JP2002328014A - System and method for measuring three-dimensional shape - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、測定対象物の三
次元形状を測定する三次元形状測定システム及び三次元
形状測定方法に関する。The present invention relates to a three-dimensional shape measuring system and a three-dimensional shape measuring method for measuring a three-dimensional shape of an object to be measured.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザ光で測定対象物の表面形状を非接
触で測定する三次元測定器を複数台用いて、測定対象物
を複数の位置から測定し、各三次元測定器から得られる
測定データを合成することによって測定対象物に関する
三次元形状データを生成する三次元測定システムが知ら
れている。2. Description of the Related Art A plurality of three-dimensional measuring devices for measuring the surface shape of a measuring object in a non-contact manner by using a laser beam are used to measure the measuring object from a plurality of positions. There is known a three-dimensional measurement system that generates three-dimensional shape data on a measurement target by combining data.
【0003】従来、各三次元測定器から得られる測定デ
ータを合成する際には、測定対象物を各三次元測定器で
測定した後、各三次元測定器から得られる測定データの
合成処理が行われる。具体的には、各三次元測定器で測
定対象物を測定して得られる測定データにおいて、測定
対象物の表面位置が一致するように、対応する2面間の
距離を小さくする繰り返し演算が行われる。Conventionally, when synthesizing measurement data obtained from each of the three-dimensional measuring devices, it is necessary to measure an object to be measured with each of the three-dimensional measuring devices and then synthesize the measurement data obtained from each of the three-dimensional measuring devices. Done. Specifically, in the measurement data obtained by measuring the object to be measured by each of the three-dimensional measuring devices, an iterative operation for reducing the distance between the corresponding two surfaces is performed so that the surface position of the object to be measured matches. Will be
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように測定対象物を測定してから各三次元測定器で得ら
れる測定データを合成するための繰り返し演算を行った
場合、測定対象物の測定後、演算処理に多大な時間を要
することとなり、三次元形状データを得るまでに多大な
時間がかかることになる。However, when a measurement object is measured as in the prior art and a repetitive operation for synthesizing measurement data obtained by each three-dimensional measuring device is performed, the measurement of the measurement object is performed. Thereafter, a great deal of time is required for the arithmetic processing, and a great deal of time is required to obtain the three-dimensional shape data.
【0005】そこで、この発明は、上記課題に鑑みてな
されたものであって、測定対象物の測定から三次元形状
データが求められるまでの時間を短縮し、効率的に測定
動作を行うことのできる三次元形状測定システム及び三
次元形状測定方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is intended to reduce the time from the measurement of an object to be measured until three-dimensional shape data is obtained, and to perform an efficient measuring operation. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional shape measuring system and a three-dimensional shape measuring method that can be performed.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、測定空間に設置される測
定対象物に対して投光手段からレーザ光を照射し、前記
投光手段からのレーザ光が前記測定対象物で反射する反
射光を受光手段で検出することにより、前記測定対象物
の三次元形状を測定する装置において前記測定対象物を
複数の方向から測定し、各方向から測定して得られる測
定データに基づいて前記測定対象物の三次元形状データ
を生成する三次元形状測定システムであって、前記測定
対象物の測定に先立って前記測定空間に設置される校正
用対象物を前記複数の方向から測定するように前記測定
装置を制御する制御手段と、前記複数の方向のそれぞれ
について得られる前記校正用対象物に関する測定データ
をワールド座標系の三次元形状データに変換するための
変換パラメータを求めるデータ処理手段と、前記変換パ
ラメータを記憶する記憶手段と、を備え、前記測定対象
物の測定の時に、前記複数の方向のそれぞれについて得
られる前記測定対象物に関する測定データを、前記変換
パラメータを用いてデータ変換を行うことにより、前記
三次元形状データを生成することを特徴としている。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 irradiates a laser beam from a light projecting means to a measuring object installed in a measuring space, and By detecting the reflected light reflected by the measurement object by the laser light from the light means with the light receiving means, the measurement object is measured from a plurality of directions in an apparatus for measuring the three-dimensional shape of the measurement object, A three-dimensional shape measurement system that generates three-dimensional shape data of the measurement target based on measurement data obtained by measuring from each direction, and is installed in the measurement space prior to measurement of the measurement target. Control means for controlling the measuring device so as to measure the calibration object from the plurality of directions, and measurement data on the calibration object obtained for each of the plurality of directions, in a world coordinate system. Data processing means for obtaining a conversion parameter for converting to three-dimensional shape data, and storage means for storing the conversion parameter, when measuring the measurement object, the obtained in each of the plurality of directions, The three-dimensional shape data is generated by performing data conversion on measurement data relating to a measurement target using the conversion parameter.
【0007】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の三次元形状測定システムにおいて、前記データ処理手
段が、前記複数の方向のそれぞれから測定動作を行う際
の相対的な位置及び姿勢の校正を行うための変換パラメ
ータを求めることを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, in the three-dimensional shape measuring system according to the first aspect, the relative position and orientation when the data processing means performs a measuring operation from each of the plurality of directions. It is characterized in that a conversion parameter for performing calibration of is obtained.
【0008】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の三次元形状測定システムにおいて、前記測定空間にあ
る前記測定対象物を回転させる回転ステージをさらに備
え、前記データ処理手段が、前記複数の方向のそれぞれ
について得られる前記校正用対象物に関する測定データ
から前記回転ステージの回転軸の位置を求め、前記回転
軸回りに測定データを回転移動させるための変換パラメ
ータを求めることを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the three-dimensional shape measuring system according to the first aspect, a rotation stage for rotating the object to be measured in the measurement space is further provided, and the data processing means includes: Determining a position of a rotation axis of the rotary stage from measurement data on the calibration target obtained in each of a plurality of directions; and obtaining a conversion parameter for rotating and moving the measurement data about the rotation axis. .
【0009】請求項4に記載の発明は、請求項1に記載
の三次元形状測定システムにおいて、前記データ処理手
段が、前記複数の方向のそれぞれについて得られる前記
校正用対象物に関する測定データを高精度に合成するた
めの変換パラメータを求めることを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the three-dimensional shape measuring system according to the first aspect, the data processing means increases measurement data on the calibration object obtained in each of the plurality of directions. It is characterized in that a conversion parameter for synthesizing with high accuracy is obtained.
【0010】請求項5に記載の発明は、請求項4に記載
の三次元形状測定システムにおいて、前記データ処理手
段が、前記複数の方向のそれぞれについて得られる前記
校正用対象物に関する測定データを、前記校正用対象物
の既知データと比較し、当該測定データを前記既知デー
タに近づけるための変換パラメータを求めることを特徴
としている。According to a fifth aspect of the present invention, in the three-dimensional shape measuring system according to the fourth aspect, the data processing means stores measurement data on the calibration object obtained in each of the plurality of directions. The method is characterized in that a conversion parameter for making the measured data close to the known data is obtained by comparing with the known data of the calibration object.
【0011】請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5
のいずれかに記載の三次元形状測定システムにおいて、
前記測定データには前記複数の方向のそれぞれから測定
動作を行った際の測定倍率に関する情報が含まれ、前記
データ処理手段が、前記測定倍率に応じて前記測定デー
タを処理することを特徴としている。[0011] The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1 to 5.
In the three-dimensional shape measuring system according to any one of,
The measurement data includes information relating to a measurement magnification when performing a measurement operation from each of the plurality of directions, and the data processing unit processes the measurement data according to the measurement magnification. .
【0012】請求項7に記載の発明は、測定空間に設置
される測定対象物に対して投光手段からレーザ光を照射
し、前記投光手段からのレーザ光が前記測定対象物で反
射する反射光を受光手段で検出することにより、前記測
定対象物の三次元形状を測定する装置において前記測定
対象物を複数の方向から測定し、各方向から測定して得
られる測定データに基づいて前記測定対象物の三次元形
状データを生成する三次元形状測定方法であって、前記
測定対象物の測定に先立って前記測定空間に校正用対象
物を設置する工程と、前記測定装置により、前記校正用
対象物を前記複数の方向から測定する工程と、前記複数
の方向のそれぞれについて得られる前記校正用対象物に
関する測定データをワールド座標系の三次元形状データ
に変換するための変換パラメータを求める工程と、前記
変換パラメータを記憶する工程と、前記測定対象物の測
定の時に、前記複数の方向のそれぞれについて得られる
前記測定対象物に関する測定データを、前記変換パラメ
ータを用いてデータ変換を行うことにより、前記三次元
形状データを生成する工程と、を備えている。According to a seventh aspect of the present invention, the object to be measured set in the measuring space is irradiated with laser light from the light projecting means, and the laser light from the light projecting means is reflected by the object to be measured. By detecting the reflected light with the light receiving means, the measurement object is measured from a plurality of directions in an apparatus for measuring the three-dimensional shape of the measurement object, and based on measurement data obtained by measuring from each direction. A three-dimensional shape measurement method for generating three-dimensional shape data of a measurement target, a step of installing a calibration target in the measurement space prior to the measurement of the measurement target, the calibration by the measurement device, Measuring the object for calibration from the plurality of directions, and converting the measurement data regarding the calibration object obtained for each of the plurality of directions into three-dimensional shape data in a world coordinate system. Calculating the conversion parameter, storing the conversion parameter, and, at the time of measuring the measurement object, measuring data on the measurement object obtained in each of the plurality of directions using the conversion parameter. Performing the conversion to generate the three-dimensional shape data.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照しつつ詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0014】<1.三次元形状測定システム>図1は、
この発明の実施の形態における三次元形状測定システム
1の概略構成を示す斜視図である。図1に示すように、
この三次元形状測定システム1は、第1の三次元測定器
10と第2の三次元測定器20と回転ステージ30とが
基台40上に設置されて構成される測定装置2と、2台
の三次元測定器10,20と回転ステージ30とを制御
するとともに、各三次元測定器10,20から得られる
測定データをデータ処理するように構成されたデータ処
理装置50と、を備える。なお、図1においては、各三
次元測定器10,20を基台40に固定するための固定
部材は図示を省略している。<1. Three-dimensional shape measurement system>
1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a three-dimensional shape measuring system 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG.
The three-dimensional shape measuring system 1 includes a measuring device 2 configured by installing a first three-dimensional measuring device 10, a second three-dimensional measuring device 20, and a rotating stage 30 on a base 40; And a data processing device 50 configured to control the three-dimensional measuring devices 10 and 20 and the rotating stage 30 and to perform data processing on measurement data obtained from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20. In FIG. 1, a fixing member for fixing each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 to the base 40 is omitted.
【0015】測定装置2に含まれる2台の三次元測定器
10,20はそれぞれ同様の構成となっており、双方の
設置位置を入れ替えてもよい。回転ステージ30は任意
の三次元形状を有する測定対象物を設置するためのもの
であり、データ処理装置50によって回転動作及び回転
角が制御される。The two three-dimensional measuring devices 10 and 20 included in the measuring device 2 have the same configuration, and the installation positions of both may be interchanged. The rotation stage 30 is for setting an object to be measured having an arbitrary three-dimensional shape, and a rotation operation and a rotation angle are controlled by the data processing device 50.
【0016】まず、三次元測定器10,20について説
明する。図2は三次元測定器10を示す斜視図である。
図2に示すように、三次元測定器10の正面側には投光
部11と受光部12とが設けられている。投光部11は
投光窓11aと走査光学系11bとを有し、走査光学系
11bはレーザ光源からのレーザ光を光束断面がスリッ
ト状(直線状)となるレーザ光(以下、「レーザスリッ
ト光」という。)L1に変換し、ガルバノミラー等の走
査手段を用いてレーザスリット光L1を所定の走査方向
SCに走査させるように構成されている。図2において
は、投光部11より照射されるレーザスリット光L1の
光成分が水平方向に分布する状態、すなわちレーザスリ
ット光L1のスリット方向が水平方向である状態を示し
ており、走査光学系11bによる走査方向SCは垂直方
向、すなわちスリット方向に直交する方向にレーザスリ
ット光L1を走査させるように構成されている。First, the three-dimensional measuring devices 10 and 20 will be described. FIG. 2 is a perspective view showing the three-dimensional measuring device 10.
As shown in FIG. 2, a light projecting unit 11 and a light receiving unit 12 are provided on the front side of the three-dimensional measuring device 10. The light projecting unit 11 has a light projecting window 11a and a scanning optical system 11b, and the scanning optical system 11b converts a laser beam from a laser light source into a laser beam (hereinafter, referred to as a “laser slit”) having a light beam cross section in a slit shape (linear shape). The light is converted into L1 and the laser slit light L1 is scanned in a predetermined scanning direction SC using a scanning unit such as a galvanometer mirror. FIG. 2 shows a state in which the light component of the laser slit light L1 emitted from the light projecting unit 11 is distributed in the horizontal direction, that is, a state in which the slit direction of the laser slit light L1 is in the horizontal direction. The scanning direction SC by 11b is configured to scan the laser slit light L1 in a vertical direction, that is, a direction orthogonal to the slit direction.
【0017】また、受光部12は受光窓12aと受光光
学系12bとを有し、投光部11から照射されるレーザ
スリット光L1が測定対象物で反射する反射光を、受光
窓12aを介して受光光学系12bで受光するように構
成される。受光光学系12bには受光素子としてCCD
撮像素子が配置され、投光部11における走査光学系1
1bと同期して受光光学系12bが制御されることによ
り、レーザスリット光L1の走査位置に対応した測定デ
ータが得られる。The light receiving section 12 has a light receiving window 12a and a light receiving optical system 12b. The laser slit light L1 radiated from the light projecting section 11 reflects reflected light from an object to be measured through the light receiving window 12a. The light receiving optical system 12b receives light. CCD as a light receiving element in the light receiving optical system 12b
An image pickup device is arranged, and the scanning optical system 1 in the light projecting unit 11 is provided.
By controlling the light receiving optical system 12b in synchronization with 1b, measurement data corresponding to the scanning position of the laser slit light L1 is obtained.
【0018】投光部11と受光部12とは互いに所定の
基線長を隔てて配置され、基線長方向はレーザスリット
光L1の走査方向SCに一致するように構成されてい
る。このように構成されることにより、レーザスリット
光L1の走査位置(照射位置)とCCD撮像素子で受光
される反射光の位置とから、三角測量の原理によって測
定対象物の表面形状に関する測定データが得られること
になる。The light projecting unit 11 and the light receiving unit 12 are arranged at a predetermined base line distance from each other, and the base line length direction is configured to coincide with the scanning direction SC of the laser slit light L1. With such a configuration, measurement data relating to the surface shape of the measurement target is obtained from the scanning position (irradiation position) of the laser slit light L1 and the position of the reflected light received by the CCD image sensor according to the principle of triangulation. Will be obtained.
【0019】なお、三次元測定器10の背面側には、デ
ータ処理装置50とケーブル接続するためのインタフェ
ース、三次元測定器10に対する各種設定を行うための
操作パネル、測定結果等を表示するための表示部等が設
けられる。また、図2では第1の三次元測定器10につ
いて説明したが、第2の三次元測定器20についても同
様の構成である。On the back side of the three-dimensional measuring device 10, an interface for connecting a cable to the data processing device 50, an operation panel for performing various settings for the three-dimensional measuring device 10, and a display of measurement results and the like. Is provided. Although the first three-dimensional measuring device 10 has been described in FIG. 2, the second three-dimensional measuring device 20 has the same configuration.
【0020】図1に戻り、三次元形状測定システム1の
測定装置2においては、上述した三次元測定器10,2
0それぞれの基線長の方向が互いにほぼ直交するように
配置されている。第1の三次元測定器10では投光部1
1と受光部12との基線長の方向が水平方向(Y方向)
に設定され、また、第2の三次元測定器20では投光部
21と受光部22との基線長の方向が鉛直方向(Z方
向)から回転ステージ30の位置する側に若干傾斜した
方向に設定されている。つまり、第2の三次元測定器2
0の基線長方向は、Y方向に直交するXZ平面に含まれ
るように設定されている。Returning to FIG. 1, in the measuring device 2 of the three-dimensional shape measuring system 1, the above-described three-dimensional measuring devices 10, 2 are used.
0 are arranged such that the directions of the respective base lengths are substantially orthogonal to each other. In the first three-dimensional measuring device 10, the light emitting unit 1
The direction of the base line length between 1 and the light receiving section 12 is the horizontal direction (Y direction)
In the second three-dimensional measuring device 20, the direction of the base line length of the light projecting unit 21 and the light receiving unit 22 is set in a direction slightly inclined from the vertical direction (Z direction) to the side where the rotary stage 30 is located. Is set. That is, the second three-dimensional measuring device 2
The base length direction of 0 is set to be included in the XZ plane orthogonal to the Y direction.
【0021】なお、各三次元測定器10,20の受光部
12,22の位置は回転ステージ30の正面位置(より
具体的には回転ステージ30の中心を通るXZ平面内に
含まれる位置)となるように設置される。The positions of the light receiving sections 12 and 22 of each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 correspond to the front position of the rotary stage 30 (more specifically, the position included in the XZ plane passing through the center of the rotary stage 30). It is installed so that it becomes.
【0022】そして第1の三次元測定器10から照射さ
れるレーザスリット光L1はスリット方向がZ方向に平
行な方向に設定され、かつY方向に走査されて、回転ス
テージ30上の測定空間3の全域に対してレーザスリッ
ト光L1が照射されるように構成される。また、第2の
三次元測定器20から照射されるレーザスリット光L2
はスリット方向がY方向に平行な方向に設定され、かつ
Z方向に走査されて、回転ステージ30上の測定空間3
の全域に対してレーザスリット光L2が照射されるよう
に構成される。The laser slit light L1 emitted from the first three-dimensional measuring device 10 is set so that the slit direction is parallel to the Z direction, and is scanned in the Y direction. Is configured to irradiate the entire region with the laser slit light L1. The laser slit light L2 emitted from the second three-dimensional measuring device 20
Is set such that the slit direction is set in a direction parallel to the Y direction, and the slit is scanned in the Z direction.
Is configured to be irradiated with the laser slit light L2 over the entire area.
