(57)【要約】      （修正有）【課題】測定対象物の追加測定作業を行う必要がなく、測定時間を短縮しながらも、測定対象物の精密な測定が可能な３次元スキャニング装置及び方法を提供する。【解決手段】測定対象物が回転されるように、回転軸を中心に３６０°回転可能なターンテーブルと、前記ターンテーブル上の測定対象物をスキャンし、前記測定対象物の３次元スキャンデータを獲得する３次元スキャナと、前記ターンテーブルの回転及び前記３次元スキャナの作動を制御し、前記ターンテーブルを３６０°回転させ、前記ターンテーブルの回転角度別に前記測定対象物をスキャンするように前記３次元スキャナを作動させて、前記３次元スキャナで測定されなかった前記測定対象物の未測定部分を判別し、未測定部分を追加測定するようにする制御部とを含む、３次元スキャニング装置及び３次元スキャニング方法。【選択図】図１
2017134050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物をのせて、前記測定対象物が回転されるように、回転軸を中心に３６０°回転可能なターンテーブルと、
前記ターンテーブルから一定距離離れた位置に設けられて、前記ターンテーブル上の測定対象物をスキャンし、前記測定対象物の３次元スキャンデータを獲得する３次元スキャナと、
前記ターンテーブルの回転及び前記３次元スキャナの作動を制御し、前記ターンテーブルを３６０°回転させ、前記ターンテーブルの回転角度別に前記測定対象物をスキャンするように前記３次元スキャナを作動させて、前記３次元スキャナで測定されなかった前記測定対象物の未測定部分を判別し、未測定部分を追加測定するようにする制御部と、
を含む、３次元スキャニング装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記３次元スキャナから獲得した前記測定対象物の３次元スキャンデータを併合するスキャンデータ併合部と、
前記スキャンデータ併合部からの結果値に基づいて、前記測定対象物の未測定部分を判別する未測定部分判別部と、
前記３次元スキャナと前記ターンテーブル間の相対位置情報及び前記ターンテーブルの回転角度情報を獲得し、前記未測定部分判別部から獲得した前記未測定部分に対応するように、前記３次元スキャナに対する前記ターンテーブルの回転角度を調整する位置補正部と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の３次元スキャニング装置。
【請求項３】
前記未測定部分判別部は、スキャンデータから、スキャンされた部位とスキャンされなかった未測定部分との境界線を判別して、前記未測定部分判別部は、スキャンされたデータの三角形メッシュの三つの辺のうち、隣り合う三角形のない辺を前記境界線と判断することを特徴とする、請求項２に記載の３次元スキャニング装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記未測定部分の境界線からの法線方向を計算し、前記法線方向の平均方向を計算して、前記未測定部分の境界線を前記平均方向に仮想のスキャンデータ投影面に投影した後、前記スキャンデータ投影面上において、境界線で構成された面積を計算し、計算された面積を初期値と設定して、前記ターンテーブルの回転軸を中心に未測定部分のスキャンデータを仮想で回転させつつ、前記スキャンデータ投影面上における境界線が最大面積を有する方向を計算し、計算された方向をスキャン方向と設定するスキャン方向判別部をさらに含み、
前記位置補正部は、前記スキャン判別部で計算されたスキャン方向に前記ターンテーブルを回転させて、前記３次元スキャナは、前記スキャン方向で測定対象物を追加測定することを特徴とする、請求項３に記載の３次元スキャニング装置。
【請求項５】
前記制御部は、追加測定前に計算された境界線の投影面積と追加測定後に計算された境界線の投影面積との差異値と、使用者が定義した設定値とを比較し、スキャン作業の完了可否を判別する作業完了判別部をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の３次元スキャニング装置。
【請求項６】
前記３次元スキャナは、ロボットアームに連結された移動式スキャナであって、前記位置補正部は、前記スキャン方向判別部で計算されたスキャン方向に基づいて、前記ロボットアームの位置を補正することを特徴とする、請求項４に記載の３次元スキャニング装置。
