(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラとプロジェクタとを備え、プロジェクタからの発光を格子フィルムを透過させて被測定物に照射すると共に、その照射位置を変更し、各照射位置において被測定物をカメラで撮影することにより被測定物の外形に関する三次元データを取得する三次元測定装置の格子フィルム駆動装置において、
前記格子フィルムを所定の方向に移動自在に支持させ、
前記格子フィルムに連繋させて従動手段を設け、
前記従動手段を案内するカムを設け、
前記カムのカム曲線に、前記格子フィルムを所定の位置に停止させた状態に維持させる不感帯を複数箇所設け、
それぞれの不感帯に前記従動手段が連繋した状態における格子フィルムの位置を異ならせたことを特徴とする三次元測定装置の格子フィルム駆動装置。
【請求項２】
前記格子フィルムに連繋させて遮光部を形成し、
前記カムのカム曲線の一部に前記従動手段が連繋した状態で前記遮光部が前記光源からの光路中に位置して遮光することを特徴とする請求項１に記載の三次元測定装置の格子フィルム駆動装置。
【請求項３】
前記格子フィルムの移動方向を鉛直方向とし、
前記カムを鉛直方向を軸とした円筒の上側端面に形成して重力によって前記従動手段をカム曲線に当接させ、
前記円筒の下側の端部に該カムの駆動手段を連繋させ、
前記カムをその円筒の中心軸を中心として回転させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の三次元測定装置の格子フィルム駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、正弦波位相格子法により被測定物の三次元データを取得する三次元測定装置などの外形測定装置に関し、特に被測定物の表面に縞模様を投影するために光源からの光を透過させる三次元測定装置の格子フィルムのような透光部材の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
三次元測定装置に用いられていて、広範囲にある被測定物の三次元データを高精度に取得するのに適した測定法として正弦波位相格子法がある。正弦波位相格子法は、被測定物の表面に縞模様が投影されるように光を照射し、その状態にある被測定物をカメラによって撮影する。この撮影を縞模様の位置を例えば鉛直方向にずらしながら、適宜位置にて数点、例えば４点で順次行なう。次いで、撮影方向を変更して同様に４点で撮影を行なう。これにより、合計８点での画像が取得され、この画像データから被測定物の三次元データを演算するようにしたものである。
【０００３】
この種の三次元測定装置を、図10〜図13に示してある。図10は平面図、図11は正面図、図12は右側面図である。三次元測定装置は、２台のカメラ１、２と２台のプロジェクタ３、４とを備えており、カメラ１とプロジェクタ３とを組み合わせ、カメラ２とプロジェクタ４とを組み合わせて、これらの組を適宜な間隔を設け、それぞれの光軸を中央に指向させてフレーム５に固定されて配置されている。被測定物Ｏはこれらの組の中央に配される。
【０００４】
前記プロジェクタ３、４はプロジェクタブラケット６を介してフレーム５に設けられている。図13は従来のプロジェクタ３が備えている格子フィルム駆動機構の概略の構造を説明する斜視図である。なお、プロジェクタ４もプロジェクタ３と同様の構造であるので、プロジェクタ３の構造のみを説明する。プロジェクタ３には光源3aが備えられており、その前方には調整レンズ3b、3cが配されている。光源3aから発せられた光はこれら調整レンズ3b、3cを透過することによって平行光に調整される。調整レンズ3cの前方には格子フィルム3dが配され、調整レンズ3b、3cを透過した光はこの格子フィルム3dを通過して、縞模様を投影する光に調整される。この格子フィルム3dの前方にはシャッタ3eが配され、さらに該シャッタ3eの前方に拡散レンズ3fが配されている。
【０００５】
前記格子フィルム3dはフィルムフレーム7aに設けられ、該フィルムフレーム7aはアーム7bの先端部に取り付けられている。アーム7bの基端部は、内側に雌ネジ部が形成された被動ブラケット7cに取り付けられている。また、アーム7bの中央部にはガイド溝が形成された案内部材7dが設けられている。プロジェクタ３の内部には、プロジェクタベース3gが配されており、このプロジェクタベース3gの下側には格子フィルム駆動モータ８が固定されている。この格子フィルム駆動モータ８の出力軸には、ボールネジからなる格子フィルム駆動軸8aが接続され、該格子フィルム駆動軸8はプロジェクタベース3gの上側に突出されている。そして、この格子フィルム駆動軸8aに前記被動ブラケット7cが螺合させてある。また、プロジェクタベース3gの上側にはガイドレール8bが突設されて、このガイドレール8bに前記案内部材7dのガイド溝が係合させてある。
