は、筋ムラに対し平行な方向でもある。
【００１８】
図６は、被検物の傾斜角度θと反射率Ｒ（θ）の関係を示したものであり、図５のように被検物をＹ軸周りに傾斜させた場合の反射率曲線を実線で、Ｙ軸周りの傾斜角度がθでかつ、Ｘ軸周りに傾斜させた場合の反射率曲線を破線で示している。なお、パターン投影に対する被検物の傾斜角度はθである。実線は傾斜角度に対する反射率変化が小さく、傾斜角度（θ−γ）から（θ＋γ）の範囲を線形とみなすことができるため、以下の式（２）が近似的に成立する。
【数２】
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つまり、反射率の角度特性が略線形な領域では、パターン投影画像の輝度分布（Ｒ（θ））と濃淡画像の輝度分布（例えば、二重極照明との関係が（θ＋γ）及び（θ−γ）となる場合、Ｒ（θ＋γ）＋Ｒ（θ−γ）／２）とが概略等しくなる。
【００１９】
図７（Ａ）は、パターン投影画像の輝度分布を示す図である。一方、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）は、濃淡画像の輝度分布を示す図である。図７（Ｂ）は、図５（Ａ）に示される二重極照明で被検物５が照明された場合の濃淡画像であり、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示される二重極照明で被検物５が照明された場合の濃淡画像である。図７（Ａ）で示されるパターン投影画像の輝度分布と図７（Ｂ）で示される濃淡画像の輝度分布とが概略等しくなっている。図７（Ｂ）は、二重極照明が二重極方向がＸ’軸方向、つまり、輝度分布の周期方向と同じ方向の場合の濃淡画像である。よって、パターン投影画像の輝度分布と濃淡画像の輝度分布の相関は、二重極照明の方向（２つの光源を結ぶ方向）を被検物の輝度分布の周期方向と平行にさせることで高めることができる。したがって、濃淡画像による受光光量分布補正を行う事で、被検物表面の形状起因で発生する輝度分布の影響を除去可能となる。
【００２０】
一方、図５（Ｂ）のようにＹ’方向の二重極照明の場合、距離画像用照明ユニット１の射出光軸ＯＡ１で入射した光の反射率を図６中に黒丸（●）で、ＯＡ１に対して入射角度γ傾いた光の反射率を白丸（○）でプロットしている。被検物の輝度分布の周期方向がＸ方向となるように被検物が置かれている場合、距離画像用照明ユニット１の反射率●と二重極照明の反射率○と入射角度はγしか違わないが、反射率は大きく異なる。これは、被検物のスジ構造によりスジ直交方向（輝度分布の周期方向と同じ）には多くの方向に反射光が発生するため、角度に対する反射率特性は滑らかになるからである。一方、スジ方向には構造があまりないため、角度に対する反射率特性は急峻となる。したがって、図７（Ａ）で示されるパターン投影画像の輝度分布と、図７（Ｃ）で示される濃淡画像の輝度分布とは大きく異ことなる。図７（Ｃ）は、二重極照明の二重極方向（２つの光源を結ぶ方向）がＹ’軸方向、つまり、輝度分布の周期方向に垂直の場合の濃淡画像である。リング照明の場合は、様々な方向の２重極照明であると考えられ、図７（Ｂ）と図７（Ｃ）が合算された画像となる。そのため、パターン投影画像の輝度分布と濃淡画像の輝度分布は異なり、補正効果が得られない。
【００２１】
このように、被検物表面に異方性がある場合、パターン投影画像上の輝度分布と濃淡画像上の輝度分布とが高い相関をもつように、濃淡画像用照明ユニット２の二重極照明の二重極方向（２つの光源を結ぶ方向）を被検物の輝度分布の周期方向と平行にする。これにより、高い補正効果を得ることが可能になる。以下に、被検物表面に異方性がある場合の代表的な計測フローを、図８のフローチャートを用いて説明する。
【００２２】
前述のとおり、計測前には被検物のＣＡＤモデルの作成・登録が完了しているが、その際にＣＡＤモデルの各面に輝度分布周期方向情報を合わせて登録し、濃淡画像照明の二重極方位を決定するために用いる。輝度分布周期方向は、ＣＡＤモデルの各面に対して登録しておく。図８に、ステップＦ１〜１０からなる本実施形態の計測工程Ｆ１００を示す。ステップＦ１とステップＦ２では、パターン投影画像と濃淡画像を取得する。次に、ステップＦ３ではパターン投影画像から演算された距離画像と濃淡画像から検出されたエッジ情報を、事前に登録されたＣＡＤモデルとマッチングすることで被検物の装置に対する概略位置姿勢を求める。概略位置姿勢は特許第５３９３３１８号公報記載の方法等を用いて求めることが可能である。
【００２３】
続いて、ステップＦ４では濃淡画像内に写る（濃淡画像から認識される）被検物を構成する複数の平面のうち、二面以上が周期的な輝度分布を有するときにはパターン投影画像における最大面積となる平面部を特定する。そして、その最大面積平面部の輝度分布の周期方向（受光光量変化方向）を、ステップＦ３で求めた概略位置姿勢と事前に登録された被検物の各面における輝度分布の周期方向から決定する。ここで、ステップＦ３で求める概略位置姿勢は、最大側面部の輝度分布の周期方向を求めるに足る精度が得られればよいため、距離画像は濃淡画像による受光光量分布補正を行っていないパターン投影画像から演算されたものでも構わない。
【００２４】
次に、ステップＦ５では、ステップＦ４で求めた被検物の輝度分布の周期方向と同じ方向の（平行な）二重極照明となるように、濃淡画像用照明ユニット２の複数の発光部のうち２つを発光させる。ここで、被検物の表面の光強度分布の周期方向に基づいて、投影部の光軸に対して互いに反対側に配置されている２つの発光部が特定される。なお、２つの発光部は投影部の光軸に対して対称に配置されていることが好ましいが、厳密に対称に配置されていなくてもよい。また、２つに限らず、３つ以上の発光部でもよい。ステップＦ６とステップＦ７では、再びパターン投影画像と濃淡画像を取得する。そして、ステップＦ８で受光光量分布補正を行う。補正方法は、前述の通りパターン投影画像を濃淡画像で除算することで行う。ステップＦ８により受光光量分布補正の効果が高いパターン投影画像が得られるため、ステップＦ９では得られたパターン画像から距離を算出する。そして、ステップＦ１０においてモデルフィッティングを行うことで被検物の位置姿勢を求める。