【請求項７】
ａ）ターンテーブル上に測定対象物をのせた後、前記ターンテーブルを３６０°回転させつつ、３次元スキャナで前記測定対象物をスキャンし、３次元スキャンデータを獲得する段階と、
ｂ）前記３次元スキャナから獲得した前記測定対象物の３次元スキャンデータを併合する段階と、
ｃ）併合されたスキャンデータの結果値から、スキャンされた部分とスキャンされなかった部分との境界線を求めて、測定対象物の未測定部分を判別する段階と、
ｄ）前記測定対象物の未測定部分に対応するように、前記３次元スキャナに対する前記ターンテーブルの回転角度を調整する段階と、
ｅ）前記３次元スキャナで前記測定対象物を追加スキャンし、追加スキャンデータを獲得する段階と、
を含む３次元スキャニング方法。
【請求項８】
前記ｃ）段階において、前記境界線は、スキャンデータの三角形メッシュの三つの辺のうち、隣り合う三角形のない辺と定義されて、前記境界線を基準に、三角形メッシュの存在しない部分がスキャンデータの未測定部分と判別されることを特徴とする、請求項７に記載の３次元スキャニング方法。
【請求項９】
前記ｄ）段階において、前記未測定部分の境界線からの法線方向を計算し、前記法線方向の平均方向を計算して、前記未測定部分の境界線を前記平均方向に仮想のスキャンデータ投影面に投影した後、前記スキャンデータ投影面上において、境界線で構成された面積を計算し、計算された面積を初期値と設定して、前記ターンテーブルの回転軸を中心に未測定部分のスキャンデータを仮想で回転させつつ、前記スキャンデータ投影面上における境界線が最大面積を有する方向を求めて、この方向をスキャン方向と設定し、設定された前記スキャン方向に前記ターンテーブルを回転させることを特徴とする、請求項８に記載の３次元スキャニング方法。
【請求項１０】
前記ｅ）段階の追加測定前に計算された境界線の投影面積と前記ｅ）段階の追加測定後に計算された境界線の投影面積との差異値を、使用者が予め定義した設定値と比較する段階をさらに含み、
前記比較結果、差異値が設定値未満である場合は、スキャン作業が完了したと判断して、差異値が設定値以上である場合は、前記ｅ）段階を追加に行うことを特徴とする、請求項９に記載の３次元スキャニング方法。
【請求項１１】
前記３次元スキャナは、ロボットアームに連結された移動式スキャナであり、前記ｄ）段階において、前記位置補正部は、前記スキャン方向判別部で計算されたスキャン方向に基づいて、前記ロボットアームの位置を補正することを特徴とする、請求項９に記載の３次元スキャニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物を回転させつつ、３次元スキャナを利用して測定対象物の形状を測定する、３次元スキャニング装置及び３次元スキャニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
実物を測定し、３次元スキャンデータを生成する作業を３次元スキャニング(3D  scanning)という。一般に、このような３次元スキャニングは、回転可能なターンテーブル上に測定対象物をのせて、ターンテーブルを３６０°回転させながら、スキャナで測定対象物をスキャンし、３次元スキャンデータを生成する作業である。
【０００３】
特許文献１は、自動車シャシ部品を固定して、固定されたシャシ部品を回転させながら、３次元スキャナで自動車シャシ部品をスキャンできるようにする３次元スキャナジグ装置を開示する。また、特許文献２は、スキャナプラットフォームに測定対象物をのせて、スキャナプラットフォームを回転させながら、スキャナを利用して測定対象物を３次元測定する３次元スキャナプラットフォーム及びこれを備えた３次元スキャン装置を開示する。
【０００４】
上述の文献による３次元スキャン方法は、測定対象物の全体形状を測定するために、測定対象物を回転させながら、スキャナを利用して多方向で測定データを獲得し、このデータを統合する過程を行う。ここで、測定対象物を３６０°回転させて測定対象物をスキャンする時、測定対象物の完全な測定データを得るためには、測定対象物の回転角度を非常に小さく設定して、無数の方向(角度)で測定対象物をスキャンしなければならない。しかし、この場合、測定されるデータの量が多すぎるばかりか、測定時間が長くなるため、測定対象物の完全な測定データを得ることは、現実的に不可能であった。
【０００５】
