(57)【要約】【課題】三次元形状の計測精度向上に寄与するために、ノイズの影響を精度良く排除することができる三次元形状計測装置および三次元形状計測方法を提供する。【解決手段】演算部４によって、任意の第一の計測点ａの三次元座標と、第一の計測点ａの次に取得された第二の計測点ｂの三次元座標と、から計測点移動ベクトルｖを求めるベクトル演算工程と、演算部４によって、計測点移動ベクトルｖの角度αが、予め定めた連続受光可能範囲（θ1＜θ＜θ2）に該当するか否かに応じて、第二の計測点ｂがノイズであるか否かの判定をするノイズ判定工程と、を備える三次元形状計測方法とする。【選択図】図７
2009145175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物に対してスリット状のレーザー光を照射する照射部と、
前記計測対象物に照射された前記レーザー光の照射点から反射する拡散反射光を撮像する受光部と、
該受光部により撮像された画像に基づいて前記照射点の三次元座標を演算して計測点を得る演算部と、
前記計測対象物に対する前記レーザー光の走査位置を調整する走査部と、
を備える三次元形状計測装置を用いて行われ、
前記走査部によって、前記照射部の光軸を所定間隔で変更し、前記計測対象物に対する前記レーザー光の走査位置を所定間隔で変更する走査位置変更工程と、
前記照射部によって、任意の走査位置において前記計測対象物に対して前記レーザー光を照射するレーザー光照射工程と、
前記受光部によって、前記任意の走査位置において前記計測対象物に照射される前記レーザー光の照射点から反射する拡散反射光を撮像する拡散反射光撮像工程と、
前記演算部によって、前記任意の走査位置において前記受光部により撮像された画像に基づいて前記照射点の三次元座標を演算して前記任意の走査位置における計測点を得る計測点演算工程と、
を備える三次元形状計測方法であって、
前記演算部によって、
前記計測点演算工程にて得られた、前記任意の走査位置における第一の計測点と、前記任意の走査位置の次の走査位置における第二の計測点とから、
計測点移動ベクトルを求める計測点移動ベクトル演算工程と、
前記演算部によって、
前記計測点移動ベクトルの角度が、
予め定めた基準角度の範囲に該当するか否かに応じて、
前記第二の計測点がノイズであるか否かを判定するノイズ判定工程と、
を備える、
ことを特徴とする三次元形状計測方法。
【請求項２】
前記計測対象物と表面反射率が同一のテストピースを用いて、
前記照射部により照射する前記レーザー光の光軸と、
前記テストピース上の計測面とが成す角度を所定角度ごとに変更して、
変更した各角度において、
前記走査部によって、前記照射部の光軸を所定間隔で変更し、前記テストピースに対する前記レーザー光の走査位置を所定間隔で変更しながら、
前記照射部によって、任意の走査位置において前記テストピースに対して前記レーザー光を照射し、
前記受光部によって、前記任意の走査位置において前記テストピースに照射される前記レーザー光の照射点から反射する拡散反射光を撮像して、
前記演算部によって、前記任意の走査位置において前記受光部により撮像された画像に基づいて前記照射点の三次元座標を演算して前記任意の走査位置における計測点を得ることにより、
前記計測点を連続的に取得できる角度の範囲を求めて前記基準角度の範囲を取得する基準角度取得工程を備える、
ことを特徴とする請求項１記載の三次元形状計測方法。
【請求項３】
計測対象物に対してスリット状のレーザー光を照射する照射部と、
前記計測対象物に照射された前記レーザー光の照射点から反射する拡散反射光を撮像する受光部と、
該受光部により撮像された前記照射点の画像に基づいて該照射点の三次元座標を演算して計測点を得る演算部と、
前記計測対象物に対する前記レーザー光の走査位置を調整する走査部と、
を備え、
前記計測点の三次元座標に基づいて前記計測対象物の表面形状を計測する三次元形状計測装置であって、
前記演算部により、
該演算部にて得られた任意の第一の計測点の三次元座標と、前記第一の計測点の次に取得された第二の計測点の三次元座標とから、
計測点移動ベクトルを求めて、かつ、
該計測点移動ベクトルの角度が、
前記演算部に予め記憶された基準角度の範囲に該当するか否かに応じて、