【００２５】
以上説明した本実施形態によれば、異方的な性状を持つ被検物の場合でも、パターン投影画像の輝度分布に対して相関が高い濃淡画像の輝度分布により受光光量分布補正を実施することができるため、高精度に被検物の位置姿勢を計測することができる。
【００２６】
（第２実施形態）
第１実施形態では、計測前にＣＡＤモデルの各面に輝度分布周期方向情報を登録していたが、第２実施形態では、被検物に個体差があり、事前にＣＡＤモデルの各面に輝度分布周期方向情報を登録できない場合の測定工程について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と装置構成は同じであるが、計測工程が異なるためこの点に関して説明を行う。図９に、本実施形態における代表的な計測工程Ｆ２００を示す。第１実施形態と異なる第１の点は、ステップＦ１のパターン投影画像取得とステップＦ３の概略位置姿勢推定が不要になる点である。第１実施形態と異なる第２の点は、概略位置姿勢から最大面積部の輝度分布周期方向を特定するステップＦ４の代わりに、周波数解析を基に輝度分布周期方向を求めるステップ４１に置き換わっている点である。
【００２７】
ステップＦ４１では、ステップＦ２において得られた濃淡画像から、取得された受光光量分布を周波数解析し受光光量分布の変化が高い方向、つまり輝度分布の周期方向を特定する。図１０に受光光量分布を解析した例を示す。図１０（Ａ）は、図４の濃淡画像に２次元ＦＦＴの処理を行った結果である各周波数の強度分布を示している。縦軸ｆｘおよび横軸ｆｙは、それぞれｘ方向の周波数とｙ方向の周波数を示している。図１０（Ｂ）の横軸は図１０（Ａ）のｘ軸を０度としたときの方位方向、縦軸は方位方向毎に強度積和した値をプロットしたものである。ここでは、方位方向は各方位に対して±５度の範囲の値を積和しているが、これに限定されるものではない。図１０（Ｂ）から分かるように、方位９０度方向にピークをもつことから、ワークに起因する輝度分布周期方向はｙ軸方向に強い受光光量変化を持つことがわかる。このように、ステップＦ４１では周波数解析を基に輝度分布周期方向を求めることができる。したがって、濃淡画像のみから輝度分布周期方向を求めるため、計測前の輝度分布周期方向の登録が不要である。
【００２８】
以降のステップＦ５からステップＦ１０は第１実施形態の計測工程Ｆ１００と同様である。以上説明したとおり、第２実施形態によれば、異方的な性状を持つ被検物の場合でも、パターン投影画像に対して相関が高い濃淡画像により受光光量分布補正を実施することができるため、高精度に被検物の位置姿勢を計測することができる。
【００２９】
（第３実施形態）
上述の計測装置は、ある支持部材に支持された状態で使用されうる。本実施形態では、一例として、図１１のようにロボットアーム３００（把持装置）に備え付けられて使用される制御システムについて説明する。計測装置１００は、支持台３５０に置かれた被検物５にパターン光を投影して撮像し、画像を取得する。そして、計測装置１００の制御部が、又は、計測装置１００の制御部から画像データを取得した制御部３１０が、被検物５の位置および姿勢を求め、求められた位置および姿勢の情報を制御部３１０が取得する。制御部３１０は、計測結果である、被検物５の位置および姿勢の情報に基づいて、ロボットアーム３００に駆動指令を送ってロボットアーム３００を制御する。ロボットアーム３００は先端のロボットハンドなど（把持部）で被検物５を保持して、並進や回転などの移動をさせる。さらに、ロボットアーム３００によって被検物５を他の部品に組み付けることにより、複数の部品で構成された物品、例えば電子回路基板や機械などを製造することができる。また、移動された被検物５を加工することにより、物品を製造することができる。制御部３１０は、ＣＰＵなどの演算装置やメモリなどの記憶装置を有する。なお、ロボットを制御する制御部を制御部３１０の外部に設けても良い。また、計測装置１００により計測された計測データや得られた画像をディスプレイなどの表示部３２０に表示してもよい。
【００３０】
（物品の製造方法に係る実施形態）
以上に説明した実施形態に係る計測装置は、物品製造方法に使用しうる。当該物品製造方法は、当該計測装置を用いて物体の計測を行う工程と、計測の結果に基づいて当該工程で計測を行われた物体の処理を行う工程と、を含みうる。当該処理は、例えば、加工、切断、搬送、組立（組付）、検査、および選別のうちの少なくともいずれか一つを含みうる。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストのうちの少なくとも１つにおいて有利である。
【００３１】
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ず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１    距離画像用照明ユニット
２    濃淡画像用照明ユニット
３    撮像ユニット
４    演算処理ユニット
５    被検物
７    光源
【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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