したがって、一般的な３次元スキャン方法を利用して測定対象物をスキャンすることになると、結局、未測定領域ができてしまい、作業者は、測定結果物を肉眼で確認し、測定対象物の追加測定が必要な部分を捜して、追加測定を行わなければならなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】大韓民国公開特許公報第１０−２０１４−０００２２７０号
【特許文献２】大韓民国特許第１４７７１８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題を解決するために発明されたもので、測定対象物の追加測定作業を行う必要がなく、測定時間を短縮しながらも、測定対象物の精密な測定が可能な３次元スキャニング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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、測定対象物をのせて、前記測定対象物が回転されるように、回転軸を中心に３６０°回転可能なターンテーブルと、前記ターンテーブルから一定距離離れた位置に設けられて、前記ターンテーブル上の測定対象物をスキャンし、前記測定対象物の３次元スキャンデータを獲得する３次元スキャナと、前記ターンテーブルの回転及び前記３次元スキャナの作動を制御し、前記ターンテーブルを３６０°回転させ、前記ターンテーブルの回転角度別に前記測定対象物をスキャンするように前記３次元スキャナを作動させて、前記３次元スキャナで測定されなかった前記測定対象物の未測定部分を判別し、未測定部分を追加測定するようにする制御部とを含む、３次元スキャニング装置を提案する。
【０００９】
好ましくは、前記制御部は、前記３次元スキャナから獲得した前記測定対象物の３次元スキャンデータを併合するスキャンデータ併合部と、前記スキャンデータ併合部からの結果値に基づいて、前記測定対象物の未測定部分を判別する未測定部分判別部と、前記３次元スキャナと前記ターンテーブル間の相対位置情報及び前記ターンテーブルの回転角度情報を獲得し、前記未測定部分判別部から獲得した前記未測定部分に対応するように、前記３次元スキャナに対する前記ターンテーブルの回転角度を調整する位置補正部とを含むことを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記未測定部分判別部は、スキャンデータから、スキャンされた部位とスキャンされなかった未測定部分との境界線を判別して、前記未測定部分判別部は、スキャンされたデータの三角形メッシュの三つの辺のうち、隣り合う三角形のない辺を前記境界線と判断することを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記制御部は、前記未測定部分の境界線からの法線方向を計算し、前記法線方向の平均方向を計算して、前記未測定部分の境界線を前記平均方向に仮想のスキャンデータ投影面に投影した後、前記スキャンデータ投影面上において、境界線で構成された面積を計算し、計算された面積を初期値と設定して、前記ターンテーブルの回転軸を中心に未測定部分のスキャンデータを仮想で回転させつつ、前記スキャンデータ投影面上における境界線が最大面積を有する方向を計算し、計算された方向をスキャン方向と設定するスキャン方向判別部をさらに含み、ここで、前記位置補正部は、前記スキャン判別部で計算されたスキャン方向に前記ターンテーブルを回転させて、前記３次元スキャナは、前記スキャン方向で測定対象物を追加測定することを特徴とする。
【００１２】
また、前記制御部は、追加測定前に計算された境界線の投影面積と追加測定後に計算された境界線の投影面積との差異値と、使用者が定義した設定値とを比較し、スキャン作業の完了可否を判別する作業完了判別部をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
付加的に、前記３次元スキャナは、ロボットアームに連結された移動式スキャナであって、前記位置補正部は、前記スキャン方向判別部で計算されたスキャン方向に基づいて、前記ロボットアームの位置を補正することを特徴とする。
【００１４】