【0023】図3及び図4は第1及び第2の三次元測定
器10,20が測定対象物5を測定する状態を示す図で
あり、図3は測定装置2を上方側から見た図であって第
1の三次元測定器10によるレーザスリット光L1の走
査範囲を示しており、図4は測定装置2を横方向側から
見た図であって第2の三次元測定器20によるレーザス
リット光L2の走査範囲を示している。FIGS. 3 and 4 are views showing a state where the first and second three-dimensional measuring devices 10 and 20 measure the object 5 to be measured. FIG. 3 is a view of the measuring device 2 as viewed from above. FIG. 4 shows the scanning range of the laser slit light L1 by the first three-dimensional measuring device 10, and FIG. The scanning range of the laser slit light L2 is shown.
【0024】まず、図3に示すように第1の三次元測定
器10の走査光学系11bはレーザスリット光L1を走
査範囲R1内で走査させる。この走査範囲R1ではレー
ザスリット光L1が所定の角速度で等角速度走査するよ
うに、ガルバノミラー等の走査手段は走査範囲R1にレ
ーザスリット光L1を導く前に助走運動(所定の角速度
になるまでの加速度運動)を行い、レーザスリット光L
1が走査範囲R1内を走査している間で等角速度運動を
行い、更にレーザスリット光L1が走査範囲R1を通過
した後に惰走運動(停止させるための加速度運動)を行
うように制御される。First, as shown in FIG. 3, the scanning optical system 11b of the first three-dimensional measuring device 10 scans the laser slit light L1 within the scanning range R1. In this scanning range R1, the scanning means such as a galvanomirror scans the laser beam L1 into the scanning range R1 before leading the laser slit beam L1 to the scanning range R1 so that the laser slit beam L1 scans at a constant angular velocity at a predetermined angular velocity. (Acceleration movement), and the laser slit light L
1 is controlled so as to perform a constant angular velocity motion while scanning within the scanning range R1, and to perform a coasting motion (acceleration motion for stopping) after the laser slit light L1 passes through the scanning range R1. .
【0025】走査範囲R1内において、レーザスリット
光L1は回転ステージ30上の測定対象物5の表面で反
射する。その反射光は受光部12の受光光学系12bで
受光され、測定対象物5の表面形状に応じた電子信号
(測定データ)に変換される。三次元測定器10におい
てはレーザスリット光L1を走査範囲R1内で1回走査
させれば測定データを得ることができ、その測定データ
から三次元測定器10におけるローカル座標系での測定
対象物5の三次元座標を求めることができる。In the scanning range R1, the laser slit light L1 is reflected by the surface of the measuring object 5 on the rotary stage 30. The reflected light is received by the light receiving optical system 12b of the light receiving unit 12, and is converted into an electronic signal (measurement data) corresponding to the surface shape of the measuring object 5. In the three-dimensional measuring device 10, measurement data can be obtained by scanning the laser slit light L1 once within the scanning range R1, and the measurement object 5 in the local coordinate system of the three-dimensional measuring device 10 is obtained from the measurement data. Can be obtained.
【0026】第1の三次元測定器10での測定が終了す
ると、次に図4に示すように第2の三次元測定器20の
走査光学系21bがレーザスリット光L2を走査範囲R
2内で走査させる。この場合も上記と同様に、ガルバノ
ミラー等の走査手段は走査範囲R2にレーザスリット光
L2を導く前に助走運動を行い、レーザスリット光L2
が走査範囲R2内を走査している間で等角速度運動を行
い、更にレーザスリット光L2が走査範囲R2を通過し
た後に惰走運動を行うように制御される。When the measurement by the first three-dimensional measuring device 10 is completed, the scanning optical system 21b of the second three-dimensional measuring device 20 transmits the laser slit light L2 to the scanning range R as shown in FIG.
Scan within 2. Also in this case, similarly to the above, the scanning means such as the galvanomirror performs a leading movement before guiding the laser slit light L2 to the scanning range R2, and the laser slit light L2
Is controlled to perform a constant angular velocity motion while scanning within the scanning range R2, and to perform a coasting motion after the laser slit light L2 passes through the scanning range R2.
【0027】このレーザスリット光L2も走査範囲R2
内では回転ステージ30上の測定対象物5の表面で反射
する。その反射光は受光部22の受光光学系22bで受
光され、測定対象物5の表面形状に応じた電子信号(測
定データ)に変換される。三次元測定器20においても
レーザスリット光L2を走査範囲R2内で1回走査させ
れば測定データを得ることができ、その測定データから
三次元測定器20におけるローカル座標系での測定対象
物5の三次元座標を求めることができる。This laser slit light L2 also has a scanning range R2.
Inside, the light is reflected on the surface of the measuring object 5 on the rotating stage 30. The reflected light is received by the light receiving optical system 22b of the light receiving unit 22, and is converted into an electronic signal (measurement data) corresponding to the surface shape of the measuring object 5. Also in the three-dimensional measuring device 20, measurement data can be obtained by scanning the laser slit light L2 once within the scanning range R2, and the measurement object 5 in the local coordinate system in the three-dimensional measuring device 20 is obtained from the measured data. Can be obtained.
【0028】そして回転ステージ30を回転させて三次
元測定器10,20による測定を再び行えば測定対象物
5の背面側も測定することができ、回転ステージ30の
回転と三次元測定器10,20の測定動作とを繰り返し
行うことによって測定対象物5の全周についての三次元
形状を測定することができる。If the rotation stage 30 is rotated and the measurement by the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is performed again, the back side of the measurement object 5 can also be measured. The three-dimensional shape of the entire object 5 to be measured can be measured by repeatedly performing the measurement operation 20.
【0029】ここで、三次元測定器10,20の位置関
係について説明する。図5及び図6は直方体状の測定対
象物5を測定する場合の測定対象物5とレーザスリット
光との関係を示す図であり、回転ステージ30に設置さ
れた直方体状の測定対象物5を上方側から見た図であ
る。Here, the positional relationship between the three-dimensional measuring devices 10 and 20 will be described. FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the relationship between the measurement object 5 and the laser slit light when measuring the measurement object 5 having a rectangular parallelepiped shape. It is the figure seen from the upper side.
【0030】まず、図5に示すように、測定対象物5に
対して第1の三次元測定器10の投光部11からレーザ
スリット光L1を走査させる場合、測定対象物5の面5
aには適切にレーザスリット光L1が照射されるが、面
5bにはレーザスリット光L1が照射されない状態にあ
り、面5bの形状は第1の三次元測定器10では測定不
可能な状態となっている。面5a,5bの双方ともに受
光部12の視野範囲内にあるにもかかわらず、面5bの
形状を測定することができない理由は、投光部11が受
光部12から所定の基線長を隔てた位置に配置されるた
め、投光部11からは面5bが面5aの影となるからで
ある。First, as shown in FIG. 5, when the measuring object 5 is scanned with the laser slit light L1 from the light projecting unit 11 of the first three-dimensional measuring device 10, the surface 5 of the measuring object 5 is scanned.
a is appropriately irradiated with the laser slit light L1, but the surface 5b is not irradiated with the laser slit light L1, and the shape of the surface 5b is in a state where it cannot be measured by the first three-dimensional measuring device 10. Has become. The reason that the shape of the surface 5b cannot be measured even though both of the surfaces 5a and 5b are within the field of view of the light receiving unit 12 is that the light projecting unit 11 is separated from the light receiving unit 12 by a predetermined base line length. This is because the surface 5b is a shadow of the surface 5a from the light projecting unit 11 because it is arranged at the position.
【0031】次に、図6に示すように、測定対象物5に
対して第2の三次元測定器20の投光部21からレーザ
スリット光L2を走査させる場合、測定対象物5の面5
aに対して適切にレーザスリット光L2が照射されると
ともに、面5bにもレーザスリット光L2が適切に照射
される状態にあり、面5a,5bの双方の形状が第2の
三次元測定器10で測定可能な状態となっている。Next, as shown in FIG. 6, when the measuring object 5 is scanned with the laser slit light L2 from the light projecting portion 21 of the second three-dimensional measuring device 20, the surface 5 of the measuring object 5 is scanned.
a is appropriately irradiated with the laser slit light L2, and the surface 5b is also appropriately irradiated with the laser slit light L2, and both the surfaces 5a and 5b have the second three-dimensional measuring device. At 10 the measurement is possible.
【0032】つまり、上述したように、三次元測定器1
0,20のそれぞれの基線長方向を異なる方向(すなわ
ち、非平行状態)に設定し、測定対象物5に対して異な
る方向からレーザスリット光L1,L2を照射すること
により、三次元形状の測定時に影となる部分を減少させ
ることができ、それによって測定対象物5を移動させる
ことなく良好な測定データを得ることが可能になる。な
お、基線長方向をほぼ直交するように構成すれば、三次
元形状の測定時に影となる部分を最も減少させることが
できる。That is, as described above, the three-dimensional measuring device 1
By setting the base line length directions of 0 and 20 in different directions (that is, in a non-parallel state) and irradiating the measurement object 5 with the laser slit lights L1 and L2 from different directions, the three-dimensional shape can be measured. Occasionally a shadowed portion can be reduced, thereby making it possible to obtain good measurement data without moving the measurement object 5. In addition, if the base length direction is configured to be substantially orthogonal, the portion that becomes a shadow when measuring the three-dimensional shape can be reduced most.
【0033】また、各三次元測定器10,20の走査方
向SCを互いに直交するように構成することで、同一方
向に対する走査では検出することが困難な表面形状を有
する測定対象物5であっても良好な測定データを得るこ
とが可能になる。Further, by configuring the scanning directions SC of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 to be orthogonal to each other, the measurement object 5 having a surface shape that is difficult to detect by scanning in the same direction. It is also possible to obtain good measurement data.
【0034】図7は、三次元形状測定システム1の内部
構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing the internal configuration of the three-dimensional shape measuring system 1.
【0035】第1の三次元測定器10は、上述した投光
部11及び受光部12の他に、データを記憶するための
メモリ等の記憶部13と、三次元測定器10の動作全般
を制御するための制御部14と、受光部12での検出結
果に基づいて測定対象物の形状を表した測定データを求
める演算部15と、データ処理装置50とのデータの入
出力を行うための入出力部16とを備えて構成される。
なお、三次元測定器10で生成される測定データは測定
動作を行う際に設定された測定倍率に関する情報も含む
ように構成され、データ処理装置50においてデータ処
理が行われる際には測定倍率を考慮したデータ処理が行
われる。The first three-dimensional measuring device 10 includes a storage unit 13 such as a memory for storing data and the entire operation of the three-dimensional measuring device 10 in addition to the light emitting unit 11 and the light receiving unit 12 described above. A control unit 14 for controlling, a calculation unit 15 for obtaining measurement data representing the shape of the measurement target based on a detection result of the light receiving unit 12, and an input / output unit for inputting / outputting data to / from the data processing device 50. An input / output unit 16 is provided.
It should be noted that the measurement data generated by the three-dimensional measuring device 10 is configured to also include information on the measurement magnification set when performing the measurement operation, and when the data processing is performed in the data processing device 50, the measurement magnification is changed. The considered data processing is performed.
【0036】同様に、第2の三次元測定器20も、上述
した投光部21及び受光部22の他に、データを記憶す
るためのメモリ等の記憶部23と、三次元測定器20の
動作全般を制御するための制御部24と、受光部22で
の検出結果に基づいて測定対象物の形状を表した測定デ
ータを求める演算部25と、データ処理装置50とのデ
ータの入出力を行うための入出力部26とを備えて構成
される。なお、三次元測定器20で生成される測定デー
タも測定動作を行う際に設定された測定倍率に関する情
報を含むように構成され、データ処理装置50において
データ処理が行われる際には測定倍率を考慮したデータ
処理が行われる。Similarly, the second three-dimensional measuring device 20 includes a storage unit 23 such as a memory for storing data, in addition to the light projecting unit 21 and the light receiving unit 22 described above. A control unit 24 for controlling the overall operation, an arithmetic unit 25 for obtaining measurement data representing the shape of the object to be measured based on the detection result of the light receiving unit 22, and input and output of data to and from the data processing device 50 And an input / output unit 26 for performing the operation. It should be noted that the measurement data generated by the three-dimensional measuring device 20 is also configured to include information on the measurement magnification set when performing the measurement operation, and the data processing apparatus 50 performs the measurement magnification when performing data processing. The considered data processing is performed.
【0037】データ処理装置50はいわゆるコンピュー
タ(PC)によって構成され、CPU等によって構成さ
れる制御部51と、メモリや磁気ディスク装置等によっ
て構成される記憶部53と、データの入出力を行う入出
力部56とを備えて構成される。The data processing device 50 is constituted by a so-called computer (PC), and includes a control unit 51 constituted by a CPU and the like, a storage unit 53 constituted by a memory and a magnetic disk device and the like, and an input / output unit for inputting and outputting data. An output unit 56 is provided.
【0038】制御部51は各三次元測定器10,20の
測定動作を制御し、入出力部56を介して各三次元測定
器10,20から測定データを入力する。また、制御部
51は回転ステージ30に対して制御信号を送出するこ
とによって回転ステージ30の回転角を制御するように
も構成される。The control unit 51 controls the measuring operation of each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20, and inputs measurement data from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 via the input / output unit 56. The control unit 51 is also configured to control the rotation angle of the rotation stage 30 by sending a control signal to the rotation stage 30.
【0039】制御部51は所定のデータ校正プログラム
を実行することによってデータ処理部52としても機能
し、データ校正処理においては三次元形状測定システム
1における一のワールド座標系で表現した三次元形状デ
ータを生成するために、予め各三次元測定器10,20
から得られる測定データを校正するための変換パラメー
タを求める。The control unit 51 also functions as a data processing unit 52 by executing a predetermined data calibration program. In the data calibration process, the three-dimensional shape data expressed in one world coordinate system in the three-dimensional shape measurement system 1 is used. In order to generate the three-dimensional measuring devices 10 and 20 in advance,
A conversion parameter for calibrating the measurement data obtained from is obtained.
【0040】各三次元測定器10,20は設計値に基づ
いて三次元形状測定システム1に設置されるが、設置誤
差等の影響により設計上の理想的な位置や姿勢に設置す
ることができないのが一般的である。このため、各三次
元測定器10,20から得られる測定データを設計値に
基づいてワールド座標系に変換しても正確な三次元形状
データが得られない。そこで、実際に測定対象物の測定
を行う前に、予めデータ校正用対象物を用いて、各三次
元測定器10,20でデータ校正用対象物を測定し、そ
の結果得られた測定データに基づいて、データ処理装置
40が測定データを校正するための変換パラメータを求
めておくように構成される。このデータ校正処理の詳細
については後述する。Each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is installed in the three-dimensional shape measuring system 1 based on design values, but cannot be installed at an ideal position and posture in design due to an installation error or the like. It is common. Therefore, even if the measurement data obtained from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is converted into the world coordinate system based on the design value, accurate three-dimensional shape data cannot be obtained. Therefore, before actually measuring the object to be measured, the object for data calibration is measured by each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 using the object for data calibration in advance, and the measurement data obtained as a result is obtained. Based on this, the data processing device 40 is configured to determine a conversion parameter for calibrating the measurement data. The details of the data correction processing will be described later.
【0041】また、データ処理部52は、実際の測定対
象物を測定する測定処理においては予め求めておいた変
換パラメータに基づいて、各三次元測定器10,20か
ら得られる測定データを変換し、測定対象物の表面形状
を一のワールド座標系で表現した三次元形状データを生
成する。The data processing section 52 converts measurement data obtained from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 based on conversion parameters obtained in advance in a measurement process for measuring an actual object to be measured. And generates three-dimensional shape data expressing the surface shape of the measurement object in one world coordinate system.
【0042】記憶部53は、データ校正処理の際には中
間段階の各パラメータを記憶するとともに、最終的に生
成される変換パラメータを記憶する。また、制御部51
が実行するプログラムも記憶する。The storage unit 53 stores the parameters at the intermediate stage during the data calibration processing, and also stores the finally generated conversion parameters. The control unit 51
Also stores the program to be executed.
【0043】入出力部56は、各三次元測定器10,2
0に対して測定動作のための制御信号を出力したり、各
三次元測定器10,20からの測定データを入力する。
また入出力部56はコンピュータ読み取り可能な記録媒
体9からデータを入力することができるようにも構成さ
れ、記録媒体9に上述のデータ校正プログラム等のプロ
グラムが格納されている場合は、データ処理装置50の
制御部51が記録媒体9からそのプログラムを読み取っ
て実行するようにも構成される。The input / output unit 56 is connected to each of the three-dimensional measuring devices 10 and 2.
A control signal for a measurement operation is output to 0, and measurement data from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is input.
The input / output unit 56 is also configured to be able to input data from the computer-readable recording medium 9. If the recording medium 9 stores a program such as the above-described data calibration program, the data processing device It is also configured that the control unit 51 reads the program from the recording medium 9 and executes the program.
【0044】回転ステージ30は入出力部36と回転制
御部31と回転駆動部32とを備えており、入出力部3
6はデータ処理装置50とデータ通信可能なように構成
される。回転制御部31はデータ処理装置50からの制
御信号によって指示された回転角度に基づいてモータ等
の回転駆動部32を駆動し、回転ステージ30を回転さ
せる。これにより、回転ステージ30上に設置される測
定対象物を回転させることができ、各三次元測定器1
0,20が測定対象物の背面側の形状も測定可能にな
る。The rotary stage 30 includes an input / output unit 36, a rotation control unit 31, and a rotation drive unit 32.
6 is configured to be able to perform data communication with the data processing device 50. The rotation control unit 31 drives the rotation drive unit 32 such as a motor based on the rotation angle specified by the control signal from the data processing device 50, and rotates the rotation stage 30. Thereby, the object to be measured set on the rotary stage 30 can be rotated, and each of the three-dimensional measuring devices 1 can be rotated.
0, 20 can also measure the shape on the back side of the measurement object.
【0045】<2.三次元形状測定システムにおけるデ
ータ校正>次に、三次元形状測定システム1におけるデ
ータ校正処理について説明する。<2. Data Calibration in Three-Dimensional Shape Measurement System> Next, data calibration processing in the three-dimensional shape measurement system 1 will be described.