【０００６】
前記シャッタ3eは、プロジェクタベース3gの上側に取り付けられたシャッタソレノイド９の出力部9aに連繋させてあり、このシャッタソレノイド９の動作によって、格子フィルム3dから拡散レンズ3fの間の光路が開閉される。
【０００７】
この従来の格子フィルム駆動装置を備えた三次元測定装置によって被測定物Ｏの三次元データを取得する場合には、次の手順による。
【０００８】
まず、いずれか一方のカメラ１で被測定物Ｏに関するデータを取得する。前記シャッタ3eは前記シャッタソレノイド９の動作によって光路に進入して、該光路を遮断している。この状態で、両方のプロジェクタ３、４の光源3a（4a）を発光させる。そして、カメラ１の側のプロジェクタ３のシャッタソレノイド９を動作させてシャッタ3eを光路から退避させて該光路を開放する。このため、プロジェクタ３の光源3aから発せられた光は、格子フィルム3dを透過し、被測定物Ｏに達して被測定物Ｏの表面には縞模様が投影される。この縞模様を所定の位置に移動させるために、前記格子フィルム駆動モータ８を駆動させて格子フィルム駆動軸8aを回転させる。これにより、該格子フィルム駆動軸8aと螺合している被動ブラケット7cが該格子フィルム駆動軸8aの回転方向に応じて昇降し、格子フィルム3dの鉛直方向の位置が変更される。格子フィルム3dが所定の位置に位置したならば格子フィルム駆動モータ８を停止し、被測定物Ｏの所定の位置に縞模様が投影された状態をカメラ１で撮影を行なう。次いで、格子フィルム駆動モータ８を駆動して格子フィルム3dを移動させ、別の所定の位置に縞模様が投影された状態をカメラ１で撮影する。
【０００９】
上述のように、格子フィルム3dを順次移動させて縞模様の位置を変更させて、カメラ１で４点の撮影を行ないデータを取得し、該カメラ１での撮影を終了し、シャッタ3eを光路に進入させて該光路を遮断する。次に、同様にしてプロジェクタ４により被測定物Ｏに投影された縞模様をカメラ２で撮影を行なって４点におけるデータを取得する。これら８点のデータを基に適宜に演算処理して被測定物Ｏの三次元データを求める。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
三次元測定装置による測定を正確に行なうためには、プロジェクタから被測定物Ｏの表面に正確な縞模様を投影しなければならず、またこの縞模様の移動も高精度に所定間隔で行なわなければならない。このため、上述した構造による従来の三次元測定装置の格子フィルム駆動装置では、次のような問題が生じるおそれがある。
【００１１】
正確な縞模様を投影するためには、撮影を行なうカメラと組み合わされたプロジェクタ以外のプロジェクタの光源を遮断する必要がある。上述した三次元測定装置では、この遮光を行なうのにシャッタ3eが用いられている。これは、点灯時から光源の光量が安定するのに一定時間を要するため、不要な光源を消灯させるようにした場合には、測定に時間を要して迅速な測定を行なえないからで、予め点灯してシャッタによって遮光してあれば、光量が安定する時間を必要とせず迅速に測定を行なえるからである。このため、シャッタ3eと共に、シャッタソレノイド９などシャッタ羽根の駆動機構を必要とし、部品点数の増加と構造の複雑化を招いている。
【００１２】
また、縞模様は被測定物Ｏの表面を所定の間隔で移動させなければならず、格子フィルム3dを高精度に移動させなければならない。そこで、格子フィルム駆動モータ８にはステッピングモータなど高精度な制御を行なえるモータが用いられると共に、格子フィルム駆動軸8aにボールネジが用いられて、被動ブラケット7cの円滑な移動と移動量がほぼ正確に調整できる構造とされている。これらステッピングモータやボールネジなどは高価なものであるため、プロジェクタのコストを上昇させ、三次元測定装置のコストを上昇させてしまうおそれがある。しかも、ステッピングモータのパルス数には制限があり、ボールネジのリードの制限と相俟って、等しいパルス数で格子フィルム3dを駆動した場合であっても、停止位置に誤差が生じるおそれがある。さらに、格子フィルム駆動モータ８をＯＮ／ＯＦＦする際に発生する振動によって、ボールネジに対する被動ブラケット7cの停止位置に関して無視できない大きさのバラつきが生じるおそれがある。
【００１３】
また、三次元データを取得するための撮影の高速化を、図りにくいという問題がある。すなわち、格子フィルムを移動する際には格子フィルム駆動モータをＯＮ／ＯＦＦする必要があり、正確な位置に格子フィルム3dを位置決めして停止させるためにモータを減速させる必要があるから、移動距離が小さい場合であっても所定の時間を必要し、この時間の短縮化には限界があるからである。