前記第二の計測点がノイズであるか否かを判定する、
ことを特徴とする三次元形状計測装置。
【請求項４】
前記基準角度の範囲は、
前記計測対象物と表面反射率が同一のテストピースを用いて、
前記照射部により照射する前記レーザー光の光軸と、
前記テストピース上の計測面とが成す角度を所定角度ごとに変更して、
変更した各角度において、
前記走査部によって、前記照射部の光軸を所定間隔で変更し、前記テストピースに対する前記レーザー光の走査位置を所定間隔で変更しながら、
前記照射部によって、任意の走査位置において前記テストピースに対して前記レーザー光を照射し、
前記受光部によって、前記任意の走査位置において前記テストピースに照射される前記レーザー光の照射点から反射する拡散反射光を撮像して、
前記演算部によって、前記任意の走査位置において前記受光部により撮像された画像に基づいて前記照射点の三次元座標を演算して前記任意の走査位置における計測点を得ることにより、
前記計測点を連続的に取得できる角度の範囲を求めて取得する、
ことを特徴とする請求項３記載の三次元形状計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状計測装置および三次元形状計測方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物品の三次元形状を非接触で計測する三次元形状計測装置および三次元形状計測方法の技術は公知となっている。三次元形状計測装置は、計測対象物たる物品に対して光源からレーザー光を照射し、物品の表面で拡散反射するレーザー光をカメラ等で受光して、レーザー光の照射点の位置を把握することにより、物品表面の位置を光切断法および三角測量の原理によって求めるものである。
【０００３】
しかし、物品表面の角度によっては、レーザー光が物品表面で多重反射をするために、物品表面ではない位置に偽照射点が出現してしまう場合があった。この多重反射の影響により出現する偽照射点は異常点でありノイズと呼んでいる。従来、ノイズをいかにして排除するかということが三次元形状計測の計測精度を向上させるために必要とされる重要な課題となっていた。
【０００４】
そこで、三次元形状計測の分野においては、ノイズの影響を排除するための技術が種々開発されており、例えば、以下に示す特許文献１に、その技術が開示されている。
特許文献１に開示されている技術では、計測対象物の多重反射領域を所定の座標領域に位置決めし、計測対象物に向けてレーザー光を照射し、第一と第二の光位置検出素子による受光位置から、計測対象物の二つのレーザー光照射位置をそれぞれ演算し、該二つのレーザー光照射位置のうち原点に近いものを選択することにより、または、所定の座標領域外において、信号出力が大きい側のレーザー光照射位置を選択するようにしている。
【０００５】
しかしながら、係る従来技術は、計測対象物の形状が単純であり、多重反射を起こす領域が限定されている場合には有効であるが、計測対象物の表面に多数の凹凸があるような場合には、多重反射領域を所定の座標領域に位置決めすることは困難であり、そのような場合には適用することが困難であった。
【０００６】
また、以下に示す特許文献２にも、ノイズの影響を排除するための技術が開示されている。
特許文献２に開示されている技術では、計測対象物の表面に複数に分割した空間コードを設定し、計測対象物ごとに空間コードの増減を予め抽出しておき、計測した空間コードの増減が、予め抽出しておいた増加または減少の傾向とは逆向きの変化である減少または増加の傾向となったときに、その空間コードを多重反射による空間コードであると判定し、多重反射と判定された空間コードを削除することによりノイズの影響を排除するようにしている。
【０００７】
しかしながら、係る従来技術のように、予め抽出した空間コードの増減に対する空間コードの増加および減少傾向による判断だけでは、予め抽出した空間コードの増減と同じ傾向で出現するノイズについては完全に排除することができなかった。
つまり、多重反射の影響によるノイズを精度良く排除する方法は、未だ改善の余地が残された状態にあり、容易に精度良く多重反射の影響によるノイズを排除する技術の開発が望まれていた。