【0046】データ校正処理の内容には、三次元形状測
定システム1に対して取り付けられた各三次元測定器1
0,20の相対的な位置及び姿勢についてのデータ校正
を行う第1のデータ校正処理と、回転ステージ30を回
転させて測定するために回転軸の位置を求め、その回転
軸を中心に測定データの示す三次元形状を回転移動させ
るようなデータ校正を行う第2のデータ校正処理と、各
三次元測定器10,20から得られた測定データを合成
して一の三次元形状データを生成する際に高精度な合成
処理を行うためのデータ校正を行う第3のデータ校正処
理とがある。The contents of the data calibration process include the three-dimensional measuring instruments 1 attached to the three-dimensional shape measuring system 1.
A first data calibration process for calibrating data on relative positions and postures of 0 and 20, and a position of a rotation axis for measuring by rotating the rotation stage 30, and measuring data around the rotation axis; And a second data calibration process for performing data calibration such as rotating the three-dimensional shape shown in FIG. 1 and the measurement data obtained from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 to generate one three-dimensional shape data. At this time, there is a third data correction process for performing data correction for performing a high-accuracy combination process.
【0047】各校正処理においては校正内容の目的に適
合した校正用対象物を、各三次元測定器10,20で測
定して得られる測定データから変換パラメータが求めら
れる。なお、以下の説明においては、第1の三次元測定
器10についてのローカル座標系をワールド座標系と
し、各校正処理においては各三次元測定器10,20で
得られる測定データをそのワールド座標系において適切
なデータとするための変換パラメータが求められる。In each calibration process, a conversion parameter is obtained from measurement data obtained by measuring a calibration object suitable for the purpose of the calibration contents with each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20. In the following description, the local coordinate system of the first three-dimensional measuring device 10 is referred to as a world coordinate system, and the measurement data obtained by each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is used in each calibration process in the world coordinate system. A conversion parameter for obtaining appropriate data is obtained.
【0048】図8はデータ校正処理のフローチャートで
ある。図8に示すようにデータ校正処理においては、第
1のデータ校正処理(ステップS1)、第2のデータ校
正処理(ステップS2)、第3のデータ校正処理(ステ
ップS3)の順で処理が行われる。FIG. 8 is a flowchart of the data calibration process. As shown in FIG. 8, in the data calibration process, the first data calibration process (step S1), the second data calibration process (step S2), and the third data calibration process (step S3) are performed in this order. Will be
【0049】まず、第1のデータ校正処理について説明
する。図9及び図10は第1のデータ校正処理において
使用されるデータ校正用対象物70を示す図であり、図
9はデータ校正用対象物70の正面図、図10はデータ
校正用対象物70の側面図である。また、図11はデー
タ校正用対象物70を三次元形状測定システム1に設置
した状態を示す図である。First, the first data correction processing will be described. 9 and 10 are views showing a data calibration object 70 used in the first data calibration process. FIG. 9 is a front view of the data calibration object 70, and FIG. 10 is a data calibration object 70. FIG. FIG. 11 is a diagram showing a state in which the object 70 for data calibration is installed in the three-dimensional shape measuring system 1.
【0050】図9及び図10に示すように、データ校正
用対象物70の正面側には多面体構造となった被測定部
71が設けられ、その被測定部71は支持部材72によ
って支持されている。支持部材72と基台73との間に
は複数のスペーサ板75が設けられており、スペーサ板
75の枚数を変更することにより被測定部71の高さ位
置を調整することが可能なように構成されている。な
お、基台73にはデータ校正用対象物70の持ち運びを
容易にするための把手部79が被測定部71の両端側に
配置されている。したがって、データ校正用対象物70
は、測定空間3における被測定部71の位置を変更する
ことができるように構成されている。As shown in FIGS. 9 and 10, a measurement target 71 having a polyhedral structure is provided on the front side of the data calibration target 70, and the measurement target 71 is supported by a support member 72. I have. A plurality of spacer plates 75 are provided between the support member 72 and the base 73 so that the height position of the measured section 71 can be adjusted by changing the number of the spacer plates 75. It is configured. It should be noted that grips 79 for facilitating the carrying of the data calibration target 70 are disposed on the base 73 at both ends of the measured section 71. Therefore, the data calibration object 70
Is configured so that the position of the measured section 71 in the measurement space 3 can be changed.
【0051】被測定部71の多面体は各面が平面状に構
成された5面711〜715で構成され、5面のうち互
いに隣接する3平面は1点で交差するように構成されて
いる。被測定部71はデータ校正用対象物70が回転ス
テージ30上に設置された際に、各三次元測定器10,
20から死角になる面がないように構成することが好ま
しい。The polyhedron of the part 71 to be measured is composed of five surfaces 711 to 715 each having a planar shape, and three adjacent surfaces among the five surfaces intersect at one point. When the object 70 for data calibration is set on the rotary stage 30, the measured unit 71
It is preferable that there be no surface from 20 to a blind spot.
【0052】第1のデータ校正処理を行う際には、上記
のようなデータ校正用対象物70を図11に示すような
状態、すなわち被測定部71の各面が各三次元測定器1
0,20によって測定可能な状態となるように設置す
る。When the first data calibration process is performed, the object 70 for data calibration as described above is placed in a state as shown in FIG.
It is set so that it can be measured by 0 and 20.
【0053】そして第1のデータ校正処理では、各三次
元測定器10,20で被測定部71を測定し、その結果
得られる測定データにおける同一の頂点(例えば、3面
711,712,713の交点として形成される頂点7
1a)の座標値を一致させるような処理が行われる。よ
り具体的には、第2の三次元測定器20から得られる測
定データをワールド座標系の座標データに座標変換する
ための変換パラメータを求めることが行われる。ただ
し、各三次元測定器10,20の相対的な位置及び姿勢
を考慮した変換パラメータを求めるためには、同一直線
上にない少なくとも3つの頂点を各三次元測定器10,
20で測定することが必要である。そのため、データ校
正用対象物70は被測定部71の高さ位置を変更するこ
とができるように構成され、また図11に示すようにユ
ーザがデータ校正用対象物70のX方向における位置を
移動させることで各三次元測定器10,20からの距離
を変更することができるように構成される。なお、デー
タ校正用対象物70にX方向についての移動機構を設
け、データ処理装置50からの制御信号によって自動的
にデータ校正用対象物70のX方向における位置を変更
させるようにしてもよい。In the first data calibration process, the measured part 71 is measured by each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20, and the same vertex (for example, of the three surfaces 711, 712, and 713) in the measurement data obtained as a result is measured. Vertex 7 formed as an intersection
Processing for matching the coordinate values in 1a) is performed. More specifically, a conversion parameter for converting the measurement data obtained from the second three-dimensional measuring device 20 into the coordinate data of the world coordinate system is obtained. However, in order to obtain a conversion parameter in consideration of the relative position and orientation of each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20, at least three vertices that are not on the same straight line must be determined by each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20.
It is necessary to measure at 20. Therefore, the data calibration target 70 is configured to be able to change the height position of the measurement target portion 71, and the user moves the data calibration target 70 in the X direction as shown in FIG. By doing so, the distance from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 can be changed. A moving mechanism in the X direction may be provided in the data calibration target 70 so that the position of the data calibration target 70 in the X direction is automatically changed by a control signal from the data processing device 50.
【0054】図12は第1のデータ校正処理の詳細を示
すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing details of the first data correction process.
【0055】まず、ユーザは多面体を備えて構成される
データ校正用対象物70を回転ステージ30上に設置す
る(ステップS100)。このときデータ校正用対象物
70の被測定部71が各三次元測定器10,20に対向
するように配置され、各三次元測定器10,20からの
レーザスリット光が少なくとも互いに隣接する3面に入
射するように配置される。First, the user sets the data calibration target 70 having a polyhedron on the rotary stage 30 (step S100). At this time, the portion 71 to be measured of the object 70 for data calibration is disposed so as to face each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20, and the laser slit light from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is at least three surfaces adjacent to each other. It is arranged so that it may enter.
【0056】そして三次元形状測定システム1において
データ処理装置50が第1の三次元測定器10に対して
測定動作の指令を与え、第1の三次元測定器10による
データ校正用対象物70の測定動作、すなわち第1の三
次元測定器10によるスキャンが行われる(ステップS
102)。このスキャン動作によりデータ校正用対象物
70にはZ方向のレーザスリット光L1がY方向に走査
され、第1の三次元測定器10において測定データが生
成される。第1の三次元測定器10において生成される
測定データは、データ処理装置50に出力される。Then, in the three-dimensional shape measuring system 1, the data processing device 50 gives a measurement operation command to the first three-dimensional measuring device 10, and the data calibration object 70 of the first three-dimensional measuring device 10 is measured. A measurement operation, that is, a scan by the first three-dimensional measuring device 10 is performed (step S).
102). By this scanning operation, the laser slit light L1 in the Z direction is scanned in the Y direction on the data calibration target 70, and the first three-dimensional measuring device 10 generates measurement data. The measurement data generated by the first three-dimensional measuring device 10 is output to the data processing device 50.
【0057】次にステップS104に進み、データ処理
装置50が第1の三次元測定器10のローカル座標系に
おいてデータ校正用対象物70の一の頂点座標を算出す
ることが行われる。このステップS104においては、
図13に示すフローチャートの処理が行われる。Next, proceeding to step S104, the data processing device 50 calculates one vertex coordinate of the data calibration object 70 in the local coordinate system of the first three-dimensional measuring device 10. In this step S104,
The processing of the flowchart shown in FIG. 13 is performed.
【0058】データ処理装置50においてデータ処理部
52は、第1の三次元測定器10から得られる測定デー
タから、第1の三次元測定器10に関して固有に定義さ
れるローカル座標系についての三次元形状データを生成
する(ステップS130)。このとき、三次元測定器1
0が測定動作を行う際に設定された測定倍率に基づいて
三次元形状データの拡大又は縮小処理が行われ、測定倍
率が変更された状態で測定が行われた場合でも適切な三
次元形状データが生成される。なお、第1の三次元測定
器10における固有のローカル座標系がワールド座標系
となるため、ステップS130においては第1の三次元
測定器10から得られる測定データからワールド座標系
で表現された三次元座標値、すなわち三次元形状データ
が生成されることになる。In the data processing device 50, the data processing section 52 converts the measured data obtained from the first three-dimensional measuring device 10 into a three-dimensional coordinate system for a local coordinate system uniquely defined with respect to the first three-dimensional measuring device 10. Shape data is generated (step S130). At this time, the three-dimensional measuring device 1
0 is a process for enlarging or reducing the three-dimensional shape data based on the measurement magnification set when performing the measurement operation. Even if the measurement is performed with the measurement magnification changed, appropriate three-dimensional shape data is obtained. Is generated. Since the local coordinate system unique to the first three-dimensional measuring device 10 is the world coordinate system, in step S130, a cubic expression expressed in the world coordinate system from the measurement data obtained from the first three-dimensional measuring device 10 is used. Original coordinate values, that is, three-dimensional shape data are generated.
【0059】次に、データ処理部52は、データ校正用
対象物70の表面座標から特定の一の頂点(例えば頂点
71a)を形成する3面711,712,713を選択
し、3面711,712,713のそれぞれに含まれる
点の集合を各面について抽出する(ステップS13
2)。具体的な方法として、測定データを2次元画像化
し、各面の交線をエッジ検出によって抽出し、抽出され
た交線によって各面を領域分けする方法や、三次元座標
値において最近接点の3点がなす面の法線ベクトルを求
めて法線ベクトルが同一方向になる点群を抽出する方法
等、種々の公知の方法を用いることができる。Next, the data processing section 52 selects three surfaces 711, 712, 713 forming one specific vertex (for example, vertex 71 a) from the surface coordinates of the data calibration target 70, and A set of points included in each of 712 and 713 is extracted for each surface (step S13)
2). As a specific method, a measurement data is converted into a two-dimensional image, an intersection line of each surface is extracted by edge detection, and each surface is divided into regions by the extracted intersection line. Various known methods can be used, such as a method of finding a normal vector of a plane formed by points and extracting a group of points in which the normal vectors are in the same direction.
【0060】そして各面について抽出された点群の座標
情報に対して最小2乗法を適用し、3面のそれぞれを表
す方程式を算出する(ステップS134)。そして各面
について導出された3方程式を連立させて解き、3面7
11,712,713によって形成される頂点の座標を
求める(ステップS136)。求められた頂点座標はデ
ータ処理部52から記憶部53に与えられ、記憶部53
に保存される(ステップS138)。Then, the least squares method is applied to the coordinate information of the point group extracted for each surface to calculate equations representing each of the three surfaces (step S134). Then, the three equations derived for each surface are simultaneously solved to solve the three equations.
The coordinates of the vertex formed by 11, 712, 713 are obtained (step S136). The obtained vertex coordinates are provided from the data processing unit 52 to the storage unit 53, and are stored in the storage unit 53.
(Step S138).
【0061】ここまでの処理が終了すると、第1の三次
元測定器10での処理が終了し、図12のフローチャー
トに戻る。When the above processing is completed, the processing in the first three-dimensional measuring device 10 is completed, and the process returns to the flowchart of FIG.
【0062】次に、三次元形状測定システム1において
データ処理装置50が第2の三次元測定器20に対して
測定動作の指令を与え、第2の三次元測定器20による
データ校正用対象物70の測定動作、すなわち第2の三
次元測定器20によるスキャンが行われる(ステップS
106)。このスキャン動作によりデータ校正用対象物
70にはY方向のレーザスリット光L2がZ方向に走査
され、第2の三次元測定器20において測定データが生
成される。第2の三次元測定器20において生成される
測定データは、データ処理装置50に出力される。Next, in the three-dimensional shape measuring system 1, the data processing device 50 gives a measurement operation command to the second three-dimensional measuring device 20, and the object for data calibration by the second three-dimensional measuring device 20 is used. 70, that is, a scan by the second three-dimensional measuring device 20 is performed (step S).
106). By this scanning operation, the laser slit light L2 in the Y direction is scanned in the Z direction on the data calibration target 70, and measurement data is generated in the second three-dimensional measuring device 20. The measurement data generated by the second three-dimensional measuring device 20 is output to the data processing device 50.
【0063】次にステップS108に進み、データ処理
装置50が第2の三次元測定器20のローカル座標系に
おいてデータ校正用対象物70の一の頂点座標を算出す
ることが行われる。このステップS108においては、
図14に示すフローチャートの処理が行われる。Next, proceeding to step S108, the data processing device 50 calculates one vertex coordinate of the data calibration object 70 in the local coordinate system of the second three-dimensional measuring device 20. In this step S108,
The processing of the flowchart shown in FIG. 14 is performed.
【0064】データ処理装置50においてデータ処理部
52は、第2の三次元測定器20から得られる測定デー
タから、第2の三次元測定器20に関して固有に定義さ
れるローカル座標系で表現された三次元形状データを生
成する(ステップS140)。このときも、三次元測定
器20が測定動作を行う際に設定された測定倍率に基づ
いて三次元形状データの拡大又は縮小処理が行われ、測
定倍率が変更された状態で測定が行われた場合でも適切
な三次元形状データが生成される。In the data processing device 50, the data processing unit 52 is represented by a local coordinate system uniquely defined for the second three-dimensional measuring device 20 from the measurement data obtained from the second three-dimensional measuring device 20. The three-dimensional shape data is generated (step S140). Also at this time, enlargement or reduction processing of the three-dimensional shape data is performed based on the measurement magnification set when the three-dimensional measuring device 20 performs the measurement operation, and the measurement is performed with the measurement magnification changed. Even in such a case, appropriate three-dimensional shape data is generated.
【0065】次に、データ処理部52は、データ校正用
対象物70の表面座標から特定の一の頂点(例えば頂点
71a)を形成する3面711,712,713を選択
し、3面711,712,713のそれぞれに含まれる
点の集合を各面について抽出する(ステップS14
2)。なお、具体的な方法は、第1の三次元測定器10
について行われる方法と同様である。また、ここで選択
される3面は、図13のフローチャートにおいてステッ
プS132で選択された3面と同一である。Next, the data processing section 52 selects three surfaces 711, 712, 713 forming one specific vertex (for example, vertex 71 a) from the surface coordinates of the data calibration object 70, and A set of points included in each of 712 and 713 is extracted for each surface (step S14)
2). Note that a specific method is the first three-dimensional measuring device 10.
Is the same as the method performed. The three surfaces selected here are the same as the three surfaces selected in step S132 in the flowchart of FIG.
【0066】そして各面について抽出された点群の座標
情報に対して最小2乗法を適用し、3面のそれぞれを表
す方程式を算出する(ステップS144)。そして各面
について導出された3方程式を連立させて解き、3面7
11,712,713によって形成される頂点71aの
座標を求める(ステップS146)。ここで求められる
座標は、第2の三次元測定器20のローカル座標系で表
現された座標である。そして求められた頂点座標はデー
タ処理部52から記憶部53に与えられ、記憶部53に
保存される(ステップS148)。Then, the least squares method is applied to the coordinate information of the point group extracted for each surface to calculate equations representing each of the three surfaces (step S144). Then, the three equations derived for each surface are simultaneously solved to solve the three equations.
The coordinates of the vertex 71a formed by 11, 712, 713 are obtained (step S146). The coordinates obtained here are coordinates expressed in the local coordinate system of the second three-dimensional measuring device 20. The obtained vertex coordinates are provided from the data processing unit 52 to the storage unit 53, and are stored in the storage unit 53 (step S148).
【0067】ここまでの処理が終了すると、第2の三次
元測定器20での処理が終了し、再び図12のフローチ
ャートに戻る。When the above processing is completed, the processing in the second three-dimensional measuring device 20 is completed, and the process returns to the flowchart of FIG.
【0068】データ処理装置50は頂点座標を3点以上
算出したか否かを判断し(ステップS110)、3点以
上算出している場合は、ステップS114へと処理を進
める。The data processing device 50 determines whether or not three or more vertex coordinates have been calculated (step S110). If three or more points have been calculated, the process proceeds to step S114.