【００１４】
加えて、上述したように、格子フィルム駆動用モータ８とシャッタソレノイド９、ボールネジによる格子フィルム駆動軸8aの軸受機構など部品点数が多くなり、構造も複雑となってしまう。
【００１５】
そこで、この発明の目的は、簡単な構造でほぼ正確な移動量で格子フィルムや光学フィルタなどのような透光部材を移動させることができる外形測定装置の透光部材駆動装置を提供することを目的とし、また、三次元測定装置の場合のように、光源からの光の遮断も行なえるようにして、駆動機構の簡素化と部品点数の減少を図ることができる外形測定装置の透光部材駆動装置を提供することも目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
また、前述した透光部材駆動装置は三次元測定装置の格子フィルム駆動装置に利用することができ、このため請求項１の発明に係る三次元測定装置の格子フィルム駆動装置は、カメラとプロジェクタとを備え、プロジェクタからの発光を格子フィルムを透過させて被測定物に照射すると共に、その照射位置を変更し、各照射位置において被測定物をカメラで撮影することにより被測定物の外形に関する三次元データを取得する三次元測定装置の格子フィルム駆動装置において、前記格子フィルムを所定の方向に移動自在に支持させ、前記格子フィルムに連繋させて従動手段を設け、前記従動手段を案内するカムを設け、前記カムのカム曲線に、前記格子フィルムを所定の位置に停止させた状態に維持させる不感帯を複数箇所設け、それぞれの不感帯に前記従動手段が連繋した状態における格子フィルムの位置を異ならせたことを特徴としている。
【００１７】
前記従動手段が前記不感帯に連繋している状態では、カムの回転によっても格子フィルムは移動しないから、このときに前記カメラで被測定物の撮影を行なう。なお、不感帯の長さとカムの回転速度とを調整して、この撮影を行なうに充分な時間格子フィルムを停止させるようにする。また、従動手段が異なる不感帯に連繋した状態では格子フィルムは異なる位置にあるから、不感帯の位置を調整することにより格子フィルムを所望の位置で停止させることができる。
【００１８】
また、請求項２の発明に係る三次元測定装置の格子フィルム駆動装置は、前記格子フィルムに連繋させて遮光部を形成し、前記カムのカム曲線の一部に前記従動手段が連繋した状態で前記遮光部が前記光源からの光路中に位置して遮光することを特徴としている。
【００１９】
前記遮光部はシャッタとしての機能を備えるから、別途シャッタ機構などを必要とすることがない。しかも、カムの駆動源と同一の駆動源によってシャッタの開閉を行なうことができることになり、駆動機構を簡略化できる。
【００２０】
また、請求項３の発明に係る三次元測定装置の格子フィルム駆動装置は、前記格子フィルムの移動方向を鉛直方向とし、前記カムを鉛直方向を軸とした円筒の上側端面に形成して重力によって前記従動手段をカム曲線に当接させ、前記円筒の下側の端部に該カムの駆動手段を連繋させ、前記カムをその円筒の中心軸を中心として回転させることを特徴としている。
【００２１】
前記従動手段は常時カムに当接した状態となって、いわゆる確動カム機構となり、格子フィルムの移動を確実に行なわせることができる。なお、従動手段にバネなどの復元力による蓄勢力を付勢して、該従動手段をカムに常時当接させた状態とすることもでき、斯かる構造によっても確動カム機構とすることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係る外形測定装置の透光部材駆動装置を具体的に説明する。なお、この実施形態では、外形測定装置として三次元測定装置を示し、駆動する透光部材を格子フィルムとした、三次元測定装置の格子フィルム駆動装置について説明する。
【００２９】
この三次元測定装置は、前述した図10〜図12に示すものと同様に、カメラとプロジェクタを組み合わせたものを２組備えており、被測定物Ｏの表面にプロジェクタにより縞模様が投影され、それをカメラで撮影するようにしたものである。なお、カメラについては、図10〜図12に示すものと同様であり、本実施形態においても同じ符号１、２を付してある。
【００３０】
この三次元測定装置のプロジェクタ10の構造が、図１〜図４に示されている。プロジェクタ10の内部にはプロジェクタベース11が設けられており、このプロジェクタベース11の鉛直方向に延伸したガイドロッド12が設けられている。このガイドロッド12に連繋されて、フィルムフレーム13が昇降自在に案内されるようにしてある。
【００３１】