本発明による３次元スキャニング方法は、ａ）ターンテーブル上に測定対象物をのせた後、前記ターンテーブルを３６０°回転させつつ、３次元スキャナで前記測定対象物をスキャンし、３次元スキャンデータを獲得する段階と、ｂ）前記３次元スキャナから獲得した前記測定対象物の３次元スキャンデータを併合する段階と、ｃ）併合されたスキャンデータの結果値から、スキャンされた部分とスキャンされなかった部分との境界線を求めて、測定対象物の未測定部分を判別する段階と、ｄ）前記測定対象物の未測定部分に対応するように、前記３次元スキャナに対する前記ターンテーブルの回転角度を調整する段階と、ｅ）前記３次元スキャナで前記測定対象物を追加スキャンし、追加スキャンデータを獲得する段階とを含む。
【００１５】
好ましくは、前記ｃ）段階において、前記境界線は、スキャンデータの三角形メッシュの三つの辺のうち、隣り合う三角形のない辺と定義されて、前記境界線を基準に、三角形メッシュの存在しない部分がスキャンデータの未測定部分と判別されることを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記ｄ）段階において、前記未測定部分の境界線からの法線方向を計算し、前記法線方向の平均方向を計算して、前記未測定部分の境界線を前記平均方向に仮想のスキャンデータ投影面に投影した後、前記スキャンデータ投影面上において、境界線で構成された面積を計算し、計算された面積を初期値と設定して、前記ターンテーブルの回転軸を中心に未測定部分のスキャンデータを仮想で回転させつつ、前記スキャンデータ投影面上における境界線が最大面積を有する方向を求めて、この方向をスキャン方向と設定し、設定された前記スキャン方向に前記ターンテーブルを回転させることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、前記ｅ）段階の追加測定前に計算された境界線の投影面積と前記ｅ）段階の追加測定後に計算された境界線の投影面積との差異値を、使用者が予め定義した設定値と比較する段階をさらに含み、前記比較結果、差異値が設定値未満である場合は、スキャン作業が完了したと判断して、差異値が設定値以上である場合は、前記ｅ）段階を追加に行うことを特徴とする。
【００１８】
付加的に、前記３次元スキャナは、ロボットアームに連結された移動式スキャナであり、前記ｄ）段階において、前記位置補正部は、前記スキャン方向判別部から計算されたスキャン方向に基づいて、前記ロボットアームの位置を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、測定対象物の未測定部分を捜して、未測定部分を追加測定するという一連の過程が自動的に行われ、測定対象物を短時間に精密にスキャンすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による３次元スキャニング装置を例示的に示した図面である。
【図２】本発明による３次元スキャニング装置の構成を概略的に示したブロック図である。
【図３】本発明による３次元スキャニング方法の一連の段階を概略的に示したフローチャートである。
【図４ａ】本発明による３次元スキャニング方法のプロセスを説明するために図式化した図面である。
【図４ｂ】本発明による３次元スキャニング方法のプロセスを説明するために図式化した図面である。
【図４ｃ】本発明による３次元スキャニング方法のプロセスを説明するために図式化した図面である。
【図４ｄ】本発明による３次元スキャニング方法のプロセスを説明するために図式化した図面である。
【図４ｅ】本発明による３次元スキャニング方法のプロセスを説明するために図式化した図面である。
【図４ｆ】本発明による３次元スキャニング方法のプロセスを説明するために図式化した図面である。
【図４ｇ】本発明による３次元スキャニング方法のプロセスを説明するために図式化した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１及び２を参照すると、本発明による３次元スキャニング装置は、測定対象物２０がのせられるターンテーブル１０、ターンテーブル１０上の測定対象物２０をスキャンする３次元スキャナ３０、及びターンテーブル１０と３次元スキャナ３０の作動を制御する制御部１００を含む。
【００２２】
ターンテーブル１０は、測定対象物２０がのせられる扁平なのせ台を備えて、こののせ台は、回転軸を中心に３６０°回転可能に構成される。また、測定対象物２０をのせるために、ターンテーブルの代わりに、パンチルトユニット(Pan tilt unit)のような多軸装備も使用できる。
【００２３】