【0069】一方、3点以上算出していない場合は、デ
ータ校正用対象物70の位置を移動させるようにユーザ
に指示する。これにより、ユーザはデータ校正用対象物
70の位置を移動させ、ステップS104,S108で
座標算出の対象となった頂点の位置を変化させる(ステ
ップS112)。また、ユーザはスペーサ板75の枚数
を変更することで被測定部71の高さ位置を変更するよ
うにしてもよい。また、データ校正用対象物70が移動
機構を備えている場合は、データ処理装置50の制御に
よって自動的にデータ校正用対象物70の位置を移動さ
せるように構成してもよい。さらに、データ処理装置5
0が回転ステージ30を制御することによって回転ステ
ージ30を回転させ、それによってデータ校正用対象物
70の位置を移動させるようにしてもよい。On the other hand, if three or more points have not been calculated, the user is instructed to move the position of the data calibration object 70. Accordingly, the user moves the position of the data calibration target 70, and changes the position of the vertex whose coordinates have been calculated in steps S104 and S108 (step S112). Further, the user may change the height position of the measured section 71 by changing the number of the spacer plates 75. When the data calibration target 70 has a moving mechanism, the position of the data calibration target 70 may be automatically moved under the control of the data processing device 50. Further, the data processing device 5
0 may control the rotation stage 30 to rotate the rotation stage 30, thereby moving the position of the data calibration target 70.
【0070】そしてステップS102に戻り、頂点71
aの位置が移動した状態でステップS102〜S108
の処理を繰り返し行い、各三次元測定器10,20から
の測定データから同一頂点の頂点座標を算出する。そし
て異なる3つの頂点について、各三次元測定器10,2
0での測定の結果に基づいた座標値を求めると、ステッ
プS114に進む。Then, returning to step S102, the vertex 71
Steps S102 to S108 with the position a moved
Are repeated, and the vertex coordinates of the same vertex are calculated from the measurement data from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20. Then, for the three different vertices, each of the three-dimensional measuring devices 10 and 2
When the coordinate value based on the measurement result at 0 is obtained, the process proceeds to step S114.
【0071】なお、頂点の数は3点に限られるものでは
なく、3点以上であれば何点であってもよい。頂点の数
が増加する程、データ校正の精度は向上するため、高精
度化の観点からはより多くの頂点座標を求めることが好
ましい。その一方で、頂点の数が増加する程、第1のデ
ータ校正処理の処理効率が低下するため、処理効率の観
点からは3点の頂点座標を求めるように構成することが
好ましい。The number of vertices is not limited to three, but may be any number as long as it is three or more. Since the accuracy of data calibration improves as the number of vertices increases, it is preferable to obtain more vertex coordinates from the viewpoint of higher accuracy. On the other hand, as the number of vertices increases, the processing efficiency of the first data correction processing decreases. Therefore, from the viewpoint of processing efficiency, it is preferable to obtain three vertex coordinates.
【0072】ステップS114においてデータ処理部5
2は、第1の三次元測定器10から得られた頂点座標
と、第2の三次元測定器20から得られた頂点座標との
データ組を生成する。このデータ組は同一頂点に対応す
る座標どうしが一組にされるため、ステップS114で
は3組以上のデータ組が生成される。In step S114, the data processing unit 5
2 generates a data set of vertex coordinates obtained from the first three-dimensional measuring device 10 and vertex coordinates obtained from the second three-dimensional measuring device 20. In this data set, three or more data sets are generated in step S114 because the coordinates corresponding to the same vertex are combined into one set.
【0073】そして、データ処理部52は、データ組ご
とに、第2の三次元測定器20のローカル座標系で表現
された頂点座標をワールド座標系に変換するための方程
式を求める(ステップS116)。この方程式には、第
2の三次元測定器20のローカル座標系で表現された頂
点座標をワールド座標系に変換するための変換パラメー
タ(第1の変換パラメータ)が未知数として用いられ
る。この第1の変換パラメータには、頂点座標を三次元
空間で回転移動させるための回転行列と、平行移動させ
るための平行移動行列とが含まれる。Then, the data processing unit 52 obtains, for each data set, an equation for converting the vertex coordinates expressed in the local coordinate system of the second three-dimensional measuring device 20 into the world coordinate system (step S116). . In this equation, a conversion parameter (first conversion parameter) for converting the vertex coordinates expressed in the local coordinate system of the second three-dimensional measuring device 20 into the world coordinate system is used as an unknown number. The first conversion parameter includes a rotation matrix for rotating and moving the vertex coordinates in the three-dimensional space, and a translation matrix for performing the parallel movement.
【0074】そしてステップS118においてデータ処
理部52は、データ組ごとに生成される方程式を連立さ
せて解くことにより、第1の変換パラメータの値を求め
る。このようにして生成された第1の変換パラメータを
データ処理部52はデータ処理装置50の記憶部53に
保存する(ステップS120)。Then, in step S118, the data processing section 52 obtains the value of the first conversion parameter by simultaneously solving the equations generated for each data set. The data processing unit 52 stores the first conversion parameter thus generated in the storage unit 53 of the data processing device 50 (Step S120).
【0075】この第1の変換パラメータを用いて第2の
三次元測定器20から得られる測定データを変換するこ
とにより、ローカル座標系で表現された頂点座標をワー
ルド座標系に変換することができ、各三次元測定器1
0,20の相対的な位置関係及び姿勢関係が補正された
ワールド座標系での形状データになる。By converting the measurement data obtained from the second three-dimensional measuring device 20 using the first conversion parameter, the vertex coordinates expressed in the local coordinate system can be converted to the world coordinate system. , Each three-dimensional measuring device 1
Shape data in the world coordinate system in which the relative positional relationship and the positional relationship of 0 and 20 are corrected.
【0076】以上で第1のデータ校正処理が終了する。
この第1のデータ校正処理により、第2の三次元測定器
20から得られる測定データをワールド座標系の座標デ
ータに座標変換するための変換パラメータを求めること
ができる。上記の処理では、第2の三次元測定器20の
ローカル座標系を第1の三次元測定器10のローカル座
標系(ワールド座標系)に変換するように構成されてい
るため、第1の三次元測定器10のローカル座標系とは
別にワールド座標系が設定される場合と比べると、第2
の三次元測定器20から得られる測定データを基準とし
て、第2の三次元測定器20から得られる測定データに
対する第1の変換パラメータだけを求めればよいため、
効率的な処理が可能である。Thus, the first data calibration processing is completed.
By the first data calibration process, it is possible to obtain a conversion parameter for converting the measurement data obtained from the second three-dimensional measuring device 20 into the coordinate data of the world coordinate system. In the above processing, since the local coordinate system of the second three-dimensional measuring device 20 is configured to be converted into the local coordinate system (world coordinate system) of the first three-dimensional measuring device 10, the first cubic In comparison with the case where the world coordinate system is set separately from the local coordinate system of the
Since only the first conversion parameter for the measurement data obtained from the second three-dimensional measuring device 20 needs to be obtained based on the measurement data obtained from the three-dimensional measuring device 20 of
Efficient processing is possible.
【0077】また、第1のデータ校正処理では、各三次
元測定器10,20が平面を測定して頂点座標を求める
ような処理形態となっている。各三次元測定器10,2
0が平面を測定する場合は、三次元測定器10,20の
測定倍率が変化しても高精度な測定が可能であるので、
各頂点座標も高精度に求めることが可能である。したが
って、上記のようにして求められた第1の変換パラメー
タは第2の三次元測定器20から得られる測定データを
ワールド座標系のに座標変換するための高精度なパラメ
ータとなる。その結果、三次元形状測定システム1で測
定対象物を測定して得られる三次元形状データも正確な
データとなる。In the first data calibration process, each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 measures a plane to determine the vertex coordinates. Each three-dimensional measuring device 10, 2
When 0 measures a plane, high-precision measurement is possible even if the measurement magnification of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 changes.
Each vertex coordinate can also be obtained with high accuracy. Therefore, the first conversion parameter obtained as described above is a high-precision parameter for converting the measurement data obtained from the second three-dimensional measuring device 20 into the world coordinate system. As a result, the three-dimensional shape data obtained by measuring the measurement target with the three-dimensional shape measurement system 1 is also accurate data.
【0078】また、上述したような多面体構造のデータ
校正用対象物70を用いることにより、比較的簡単にデ
ータ校正用対象物70を作成することができるという利
点もある。例えば球体を用いて球体の中心座標を求める
ようなデータ校正処理の場合には、使用する球体の球面
を高精度に加工するのは困難であり、かつ球体自体が高
価になる。これに対し、上記のような多面体構造のデー
タ校正用対象物70を用いれば、高精度な平面を加工す
るのは比較的容易であり、安価に作成することができる
とともに、信頼性の高いデータ校正用対象物70を実現
することが可能である。Further, by using the data calibration object 70 having the polyhedral structure as described above, there is an advantage that the data calibration object 70 can be created relatively easily. For example, in the case of a data calibration process for obtaining the center coordinates of a sphere using a sphere, it is difficult to process the spherical surface of the sphere to be used with high accuracy, and the sphere itself becomes expensive. On the other hand, if the object 70 for data calibration having a polyhedral structure as described above is used, it is relatively easy to process a high-precision plane, it can be produced at low cost, and highly reliable data can be obtained. The calibration object 70 can be realized.
【0079】さらに、各三次元測定器10,20の測定
倍率の影響を受けることがなく、どのような測定倍率で
測定しても高精度に平面を測定することができるので、
高精度なデータ校正が可能になる。Further, the plane can be measured with high accuracy regardless of the measurement magnification without being affected by the measurement magnification of each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20.
High-precision data calibration becomes possible.
【0080】なお、上記の説明では、ステップS112
でデータ校正用対象物70を移動させる場合を例示した
が、被測定部71が図9のような構造となっている場合
には、各三次元測定器10,20が1回スキャンすれば
4点の頂点座標を求めることができるため、データ校正
用対象物70を移動させることなく必要な頂点数の座標
を導くことができるので、そのような処理手順にしても
よい。In the above description, step S112
Although the case where the object 70 for data calibration is moved has been exemplified in FIG. 9, when the measured object 71 has a structure as shown in FIG. Since the coordinates of the vertices of the point can be obtained, the coordinates of the required number of vertices can be derived without moving the object 70 for data calibration.
【0081】また、第1のデータ校正処理において使用
するデータ校正用対象物は、多面体構造の少なくとも任
意の3平面が1点(多面体構造での頂点に限らず、仮想
点であってもよい。)で交差するような形状でありさえ
すれば頂点座標を良好に求めることができるので、上述
した構造の多面体に限定されない。In the data calibration object used in the first data calibration process, at least any three planes of the polyhedral structure may be one point (not limited to vertices in the polyhedral structure, but may be virtual points). The vertex coordinates can be satisfactorily obtained as long as the shape intersects in ()).
【0082】次に、第2のデータ校正処理について説明
する。図15及び図16は第2のデータ校正処理におい
て使用される回転軸校正用対象物80を示す図であり、
図15は回転軸校正用対象物80を上方側から見た図、
図16は回転軸校正用対象物80の正面図である。ま
た、図15及び図16はともに回転ステージ30上に回
転軸校正用対象物80を設置した状態を示している。Next, the second data correction processing will be described. FIGS. 15 and 16 are views showing a rotation axis calibration object 80 used in the second data calibration process.
FIG. 15 is a diagram of the rotation axis calibration target 80 viewed from above,
FIG. 16 is a front view of the rotation axis calibration object 80. 15 and 16 both show a state in which a rotary axis calibration object 80 is set on the rotary stage 30.
【0083】図15及び図16に示すように、回転軸校
正用対象物80の正面側には鉛直方向(Z方向)に平行
な2平面82,83を有する被測定部81が設けられ、
その被測定部81の下面側が回転ステージ30の上面側
と接触するように設置される。As shown in FIGS. 15 and 16, on the front side of the rotary axis calibration object 80, a measured section 81 having two planes 82 and 83 parallel to the vertical direction (Z direction) is provided.
It is installed so that the lower surface side of the measured portion 81 contacts the upper surface side of the rotary stage 30.
【0084】被測定部81における各平面82,83の
法線方向は平行でなく、各平面82,83が所定の角度
をなすように設定されている。したがって、被測定部8
1は2平面82,83を延長させると、鉛直方向に平行
な直線(交線)上で交差する。The normal directions of the planes 82 and 83 in the part to be measured 81 are not parallel, and the planes 82 and 83 are set so as to form a predetermined angle. Therefore, the part to be measured 8
When 1 extends the two planes 82 and 83, they intersect on a straight line (intersecting line) parallel to the vertical direction.
【0085】このような回転軸校正用対象物80を回転
ステージ30上に設置する際には、2平面82,83の
交線と回転ステージ30の回転軸とが一致するように設
置する。加えて、2平面82,83が各三次元測定器1
0,20から測定可能な向きに設置する。When the rotation axis calibration object 80 is set on the rotation stage 30, the rotation axis of the rotation stage 30 is aligned with the intersection of the two planes 82 and 83. In addition, the two planes 82 and 83 are each
Install in a direction that can be measured from 0 and 20.
【0086】そして第2のデータ校正処理では、各三次
元測定器10,20で被測定部81を測定し、その結果
得られる測定データから交線の方程式を求める。交線は
回転ステージ30の回転軸であるため、交線の方程式は
回転ステージ30の回転軸を表す方程式、すなわち回転
軸そのものを表した式となる。そして求められた回転軸
を中心にして座標データを回転移動させるための回転変
換パラメータを求めることが行われる。Then, in the second data calibration process, the part to be measured 81 is measured by each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20, and the equation of the intersection is obtained from the measurement data obtained as a result. Since the intersection line is the rotation axis of the rotation stage 30, the equation of the intersection line is an equation representing the rotation axis of the rotation stage 30, that is, an expression representing the rotation axis itself. Then, a rotation conversion parameter for rotating and moving the coordinate data about the obtained rotation axis is obtained.
【0087】第2のデータ校正処理で回転変換パラメー
タを求めておくことにより、測定対象物を測定して三次
元形状データを生成した際に、その三次元形状データを
回転軸回りに回転させることが可能になる。By obtaining the rotation conversion parameters in the second data calibration process, when the object to be measured is measured and three-dimensional shape data is generated, the three-dimensional shape data is rotated around the rotation axis. Becomes possible.
【0088】図17は第2のデータ校正処理(ステップ
S2)の詳細を示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart showing details of the second data correction process (step S2).
【0089】まず、ユーザは2平面82,83を備えて
構成される回転軸校正用対象物80を回転ステージ30
上に設置する(ステップS200)。このとき回転軸校
正用対象物80の被測定部81が各三次元測定器10,
20に対向するように配置されるとともに、2平面8
2,83の交線が回転ステージ30の回転軸に一致する
ように配置される。First, the user moves the rotation axis calibration object 80 having two planes 82 and 83 to the rotation stage 30.
It is set on top (step S200). At this time, the measured part 81 of the rotation axis calibration object 80 is
20 and two planes 8
The intersection lines 2 and 83 are arranged so as to coincide with the rotation axis of the rotation stage 30.
【0090】データ処理装置50は三次元測定器10,
20のうちから校正対象の三次元測定器を選択する(ス
テップS202)。例えば、最初は第1の三次元測定器
10が校正対象として選択される。The data processing device 50 includes the three-dimensional measuring device 10,
A CMM to be calibrated is selected from among the 20 (step S202). For example, first, the first three-dimensional measuring device 10 is selected as a calibration target.
【0091】データ処理装置50は、選択した三次元測
定器10によって回転軸校正用対象物80をスキャン
し、回転軸校正用対象物80の表面形状の読み取り動作
を行う(ステップS204)。The data processing device 50 scans the rotation axis calibration object 80 with the selected three-dimensional measuring device 10 and reads the surface shape of the rotation axis calibration object 80 (step S204).
【0092】そしてデータ処理装置50のデータ処理部
52は、三次元測定器10から得られる測定データをワ
ールド座標系の三次元座標値に変換する(ステップS2
06)。このときも、三次元測定器が測定動作を行う際
に設定された測定倍率に基づいて三次元形状データの拡
大又は縮小処理が行われ、測定倍率が変更された状態で
測定が行われた場合でも適切な三次元形状データが生成
される。なお、第1の三次元測定器10のローカル座標
系がワールド座標系であるため、第1の三次元測定器1
0で得られた測定データは第1の三次元測定器10のロ
ーカル座標系で表現するだけで、ワールド座標系の座標
値となる。一方、校正対象が第2の三次元測定器20で
ある場合には、第1のデータ校正処理によって得られた
第1の変換パラメータを用いて、第2の三次元測定器2
0から得られる測定データを変換することにより、ワー
ルド座標系の座標値に簡単に変換することができる。Then, the data processing section 52 of the data processing device 50 converts the measurement data obtained from the three-dimensional measuring device 10 into three-dimensional coordinate values in the world coordinate system (step S2).
06). Also at this time, when the three-dimensional measuring device performs the enlargement or reduction processing of the three-dimensional shape data based on the measurement magnification set when performing the measurement operation, and the measurement is performed with the measurement magnification changed. However, appropriate three-dimensional shape data is generated. Since the local coordinate system of the first three-dimensional measuring device 10 is a world coordinate system, the first three-dimensional measuring device 1
The measurement data obtained at 0 is simply expressed in the local coordinate system of the first three-dimensional measuring device 10 and becomes a coordinate value in the world coordinate system. On the other hand, when the calibration target is the second three-dimensional measuring device 20, the second three-dimensional measuring device 2 is used by using the first conversion parameter obtained by the first data calibration process.
By converting the measurement data obtained from 0, it is possible to easily convert the measured data into coordinate values in the world coordinate system.
【0093】そして校正対象の三次元測定器から得られ
た測定データをワールド座標系での座標値に変換する
と、次に、そのワールド座標系での三次元座標値から回
転軸校正用対象物80の2平面82,83を構成する点
群データの抽出が行われる(ステップS208)。すな
わち、平面82に含まれる点群データ、平面83に含ま
れる点群データのそれぞれが抽出される。When the measurement data obtained from the three-dimensional measuring device to be calibrated is converted into coordinate values in the world coordinate system, the object 80 for rotation axis calibration is then converted from the three-dimensional coordinate values in the world coordinate system. The point group data constituting the two planes 82 and 83 is extracted (step S208). That is, each of the point cloud data included in the plane 82 and the point cloud data included in the plane 83 is extracted.