【特許文献１】特開２００４−２５７８０３号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明では、係る現状を鑑み、ノイズの影響を精度良く排除することができる三次元形状計測装置および三次元形状計測方法を提供し、三次元形状の計測精度向上に寄与することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、計測対象物に対してスリット状のレーザー光を照射する照射部と、前記計測対象物に照射された前記レーザー光の照射点から反射する拡散反射光を撮像する受光部と、該受光部により撮像された画像に基づいて前記照射点の三次元座標を演算して計測点を得る演算部と、前記計測対象物に対する前記レーザー光の走査位置を調整する走査部と、を備える三次元形状計測装置を用いて行われ、前記走査部によって、前記照射部の光軸を所定間隔で変更し、前記計測対象物に対する前記レーザー光の走査位置を所定間隔で変更する走査位置変更工程と、前記照射部によって、任意の走査位置において前記計測対象物に対して前記レーザー光を照射するレーザー光照射工程と、前記受光部によって、前記任意の走査位置において前記計測対象物に照射される前記レーザー光の照射点から反射する拡散反射光を撮像する拡散反射光撮像工程と、前記演算部によって、前記任意の走査位置において前記受光部により撮像された画像に基づいて前記照射点の三次元座標を演算して前記任意の走査位置における計測点を得る計測点演算工程と、を備える三次元形状計測方法であって、前記演算部によって、前記計測点演算工程にて得られた、前記任意の走査位置における第一の計測点と、前記任意の走査位置の次の走査位置における第二の計測点とから、計測点移動ベクトルを求める計測点移動ベクトル演算工程と、前記演算部によって、前記計測点移動ベクトルの角度が、予め定めた基準角度の範囲に該当するか否かに応じて、前記第二の計測点がノイズであるか否かを判定するノイズ判定工程と、を備えるものである。
【００１１】
請求項２においては、前記計測対象物と表面反射率が同一のテストピースを用いて、前記照射部により照射する前記レーザー光の光軸と、前記テストピース上の計測面とが成す角度を所定角度ごとに変更して、変更した各角度において、前記走査部によって、前記照射部の光軸を所定間隔で移動し、前記テストピースに対する前記レーザー光の走査位置を所定間隔で変更しながら、前記照射部によって、任意の走査位置において前記テストピースに対して前記レーザー光を照射し、前記受光部によって、前記任意の走査位置において前記テストピースに照射される前記レーザー光の照射点から反射する拡散反射光を撮像して、前記演算部によって、前記任意の走査位置において前記受光部により撮像された画像に基づいて前記照射点の三次元座標を演算して前記任意の走査位置における計測点を得ることにより、前記計測点を連続的に取得できる角度の範囲を求めて前記基準角度の範囲を取得する基準角度取得工程を備えるものである。
【００１２】
請求項３においては、計測対象物に対してスリット状のレーザー光を照射する照射部と、前記計測対象物に照射された前記レーザー光の照射点から反射する拡散反射光を撮像する受光部と、該受光部により撮像された前記照射点の画像に基づいて該照射点の三次元座標を演算して計測点を得る演算部と、前記計測対象物に対する前記レーザー光の走査位置を調整する走査部と、を備え、前記計測点の三次元座標に基づいて前記計測対象物の表面形状を計測する三次元形状計測装置であって、前記演算部により、該演算部にて得られた任意の第一の計測点の三次元座標と、前記第一の計測点の次に取得された第二の計測点の三次元座標とから、計測点移動ベクトルを求めて、かつ、該計測点移動ベクトルの角度が、前記演算部に予め記憶された基準角度の範囲に該当するか否かに応じて、前記第二の計測点がノイズであるか否かを判定するものである。
【００１３】