３次元スキャナ３０は、ターンテーブル１０から一定距離離れた位置に設けられて、ターンテーブル１０上ののせ台にのせられた測定対象物２０をスキャンし、測定対象物２０の３次元スキャンデータを獲得する。ここで、３次元スキャナ３０は、ターンテーブル１０から所定位置に固定された固定式スキャナであっても、あるいは、ターンテーブル１０から所定位置に設けられ、移動可能なロボットアームに設けられた移動式スキャナであってもよい。
【００２４】
制御部１００は、測定対象物２０をスキャンするための一連のプロセスを行うプロセッサーを含むコンピューティング装置から構成できる。このコンピューティング装置は、前記プロセッサーを支援できるワークステーション、サーバー、ラップトップ(laptop)、メインフレーム、ＰＤＡ、クラスター(cluster)、仮想装置(virtual device)または他のコンピューティング装置である。
【００２５】
ここで、制御部１００は、ターンテーブル１０の回転作動及び３次元スキャナ３０のスキャン作動を制御する。制御部１００は、スキャン作業が始まると、ターンテーブル１０を３６０°回転させる。これと同時に、制御部１００は、ターンテーブル１０の回転角度別に測定対象物２０をスキャンするように、３次元スキャナ３０の作動を制御する。例えば、３次元スキャナ３０は、ターンテーブル１０が１０°ずつ回転する度に、測定対象物２０をスキャンし、３６個のスキャンデータを獲得することができる。
【００２６】
また、制御部１００は、３次元スキャナ３０で測定されなかった測定対象物２０の未測定部分を判別し、この判別結果によって未測定部分を追加測定、即ち、スキャンするようにターンテーブル１０の回転作動及び３次元スキャナ３０のスキャン作動を制御する。即ち、本発明による３次元スキャニング装置は、測定対象物２０を３６０°回転させながら、全体形状を測定し、以後、未測定部分を捜して、追加測定を行うことにより、精密な３次元スキャンデータを獲得することができる。
【００２７】
具体的に、制御部１００は、スキャンデータ併合部１１０、未測定部分判別部１２０、位置補正部１３０、スキャン方向判別部１４０及び作業完了判別部１５０を含む。
【００２８】
スキャンデータ併合部１１０は、３次元スキャナ３０から獲得した測定対象物２０の３次元スキャンデータを併合し、測定対象物２０の全体形状を示すスキャンデータを求める役割をする。このスキャンデータの併合方法は、公知のデータ併合方法の一つでありえる。
【００２９】
未測定部分判別部１２０は、スキャンデータ併合部１１０から得た結果値、即ち、測定対象物２０の全体形状に対するスキャンデータに基づいて、測定対象物２０の測定されなかった未測定部分、即ち、スキャンされなかった部分を判別する。
【００３０】
ここで、未測定部分判別部１２０は、スキャンデータ併合部１１０により併合されたスキャンデータから、スキャンされた部分とスキャンされなかった部分の境界線Ｂ(図４ａ参照)を判別する。この際、併合されたスキャンデータにおいて、スキャンされた部分のデータは、三角形メッシュＭの集合で表示されて、スキャンされなかった部分は、空いた空間で表示される。また、未測定部分判別部１２０は、スキャンデータの三角形メッシュの三つの辺のうち、隣り合う三角形のない辺を境界線Ｂと判断する。
【００３１】
したがって、未測定部分判別部１２０は、境界線Ｂを中心に、三角形メッシュＭが存在する部分は、スキャンされた部分Ｏと判断し、三角形メッシュＭが存在しない部分は、未測定部分Ｘと判断する。
【００３２】
位置補正部１３０は、３次元スキャナ３０とターンテーブル１０間の相対的な位置情報及びターンテーブル１０の回転角度情報を獲得する。このような相対位置情報及び回転角度情報は、スキャンされたデータを３次元スキャナ３０の座標空間に整列するに利用される。ここで、ターンテーブル１０と３次元スキャナ３０の相対位置情報は、キャリブレーション(calibration)などの公知の方法により得られる。
【００３３】
また、位置補正部１３０は、未測定部分判別部１２０から獲得した未測定部分に対応するように、３次元スキャナ３０に対するターンテーブル１０の回転角度を調整する。即ち、位置補正部１３０は、３次元スキャナ３０が測定対象物２０の未測定部分を向くように、ターンテーブル１０の回転角度を調整する。
【００３４】