フィルムフレーム13の下半部には格子フィルム14が取り付けられており、この格子フィルム13を透過した光が縞模様を投影するようにしてある。フィルムフレーム13の上半部には遮光部15が設けられており、後述する光路に該遮光部15が進入した状態で、該光路が遮断される。また、フィルムフレーム13の下部の一側部には、後述するカムに案内される従動手段としての従動部材16が水平方向を軸とした支持軸16a に回転自在に支持されている。なお、この従動部材16は、その回転が円滑となるように支持軸16a に軸受を介し、カムとの接触面がゴムや合成樹脂とされて大きな摩擦力を得てカム面に対して滑りを生じないようにしてある。フィルムフレーム13の下部の他側部には、下方に延伸させた昇降検出舌片17が設けられている。
【００３２】
前記従動部材16は、鉛直方向を軸として回転するカム18に連繋させてある。このカム18は、鉛直方向を中心軸とした有底の円筒形を主体として形成されており、その上端面にカム面19が形成されている。カム18の下部には径方向に張り出してカム位置検出舌片21が、カム面19に形成された後述する位置維持部に対応して設けられている。このカム位置検出舌片21のそれぞれは、等しい高さ位置に設けられている。このカム18は、プロジェクタベース11の下側面に取り付けられたカム駆動モータ22によって回転する。なお、その回転方向は、図１の上方から見て時計回り方向、図４（ａ）において矢標Ｐ方向とされている。また、このカム駆動モータ22はステッピングモータである必要はなく、直流モータなどで構わない。
【００３３】
プロジェクタベース11の上側面であって、フィルムフレーム13の昇降により最下位に位置した前記昇降検出舌片17を臨む位置には、フィルムフレーム検出センサ23が設けられている。すなわち、このフィルムフレーム検出センサ23により昇降検出舌片17の存在が検出された場合に、フィルムフレーム13が最下位に位置した状態となる。また、前記カム18の回転に伴われた前記カム位置検出舌片21の旋回域を臨んで、カム位置検出センサ24が設けられている。
【００３４】
プロジェクタ10には、光源31が設けられている。この光源31の前方には調整レンズ32、33が配されて、光源31から発せられた光がこれら調整レンズ32、33を透過して平行光に調整される。前記調整レンズ33の前方には、拡散レンズ34が設けられている。そして、前記フィルムフレーム13はこれら調整レンズ33と拡散レンズ34の間の位置で昇降して、この間の光路に前記格子フィルム14または遮光部15が位置するようにされている。なお、拡散レンズ34は、格子フィルム14を透過して縞模様が投影されるよう調整された光を、拡散させて被測定物Ｏに照射する。
【００３５】
図３は前記カム18のカム面19に形成されたカム曲線の形状を説明するためのカム18の斜視図で、該カム曲線は遮光部案内部19a と上昇案内部19b 、不感帯としての第１位置維持部19c 、第２位置維持部19d 、第３位置維持部19e 、第４位置維持部19f とを有している。遮光部案内部19a はカム18の最下位の部分にほぼ水平面によって形成されており、該遮光部案内部19a に前記従動部材16が案内されている場合には、カム18の回転によってもフィルムフレーム13が最下位に位置して、前記光路に遮光部15が位置した状態に維持される。なお、従動部材16が遮光部案内部19a に位置した状態で、前記昇降検出舌片17がフィルムフレーム検出センサ23によって検出される。
【００３６】
前記上昇案内部19b は遮光部案内部19a から第１位置維持部19c まで円筒の円弧に沿った傾斜面で形成されており、該上昇案内部19b に従動部材16が連繋している場合には、フィルムフレーム13がカム18の回転と共に徐々に上昇される。第１位置維持部19c と第２位置維持部19d 、第３位置維持部19e 、第４位置維持部19f は、それぞれ高さ位置の異なるほぼ水平面に形成されている。したがって、従動部材16が各位置維持部19c 〜19f に案内された状態では、フィルムフレーム13はカム18の回転によっても対応した高さ位置に維持される。そして、これら各位置維持部19c 〜19f に従動部材16が案内されている場合には、格子フィルム14が光路に進入した状態に維持されるようにしてある。なお、これら位置維持部19c 〜19f の間は適宜な傾斜面に形成されて従動部材16が円滑に移動できるようにしてある。
【００３７】