請求項４においては、前記基準角度の範囲は、前記計測対象物と表面反射率が同一のテストピースを用いて、前記照射部により照射する前記レーザー光の光軸と、前記テストピース上の計測面とが成す角度を所定角度ごとに変更して、変更した各角度において、前記走査部によって、前記照射部の光軸を所定間隔で移動し、前記テストピースに対する前記レーザー光の走査位置を所定間隔で変更しながら、前記照射部によって、任意の走査位置において前記テストピースに対して前記レーザー光を照射し、前記受光部によって、前記任意の走査位置において前記テストピースに照射される前記レーザー光の照射点から反射する拡散反射光を撮像して、前記演算部によって、前記任意の走査位置において前記受光部により撮像された画像に基づいて前記照射点の三次元座標を演算して前記任意の走査位置における計測点を得ることにより、前記計測点を連続的に取得できる角度の範囲を求めて取得するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
請求項１においては、容易に精度良く、多重反射の影響によるノイズを排除できる。
【００１６】
請求項２においては、計測対象物の表面反射率に応じて、精度良く多重反射の影響によるノイズを排除できる。
【００１７】
請求項３においては、容易に精度良く、多重反射の影響によるノイズを排除できる。
【００１８】
請求項４においては、計測対象物の表面反射率に応じて、精度良く多重反射の影響によるノイズを排除できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る三次元形状計測装置の全体構成を示す模式図、図２は多重反射の発生状況を示す模式図、図３は本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法（基準角度取得工程）におけるテストピースを用いた三次元形状計測装置の全体構成を示す模式図、図４は本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法（基準角度取得工程）における計測過程を示す模式図、図５は本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法（基準角度取得工程）における計測結果を示す模式図、図６は（ａ）計測値およびノイズの分類を示すチャート図、（ｂ）連続性の無い計測値の説明図、（ｃ）連続性の有る計測値の説明図、図７は本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法の計測フロー図、図８は本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法による第一の計測点ａの計測状況（レーザー光照射工程および拡散反射光撮像工程）を示す模式図、図９は本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法による第二の計測点ｂの計測状況（レーザー光照射工程および拡散反射光撮像工程）を示す模式図、図１０は本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法（計測点移動ベクトル演算工程およびノイズ判定工程）を示す模式図である。
【００２０】
まず始めに、本発明の一実施例に係る三次元形状計測装置１の全体構成について説明をする。
図１に示す如く、本発明の一実施例に係る三次元形状計測装置１は、照射部２、受光部３、演算部４および走査部５等により構成している。
照射部２は、レーザー光の光源たるレーザー発信器により構成しており、計測対象物６に向けてスリット状のレーザー光を照射するものである。例えば図１では、計測対象物６上の照射点Ｐにレーザー光が照射されている状態を示している。
【００２１】
受光部３は、画像を撮像する手段であるカメラにより構成しており、照射部２から計測対象物６に向けて照射され、照射点Ｐにおいて拡散反射するレーザー光（以下、拡散反射光と呼ぶ）を受光して、該拡散反射光の画像を撮像するものである。
【００２２】
演算部４は、受光部３で撮像した拡散反射光の画像データに基づいて、照射部２の位置と拡散反射光の入射角度から照射点Ｐの三次元座標を三角測量の原理により演算して、計測対象物６の表面位置の三次元座標（即ち、計測値）を求めるものである。
【００２３】
走査部５は、照射部２および受光部３を計測対象物６に対して相対移動させて照射部２により照射するレーザー光の走査位置を調整するものであり、走査部５によって走査位置を所定間隔ごとに更新することによって、各走査位置における計測対象物６の表面位置の計測値を連続的に求めることが可能となる。