【0094】データ処理部52は各面82,83の点群
データから各面82,83の方程式を算出する(ステッ
プS210)。データ処理部52は2平面82,83の
それぞれについて得られる方程式を連立させて解くこと
により、2平面の交線(すなわち回転ステージ30の回
転軸)を示す回転軸方程式を算出する(ステップS21
2)。この回転軸方程式により、ワールド座標系の三次
元空間における回転ステージ30の回転軸の位置を特定
することができる。The data processing section 52 calculates an equation for each of the surfaces 82 and 83 from the point cloud data for each of the surfaces 82 and 83 (step S210). The data processing unit 52 calculates a rotation axis equation indicating the intersection of the two planes (that is, the rotation axis of the rotation stage 30) by simultaneously solving the equations obtained for the two planes 82 and 83 (step S21).
2). By using the rotation axis equation, the position of the rotation axis of the rotation stage 30 in the three-dimensional space of the world coordinate system can be specified.
【0095】次に、データ処理部52は回転ステージ3
0上面に関する面の方程式を算出する(ステップS21
4)。例えば、第1のデータ校正処理(ステップS1)
を行う際に使用したデータ校正用対象物70に関する既
知データ(既知の形状データ)がある場合、第1のデー
タ校正処理(ステップS1)で測定した頂点座標と、デ
ータ校正用対象物70におけるその頂点の設計上の高さ
位置とに基づいて、回転ステージ30の上面の位置を特
定すれば、その上面を示す方程式を求めることができ
る。なお、他の方法によって、回転ステージ30の上面
に関する方程式を求めてもよい。Next, the data processing unit 52 includes the rotating stage 3
Calculate the equation of the surface with respect to the upper surface (Step S21)
4). For example, a first data calibration process (step S1)
When there is known data (known shape data) relating to the data calibration object 70 used when performing the data calibration, the vertex coordinates measured in the first data calibration process (step S1) and the data in the data calibration object 70 If the position of the upper surface of the rotary stage 30 is specified based on the design height position of the vertex, an equation representing the upper surface can be obtained. Note that an equation relating to the upper surface of the rotating stage 30 may be obtained by another method.
【0096】次に、データ処理部52は回転ステージ3
0を回転制御するために予め設定されている回転角度
(制御角度)を記憶部53から読み取る(ステップS2
16)。これにより、三次元形状測定システム1が測定
対象物の全方向から測定する際に、回転ステージ30を
何度ごと回転させて測定対象物を測定するのかを識別す
ることができる。Next, the data processing section 52 includes the rotating stage 3
A rotation angle (control angle) set in advance to control the rotation of 0 is read from the storage unit 53 (step S2).
16). Thereby, when the three-dimensional shape measurement system 1 measures the measurement target from all directions, it is possible to identify how many times the rotating stage 30 is rotated to measure the measurement target.
【0097】そして、データ処理部52は回転角度ごと
に回転軸回りについての回転変換パラメータを求める
(ステップS218)。つまり、回転ステージ30の回
転角度の符号を反転させた角度毎に、上記の回転軸方程
式によって規定される回転軸を中心とした回転変換を行
うための回転変換パラメータを求めるのである。この回
転変換パラメータを用いて測定データを変換することに
より、校正対象として選択された三次元測定器で測定対
象物を測定したときの回転ステージ30の回転角度分だ
け、測定データから導かれる三次元形状を回転させるこ
とができる。Then, the data processing section 52 obtains a rotation conversion parameter about the rotation axis for each rotation angle (step S218). That is, for each angle obtained by inverting the sign of the rotation angle of the rotation stage 30, a rotation conversion parameter for performing rotation conversion about the rotation axis defined by the above-described rotation axis equation is obtained. By converting the measurement data using the rotation conversion parameter, the three-dimensional measurement derived from the measurement data by the rotation angle of the rotation stage 30 when the measurement target is measured by the three-dimensional measuring device selected as the calibration target. The shape can be rotated.
【0098】データ処理部52はステップS218で求
められる回転変換パラメータがどの三次元測定器に対応
するものかを示すために、校正対象の三次元測定器と、
回転角度毎の回転変換パラメータとを対応づけ、データ
処理装置50の記憶部53に保存する(ステップS22
0)。[0098] The data processing unit 52 determines the three-dimensional measuring device to be calibrated in order to indicate which three-dimensional measuring device the rotation conversion parameter obtained in step S218 corresponds to.
The rotation conversion parameters for each rotation angle are associated with each other and stored in the storage unit 53 of the data processing device 50 (step S22).
0).
【0099】そして、データ処理装置50は全ての三次
元測定器10,20について回転変換パラメータの算出
が終了したか否かを判断し(ステップS222)、全て
について終了していれば、第2のデータ校正処理は終了
する。Then, the data processing device 50 determines whether or not the calculation of the rotation conversion parameters has been completed for all the three-dimensional measuring devices 10 and 20 (step S222). The data calibration processing ends.
【0100】一方、終了していない場合は、他の三次元
測定器について回転変換パラメータを求めるべく、ステ
ップS202に戻る。第1の三次元測定器10について
回転変換パラメータが求められた場合は、次に第2の三
次元測定器20についての回転変換パラメータを求める
ために、ステップS202〜S220の処理を繰り返
す。On the other hand, if the processing has not been completed, the flow returns to step S202 in order to obtain a rotation conversion parameter for another three-dimensional measuring device. If the rotation conversion parameter has been obtained for the first three-dimensional measuring device 10, the processes of steps S <b> 202 to S <b> 220 are repeated to obtain the rotation conversion parameter for the second three-dimensional measuring device 20.
【0101】第2の三次元測定器20について回転変換
パラメータを求める際、ステップS206で第1のデー
タ校正処理によって得られた第1の変換パラメータを用
いて測定データがワールド座標系に変換され、そのワー
ルド座標系で表現された座標値に基づいて回転変換パラ
メータが求められる。第1の変換パラメータとステップ
S218で求められる回転変換パラメータとを合成する
ことによって、ワールド座標系変換と回転変換とを同時
に行うパラメータ(第2の変換パラメータ)が求められ
る。その時点で第1の変換パラメータは必要でなくな
る。When obtaining the rotation conversion parameter for the second three-dimensional measuring device 20, the measurement data is converted to the world coordinate system using the first conversion parameter obtained by the first data calibration processing in step S206. A rotation conversion parameter is obtained based on the coordinate values expressed in the world coordinate system. By synthesizing the first conversion parameter and the rotation conversion parameter obtained in step S218, a parameter (second conversion parameter) for simultaneously performing the world coordinate system conversion and the rotation conversion is obtained. At that point, the first conversion parameter is no longer needed.
【0102】このような第2のデータ校正処理では、各
三次元測定器10,20が回転軸校正用対象物の2平面
を測定して回転ステージ30の回転軸を求めるような処
理形態となっている。したがって、高精度な平面の測定
によって回転軸を高精度に求めることができるので、回
転変換パラメータ及び第2の変換パラメータも高精度に
求めることが可能である。その結果、三次元形状測定シ
ステム1で測定対象物の全周を測定して得られる三次元
形状データも正確なデータとなる。In the second data calibration process, the three-dimensional measuring devices 10 and 20 measure two planes of the rotation axis calibration object to determine the rotation axis of the rotary stage 30. ing. Therefore, the rotation axis can be obtained with high accuracy by measuring the plane with high accuracy, and the rotation conversion parameter and the second conversion parameter can also be obtained with high accuracy. As a result, the three-dimensional shape data obtained by measuring the entire circumference of the measurement target with the three-dimensional shape measurement system 1 is also accurate data.
【0103】また、各三次元測定器10,20の測定倍
率の影響を受けることがなく、どのような測定倍率で測
定しても高精度に平面を測定することができるので、高
精度なデータ校正が可能になる。Further, since the plane can be measured with high accuracy regardless of the measurement magnification without being affected by the measurement magnification of each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20, high-precision data can be obtained. Calibration becomes possible.
【0104】なお、第2のデータ校正処理は、三次元形
状測定システム1が回転ステージ30を備えておらず、
測定対象物の正面側三次元形状のみを測定する場合に
は、必要な処理ではない。また、第2のデータ校正処理
において使用される回転軸校正用対象物も上述した内容
のものに限定されるものではない。In the second data calibration process, the three-dimensional shape measuring system 1 does not include the rotary stage 30 and
It is not a necessary process to measure only the front three-dimensional shape of the measurement object. In addition, the rotary axis calibration object used in the second data calibration process is not limited to the above-described content.
【0105】次に、第3のデータ校正処理について説明
する。図18及び図19は第3のデータ校正処理におい
て使用される高精度校正用対象物90を示す図であり、
図18は高精度校正用対象物90を上方側から見た図、
図19は高精度校正用対象物90の正面図である。ま
た、図18及び図19はともに回転ステージ30上に高
精度校正用対象物90を設置した状態を示している。Next, the third data correction process will be described. 18 and 19 are views showing a high-precision calibration object 90 used in the third data calibration process.
FIG. 18 is a view of the high-precision calibration target 90 viewed from above,
FIG. 19 is a front view of the high-accuracy calibration object 90. FIGS. 18 and 19 both show a state in which a high-precision calibration object 90 is set on the rotary stage 30.
【0106】図18及び図19に示すように、高精度校
正用対象物90は、多面体構造の被測定部91と、被測
定部91を支持する支持部材92とを備えて構成され、
被測定部91の多面体構造は、CADデータ等の既知デ
ータに基づいて高精度に作成された複数の平面を有す
る。また、支持部材92が回転ステージ30に設置され
る。As shown in FIGS. 18 and 19, the object 90 for high-precision calibration is provided with a portion 91 to be measured having a polyhedral structure, and a support member 92 for supporting the portion 91 to be measured.
The polyhedral structure of the measured section 91 has a plurality of planes created with high accuracy based on known data such as CAD data. Further, a support member 92 is installed on the rotary stage 30.
【0107】三次元形状測定システム1で実際に測定対
象物を測定し、測定対象物の三次元形状をデータ化する
場合、各三次元測定器10,20から得られる回転角度
ごとの測定データを合成して一の三次元形状データを生
成することが行われる。第3のデータ校正処理は、その
合成処理が高精度に行われるようにするための、各三次
元測定器10,20から得られる測定データの高精度変
換パラメータ(第3の変換パラメータ)を求めることが
行われる。When the object to be measured is actually measured by the three-dimensional shape measuring system 1 and the three-dimensional shape of the object to be measured is converted into data, the measurement data for each rotation angle obtained from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is used. Synthesis is performed to generate one three-dimensional shape data. In the third data calibration process, a high-precision conversion parameter (third conversion parameter) of the measurement data obtained from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is obtained so that the synthesizing process is performed with high accuracy. Is done.
【0108】第3のデータ校正処理で高精度校正用対象
物90を測定し、その測定データを既知データに近づけ
るような高精度変換パラメータを求めておくことで、測
定対象物を各三次元測定器10,20で測定した測定デ
ータを高精度に合成することが可能になる。In the third data calibration process, the object 90 for high-precision calibration is measured, and a high-precision conversion parameter that brings the measured data close to the known data is obtained, so that the object to be measured can be measured in each three-dimensional measurement. It is possible to combine the measurement data measured by the instruments 10 and 20 with high accuracy.
【0109】図20は第3のデータ校正処理(ステップ
S3)の詳細を示すフローチャートである。FIG. 20 is a flowchart showing details of the third data correction process (step S3).
【0110】まず、ユーザは図18及び図19のような
高精度校正用対象物90を回転ステージ30上に設置す
る(ステップS300)。このとき高精度校正用対象物
90の被測定部91の中心位置を回転ステージ30の回
転軸が通るように配置することが好ましい。First, the user sets the high-accuracy calibration target 90 as shown in FIGS. 18 and 19 on the rotary stage 30 (step S300). At this time, it is preferable that the high-precision calibration object 90 is arranged such that the rotation axis of the rotation stage 30 passes through the center position of the measured portion 91.
【0111】データ処理部52は回転ステージ30を回
転制御するために予め設定されている回転角度(制御角
度)を記憶部53から読み取る(ステップS302)。
これにより、三次元形状測定システム1が測定対象物を
全方向から測定する際に、回転ステージ30を何度ごと
回転させて測定対象物を測定するのかを識別することが
できる。そして制御部51は回転ステージ30に対して
制御信号を与え、回転ステージ30を読み取った回転角
度分だけ回転させる(ステップS304)。The data processing section 52 reads a preset rotation angle (control angle) for controlling the rotation of the rotary stage 30 from the storage section 53 (step S302).
Thereby, when the three-dimensional shape measurement system 1 measures the measurement target from all directions, it is possible to identify how many times the rotary stage 30 is rotated to measure the measurement target. Then, the control unit 51 gives a control signal to the rotary stage 30 and rotates the rotary stage 30 by the read rotation angle (step S304).
【0112】次に、データ処理装置50は三次元測定器
10,20のうちから校正対象となる三次元測定器を選
択する(ステップS306)。例えば、最初は第1の三
次元測定器10が校正対象として選択される。Next, the data processing device 50 selects a CMM to be calibrated from the CMMs 10 and 20 (step S306). For example, first, the first three-dimensional measuring device 10 is selected as a calibration target.
【0113】データ処理装置50は、選択した三次元測
定器によって高精度校正用対象物90をスキャンし、高
精度校正用対象物90の表面形状の読み取り動作を行う
(ステップS308)。The data processing device 50 scans the high-precision calibration object 90 with the selected three-dimensional measuring device, and reads the surface shape of the high-precision calibration object 90 (step S308).
【0114】データ処理部52は三次元測定器から得ら
れる測定データをワールド座標系の三次元座標値に変換
して保存する(ステップS310)。具体的には、デー
タ処理部52は、校正対象となっている三次元測定器
と、回転ステージ30の現在の回転角度とに基づいて、
第2のデータ校正処理(ステップS2)で得られたワー
ルド座標系変換と回転変換とを行うパラメータを記憶部
53から読み出し、その読み出した変換パラメータを用
いて測定データを変換することで、ワールド座標系での
座標値に変換することができる。なお、このときも、三
次元測定器が測定動作を行う際に設定された測定倍率に
基づいて三次元形状データの拡大又は縮小処理が行わ
れ、測定倍率が変更された状態で測定が行われた場合で
も適切な三次元形状データが生成される。The data processing unit 52 converts the measurement data obtained from the three-dimensional measuring device into three-dimensional coordinate values in the world coordinate system and stores the converted data (step S310). Specifically, the data processing unit 52 calculates the three-dimensional measuring device to be calibrated and the current rotation angle of the rotation stage 30 based on the three-dimensional measurement device.
The parameters for performing the world coordinate system conversion and the rotation conversion obtained in the second data correction process (step S2) are read from the storage unit 53, and the measured data is converted using the read conversion parameters, thereby obtaining the world coordinates. It can be converted to coordinate values in the system. Note that, also at this time, enlargement or reduction processing of the three-dimensional shape data is performed based on the measurement magnification set when the three-dimensional measuring device performs the measurement operation, and the measurement is performed with the measurement magnification changed. In this case, appropriate three-dimensional shape data is generated.
【0115】そして、データ処理装置50は全ての三次
元測定器10,20で高精度校正用対象物90を測定し
たか否かを判断し(ステップS312)、全ての三次元
測定器10,20で測定が終了した場合はステップS3
14に進む。一方、第1の三次元測定器10での測定が
終了しただけの段階では、続いて第2の三次元測定器2
0での測定を行うべく、ステップS306に戻り、校正
対象として第2の三次元測定器20を選択して、高精度
校正用対象物のスキャン(ステップS308)と、それ
によって得られた測定データをワールド座標系の三次元
座標値に変換するための処理(ステップS310)とが
行われる。Then, the data processing device 50 determines whether or not all the three-dimensional measuring devices 10 and 20 have measured the high-accuracy calibration object 90 (step S312). If the measurement is completed in step S3
Proceed to 14. On the other hand, at the stage where the measurement by the first three-dimensional measuring device 10 is only completed, the second three-dimensional measuring device 2
In order to perform measurement at 0, the process returns to step S306, where the second three-dimensional measuring device 20 is selected as an object to be calibrated, a high-accuracy calibration target is scanned (step S308), and the measurement data obtained thereby is obtained. (Step S310) for converting into a three-dimensional coordinate value in the world coordinate system.
【0116】したがって、ステップS306〜S312
のループ処理により、回転ステージ30の回転角がある
角度に設定されている状態での高精度校正用対象物90
を各三次元測定器10,20で測定することができ、そ
の結果、各三次元測定器10,20で測定した三次元座
標値(三次元形状データ)を生成することができる。Therefore, steps S306 to S312
In the state where the rotation angle of the rotary stage 30 is set to a certain angle by the loop processing of
Can be measured by each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20, and as a result, three-dimensional coordinate values (three-dimensional shape data) measured by each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 can be generated.
【0117】ステップS314においては、データ処理
装置50は全ての角度で高精度校正用対象物90を測定
したか否かの判断が行われ、全ての角度で高精度校正用
対象物90を測定していない場合はステップS304に
戻って、回転ステージ30を回転駆動し、各三次元測定
器10,20によってその状態の高精度校正用対象物9
0の測定が行われる。したがって、ステップS304〜
S314のループ処理により、高精度校正用対象物90
を所定の回転角度ごとに回転させた状態での測定動作が
行われ、各三次元測定器10,20で所定の回転角度ご
とに測定された三次元形状データが生成される。In step S314, the data processing device 50 determines whether or not the high-precision calibration object 90 has been measured at all angles, and measures the high-precision calibration object 90 at all angles. If not, the process returns to step S304, in which the rotary stage 30 is driven to rotate, and the three-dimensional measuring devices 10 and 20 use the high-precision calibration object 9 in that state.
A measurement of zero is made. Therefore, steps S304-
By the loop processing of S314, the high-precision calibration target 90
Is measured at a predetermined rotation angle, and three-dimensional shape data measured at each predetermined rotation angle by each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is generated.