図５はこの三次元測定装置の、前記カメラ１とプロジェクタ10の格子フィルム14の駆動系の制御に関する構成を示すブロック図である。２台のカメラ１、２のうちの左側のカメラ１に組み合わされるプロジェクタ10の駆動系は、カム駆動モータ22L とフィルムフレーム検出センサ23L 、カム位置検出センサ24L とにより構成されており、これらは制御部25に信号線で接続されている。また、右側のカメラ２に組み合わされるプロジェクタ10の駆動系は、カム駆動モータ22R とフィルムフレーム検出センサ23R 、カム位置検出センサ24R とにより構成されており、これらは前記制御部25に信号線で接続されている。そして、それぞれの信号線を介して、前記カム駆動モータ22に対しては制御部25から駆動信号が送出されて該駆動信号に基づいてカム駆動モータ22が駆動され、フィルムフレーム検出センサ23による検出信号が制御部25に入力され、カム位置検出センサ24による検出信号が制御部25に入力されている。また、この制御部25からは、前記各センサ23、24による検出信号から得られたフィルムフレームの位置情報などがパソコンなどの演算処理装置26に送出される。さらに、該演算処理装置26にはカメラ１、２によって撮影された被測定物Ｏの画像が入力される。なお、制御部25に電源27から給電されている。
【００３８】
以上により構成されたこの実施形態に係る三次元測定装置の格子フィルム駆動装置の動作を、図４と図６〜図９に基づいて説明する。最初に、図７に基づいてこの三次元測定装置の初期化に関する動作について説明する。初期化は格子フィルム14を初期位置に設定するために行なわれ、格子フィルム14が初期位置にある場合には、図２及び図４（ａ）に示すように、フィルムフレーム13が最下位に位置し、前記調整レンズ33と拡散レンズ34との間の光路中に前記遮光部15が位置して、該光路が遮断された状態にある。
【００３９】
三次元測定装置の図示しないメインスイッチをＯＮすると初期化が開始される（ステップ（以下、「Ｓ」と略記する。）７００）。この開始によって電源がＯＮされ（Ｓ７０１）、前記制御部25が備えているタイマはカウントを開始し、タイムアウトが判断される（Ｓ７０２）。タイムアウトしない場合には（Ｓ７０２／ＮＯ）、制御部25は左側の前記フィルムフレーム検出センサ23L により昇降検出舌片17の検出を監視する（ステップ７０３）。昇降検出舌片17が検出されない場合には（Ｓ７０３／ＮＯ）、フィルムフレーム13は最下位に位置していない状態にあるため、制御部25は駆動信号を送出して左側の前記カム駆動モータ22L を駆動し（Ｓ７０４）、タイムアウトを監視する（Ｓ７０２）。
【００４０】
前記カム駆動モータ22L が駆動されるとカム18を回転させて、前記従動部材16との連繋位置が変化する。従動部材16が遮光部案内部19a に位置すると、フィルムフレーム13が最下位に位置した状態となって初期位置となる。この状態では昇降検出舌片17が、図２に示すようにフィルムフレーム検出センサ23が臨む位置に位置するので、該昇降検出舌片17が検出されて、フィルムフレーム検出センサ23L がＯＮされ（Ｓ７０３／ＹＥＳ）、カム駆動モータ22L が停止される（Ｓ７０５）。なお、このカム駆動モータ22L の停止によって、左側のプロジェクタ10についての初期化を終了する。また、フィルムフレーム検出センサ23L が昇降検出舌片17を検出することなくタイムアウトした場合には（Ｓ７０２／ＮＯ）、駆動系に異常が生じた場合であるので、カム駆動モータ22L を停止して警告を発するなどのエラー処理が行なわれる（Ｓ７０６）。
【００４１】
次に、右側の駆動系について初期化が行なわれる。右側の駆動系も左側の駆動系と同様に、制御部25がタイマのカウントを開始してそのタイムアウトを監視しながら（Ｓ７０７）、右側のフィルムフレーム検出センサ23R によって昇降検出舌片17の有無を判断し（Ｓ７０８）、該昇降検出舌片17が検出されるまでカム駆動モータ22R を駆動して（Ｓ７０９）、カム18を回転させる。昇降検出舌片17が検出されたならば（Ｓ７０８／ＹＥＳ）、カム駆動モータ22R を停止し（Ｓ７１０）、被測定物Ｏの三次元データを取得するための撮影準備が完了する（Ｓ７１１）。なお、昇降検出舌片17が検出されることなく（Ｓ７０８／ＮＯ）、タイムアウトした場合には（Ｓ７０７／ＮＯ）、駆動系に異常が生じた場合であるので、カム駆動モータ22L を停止して警告を発するなどのエラー処理が行なわれる（Ｓ７１２）。
【００４２】
次に、図８及び図９に示すフローチャートを参照して、この三次元測定装置により被測定物Ｏの三次元データを取得するための測定動作を説明する。前述した初期化の動作に続いて測定動作が開始されると（Ｓ８０１）、左右両方のプロジェクタ10の光源31が点灯する（Ｓ８０２）。まず、左右いずれか一方のカメラ１、２により撮影が行なわれることになり、左側のカメラ１によって撮影されるものとして説明する。
【００４３】