【００２４】
ここで、多重反射の影響によるノイズについて説明をする。
図２（ａ）・（ｂ）に示す如く、三次元形状計測装置１を用いて、表面に凹凸を有する計測対象物７に対して、照射部２からレーザー光を照射する場合を例に挙げて説明をする。
例えば、図２（ａ）に示す如く、三次元形状計測装置１が走査位置Ａにある状態では、計測対象物７の表面上の照射点ｇにレーザー光が照射されると、照射点ｇにおける拡散反射光を受光部３で撮像し、さらに演算部４によって、この画像データに基づいて照射点ｇの三次元座標を求めることにより、照射点ｇに等しい三次元座標が、走査位置Ａにおける計測点ａとして取得される。この計測点ａは、多重反射の影響を受けていないものである。
【００２５】
一方、図２（ｂ）に示す如く、三次元形状計測装置１が走査位置Ｂにある状態では、計測対象物７の表面上に位置する照射点ｈにレーザー光が照射されると、該照射点ｈで起こる拡散反射が多重反射を起こし、照射部２の光軸ｚと拡散反射光との交点上にノイズたる偽照射点ｋが出現する。
【００２６】
受光部３では偽照射点ｋを撮像し、さらに演算部４によって、この画像データに基づいて偽照射点ｋの三次元座標を求めることとなり、計測対象物７の表面上に位置する本来の照射点ｈの三次元座標ではなく、この偽照射点ｋの三次元座標を走査位置Ｂにおける計測点ｂとして誤って取得してしまうことになる。
【００２７】
ノイズたる偽照射点ｋ（即ち、計測点ｂ）は、計測対象物７の表面上に位置していない場合がほとんどであるため、係る計測点ｂが計測結果に混入することにより、三次元形状の計測精度が低下してしまう。即ち、多重反射に起因するノイズによって、正確に三次元形状を計測することができなくなってしまうのである。
【００２８】
次に、本発明の一実施例に係る三次元形状計測装置１による三次元形状計測方法について、工程ごとに順を追って説明をする。
まず本発明に係る三次元形状計測方法では、実際の計測を行う前の準備工程として基準角度取得工程を実施するようにしている。
【００２９】
（基準角度取得工程）
図３に示す如く、基準角度取得工程では、計測対象物６・７に代わってテストピース８を用いるようにしている。
テストピース８は、計測対象物６・７と同じ表面反射率に仕上げられた平面部である計測面８ａが形成される部材である。
尚、本説明では説明の便宜上、照射部２の光軸ｚに対して直交する基準線ｘを定めて、この基準線ｘと計測面８ａが成す角度をθとしている。また、基準線ｘの角度を、θ＝０°の状態として定義している。
【００３０】
図４に示す如く、テストピース８を計測面８ａの角度θが、−９０°≦θ≦９０°となる範囲で所定角度ずつ回転させながら、照射部２からテストピース８上の照射点Ｑに向けてレーザー光を照射しつつ走査部５によって照射部２および受光部３を走査し、受光部３によって照射点Ｑで起きる拡散反射による拡散反射光を受光して、「連続性の有る計測値」を取得するように試みる。尚、拡散反射光を連続的に受光することができるθの範囲は、計測面８ａの反射率に応じて決まることが判明している。
【００３１】
図５に示す如く、そして、拡散反射光が連続的に受光可能である下限角度がθ1であり、拡散反射光を連続的に受光可能である上限角度がθ2であることが計測により求められたとすると、計測対象物７を用いた場合の受光部３による拡散反射光の連続受光可能範囲が、θ1＜θ＜θ2として求められる。
【００３２】
換言すると、計測面８ａの角度θが、連続受光可能範囲（θ1＜θ＜θ2）の範囲外である場合には、受光部３によって拡散反射光を連続的に受光することができないため、万が一、受光部３によって、連続受光可能範囲（θ1＜θ＜θ2）の範囲外の角度を有する計測面から拡散反射光を連続的に受光した場合には、その拡散反射光は、計測面８ａで起きた拡散反射による拡散反射光ではなく、多重反射による拡散反射光（即ち、ノイズ）であると判定することができるのである。
【００３３】
図６（ａ）に示す如く、三次元形状計測装置１による計測値は、「連続性の有る計測値」と「連続性の無い計測値」に大別され、「連続性の無い計測値」はノイズであると判断できる。また、「連続性の有る計測値」には正常な計測値とノイズが含まれている。