スキャン方向判別部１４０は、未測定部分判別部１２０から求められたスキャンデータの未測定部分Ｘの境界線Ｂからの法線方向Ｎを計算する。図４ｂを参照すると、法線方向Ｎは、スキャンデータの任意の位置から測定対象物２０の外側に向かう方向と定義されて、矢印で表示されている。また、スキャン方向判別部１４０は、この法線方向Ｎの平均方向を計算する。
【００３５】
そして、図４ｃを参照すると、スキャン方向判別部１４０は、未測定部分Ｘの境界線Ｂを、法線方向Ｎの平均方向に仮想のスキャンデータ投影面Ｐに投影した後、スキャンデータ投影面Ｐ上で境界線Ｂで構成された面積(未測定部分の面積)を計算して、この計算値を初期値と設定する。即ち、スキャン方向判別部１４０は、未測定部分判別部１２０で判別した未測定部分Ｘに関する情報(境界線情報)に基づいて、スキャンされた部分から法線方向Ｎの平均方向が、３次元スキャナが位置できる方向と仮定し、この仮想の３次元スキャナ３０と測定対象物２０との間に仮想のスキャンデータ投影面Ｐを設定した後、スキャンデータ投影面Ｐに投影されたスキャンデータの境界線で構成された面積を計算する。図４ｃにおいて、図面符号２０で示された測定対象物は、実物を示したものではなく、スキャンされたデータを図式化したものである。図４ｄには、仮想のスキャンデータ投影面にスキャンデータを投影した状態を示して、境界線Ｂで構成される面積が求めようとする値である。
【００３６】
また、スキャン方向判別部１４０は、ターンテーブル１０の回転軸を中心に、未測定部分Ｘのスキャンデータを仮想に回転させながら、スキャンデータ投影面上で境界線Ｂが最大面積を有する方向を計算し、この方向をスキャン方向ＳＤと設定する。スキャン方向ＳＤが設定されると、位置補正部１３０は、スキャン方向判別部１４０で設定されたスキャン方向ＳＤにターンテーブル１０を回転させて(図４ｅ参照)、３次元スキャナ３０は、スキャン方向で測定対象物２０を追加測定するようになる。
【００３７】
付加的に、３次元スキャナ３０がロボットアームに連結された移動式スキャナである場合、位置補正部１３０は、スキャン方向判別部１４０で計算されたスキャン方向ＳＤに基づいてロボットアームの位置を補正して、この状態で３次元スキャナ３０は、測定対象物２０を追加測定することができる。
【００３８】
作業完了判別部１５０は、３次元スキャナ３０の追加測定前に計算された未測定部分の境界線の投影面積と３次元スキャナ３０の追加測定後に計算された未測定部分の境界線の投影面積との差異値を、使用者が予め定義した設定値と比較し、スキャン作業の完了可否を判別する。ここで、作業完了判別部１５０は、前記差異値が設定値より小さい場合は、スキャン作業が完了したと判断して、前記差異値が設定値以上であると、追加スキャン作業が行われるようにする。
【００３９】
このように、本発明による３次元スキャニング装置は、測定対象物の未測定部分を捜して、未測定部分を追加測定する一連の過程を行い、短時間に精密な測定が可能である。
【００４０】
以下、添付の図面を参照し、本発明による３次元スキャニング方法を説明する。
【００４１】
まず、ターンテーブル１０上に測定対象物２０をのせた後、スキャン作業が始まると、制御部１００は、ターンテーブル１０を３６０°回転させつつ、３次元スキャナ３０で測定対象物２０をスキャンし、測定対象物２０の３次元スキャンデータを獲得する(Ｓ１００)。ここで、３次元スキャナ３０のスキャン作動及びターンテーブル１０の回転作動は、制御部１００により制御されて、３次元スキャナ３０は、ターンテーブル１０の回転角度別に測定対象物２０をスキャンし、複数の３次元スキャンデータを獲得する。
【００４２】
次いで、制御部１００のスキャンデータ併合部１１０は、３次元スキャナ３０から獲得した測定対象物２０の３次元スキャンデータを併合し、測定対象物２０の全体形状に対するスキャンデータを求める(Ｓ２００)。
【００４３】
その後、制御部１００の未測定部分判別部１２０は、スキャンデータ併合部１１０から得た結果値から、スキャンされた部分Ｏとスキャンされなかった部分Ｘの境界線Ｂを求めて、測定対象物２０の未測定部分Ｘを判別する(Ｓ３００)。即ち、未測定部分判別部１２０は、測定対象物２０の全体形状に対するスキャンデータに基づいて、測定対象物２０の測定されなかった未測定部分Ｘ、即ち、スキャンされなかった部分を判別する。
【００４４】