左側のカメラ１が起動されて被測定物Ｏの画像の取得が開始される（Ｓ８０３）。このカメラ１による撮影は、図６に示すように、一定の周期で被測定物Ｏの画像を取得するようにしてある。次いで、左側のカム駆動モータ22L のみが起動して（Ｓ８０４）、カム18が回転する。前記従動部材16はカム面19の遮光部案内部19a から上昇案内部19b に移行し、図４（ｂ）に示すように、該上昇案内部19b に案内されて徐々に上昇する。また、図６に示すように、フィルムフレーム検出センサ23の出力信号はＯＦＦとなる。この上昇によってフィルムフレーム13が上昇し、遮光部15が前記光路から退避して格子フィルム14が該光路内に進入することになる。なお、このときカム18は、図６に示すように、その回転角度が４０度から２００度に至る。またこの間、前記制御部25が備えているタイマはカウントを開始し、タイムアウトが判断される（Ｓ８０５）。タイムアウトしていない場合には（Ｓ８０５／ＮＯ）、前記カム位置検出センサ24により１番目の前記カム位置検出舌片21を監視し（Ｓ８０６）、カム位置検出舌片21が検出されない場合には（Ｓ８０６／ＮＯ）、タイムアウトを監視しながら該カム位置検出舌片21の監視を継続する。
【００４４】
カム位置検出舌片21が検出されたならば（Ｓ８０６／ＹＥＳ）、前記制御部25から検出信号が前記演算処理装置26に送出されて、当該時にカメラ１によって撮影されている画像が、格子フィルム14の第２位置に対応した画像１として取り込まれる（Ｓ８０７）。すなわち、１番目のカム位置検出舌片21が検出された場合には、図６に示すようにカム位置検出センサ24の出力信号がＯＮとなり、図４（ｃ）に示すように、カム面19の第１位置維持部19c に従動部材16が連繋した状態となり、調整レンズ33と拡散レンズ34との間の光路に格子フィルム14が第１位置で進入した状態となる。格子フィルム14が前記光路に進入しているから、被測定物Ｏの表面には縞模様が投影され、これをカメラ１が撮影することになる。しかも、前記第１位置維持部19c はほぼ水平面で形成されているから、従動部材16が該第１位置維持部19c と連繋している間は格子フィルム14は第１位置に維持されるので、この間に充分撮影を行なうことができる。例えば、図６に示すように、カム18の回転角度が２００度から２４０度に至るまでは格子フィルム14が第１位置に維持されており、カメラ１の撮影周期で少なくとも２回の撮影を行なえる。
【００４５】
なお、カム位置検出舌片21が検出されずにタイムアウトした場合には（Ｓ８０５／ＹＥＳ）、何らかの原因によりカム18の回転が阻害されており、異常と判断されてエラー処理が行なわれる（Ｓ８０８）。
【００４６】
前記カム駆動モータ22は継続して駆動されており、制御部25は新たにタイマのカウントを開始してタイムアウトを判断する（Ｓ８０９）。また、カム駆動モータ22の駆動によるカム18の回転によって、前記１番目のカム位置検出舌片21がカム位置検出センサ24から離脱するので、タイムアウトを判断しながら（Ｓ８０９）、この離脱を監視する（Ｓ８１０）。そして、カム位置検出センサ24がカム位置検出舌片21の離脱を検出したならば（Ｓ８１０／ＹＥＳ）、再度タイマのカウントを開始してそのタイムアウトを監視しながら（Ｓ８１１）、２番目のカム位置検出舌片21を前記カム位置検出センサ24が監視する（Ｓ８１２）。すなわち、図６に示すように、カム位置検出センサ23は、従動部材16が、第１位置維持部19c から離脱することによりＯＦＦされ、第２位置維持部19d に連繋することにより再びＯＮされる。なお、１番目のカム位置検出舌片21がカム位置検出センサ24から離脱せずにタイマがタイムアウトした場合には（Ｓ８０９／ＹＥＳ）、駆動系の異常と判断してエラー処理が行なわれる（Ｓ８１３）。また、２番目のカム位置検出舌片21がカム位置検出センサ24に検出されずにタイムアウトした場合にも（Ｓ８１１／ＹＥＳ）、エラー処理が行なわれる（Ｓ８１４）。
【００４７】
カム位置検出センサ24により２番目のカム位置検出舌片21が検出されたならば（Ｓ８１２／ＹＥＳ）、前記制御部25から検出信号が前記演算処理装置26に送出されて、当該時にカメラ１によって撮影されている画像が、格子フィルム14の第２位置に対応した画像２として取り込まれる（Ｓ８１５）。すなわち、カム18の回転が継続されると、従動部材16は第１位置維持部19c から第２位置維持部19d に移行して連繋した状態となり、図４（ｄ）に示すように、格子フィルム14は第１位置よりも適宜に上昇させられて該第１位置よりも適宜に高い第２位置で前記光路に進入した状態となる。この第２位置にある格子フィルム14を透過して被測定物Ｏの表面に投影される縞模様は、第１位置にある格子フィルム14によって投影される縞模様とは位相がずれて異なる位置に形成されたものであり、これをカメラ１が撮影することになる。しかも、前記第２位置維持部19d はほぼ水平面で形成されているから、従動部材16が該第２位置維持部19d と連繋している間は格子フィルム14は第２位置に維持されるので、この間に充分撮影を行なうことができる。例えば、図６に示すように、カム18の回転角度が２４０度から２８０度に至るまでは格子フィルム14が第２位置に維持されており、カメラ１の撮影周期で少なくとも２回の撮影を行なえる。