【００３４】
図６（ｂ）に「連続性の無い計測値」の例を示すと、走査位置をＡ、Ｂ、Ｃ・・・と一定間隔ごとに変えながら計測点を取得していくときに、例えば、走査位置Ｂにおいて計測点ｂが取得されたが、走査位置Ｃにおいては計測点ｂと連続する輪郭を形成する位置では計測点を得ることができなかった場合に、計測点ｂは「連続性の無い計測値」に該当する。
三次元形状計測では、物体の表面形状（即ち、輪郭）を計測しており、連続しない単一の計測値では輪郭を形成し得ないため、計測点ｂをノイズと判定することができる。
【００３５】
一方、図６（ｃ）に「連続性の有る計測値」の例を示すと、走査位置をＡ、Ｂ、Ｃ・・・と一定間隔ごとに変えながら計測点を取得していくときに、例えば、走査位置Ａにおいて計測点ａが取得され、さらに走査位置Ｂにおいて、計測点ａと連続する輪郭を形成する位置に計測点ｂが取得され、さらに走査位置Ｃにおいて、計測点ａ・ｂと連続する輪郭を形成する位置に計測点ｃが取得される場合に、各計測点ａ・ｂ・ｃは「連続性の有る計測値」に該当する。
【００３６】
ここで、各計測点ａ・ｂ・ｃから得られる計測点移動ベクトルｖに着目すると、この計測点移動ベクトルｖは、計測対象物の輪郭に略一致することが判る。つまり、計測点移動ベクトルｖの角度は、計測対象物の表面（計測面）の角度に略一致している。
【００３７】
これにより、計測点移動ベクトルｖの角度が、前述した連続受光可能範囲（θ1＜θ＜θ2）の範囲内にあるか否かを確認することによって、「連続性の有る計測値」が（より詳しくは、連続して取得した二つの計測点のうち、後に取得した計測点が）正常な計測値であるか、あるいは、ノイズであるかを判定することができるのである。
【００３８】
次に、三次元形状計測の各工程について説明をする。
前述したような準備工程を経た後に、各計測工程に移行する。尚、各計測工程は、図７に示す本発明に係る三次元形状計測方法の計測フロー図に沿って進行する。
【００３９】
（レーザー光照射工程および拡散反射光撮像工程）
図７および図８に示す如く、計測が開始されると、まず照射部２から計測対象物７に向けてレーザー光が照射される。ここでは、三次元形状計測装置１の走査位置が位置Ａであるときの計測対象物７上のレーザー光が照射される点を照射点ｇとする。
【００４０】
次に、照射点ｇで反射する拡散反射光を受光部３で撮像し、照射点ｇで反射する拡散反射光の画像データを取得する。
【００４１】
次に、演算部４で、取得した照射点ｇの画像データに基づいて、三角測量の原理によって、照射点ｇの三次元座標を演算し、走査位置Ａにおける照射点ｇの三次元座標の演算値たる第一の計測点ａを取得する（Ｓｔｅｐ−１）。
【００４２】
図７および図９に示す如く、次に走査部５によって三次元形状計測装置１を走査し、次の走査位置Ｂに調整する（Ｓｔｅｐ−２）。
【００４３】
走査位置Ｂへの調整が完了すると、また照射部２から計測対象物７に向けてレーザー光が照射される。ここでは、三次元形状計測装置１の走査位置が位置Ｂであるときの計測対象物７上のレーザー光が照射される点を照射点ｈとする。
【００４４】
次に、照射点ｈで反射する拡散反射光を受光部３で撮像しようとするが、図８に示す走査位置Ｂでは、照射点ｈにおいては多重反射が起きているため、照射部２の光軸ｚと多重反射光の交点に偽照射点ｋが出現してしまう。
【００４５】
このため、受光部３では、偽照射点ｋから受ける光を撮像してしまい、実際の照射点ｈとは異なる偽照射点ｋの画像データを取得してしまう。
【００４６】
次に、演算部４で、取得した偽照射点ｋの画像データに基づいて、三角測量の原理によって、偽照射点ｋの三次元座標を演算し、偽照射点ｋの三次元座標の演算値を、走査位置Ｂにおける第二の計測点ｂとして取得する（Ｓｔｅｐ−３）。
【００４７】
そして、第一の計測点ａと第二の計測点ｂを取得し終わった時点で、次の工程に移行する。
【００４８】
（計測点移動ベクトル演算工程およびノイズ判定工程）
図７および図１０に示す如く、演算部４によって、計測点ａと計測点ｂから計測点移動ベクトルｖを算出し、さらに、計測点移動ベクトルｖの傾斜角度αを算出する（Ｓｔｅｐ−４）。
【００４９】
ここで、算出した計測点移動ベクトルｖの傾斜角度αに基づいて、判定をするようにしている（Ｓｔｅｐ−５）。