ここで、未測定部分判別部１２０は、スキャンデータ併合部１１０により併合されたスキャンデータから、スキャンされた部分とスキャンされなかった部分の境界線Ｂを判別する。この際、併合されたスキャンデータにおいて、スキャンされた部分Ｏのデータは、三角形メッシュＭの集合で表示されて、スキャンされなかった部分Ｘは、空いた空間で表示される。ここで、未測定部分判別部１２０は、スキャンデータの三角形メッシュＭの三つの辺のうち、隣り合う三角形のない辺を境界線Ｂと判断する。したがって、未測定部分判別部１２０は、境界線Ｂを中心に、三角形メッシュＭが存在する部分は、スキャンされた部分Ｏと判断し、三角形メッシュが存在しない部分は、未測定部分Ｘと判断する。
【００４５】
未測定部分判別部１２０で測定対象物２０の未測定部分Ｘが判別されると、制御部１００の位置補正部１３０は、測定対象物２０の未測定部分Ｘに対応するように、３次元スキャナ３０に対するターンテーブル１０の回転角度を調整する(Ｓ４００)。即ち、位置補正部１３０は、３次元スキャナ３０が測定対象物２０の未測定部分Ｘを向くように、ターンテーブル１０の回転角度を調整する。
【００４６】
この際、スキャン方向判別部１４０は、未測定部分Ｘの境界線Ｂを、法線方向Ｎの平均方向に仮想のスキャンデータ投影面Ｐに投影した後、スキャンデータ投影面Ｐ上で境界線Ｂで構成された面積(未測定部分の面積)を計算して、この計算値を初期値と設定する。即ち、スキャン方向判別部１４０は、未測定部分判別部１２０で判別した未測定部分Ｘに関する情報(境界線情報)に基づいて、スキャンされた部分から法線方向Ｎの平均方向が、３次元スキャナが位置できる方向と仮定し、この仮想の３次元スキャナ３０と測定対象物２０との間に仮想のスキャンデータ投影面Ｐを設定した後、スキャンデータ投影面Ｐに投影されたスキャンデータの境界線Ｂで構成された面積を計算する。
【００４７】
また、スキャン方向判別部１４０は、ターンテーブル１０の回転軸を中心に、未測定部分Ｘのスキャンデータを仮想に回転させながら、スキャンデータ投影面Ｐ上で境界線Ｂが最大面積を有する方向を計算し、この方向をスキャン方向ＳＤと設定する。スキャン方向ＳＤが設定されると、位置補正部１３０は、スキャン方向判別部１４０で設定されたスキャン方向ＳＤにターンテーブル１０を回転させる。
【００４８】
すると、制御部１００は、３次元スキャナ３０で測定対象物２０を追加スキャンし、追加スキャンデータを獲得する(Ｓ５００)。この際、３次元スキャナ３０は、スキャン方向判別部１４０で設定されたスキャン方向ＳＤで測定対象物２０を追加測定するようになる。
【００４９】
一方、スキャンしようとする測定対象物に対するＣＡＤデータがあれば、スキャン過程において、当該ＣＡＤデータを使用してスキャンデータの未測定部分を判別することができる。図４ｆは、ＣＡＤデータを示し、図４ｇは、得られたスキャンデータがＣＡＤデータと重なっている状態を示す。図４ｇにおいて、符号Ｘで表示された領域は、スキャンデータのない未測定部分に当たる。この未測定部分Ｘに当たるＣＡＤデータ部分の法線方向の平均値でスキャン方向の初期値を計算し、これからスキャンデータ投影面に投影された面積が最大となる方向を求めて、スキャン方向を設定する。そして、このＣＡＤデータ部分の法線方向の平均値を計算する時は、該当部分の要素の面積を考慮し、広い面積の要素が法線方向の平均値にさらに大きい影響を及ぼすようにすることで、未測定部分のスキャン方向を求めることができる。
【００５０】
本発明による３次元スキャニング方法は、スキャン作業完了可否を判断する段階(Ｓ６００)をさらに含む。具体的に、この段階で制御部１００の作業完了判別部１５０は、上述のＳ５００段階の追加測定前に計算された境界線の投影面積とＳ５００段階の追加測定後に計算された境界線の投影面積との差異値を、使用者が予め定義した設定値と比較する。そして、作業完了判別部１５０は、前記比較結果、差異値が設定値未満である場合は、スキャン作業が完了したと判断して、差異値が設定値以上である場合は、前記Ｓ５００段階を追加に行うように、ターンテーブル１０及び３次元スキャナ３０の作動を制御する。
【００５１】
付加的に、３次元スキャナ３０がロボットアームに連結された移動式スキャナである場合、前記Ｓ４００段階において、位置補正部１３０は、スキャン方向判別部１４０で計算されたスキャン方向ＳＤに基づいてロボットアームの位置を補正し、この状態で３次元スキャナ３０は、測定対象物２０を追加測定することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図４ｇ】
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