【００４８】
そして、カム駆動モータ22の駆動を継続させれば、カム位置検出舌片21はカム位置検出センサ24から離脱する。この場合も、制御部25のタイムアウトを判断しながら（Ｓ８１６）、カム位置検出センサ24のＯＦＦ信号（カム位置検出舌片21の離脱信号）を監視する（Ｓ８１７）。なお、カム位置検出舌片21がカム位置検出センサ24から離脱せずに（Ｓ８１７／ＮＯ）タイムアウトした場合には（Ｓ８１６／ＹＥＳ）、エラー処理が行なわれる（Ｓ８１８）。
【００４９】
以後、上述したＳ８１１〜Ｓ８１７までの処理が繰り返されることによって、従動部材16が第３位置維持部19e と第４位置維持部19f に順次移行させられて連繋する。そして、格子フィルム14は高さの異なる第３位置と第４位置にそれぞれ位置して、被測定物Ｏの表面に投影される縞模様の位置が異なることになり、格子フィルム14の第３位置に対応した画像を画像３とし、第４位置に対応した画像を画像４としてそれぞれ取り込む（Ｓ８１９）。なお、格子フィルム14が第３位置と第４位置に位置した状態にあっても、従動部材16はほぼ水平面で形成された第３位置維持部19e と第４位置維持部19f とに連繋しているから、カム18の回転によって画像が取り込まれる間は第３位置と第４位置とに維持された状態が継続される。例えば、図６に示すように、カム18の回転角度が２８０度から３２０度までの間は第３位置に、３２０度から３６０度までの間は第４位置に、格子フィルム14は維持される。
【００５０】
格子フィルム14の第４位置における画像４が取り込まれたならば、制御部25はタイマのカウントを開始して、そのタイムアウトを判断しながら（Ｓ８２０）、前記フィルムフレーム検出センサ23による前記昇降検出舌片17の検出が監視される（Ｓ８２１）。カム18の回転が継続されると、従動部材16はカム面19の第４位置維持部19f から離脱することになる。この離脱によって従動部材16が第４位置維持部19f の端部から外れて、前記遮光部案内部19a へ降下することになる。このためフィルムフレーム13も降下し、該フィルムフレーム13に設けられた前記昇降検出舌片17がフィルムフレーム検出センサ23に検知される（Ｓ８２１／ＹＥＳ）。なお、昇降検出舌片17が検知されずにタイムアウトした場合には（Ｓ８２０／ＹＥＳ）、エラー処理が行なわれる（Ｓ８２２）。
【００５１】
前記昇降検出舌片17がフィルムフレーム検出センサ23に検知されたならば（Ｓ８２１／ＹＥＳ）、カム駆動モータ22を停止して（Ｓ８２３）、カメラ１を停止する（Ｓ８２４）。この時点で、左側のカメラ１によって格子フィルム14が第１位置〜第４位置に位置した状態において、縞模様が投影された状態の被測定物Ｏの画像１〜画像４が取得されたことになる。しかも、フィルムフレーム13は初期位置に位置した状態となるから、左側の光源31からの光路中に遮光部15が位置して、被測定物Ｏが左側の光源31によって照射されることがない。
【００５２】
次いで、左側のカメラ１の場合と同様に、右側のカメラ２によって撮影された画像１〜画像４を演算処理装置26に送出して取り込ませる（Ｓ８２５）。すなわち、カム18を回転させながら、従動部材16がカム面19の第１位置維持部19a 〜第４位置維持部19f に移行する間に順次画像１〜画像４を取得する。右側の画像１〜画像４が取得されて演算処理装置26に取り込まれたならば撮影完了として（Ｓ８２６）、この三次元測定装置による被測定物Ｏに関する測定動作を終了する。
【００５３】
そして、左側のカメラ１によって取得された画像１〜画像４と右側のカメラ２によって取得された画像１〜画像４の８個の画像に基づいて、演算処理装置26が適宜な演算処理を行なえば、被測定物Ｏの三次元データが求められる。
【００５４】
上述した実施形態では、三次元測定装置の格子フィルム駆動装置について説明したが、順次位置を変更させて移動することが要求される着色フィルタなどのような透光部材を駆動する装置に利用することもできる。また、この実施形態では、円筒の端面にカム面19を形成した構造について説明したが、円板の外周面にカム面を形成した構造とすることもできる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る外形測定装置の透光部材駆動装置によれば、カム曲線の不感帯に従動手段が連繋している状態では、該従動手段を備えた透光部材がカムの回転に影響されずに当該位置に停止した状態に維持されるから、その間に所定の作業を行なうことができる。なお、不感帯の大きさを変更することにより停止時間を変更させられるので、必要な時間を容易に調整することができる。