【００５０】
基準角度取得工程において取得した基準角度の範囲たる連続受光可能範囲（θ1＜θ＜θ2）に傾斜角度αが含まれているか否かを比較演算し、傾斜角度αが連続受光可能範囲（θ1＜θ＜θ2）に含まれていなければ、計測点ｂはノイズであると判定し、計測点ｂを破棄するようにしている（Ｓｔｅｐ−６）。
【００５１】
また、傾斜角度αが連続受光可能範囲（θ1＜θ＜θ2）に含まれていれば、計測点ｂは正常な計測値であると判定し、計測点ｂを採用し保存するようにしている。（Ｓｔｅｐ−７）。
【００５２】
このように、本発明に係る三次元形状計測装置１は、計測対象物７に対してスリット状のレーザー光を照射する照射部２と、計測対象物７に照射されたレーザー光の照射点ｇ（あるいは、偽照射点ｋ）から反射する拡散反射光を撮像する受光部３と、該受光部３により撮像された照射点ｇ（あるいは、偽照射点ｋ）の画像に基づいて照射点ｇ（あるいは、偽照射点ｋ）の三次元座標を演算して計測点ａ・ｂを得る演算部４と、計測対象物７に対するレーザー光の走査位置を調整する走査部５と、を備え、計測点ａ・ｂの三次元座標に基づいて計測対象物７の表面形状を計測する三次元形状計測装置１であって、演算部４によって、該演算部４にて得られた任意の第一の計測点ａの三次元座標と、第一の計測点ａの次に取得された第二の計測点ｂの三次元座標と、から計測点移動ベクトルｖを求めて、かつ、計測点移動ベクトルｖの角度αが、演算部４に予め記憶された基準角度の範囲（θ1＜θ＜θ2）に該当するか否かに応じて、第二の計測点ｂがノイズであるか否かを判定している。
【００５３】
このような構成とすることにより、容易に精度良く、多重反射の影響によるノイズを排除できるのである。
【００５４】
そして、計測点ｂを採用する計測点として保存した後に、計測点ｂを計測点移動ベクトルｖの基準点と成る第一の計測点とするべく、計測点ｂを計測点ａに置換するようにしている（Ｓｔｅｐ−８）。
【００５５】
そして、次なる第二の計測点ｂを得るべく、（Ｓｔｅｐ−２）に戻る。
この手順を、予定していた全ての走査範囲に対して三次元形状計測装置１を走査し終えるまで（Ｓｔｅｐ−２）〜（Ｓｔｅｐ−８）を繰り返して実行し、予定していた全ての走査範囲を走査し終えた時点で計測工程を終了するようにしている（Ｓｔｅｐ−９）。
【００５６】
このように、本発明に係る三次元形状計測方法によれば、容易に精度良くノイズの判定を行うことができ、ノイズである計測点をその都度破棄しながら、正常な計測点のみを取得していくことにより、精度良く三次元形状の計測をすることができる。
【００５７】
即ち、本発明に係る三次元形状計測方法は、計測対象物７と表面反射率が同一のテストピース８を用いて、照射部２により照射するレーザー光の光軸ｚと、テストピース８上の計測面８ａと、が成す角度θを所定角度ごとに変更して、変更した各角度θにおいて、走査部５によって、照射部２の光軸ｚを所定間隔で変更し、テストピース８に対するレーザー光の走査位置を所定間隔で変更しながら、照射部２によって、任意の走査位置においてテストピース８に対してレーザー光を照射し、受光部３によって、前記任意の走査位置においてテストピース８に照射されるレーザー光の照射点Ｑから反射する拡散反射光を撮像して、演算部４によって、前記任意の走査位置において受光部３により撮像された画像に基づいて照射点Ｑの三次元座標を演算して前記任意の走査位置における計測点を得ることにより、計測点を連続的に取得できる角度の範囲（即ち、連続受光可能範囲）を求めて基準角度の範囲（θ1＜θ＜θ2）を取得する基準角度取得工程を備えている。
【００５８】
このような構成とすることにより、計測対象物７の表面反射率に応じて、精度良く多重反射の影響によるノイズを排除できるのである。
【００５９】