【0118】そして、全ての角度での測定が終了する
と、高精度校正用対象物90の全周について測定したこ
とになるため、ステップS316に進み、回転角度ごと
に得られた高精度校正用対象物90の三次元座標値と、
高精度校正用対象物90の既知データとを比較し、測定
によって求められた三次元座標値を既知データに近づけ
るための変換情報が生成される。When the measurement at all angles is completed, the measurement has been performed for the entire circumference of the object 90 for high-precision calibration. Therefore, the process proceeds to step S316, and the object for high-precision calibration obtained for each rotation angle is obtained. Three-dimensional coordinate values of the object 90;
Conversion information for comparing the three-dimensional coordinate values obtained by the measurement with the known data by comparing the known data of the high-precision calibration object 90 with the known data is generated.
【0119】図21は、角度ごとに既知データと比較し
て変換情報を生成する処理(ステップS316)の詳細
を示す図である。データ処理部52は高精度校正用対象
物90の既知データを記憶部53から読み出す(ステッ
プS330)。そしてデータ処理部52は、ステップS
214で求めた回転ステージ30上面に関する方程式と
ステップS212で求めた回転軸方程式とを用いて、そ
の読み出した既知データをワールド座標系の三次元空間
において回転ステージ30上に位置するように配置し、
既知データに基づく三次元座標値を求める(ステップS
332)。そして、各三次元測定器10,20について
得られた回転角度ごとの三次元座標値と、既知データに
基づく三次元座標値とを比較する(ステップS33
4)。ここでの比較は各三次元測定器10,20につい
て得られた回転角度ごとの三次元座標値における一点の
座標値と、それに対応する既知データに基づく三次元座
標値における座標値とを比較することにより行われる。FIG. 21 is a diagram showing the details of the process (step S316) of generating conversion information by comparing with known data for each angle. The data processing unit 52 reads the known data of the high-precision calibration target 90 from the storage unit 53 (Step S330). Then, the data processing unit 52 performs step S
Using the equation relating to the upper surface of the rotary stage 30 determined in 214 and the rotational axis equation determined in step S212, the read known data is arranged so as to be located on the rotary stage 30 in the three-dimensional space of the world coordinate system,
Find three-dimensional coordinate values based on known data (step S
332). Then, the three-dimensional coordinate value for each rotation angle obtained for each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is compared with the three-dimensional coordinate value based on the known data (step S33).
4). In this comparison, the coordinate value of one point in the three-dimensional coordinate value for each rotation angle obtained for each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is compared with the corresponding coordinate value in the three-dimensional coordinate value based on known data. This is done by:
【0120】次に、データ処理部52は、公知のICP
(Iterative Closest Points)アルゴリズムに基づく演
算を、測定によって求められた三次元座標値の面と既知
データに基づく面との距離が次第に小さくなっていくよ
うに、所定回数反復して行う(ステップS336)。I
CPアルゴリズムは反復演算を繰り返すことにより面と
面との距離が最小になるような座標変換情報を求めるア
ルゴリズムであるが、本システムにおいては予め形状及
びずれの程度が限定できるので反復回数を固定値として
いる。また、処理対象とする点数を反復計算回数に応じ
て変更してもよい。例えば、全部で60回の反復演算を
行う場合、最小の10回は4点を処理対象とし、次の2
0回は10点を処理対象とし、残りの30回は全点を処
理対象とするようにしてもよい。このような工夫によ
り、本システムでは、効率的な処理が実現されている。Next, the data processing section 52 executes a publicly-known ICP
The calculation based on the (Iterative Closest Points) algorithm is repeatedly performed a predetermined number of times so that the distance between the surface of the three-dimensional coordinate value obtained by the measurement and the surface based on the known data gradually decreases (step S336). . I
The CP algorithm is an algorithm that obtains coordinate transformation information that minimizes the distance between surfaces by repeating an iterative operation. However, in this system, since the shape and the degree of displacement can be limited in advance, the number of repetitions is fixed. And Further, the score to be processed may be changed according to the number of repetitive calculations. For example, when a total of 60 repetitions are performed, four points are to be processed at least 10 times, and the following 2 points are to be processed.
The processing may be performed on 10 points for 0 times and all points for the remaining 30 times. With such a device, the present system realizes efficient processing.
【0121】そしてデータ処理部52は、ステップS3
36の反復演算の結果に基づいて、測定によって求めら
れた面と既知データに基づく面との距離を小さくするよ
うな座標変換情報を求める(ステップS338)。座標
変換情報には、回転移動を行うための回転移動行列と、
平行移動を行うための平行移動行列とが含まれる。この
座標変換情報を求めることにより、測定によって求めら
れた面の座標位置を理論的に正確な既知データに基づく
面の位置に近づけることが可能になる。Then, the data processing section 52 executes step S3
Based on the result of the 36 repetitive operations, coordinate conversion information for reducing the distance between the surface obtained by the measurement and the surface based on the known data is obtained (step S338). The coordinate transformation information includes a rotational movement matrix for performing rotational movement,
And a translation matrix for performing translation. By obtaining the coordinate conversion information, it becomes possible to bring the coordinate position of the surface obtained by the measurement closer to the position of the surface based on the theoretically accurate known data.
【0122】そして図20のフローチャートに戻ってス
テップS318に進み、データ処理部52はステップS
316の処理によって求められた変換情報が所定精度以
上の座標変換を行うためのものであるか否かを判断す
る。具体的には、ステップS316の処理において反復
演算が行われた結果、測定データと既知データとの対応
する面どうしの距離が所定の閾値以下となっているか否
かを判断することが行われ、例えば一つでも2面間の距
離が閾値を超えている場合にはエラー処理が行われる
(ステップS320)。Returning to the flowchart of FIG. 20, the process proceeds to step S318, where the data processing unit 52
It is determined whether or not the conversion information obtained by the process of 316 is for performing coordinate conversion with a predetermined accuracy or higher. Specifically, it is determined whether or not the distance between the corresponding surfaces of the measured data and the known data is equal to or less than a predetermined threshold as a result of the repetitive operation performed in the process of step S316. For example, when at least one of the distances between the two surfaces exceeds the threshold, an error process is performed (step S320).
【0123】エラー処理では、例えばデータ処理装置5
0のディスプレイ上にエラー表示を行う等の処理が行わ
れ、それによってユーザは第3のデータ校正処理が正常
に終了されなかったことを知ることができる。この場合
は、第1のデータ校正処理(ステップS1)の手順から
再開することになる。In the error processing, for example, the data processing device 5
For example, a process such as displaying an error on the display of No. 0 is performed, so that the user can know that the third data calibration process has not been completed normally. In this case, the procedure is restarted from the procedure of the first data correction processing (step S1).
【0124】一方、ステップS318の判断によって所
定精度以上であると判断された場合はステップS322
に進み、データ処理部52がステップS316において
求められた変換情報と、第2のデータ校正処理(ステッ
プS2)で求められた第2の変換パラメータとの合成変
換パラメータを求め、その合成変換パラメータを高精度
変換パラメータ(第3の変換パラメータ)として決定す
る。この高精度変換パラメータも各三次元測定器につい
て回転ステージ30の回転角度ごとに定められる。On the other hand, if it is determined in step S318 that the accuracy is higher than the predetermined accuracy, step S322 is performed.
The data processing unit 52 obtains a composite conversion parameter of the conversion information obtained in step S316 and the second conversion parameter obtained in the second data calibration process (step S2), and sets the composite conversion parameter to It is determined as a high-precision conversion parameter (third conversion parameter). This high-precision conversion parameter is also determined for each rotation angle of the rotary stage 30 for each three-dimensional measuring device.
【0125】そして、三次元測定器及び回転角度を対応
づけて、高精度変換パラメータをデータ処理装置50の
記憶部53に保存し(ステップS324)、第3のデー
タ構成処理を終了する。Then, the high-precision conversion parameters are stored in the storage unit 53 of the data processing device 50 in association with the three-dimensional measuring device and the rotation angle (step S324), and the third data configuration process is terminated.
【0126】複数の三次元測定器で測定対象物を測定し
て三次元形状データを生成する場合、複数の三次元測定
器で測定対象物を測定して得られた測定データを上述の
ICPアルゴリズム等に基づいて合成処理を行うことが
一般的であるが、そのような処理形態では測定対象物を
測定する度に時間のかかる合成演算処理を行うことが必
要になるため、三次元形状データを求めるまでに多大な
時間がかかることになる。この実施の形態では、予め高
精度校正用対象物90を測定し、各三次元測定器10,
20からの測定データを高精度に合成するための高精度
変換パラメータを求めておくため、測定対象物を測定す
る際にはICPアルゴリズム等による繰り返し演算が必
要でなく、高精度変換パラメータを用いて測定データを
変換するだけで各三次元測定器10,20から得られる
測定データの高精度な合成状態が実現されるため、測定
後、三次元形状データが生成されるまでの時間を短縮化
することができる。When three-dimensional shape data is generated by measuring a measurement target with a plurality of three-dimensional measuring devices, the measurement data obtained by measuring the measurement target with a plurality of three-dimensional measuring devices is converted to the above-described ICP algorithm. Although it is common to perform synthesis processing based on the like, in such a processing form, it is necessary to perform time-consuming synthesis arithmetic processing every time the measurement target is measured. It takes a lot of time to get it. In this embodiment, a high-precision calibration object 90 is measured in advance, and each of the three-dimensional measuring devices 10 and
Since a high-precision conversion parameter for synthesizing the measurement data from 20 with high accuracy is obtained in advance, it is not necessary to repeatedly perform an operation by an ICP algorithm or the like when measuring an object to be measured. By simply converting the measurement data, a highly accurate combined state of the measurement data obtained from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is realized, so that the time until the three-dimensional shape data is generated after the measurement is reduced. be able to.
【0127】また、2つの測定形状を位置合わせするI
CPアルゴリズムでは、例えば2つの三次元形状データ
が得られた場合、重なり合っている部分を抽出し、それ
らのデータの差(点と対応点との距離)を小さくするよ
うな演算が行われる。しかし、この実施の形態では、各
三次元測定器10,20から得られる三次元形状を理想
的な既知データと比較し、それぞれの三次元形状を理想
的な既知データに近づけるような演算が行われるため、
一般的な場合に比べて理想的な状態に近づけるための高
精度な変換パラメータを求めることができる。換言すれ
ば、第3のデータ校正処理(ステップS3)では、各三
次元測定器10,20が複数の平面を有する高精度校正
用対象物90を測定し、各三次元測定器10,20から
得られる測定データが高精度校正用対象物90の既知デ
ータにより近くなるような合成処理を行い、その合成処
理の結果に基づいて高精度変換パラメータを求めること
が行われるため、測定結果を理論値に近づけるような高
精度変換パラメータが予め求められることになる。Further, I for aligning two measurement shapes
In the CP algorithm, for example, when two three-dimensional shape data are obtained, an overlapping portion is extracted, and an operation is performed to reduce the difference between those data (the distance between a point and a corresponding point). However, in this embodiment, the three-dimensional shape obtained from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 is compared with ideal known data, and an operation is performed to bring each three-dimensional shape closer to ideal known data. To be
It is possible to obtain a highly accurate conversion parameter for approaching an ideal state as compared with a general case. In other words, in the third data calibration process (step S3), each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 measures the high-precision calibration object 90 having a plurality of planes, and A synthesis process is performed so that the obtained measurement data is closer to the known data of the high-precision calibration object 90, and a high-precision conversion parameter is obtained based on the result of the synthesis process. Is obtained in advance.
【0128】また、各三次元測定器10,20からの測
定データには測定倍率に関する情報が含まれているた
め、各三次元測定器10,20が異なる測定倍率で高精
度校正用対象物90及び測定対象物を測定したとして
も、測定倍率に応じて測定データの倍率を調整すること
ができるので、合成精度が低下することもない。Further, since the measurement data from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 includes information on the measuring magnification, each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 performs a high-precision calibration object 90 at a different measuring magnification. Even when the measurement object is measured, the magnification of the measurement data can be adjusted according to the measurement magnification, so that the synthesis accuracy does not decrease.
【0129】さらに、高精度変換パラメータは、第2の
データ校正処理で得られた第2の変換パラメータ(ワー
ルド座標系変換と回転変換との合成)を含むパラメータ
であるため、高精度変換パラメータが求められれば、第
1及び第2の変換パラメータは必要なものでなくなる。Further, since the high-precision conversion parameter is a parameter including the second conversion parameter (combination of world coordinate system conversion and rotation conversion) obtained in the second data calibration process, the high-precision conversion parameter is If so, the first and second conversion parameters are no longer needed.
【0130】なお、上記の説明における第3のデータ校
正処理(ステップS3)は第1及び第2のデータ校正処
理(ステップS1,S2)が行われることを前提とした
処理内容になっているが、それに限定されるものではな
い。例えば、各三次元測定器10,20の組み付け位置
及び姿勢等を測定装置2の既知データから求め、その既
知データに基づいて測定データをワールド座標系の三次
元座標値に変換し、その後、その三次元座標値を高精度
校正用対象物90の設計値に近づけるための変換パラメ
ータを求めるようにしてもよい。ただし、第1及び第2
のデータ校正処理を行わない場合は各三次元測定器1
0,20の組み付け位置や姿勢が設計値から大幅にずれ
ているような場合は、測定データの変換パラメータを正
確に求めることができない可能性が高くなるため、上述
したように第1及び第2のデータ校正処理(ステップS
1,S2)を行った後に、第3のデータ校正処理(ステ
ップS3)を行うことが好ましい。Although the third data calibration process (step S3) in the above description has been performed on the assumption that the first and second data calibration processes (steps S1 and S2) are performed. , But is not limited thereto. For example, the assembling position and orientation of each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 are obtained from the known data of the measuring device 2, and the measured data is converted into three-dimensional coordinate values in the world coordinate system based on the known data. A conversion parameter for bringing the three-dimensional coordinate value closer to the design value of the high-accuracy calibration object 90 may be obtained. However, the first and second
If the data calibration process is not performed, each 3D measuring device 1
If the assembling positions and postures of 0 and 20 are greatly deviated from the design values, there is a high possibility that the conversion parameter of the measurement data cannot be obtained accurately. Data calibration process (step S
After performing (1, S2), it is preferable to perform third data calibration processing (step S3).
【0131】以上で、三次元形状測定システム1によ
り、測定対象物を測定する前に予め行っておくデータ校
正処理(図8のフローチャート)が終了する。そして、
図8のフローチャートに示す全ての処理が終了すると、
回転ステージ30を回転させつつ、測定対象物を測定し
て得られる測定データから三次元形状データを生成する
ための変換パラメータが導かれ、データ処理装置50の
記憶部53にその変換パラメータが格納されることにな
る。Thus, the data calibration process (the flowchart of FIG. 8) which is performed by the three-dimensional shape measuring system 1 before measuring the object to be measured is completed. And
When all the processes shown in the flowchart of FIG.
Conversion parameters for generating three-dimensional shape data from measurement data obtained by measuring the measurement object while rotating the rotation stage 30 are derived, and the conversion parameters are stored in the storage unit 53 of the data processing device 50. Will be.
【0132】測定対象物の測定の前に予めこのような変
換パラメータを求めておくことにより、三次元形状測定
システム1で測定対象物を測定して三次元形状データを
生成する際の処理の効率化が図られるとともに、生成さ
れる三次元形状データを正確なものにすることができ
る。By determining such conversion parameters in advance before measuring the object to be measured, the efficiency of processing when the object to be measured is generated by the three-dimensional shape measuring system 1 to generate three-dimensional shape data is obtained. And the generated three-dimensional shape data can be made accurate.
【0133】そして、三次元形状測定システム1の測定
装置2においては、測定対象物に影が生じて測定困難な
部分が少ないような状態に構成されているので、三次元
形状測定システム1で測定対象物を測定して得られる三
次元形状データは高精度かつ完全な三次元形状データと
なる。Since the measuring device 2 of the three-dimensional shape measuring system 1 is configured so that there are few portions that are difficult to measure due to the occurrence of shadows on the measuring object, the measurement is performed by the three-dimensional shape measuring system 1. The three-dimensional shape data obtained by measuring the object is highly accurate and complete three-dimensional shape data.
【0134】<3.測定対象物の測定動作>次に、三次
元形状測定システム1における測定対象物の測定動作に
ついて説明する。なお、この測定動作に先立って上記の
データ校正処理が行われているものとする。<3. Measurement Operation of Measurement Object> Next, the measurement operation of the measurement object in the three-dimensional shape measurement system 1 will be described. It is assumed that the data calibration process has been performed prior to the measurement operation.
【0135】図22は三次元形状測定システム1におけ
る測定処理の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart showing a processing procedure of the measuring process in the three-dimensional shape measuring system 1.
【0136】まず、ユーザは任意の表面形状を有する測
定対象物を回転ステージ30上に設置する(ステップS
400)。続いて、ユーザによって測定動作の指示がな
されると、データ処理部52は回転ステージ30を回転
制御するために予め設定されている回転角度(制御角
度)を記憶部53から読み取る(ステップS402)。
これにより、三次元形状測定システム1が測定対象物を
全方向から測定する際に、回転ステージ30を何度ごと
回転させて測定対象物を測定するのかを識別することが
できる。そして制御部51は回転ステージ30に対して
制御信号を与え、回転ステージ30を読み取った回転角
度分だけ回転させる(ステップS404)。First, the user places an object to be measured having an arbitrary surface shape on the rotary stage 30 (step S).
400). Subsequently, when a measurement operation is instructed by the user, the data processing unit 52 reads a preset rotation angle (control angle) from the storage unit 53 for controlling the rotation of the rotation stage 30 (step S402).
Thereby, when the three-dimensional shape measurement system 1 measures the measurement target from all directions, it is possible to identify how many times the rotary stage 30 is rotated to measure the measurement target. Then, the control unit 51 gives a control signal to the rotating stage 30 to rotate the rotating stage 30 by the read rotation angle (step S404).
【0137】次に、データ処理装置50は三次元測定器
10,20のうちから制御対象となる三次元測定器を選
択し、測定動作を行う三次元測定器を特定する(ステッ
プS406)。例えば、最初は第1の三次元測定器10
が制御対象として選択される。Next, the data processing device 50 selects a three-dimensional measuring device to be controlled from the three-dimensional measuring devices 10 and 20, and specifies a three-dimensional measuring device for performing a measuring operation (step S406). For example, first, the first three-dimensional measuring device 10
Is selected as a control target.