【００５６】
また、請求項２の発明に係る外形測定装置の透光部材駆動装置によれば、透光部材を駆動するカムが回転する途中で、遮光部を光路中に位置させて光源を遮断するから、シャッタなどの遮光部を駆動するための駆動モータなどを別途具備させる必要がなく、透光部材と遮光部との駆動系を簡単な構造とすることができる。
【００５７】
また、請求項３の発明に係る外形測定装置の透光部材駆動装置によれば、従動手段を重力を利用してカムに押圧するようにした確動カムとしたから、簡単な構造で確実に透光部材を駆動させることができる。
【００５８】
また、請求項４の発明は、前記外形測定装置の透光部材駆動装置を三次元測定装置の格子フィルム駆動装置に利用したもので、この三次元測定装置の格子フィルム駆動装置によれば、カムを回転させながら従動部材が該カム曲線の不感帯に位置した状態では格子フィルムが停止し、その間に充分に被測定物の撮影を行なうことができる。このため、位置の異なる不感帯を適宜数設けることにより、順次格子フィルムの位置を変更させながら所望の撮影を容易に行なうことができる。しかも、従動部材とカム曲線との連繋によるから、簡単な構造で、格子フィルムを所定の位置に確実に位置させることができると共に、該格子フィルムを正確な量で移動させることができる。
【００５９】
また、請求項５の発明に係る三次元測定装置の格子フィルム駆動装置によれば、格子フィルムを移動させるカムの回転によって遮光部が光源を遮断する構造としたから、該遮光部を駆動するための駆動モータを別途設ける必要がなく、簡単な構造で確実に遮光することができる。しかも、光源を点灯させた状態で遮断するから、光源の点灯状態の安定を容易に確保して、点灯状態が安定するまで待機する必要がなく、迅速な測定を行なうことができる。
【００６０】
そして、請求項６の発明に係る三次元測定装置の格子フィルム駆動装置によれば、重力によって従動手段をカム曲線に当接させた確動カムとしたから、簡単な構造で従動手段を確実にカム曲線に追従させることができ、格子フィルムや遮光部を所定の移動量で確実に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る駆動装置によって駆動される透光部材を、三次元測定装置のプロジェクタが備えた格子フィルムとした場合のその駆動装置の概略を示す斜視図で、光源からの光路に格子フィルムが進入した状態を示している。
【図２】図１に示した駆動装置の概略を示す斜視図で、光源からの光路に遮光部が進入した状態を示している。
【図３】この駆動装置のカムの概略の構造を示す斜視図である。
【図４】この駆動装置の動作を説明する図で、カムの回転に伴われて（ａ）〜（ｄ）の順でフィルムフレームが上昇する状態を示している。
【図５】この駆動装置を備えた三次元測定装置のシステムを説明する概略のブロック図である。
【図６】この駆動装置のカムの回転角度とそれに対応した各部の位置関係を示すチャート図である。
【図７】この駆動装置の初期化の手順を説明するフローチャートである。
【図８】この駆動装置を備えた三次元測定装置により被測定物の三次元データを取得する手順を説明するフローチャートの一部である。
【図９】図８に示すフローチャートの残部を示すフローチャートである。
【図１０】三次元測定装置の概略の構造を示す平面図である。
【図１１】図10に示す三次元測定装置の正面図である。
【図１２】図11に示す三次元測定装置の右側面図である。
【図１３】三次元測定装置に用いられている従来のプロジェクタの構造を説明する概略の斜視図である。
【符号の説明】
Ｏ  被測定物
１、２  カメラ
10  プロジェクタ
12  ガイドロッド
13  フィルムフレーム
14  格子フィルム
15  遮光部
16  従動部材（従動手段）
17  昇降検出舌片
18  カム
19  カム面
19a  遮光部案内部
19b  上昇案内部
19c  第１位置維持部
19d  第２位置維持部
19e  第３位置維持部
19f  第４位置維持部
21  カム位置検出舌片
22  カム駆動モータ
23  フィルムフレーム検出センサ
24  カム位置検出センサ
25  制御部
26  演算処理装置
27  電源
31  光源
32  調整レンズ
33  調整レンズ
34  拡散レンズ
【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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【図１２】
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【図１３】
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