このように、本発明に係る三次元形状計測方法は、計測対象物７に対してスリット状のレーザー光を照射する照射部２と、計測対象物７に照射されたレーザー光の照射点ｇ（あるいは、偽照射点ｋ）から反射する拡散反射光を撮像する受光部３と、該受光部３により撮像された画像に基づいて照射点ｇ（あるいは、偽照射点ｋ）の三次元座標を演算して計測点を得る演算部４と、計測対象物７に対するレーザー光の走査位置を調整する走査部５と、を備える三次元形状計測装置１を用いて行われ、走査部５によって、照射部２の光軸ｚを所定間隔で移動し、計測対象物７に対するレーザー光の走査位置を所定間隔で変更する走査位置変更工程と、照射部２によって、任意の走査位置において計測対象物７に対してレーザー光を照射するレーザー光照射工程と、受光部３によって、前記任意の走査位置において計測対象物７に照射されるレーザー光の照射点ｇ（あるいは、偽照射点ｋ）から反射する拡散反射光を撮像する拡散反射光撮像工程と、演算部４によって、前記任意の走査位置において受光部３により撮像された画像に基づいて照射点ｇ（あるいは、偽照射点ｋ）の三次元座標を演算して前記任意の走査位置における計測点ａ・ｂを得る計測点演算工程と、を備える三次元形状計測方法であって、演算部４によって、前記計測点演算工程にて得られた、前記任意の走査位置における第一の計測点ａと、前記任意の走査位置の次の走査位置における第二の計測点ｂとから、計測点移動ベクトルｖを求める計測点移動ベクトル演算工程と、演算部４によって、計測点移動ベクトルｖの角度αが、予め定めた基準角度の範囲（θ1＜θ＜θ2）に該当するか否かに応じて、第二の計測点ｂがノイズであるか否かを判定するノイズ判定工程と、を備えている。
【００６０】
これにより、容易に精度良く、多重反射の影響によるノイズを排除できるのである。
【００６１】
尚、計測対象物７に照射されたスリット状のレーザー光は、本実施例による説明の如く、二次元のモデルによる説明では計測対象物７上の点に照射される照射点として表現しているが、三次元のモデルでは、計測対象物７に照射されたスリット状のレーザー光は線状に照射されて実際には照射線となっている。
【００６２】
照射線は照射点の集合であるため、本発明に係る三次元形状計測方法を、三次元計測に拡張して適用することが容易に可能である。
即ち、本実施例では、模式的に二次元のモデルによって、本発明に係る三次元形状計測方法について説明を行ったが、これに限定するものではなく、本発明に係る三次元形状計測方法を三次元計測に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施例に係る三次元形状計測装置の全体構成を示す模式図。
【図２】多重反射の発生状況を示す模式図。
【図３】本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法（基準角度取得工程）におけるテストピースを用いた三次元形状計測装置の全体構成を示す模式図。
【図４】本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法（基準角度取得工程）における計測過程を示す模式図。
【図５】本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法（基準角度取得工程）における計測結果を示す模式図。
【図６】（ａ）計測値およびノイズの分類を示すチャート図、（ｂ）連続性の無い計測値の説明図、（ｃ）連続性の有る計測値の説明図。
【図７】本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法の計測フロー図。
【図８】本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法による第一の計測点ａの計測状況（レーザー光照射工程および拡散反射光撮像工程）を示す模式図。
【図９】本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法による第二の計測点ｂの計測状況（レーザー光照射工程および拡散反射光撮像工程）を示す模式図。
【図１０】本発明の一実施例に係る三次元形状計測方法（計測点移動ベクトル演算工程およびノイズ判定工程）を示す模式図。
【符号の説明】
【００６４】
１    三次元形状計測装置
２    照射部
３    受光部
４    演算部
５    走査部
６    計測対象物
７    計測対象物
８    テストピース
【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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