【0138】データ処理装置50は、選択した三次元測
定器によって測定対象物をスキャンし、測定対象物の表
面形状の読み取り動作を行う(ステップS408)。デ
ータ処理部52は三次元測定器から得られる測定データ
をワールド座標系の三次元座標値に変換する(ステップ
S410)。具体的には、データ処理部52は、制御対
象となっている三次元測定器と、回転ステージ30の現
在の回転角度とに基づいて、第3のデータ校正処理(ス
テップS3)で得られた高精度変換パラメータを記憶部
53から読み出し、その高精度変換パラメータを用いて
測定データを変換することで、現在の回転角度に応じた
ワールド座標系での座標値に変換することができる。The data processing device 50 scans the object to be measured by the selected three-dimensional measuring device and reads the surface shape of the object to be measured (step S408). The data processing unit 52 converts the measurement data obtained from the three-dimensional measuring device into three-dimensional coordinate values in the world coordinate system (step S410). Specifically, the data processing unit 52 is obtained in the third data calibration process (step S3) based on the three-dimensional measuring device to be controlled and the current rotation angle of the rotation stage 30. By reading the high-precision conversion parameter from the storage unit 53 and converting the measurement data using the high-precision conversion parameter, it is possible to convert the data into a coordinate value in the world coordinate system corresponding to the current rotation angle.
【0139】そして、データ処理部52は生成した三次
元座標値のうちから不要部分を削除する(ステップS4
12)。各三次元測定器10,20はレーザスリット光
の照射される領域に物体があればその物体についての測
定データを生成する。このため三次元形状測定システム
1に含まれる回転ステージ30等の三次元形状も測定デ
ータに含まれることになる。このようなデータは測定対
象物の形状ではないため、三次元座標値のうちから不要
部分として削除されることになる。不要部分の特定は、
例えば、図17のフローチャートにおいてステップS2
14で求めた回転ステージ30上面の方程式から特定さ
れ、回転ステージ30の上面よりも下側にある三次元座
標値を無効にすることで不要部分の削除が行われる。ま
た、測定装置2の設計値からワールド座標値における回
転ステージ30の上面位置を推定し、その上面位置より
下側部分を削除するようにしてもよい。この結果、測定
データから求められた三次元座標値には測定対象物に関
するデータのみが含まれることになる。Then, the data processing section 52 deletes unnecessary portions from the generated three-dimensional coordinate values (step S4).
12). Each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 generates measurement data on the object, if any, in the region irradiated with the laser slit light. Therefore, the three-dimensional shape of the rotary stage 30 and the like included in the three-dimensional shape measurement system 1 is also included in the measurement data. Since such data is not the shape of the measurement target, it is deleted from the three-dimensional coordinate values as an unnecessary part. To identify unnecessary parts,
For example, in the flowchart of FIG.
Unnecessary portions are deleted by invalidating the three-dimensional coordinate values determined from the equation on the upper surface of the rotary stage 30 obtained in step 14 and located below the upper surface of the rotary stage 30. Alternatively, the upper surface position of the rotating stage 30 in world coordinate values may be estimated from the design values of the measuring device 2, and a portion below the upper surface position may be deleted. As a result, the three-dimensional coordinate values obtained from the measurement data include only data relating to the measurement target.
【0140】そして不要部分の削除された三次元座標値
は、現在の回転角度での測定対象物のみに関する三次元
形状データとなり、その三次元形状データがデータ処理
装置50の記憶部53に保存される(ステップS41
4)。The three-dimensional coordinate values from which unnecessary portions have been deleted become three-dimensional shape data relating only to the object to be measured at the current rotation angle, and the three-dimensional shape data is stored in the storage unit 53 of the data processing device 50. (Step S41
4).
【0141】データ処理装置50は回転ステージ30が
現在の回転角度にある状態で全ての三次元測定器で測定
対象物を測定したか否かを判断する(ステップS41
6)。そして第1の三次元測定器10での測定が終了し
た段階では、次に第2の三次元測定器20での測定動作
を行うべく、ステップS406に戻って第2の三次元測
定器20を制御対象として選択する。第2の三次元測定
器20による測定動作が終了し、三次元座標値から不要
部分が削除されて記憶部53への保存が終了すると、ス
テップS416において「YES」と判断される。The data processing device 50 determines whether or not all the three-dimensional measuring devices have measured the object to be measured with the rotary stage 30 at the current rotation angle (step S41).
6). When the measurement by the first three-dimensional measuring device 10 is completed, the process returns to step S406 to perform the measurement operation by the second three-dimensional measuring device 20. Select as a control target. When the measurement operation by the second three-dimensional measuring device 20 ends, unnecessary portions are deleted from the three-dimensional coordinate values, and the storage in the storage unit 53 ends, “YES” is determined in the step S416.
【0142】次にデータ処理装置50は全ての回転角度
で測定対象物を測定したか否かを判断する(ステップS
418)。つまり、測定対象物の全周につき三次元形状
データが生成されたか否かを判断し、「NO」であれば
ステップS404に戻って回転ステージ30を回転さ
せ、各三次元測定器10,20で測定対象物を別の角度
から測定して三次元形状データを生成することになる
(ステップS406〜S416)。例えば、回転ステー
ジ30を駆動制御する際の回転角度が90°に設定され
ている場合は、ステップS404〜S418のループ処
理が4回繰り返されることにより、測定対象物のほぼ全
周がデータ化されることになる。Next, the data processing device 50 determines whether or not the object to be measured has been measured at all rotation angles (step S).
418). That is, it is determined whether or not the three-dimensional shape data has been generated for the entire circumference of the measurement object. If “NO”, the process returns to step S404 to rotate the rotary stage 30 so that each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 performs The object to be measured is measured from another angle to generate three-dimensional shape data (steps S406 to S416). For example, when the rotation angle at the time of controlling the driving of the rotation stage 30 is set to 90 °, the loop processing of steps S404 to S418 is repeated four times, so that almost the entire circumference of the measurement target is converted into data. Will be.
【0143】そして全ての回転角度での測定対象物の測
定動作が終了すると、データ処理部52は、各三次元測
定器10,20から回転角度ごとに得られた三次元座標
値(部分的な三次元形状データ)を読み出し、それらを
加算することで測定対象物全体に関する三次元形状デー
タを生成し、記憶部53に保存する(ステップS42
0)。この結果、データ処理装置50の記憶部53には
測定対象物の表面形状に関する三次元形状データが記憶
され、必要に応じて他の外部機器に出力される。When the measurement operation of the object to be measured at all rotation angles is completed, the data processing unit 52 outputs the three-dimensional coordinate values (partial values) obtained from each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 for each rotation angle. The three-dimensional shape data) are read out, and by adding them, three-dimensional shape data relating to the entire measurement object is generated and stored in the storage unit 53 (step S42).
0). As a result, the storage unit 53 of the data processing device 50 stores the three-dimensional shape data relating to the surface shape of the measurement object, and outputs the data to another external device as needed.
【0144】以上で、三次元形状測定システム1におけ
る測定対象物の測定動作の処理が終了するが、測定動作
において測定データからワールド座標系の三次元座標値
に変換する際(ステップS410)、第3のデータ校正
処理(ステップS3)で得られた高精度変換パラメータ
を用いてデータ変換を行うだけで、高精度な三次元座標
値が得られる。また、高精度変換パラメータを用いるこ
とにより、各三次元測定器10,20で測定対象物を測
定した後に繰り返し演算等を行って形状の合わせ込み処
理を行う必要がなく、高速処理が可能である。Thus, the processing of the measuring operation of the measuring object in the three-dimensional shape measuring system 1 is completed. When converting the measured data into the three-dimensional coordinate values of the world coordinate system in the measuring operation (step S410), By simply performing data conversion using the high-precision conversion parameters obtained in the data calibration process 3 (step S3), highly accurate three-dimensional coordinate values can be obtained. In addition, by using the high-precision conversion parameters, it is not necessary to repeatedly perform calculations and the like to perform shape matching processing after measuring the measurement target with each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20, thereby enabling high-speed processing. .
【0145】また、さらに測定動作の高速化を実現しよ
うとする場合には、データ処理装置50が各三次元測定
器10,20と回転ステージ30とを次に示すような形
態で動作制御すればよい。In order to further increase the speed of the measuring operation, the data processing device 50 controls the operation of each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20 and the rotary stage 30 in the following manner. Good.
【0146】図23は、測定動作を高速化するための制
御形態を示すタイムチャートである。図23に示すよう
に、三次元測定器10,20では最初に測定対象物を測
定する際に、プリ測光を行う。そして、測定準備動作が
行われた後、走査開始段階でレーザ光源の点灯が行われ
るとともに、走査手段の助走動作が開始される。助走動
作が完了して、走査範囲内でレーザスリット光の等速運
動が可能になると、測定動作が行われる。測定動作の間
は安定した走査が実現される。そして測定動作が終了す
ると、走査手段による走査運動を停止させるための惰走
動作が行われる。この段階でレーザ光源は消灯される。
そして各三次元測定器10,20での演算処理が行われ
た後、測定データがデータ処理装置50へと出力される
ことになる。FIG. 23 is a time chart showing a control form for speeding up the measuring operation. As shown in FIG. 23, the three-dimensional measuring devices 10 and 20 perform pre-photometry when measuring an object to be measured for the first time. After the measurement preparation operation is performed, the laser light source is turned on at the start of scanning, and the approach operation of the scanning unit is started. When the approach operation is completed and the laser slit light can move at a constant speed within the scanning range, the measurement operation is performed. Stable scanning is realized during the measurement operation. When the measurement operation is completed, a coasting operation for stopping the scanning movement by the scanning unit is performed. At this stage, the laser light source is turned off.
After the arithmetic processing is performed in each of the three-dimensional measuring devices 10 and 20, the measurement data is output to the data processing device 50.
【0147】回転ステージ30を回転させて測定対象物
のほぼ全周を測定する場合には、データ処理装置50は
回転ステージ30の回転ステージ駆動を開始させ、所定
時間内に定められた回転角度分だけ回転させるように構
成されている。When the rotation stage 30 is rotated to measure almost the entire circumference of the object to be measured, the data processing device 50 starts driving the rotation stage 30 to rotate the rotation stage 30 and rotates the rotation stage 30 by a predetermined rotation angle within a predetermined time. It is configured to rotate only.
【0148】そして、第1の三次元測定器10から測定
動作を行う場合は、第1の三次元測定器10が走査停止
段階に入ったときに、第2の三次元測定器20の走査開
始を行うように制御する。このように構成すれば、第1
の三次元測定器10からのデータ出力段階が終了した後
に第2の三次元測定器20が測定準備を開始する場合に
比べて、測定動作の効率化を図ることができる。つま
り、第1の三次元測定器10が測定動作(安定走査)の
段階を終了した直後に、第2の三次元測定器20による
測定動作(安定走査)を行うことができるように、第1
の三次元測定器10の動作を並列して第2の三次元測定
器20も動作し、第1の三次元測定器10が動作を行っ
ている間に、第2の三次元測定器20において測定準備
動作(助走段階以前の動作)を完了させておくことで、
三次元形状測定システム1での測定動作を高速化するこ
とができるのである。When the measurement operation is performed from the first three-dimensional measuring device 10, when the first three-dimensional measuring device 10 enters the scanning stop stage, the scanning of the second three-dimensional measuring device 20 starts. Is controlled to be performed. With this configuration, the first
The efficiency of the measurement operation can be improved as compared with the case where the second three-dimensional measuring device 20 starts preparation for measurement after the data output stage from the three-dimensional measuring device 10 is completed. In other words, the first three-dimensional measuring device 10 can perform the measuring operation (stable scanning) by the second three-dimensional measuring device 20 immediately after completing the stage of the measuring operation (stable scanning).
In parallel with the operation of the three-dimensional measuring device 10, the second three-dimensional measuring device 20 also operates, and while the first three-dimensional measuring device 10 is operating, the second three-dimensional measuring device 20 By completing the measurement preparation operation (operation before the run-in phase),
The speed of the measurement operation in the three-dimensional shape measurement system 1 can be increased.
【0149】また、回転ステージ30を回転させるタイ
ミングは、第2の三次元測定器20での測定動作が終了
した直後であり、第2の三次元測定器20が惰走段階に
ある間に回転ステージ30を駆動開始し、回転ステージ
30の回転動作が終了した直後に第1の三次元測定器1
0で次の測定動作(安定走査)を行うことができるよう
に準備しておく。The rotation of the rotary stage 30 is performed immediately after the measurement operation of the second three-dimensional measuring device 20 is completed, and the rotating stage 30 is rotated while the second three-dimensional measuring device 20 is in the coasting stage. The first three-dimensional measuring device 1 starts driving the stage 30 and immediately after the rotation operation of the rotary stage 30 is completed.
It is prepared so that the next measurement operation (stable scanning) can be performed at 0.
【0150】このようにデータ処理装置50が第1の三
次元測定器10と、第2の三次元測定器20と、回転ス
テージ30とを並列的に動作制御することにより、効率
的な測定動作が可能になる。As described above, the data processing device 50 controls the first three-dimensional measuring device 10, the second three-dimensional measuring device 20, and the rotary stage 30 in parallel, thereby achieving an efficient measuring operation. Becomes possible.
【0151】以上説明したように、この実施の形態に示
した三次元形状測定システム1は、測定装置2において
2台の三次元測定器10,20が設置され、それによっ
て回転ステージ30上に設置される測定対象物に測定す
ることのできない部分が生じることを低減している。As described above, in the three-dimensional shape measuring system 1 shown in this embodiment, two three-dimensional measuring devices 10 and 20 are installed in the measuring device 2, and This reduces the occurrence of a part that cannot be measured on the measured object to be measured.
【0152】また、測定対象物の測定動作を行う前に三
次元形状測定システム1におけるデータ校正処理を行う
ことで、2台の三次元測定器10,20で測定する測定
データのデータ校正を行い、ワールド座標系での三次元
形状データを求めることができるように構成されてい
る。このため、測定対象物を測定する際にはデータ処理
に時間を要することなく三次元形状データを求めること
が可能となっている。Further, by performing data calibration processing in the three-dimensional shape measuring system 1 before performing the measuring operation of the measurement object, data calibration of the measurement data measured by the two three-dimensional measuring devices 10 and 20 is performed. , So that three-dimensional shape data in a world coordinate system can be obtained. For this reason, it is possible to obtain three-dimensional shape data without measuring data when measuring an object to be measured.
【0153】そしてデータ校正処理を行う際には、各種
の校正用対象物を使用し、校正用対象物の平面を検出す
るように構成されているので、正確なデータ校正を行う
ことが可能である。また、データ校正処理において三次
元測定器10,20で得られる測定データを高精度に合
成するための高精度変換パラメータが求められるので、
測定対象物を測定した後に時間のかかる合成処理を行う
必要がなく、測定対象物を効率的に求めることが可能で
ある。In performing the data calibration process, various calibration objects are used, and the plane of the calibration object is detected, so that accurate data calibration can be performed. is there. In addition, since a high-precision conversion parameter for synthesizing the measurement data obtained by the three-dimensional measuring devices 10 and 20 with high accuracy in the data calibration process is obtained,
It is not necessary to perform a time-consuming combining process after measuring the measurement target, and the measurement target can be obtained efficiently.
【0154】したがって、この実施の形態に説明した三
次元形状測定システム1を用いて測定対象物を測定する
ことにより、測定対象物の表面形状のほぼ全体を測定す
ることができ、高精度かつ高速に三次元形状データを求
めることが可能である。Therefore, by measuring the object to be measured using the three-dimensional shape measuring system 1 described in this embodiment, almost the entire surface shape of the object to be measured can be measured, and high accuracy and high speed can be achieved. It is possible to obtain three-dimensional shape data at the same time.
【0155】<4.変形例>以上、この発明の実施の形
態について説明したが、この発明は上記説明した内容の
ものに限定されるものではない。<4. Modifications> Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the contents described above.
【0156】例えば、上記実施の形態においては、2台
の三次元測定器10,20を配置する例について説明し
たが、それに限定されるものではなく、3台以上の複数
の三次元測定器を配置するようにしてもよい。三次元測
定器の数が増加する程、測定対象物の測定不可能な部分
が減少することになり、より好ましい測定結果が得られ
る。For example, in the above-described embodiment, an example has been described in which two three-dimensional measuring devices 10 and 20 are arranged. However, the present invention is not limited to this, and three or more three-dimensional measuring devices may be used. It may be arranged. As the number of three-dimensional measuring devices increases, the unmeasurable portion of the measurement object decreases, and more preferable measurement results can be obtained.
【0157】また、上記実施の形態においては、同様の
構成の三次元測定器を2台配置することについて説明し
たが、それに限定されるものでもない。例えば、図24
に示すように、一の受光部102に対して二の投光部1
03,104を配置し、受光部102が各投光部10
3,104からの照射されたレーザスリット光の反射光
を検出するように構成してもよい。このように構成する
ことによって、受光部の数を1つにすることができるの
で低コストでシステム構築を行うことができる。ただ
し、この場合であっても、各投光部103,104と受
光部102とを結ぶ基線長の方向は異なる方向に設定さ
れることが好ましい。また、この場合の投光部の数も2
個に限定されるものではない。図25は一の受光部10
2に対して複数の投光部103〜106が配置された例
を示しているが、この場合においても各投光部103〜
106と受光部102とを結ぶ基線長の方向はそれぞれ
異なる方向に設定されることが好ましい。In the above-described embodiment, the description has been given of the case where two three-dimensional measuring devices having the same configuration are arranged. However, the present invention is not limited to this. For example, FIG.
As shown in FIG.
03 and 104, and the light receiving unit 102
It may be configured to detect the reflected light of the laser slit light irradiated from 3,104. With this configuration, the number of light receiving units can be reduced to one, so that the system can be constructed at low cost. However, even in this case, it is preferable that the direction of the base line connecting each of the light projecting units 103 and 104 and the light receiving unit 102 is set to a different direction. In this case, the number of light projecting units is also two.
It is not limited to an individual. FIG. 25 shows one light receiving unit 10.
Although an example in which a plurality of light emitting units 103 to 106 are arranged for 2 is shown, also in this case, each of the light emitting units 103 to 106 is arranged.
It is preferable that the directions of the base line lengths connecting the light receiving unit 102 and the light receiving unit 102 be set to different directions.
【0158】また、複数台の三次元測定器ではなく、1
台の三次元測定器を用いてもよい。つまり、1台の三次
元測定器を第1の位置に設置し、校正用対象物や測定対
象物を第1の位置から測定した後に、第2の位置に移動
させ、続いて校正用対象物や測定対象物を第2の位置か
ら測定するように構成してもよい。この場合は、三次元
測定器を頻繁に移動させるため、第1の位置及び第2の
位置への取り付け精度を高くする必要がある。Also, instead of a plurality of three-dimensional measuring devices, one
A three-dimensional measuring device may be used. That is, one three-dimensional measuring device is installed at the first position, the calibration object or the measurement object is measured from the first position, and then moved to the second position. Alternatively, the measurement object may be measured from the second position. In this case, since the three-dimensional measuring device is frequently moved, it is necessary to increase the mounting accuracy at the first position and the second position.
【0159】なお、上記実施の形態においては、測定装
置2に回転ステージ30が設けられ、測定対象物の全周
を測定する例について説明したが、測定対象物の正面側
だけを測定すればよいような場合には、回転ステージ3
0は必須のものではない。In the above-described embodiment, an example has been described in which the rotating stage 30 is provided in the measuring apparatus 2 to measure the entire circumference of the object to be measured, but only the front side of the object to be measured need be measured. In such a case, the rotating stage 3
0 is not mandatory.
【0160】[0160]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1及び7に
記載の発明によれば、測定対象物の測定に先立って、測
定空間に設置される校正用対象物を複数の方向から測定
し、複数の方向のそれぞれについて得られる校正用対象
物に関する測定データをワールド座標系の三次元形状デ
ータに変換するための変換パラメータを求めておく。そ
して測定対象物の測定の時に、複数の方向のそれぞれに
ついて得られる測定対象物に関する測定データを、予め
求めた変換パラメータを用いてデータ変換することによ
り、三次元形状データを生成するように構成されている
ため、測定対象物の測定開始から三次元形状データが求
められるまでの時間を短縮し、効率的に測定動作を行う
ことが可能になる。As described above, according to the first and seventh aspects of the present invention, prior to the measurement of the measurement object, the calibration object installed in the measurement space is measured from a plurality of directions. The conversion parameters for converting the measurement data on the calibration target obtained in each of the plurality of directions into the three-dimensional shape data in the world coordinate system are obtained in advance. Then, at the time of measurement of the measurement target, it is configured to generate three-dimensional shape data by performing data conversion on measurement data regarding the measurement target obtained in each of a plurality of directions using a conversion parameter obtained in advance. Therefore, the time from the start of measurement of the measurement object to the time when the three-dimensional shape data is obtained can be reduced, and the measurement operation can be performed efficiently.
【0161】請求項2に記載の発明によれば、データ処
理手段が、複数の方向のそれぞれから測定動作を行う際
の相対的な位置及び姿勢の校正を行うための変換パラメ
ータを予め求めるように構成されているため、測定対象
物を複数の方向から測定した際に、相対的な位置及び姿
勢に関するデータ校正を効率的に行うことができる。According to the second aspect of the present invention, the data processing means determines in advance the conversion parameters for calibrating the relative position and orientation when performing the measurement operation from each of a plurality of directions. With this configuration, when the measurement target is measured from a plurality of directions, it is possible to efficiently perform data calibration on the relative position and orientation.
【0162】請求項3に記載の発明によれば、データ処
理手段が、複数の方向のそれぞれについて得られる校正
用対象物に関する測定データから回転ステージの回転軸
の位置を求め、回転軸回りに測定データを回転移動させ
るための変換パラメータを予め求めるように構成されて
いるため、測定対象物を測定して得られる測定データを
回転軸回りに回転させる処理を効率的に行うことが可能
になる。According to the third aspect of the present invention, the data processing means obtains the position of the rotation axis of the rotary stage from the measurement data on the calibration object obtained in each of a plurality of directions, and performs measurement around the rotation axis. Since the configuration is such that the conversion parameter for rotating and moving the data is obtained in advance, it is possible to efficiently perform the process of rotating the measurement data obtained by measuring the measurement object around the rotation axis.
【0163】請求項4に記載の発明によれば、データ処
理手段が、複数の方向のそれぞれについて得られる校正
用対象物に関する測定データを高精度に合成するための
変換パラメータを予め求めるように構成されているた
め、測定対象物を測定した後、複数の方向のそれぞれに
ついて得られる測定対象物に関する測定データの合成処
理を効率的かつ高精度に行うことが可能になる。According to the fourth aspect of the present invention, the data processing means is configured to previously obtain a conversion parameter for synthesizing the measurement data on the calibration object obtained in each of the plurality of directions with high accuracy. Therefore, after measuring the measurement target, it is possible to efficiently and accurately combine the measurement data on the measurement target obtained in each of the plurality of directions.
【0164】請求項5に記載の発明によれば、データ処
理手段が、複数の方向のそれぞれについて得られる校正
用対象物に関する測定データを、校正用対象物の既知デ
ータと比較し、当該測定データを既知データに近づける
ための変換パラメータを予め求めるように構成されてい
るため、測定データを既知データに近づけるような変換
パラメータを用いて測定データの変換を行うことで、高
精度な合成処理を行うことが可能になる。According to the fifth aspect of the present invention, the data processing means compares the measurement data on the calibration object obtained in each of the plurality of directions with the known data on the calibration object, and Is configured to obtain a conversion parameter for bringing the measured data closer to the known data in advance, so that the conversion of the measured data is performed using a conversion parameter that brings the measured data closer to the known data, thereby performing a highly accurate synthesis process. It becomes possible.
【0165】請求項6に記載の発明によれば、測定デー
タには複数の方向のそれぞれから測定動作を行った際の
測定倍率に関する情報が含まれ、データ処理手段が、そ
の測定倍率に応じて測定データを処理するように構成さ
れているため、複数の方向のそれぞれにおいて測定倍率
が異なっている場合でも、正確な変換パラメータを求め
ることができ、測定対象物を測定した際に正確な三次元
形状データを生成することができる。According to the sixth aspect of the present invention, the measurement data includes information relating to the measurement magnification when the measurement operation is performed from each of a plurality of directions, and the data processing means performs the measurement in accordance with the measurement magnification. Because it is configured to process measurement data, it is possible to obtain accurate conversion parameters even when the measurement magnification is different in each of a plurality of directions, and to obtain accurate three-dimensional data when measuring the measurement object. Shape data can be generated.
【図1】この発明の実施の形態における三次元形状測定
システムの概略構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a three-dimensional shape measuring system according to an embodiment of the present invention.
【図2】三次元測定器を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a three-dimensional measuring device.
【図3】三次元測定器が測定対象物を測定する状態を示
す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a three-dimensional measuring device measures an object to be measured.
【図4】三次元測定器が測定対象物を測定する状態を示
す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a three-dimensional measuring device measures an object to be measured.
【図5】測定対象物とレーザスリット光との関係を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an object to be measured and laser slit light.
【図6】測定対象物とレーザスリット光との関係を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an object to be measured and laser slit light.
【図7】三次元形状測定システムの内部構成を示すブロ
ック図である。FIG. 7 is a block diagram showing an internal configuration of the three-dimensional shape measuring system.
【図8】データ校正処理のフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart of a data calibration process.
【図9】第1のデータ校正処理において使用されるデー
タ校正用対象物を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a data calibration object used in the first data calibration process.
【図10】第1のデータ校正処理において使用されるデ
ータ校正用対象物を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a data calibration target used in the first data calibration process.
【図11】データ校正用対象物を三次元形状測定システ
ムに設置した状態を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a state in which a data calibration target is installed in a three-dimensional shape measurement system.
【図12】第1のデータ校正処理の詳細を示すフローチ
ャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating details of a first data correction process.
【図13】ステップS104の詳細な処理を示すフロー
チャートである。FIG. 13 is a flowchart showing a detailed process of step S104.
【図14】ステップS108の詳細な処理を示すフロー
チャートである。FIG. 14 is a flowchart showing a detailed process of step S108.
【図15】第2のデータ校正処理において使用される回
転軸校正用対象物を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a rotation axis calibration object used in a second data calibration process.
【図16】第2のデータ校正処理において使用される回
転軸校正用対象物を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a rotation axis calibration object used in a second data calibration process.
【図17】第2のデータ校正処理の詳細を示すフローチ
ャートである。FIG. 17 is a flowchart illustrating details of a second data calibration process.
【図18】第3のデータ校正処理において使用される高
精度校正用対象物を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a high-precision calibration object used in a third data calibration process.
【図19】第3のデータ校正処理において使用される高
精度校正用対象物を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a high-precision calibration object used in a third data calibration process.
【図20】第3のデータ校正処理の詳細を示すフローチ
ャートである。FIG. 20 is a flowchart illustrating details of a third data calibration process.
【図21】ステップS316の詳細な処理を示すフロー
チャートである。FIG. 21 is a flowchart showing a detailed process of step S316.
【図22】三次元形状測定システムにおける測定処理の
処理手順を示すフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart illustrating a processing procedure of a measurement process in the three-dimensional shape measurement system.
【図23】測定動作を高速化するための制御形態を示す
タイムチャートである。FIG. 23 is a time chart showing a control mode for speeding up a measurement operation.
【図24】投光部及び受光部の構成の変形例を示す図で
ある。FIG. 24 is a diagram showing a modification of the configuration of the light projecting unit and the light receiving unit.
【図25】投光部及び受光部の構成の変形例を示す図で
ある。FIG. 25 is a diagram showing a modification of the configuration of the light projecting unit and the light receiving unit.
1 三次元形状測定システム 2 測定装置 5 測定対象物 9 記録媒体 10,20 三次元測定器 11,21 投光部 12,22 受光部 30 回転ステージ 40 基台 50 データ処理装置 70 データ校正用対象物 71 被測定部 80 回転軸校正用対象物 90 高精度校正用対象物 L1,L2 レーザスリット光 SC 走査方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3D shape measuring system 2 Measuring device 5 Measurement object 9 Recording medium 10, 20 3D measuring device 11, 21 Light emitting part 12, 22 Light receiving part 30 Rotating stage 40 Base 50 Data processing device 70 Data calibration object 71 Target part 80 Object for rotation axis calibration 90 Object for high-precision calibration L1, L2 Laser slit light SC Scanning direction
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有泉 昌弘 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 松長 紀雄 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 阿部 芳久 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA06 AA53 BB05 DD03 FF01 FF09 GG04 GG22 HH05 HH12 JJ03 JJ26 LL62 PP13 PP22 QQ18 QQ31 RR05 5B057 BA02 CA12 CB13 CH01 CH11 CH14 DA13 DA17 DB02 5L096 AA09 CA14 CA17 DA02 FA12 FA64 HA01 MA00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masahiro Ariizumi 2-3-13 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (72) Inventor Norio Matsunaga Azuchi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 2-13-13, Machicho, Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (72) Inventor Yoshihisa Abe 2-3-13, Azuchicho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka F-term in Osaka International Building Minolta Co., Ltd. 2F065 AA06 AA53 BB05 DD03 FF01 FF09 GG04 GG22 HH05 HH12 JJ03 JJ26 LL62 PP13 PP22 QQ18 QQ31 RR05 5B057 BA02 CA12 CB13 CH01 CH11 CH14 DA13 DA17 DB02 5L096 AA09 CA14 CA17 DA02 FA12 FA64 HA01 MA00
Claims (7)
て投光手段からレーザ光を照射し、前記投光手段からの
レーザ光が前記測定対象物で反射する反射光を受光手段
で検出することにより、前記測定対象物の三次元形状を
測定する装置において前記測定対象物を複数の方向から
測定し、各方向から測定して得られる測定データに基づ
いて前記測定対象物の三次元形状データを生成する三次
元形状測定システムであって、 前記測定対象物の測定に先立って前記測定空間に設置さ
れる校正用対象物を前記複数の方向から測定するように
前記測定装置を制御する制御手段と、 前記複数の方向のそれぞれについて得られる前記校正用
対象物に関する測定データをワールド座標系の三次元形
状データに変換するための変換パラメータを求めるデー
タ処理手段と、 前記変換パラメータを記憶する記憶手段と、を備え、 前記測定対象物の測定の時に、前記複数の方向のそれぞ
れについて得られる前記測定対象物に関する測定データ
を、前記変換パラメータを用いてデータ変換を行うこと
により、前記三次元形状データを生成することを特徴と
する三次元形状測定システム。A laser beam is emitted from a light projecting unit to a measuring object set in a measuring space, and reflected light from the projecting unit reflected by the measuring object is detected by a light receiving unit. By measuring the three-dimensional shape of the measurement object in a device that measures the three-dimensional shape of the measurement object, the three-dimensional shape of the measurement object based on measurement data obtained by measuring from each direction A three-dimensional shape measurement system that generates data, and controls the measurement device to measure a calibration target installed in the measurement space from the plurality of directions before the measurement of the measurement target. Means for obtaining a conversion parameter for converting measurement data on the calibration target obtained in each of the plurality of directions into three-dimensional shape data in a world coordinate system. Means, storage means for storing the conversion parameter, at the time of measurement of the measurement object, measurement data on the measurement object obtained in each of the plurality of directions, data using the conversion parameter A three-dimensional shape measuring system, wherein the three-dimensional shape data is generated by performing a conversion.
ムにおいて、 前記データ処理手段は、前記複数の方向のそれぞれから
測定動作を行う際の相対的な位置及び姿勢の校正を行う
ための変換パラメータを求めることを特徴とする三次元
形状測定システム。2. The three-dimensional shape measuring system according to claim 1, wherein the data processing unit performs a calibration for calibrating a relative position and a posture when performing a measuring operation from each of the plurality of directions. A three-dimensional shape measuring system characterized by obtaining parameters.
ムにおいて、 前記測定空間にある前記測定対象物を回転させる回転ス
テージをさらに備え、 前記データ処理手段は、前記複数の方向のそれぞれにつ
いて得られる前記校正用対象物に関する測定データから
前記回転ステージの回転軸の位置を求め、前記回転軸回
りに測定データを回転移動させるための変換パラメータ
を求めることを特徴とする三次元形状測定システム。3. The three-dimensional shape measuring system according to claim 1, further comprising: a rotation stage for rotating the object to be measured in the measurement space, wherein the data processing unit obtains the data for each of the plurality of directions. A three-dimensional shape measuring system, wherein a position of a rotation axis of the rotary stage is obtained from measurement data on the calibration object to be obtained, and a conversion parameter for rotating and moving the measurement data about the rotation axis is obtained.
ムにおいて、 前記データ処理手段は、前記複数の方向のそれぞれにつ
いて得られる前記校正用対象物に関する測定データを高
精度に合成するための変換パラメータを求めることを特
徴とする三次元形状測定システム。4. The three-dimensional shape measurement system according to claim 1, wherein the data processing unit converts the measurement data on the calibration target obtained in each of the plurality of directions with high accuracy. A three-dimensional shape measuring system characterized by obtaining parameters.
ムにおいて、 前記データ処理手段は、前記複数の方向のそれぞれにつ
いて得られる前記校正用対象物に関する測定データを、
前記校正用対象物の既知データと比較し、当該測定デー
タを前記既知データに近づけるための変換パラメータを
求めることを特徴とする三次元形状測定システム。5. The three-dimensional shape measuring system according to claim 4, wherein the data processing unit obtains measurement data on the calibration target obtained in each of the plurality of directions.
A three-dimensional shape measuring system, wherein the three-dimensional shape measuring system is characterized by comparing the measured data with the known data of the calibration object and obtaining a conversion parameter for bringing the measured data closer to the known data.
元形状測定システムにおいて、 前記測定データには、前記複数の方向のそれぞれから測
定動作を行った際の測定倍率に関する情報が含まれ、 前記データ処理手段は、前記測定倍率に応じて前記測定
データを処理することを特徴とする三次元形状測定シス
テム。6. The three-dimensional shape measuring system according to claim 1, wherein the measurement data includes information on a measurement magnification when a measurement operation is performed from each of the plurality of directions. The three-dimensional shape measuring system, wherein the data processing means processes the measurement data according to the measurement magnification.
て投光手段からレーザ光を照射し、前記投光手段からの
レーザ光が前記測定対象物で反射する反射光を受光手段
で検出することにより、前記測定対象物の三次元形状を
測定する装置において前記測定対象物を複数の方向から
測定し、各方向から測定して得られる測定データに基づ
いて前記測定対象物の三次元形状データを生成する三次
元形状測定方法であって、 前記測定対象物の測定に先立って前記測定空間に校正用
対象物を設置する工程と、 前記測定装置により、前記校正用対象物を前記複数の方
向から測定する工程と、 前記複数の方向のそれぞれについて得られる前記校正用
対象物に関する測定データをワールド座標系の三次元形
状データに変換するための変換パラメータを求める工程
と、 前記変換パラメータを記憶する工程と、 前記測定対象物の測定の時に、前記複数の方向のそれぞ
れについて得られる前記測定対象物に関する測定データ
を、前記変換パラメータを用いてデータ変換を行うこと
により、前記三次元形状データを生成する工程と、を備
えることを特徴とする三次元形状測定方法。7. A measuring object provided in a measuring space is irradiated with laser light from a light projecting means, and a reflected light of the laser light from the light projecting means reflected by the measuring object is detected by a light receiving means. By measuring the three-dimensional shape of the measurement object in a device that measures the three-dimensional shape of the measurement object, the three-dimensional shape of the measurement object based on measurement data obtained by measuring from each direction A three-dimensional shape measurement method for generating data, wherein a step of installing a calibration target in the measurement space prior to the measurement of the measurement target, the measurement device, the plurality of calibration objects Measuring from a direction; and obtaining conversion parameters for converting measurement data on the calibration object obtained in each of the plurality of directions into three-dimensional shape data in a world coordinate system. A step of storing the conversion parameter; and, at the time of measuring the measurement object, performing data conversion on the measurement data regarding the measurement object obtained in each of the plurality of directions using the conversion parameter. And generating the three-dimensional shape data according to the following.
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