JP2011112578A - 形状測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】測定者に被測定物体に対するプローブの位置やライン光の照射角度をアシスト(支援)することができる形状測定装置を提供する。
【解決手段】光学式センサにより被測定物体51の形状を測定して測定情報を出力するプローブ12と、複数のアーム部11a及びプローブ12を回転可能に接続する2以上の関節部11bを有し、所定の空間内でプローブ12を移動可能に支持する移動機構部11と、関節部11bに設けられ、当該関節部11bが接続するアーム部11a間、若しくは、アーム部11aとプローブ12との角度情報を検出するエンコーダ21と、表示部30と、測定情報及び角度情報から、被測定物体51の形状情報を算出するとともに、形状情報を表示部30に出力する制御部20と、を有する形状測定装置100において、制御部20は、プローブ12の操作を支援するアシスト表示を表示部30に表示するように構成される。
【選択図】図1
【解決手段】光学式センサにより被測定物体51の形状を測定して測定情報を出力するプローブ12と、複数のアーム部11a及びプローブ12を回転可能に接続する2以上の関節部11bを有し、所定の空間内でプローブ12を移動可能に支持する移動機構部11と、関節部11bに設けられ、当該関節部11bが接続するアーム部11a間、若しくは、アーム部11aとプローブ12との角度情報を検出するエンコーダ21と、表示部30と、測定情報及び角度情報から、被測定物体51の形状情報を算出するとともに、形状情報を表示部30に出力する制御部20と、を有する形状測定装置100において、制御部20は、プローブ12の操作を支援するアシスト表示を表示部30に表示するように構成される。
【選択図】図1
Description
本発明は、形状測定装置に関する。
多関節型アームの先端に非接触センサを有するプローブを取り付けた形状測定装置であって、測定者が手動で操作することにより被検査物体の形状を測定するように構成された装置(以下、「マニュアル測定機」と呼ぶ)が開発されている(例えば、特許文献1参照)。
このようなマニュアル測定機で被検査物体の形状を測定する場合、特に、レーザスキャンによる非接触測定を行う場合には、被検査物体の形状や設置方向により、特定の方向から走査用のレーザ光を照射しないと、取得されたデータのデータ密度が低いといったデータの品質の低下が起きたり、全くデータを取得することができない場合があるという課題があった。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、測定者に被測定物体に対するプローブの位置やライン光の照射角度に関する情報を提示してアシスト(支援)することができる形状測定装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明に係る形状測定装置は、光学式センサにより被測定物体の形状を測定して測定情報を出力するプローブと、アーム部、及び、このアーム部間、若しくは、アーム部とプローブとを回転可能に接続する2以上の接続部を有し、所定の空間内でプローブを移動可能に支持する移動機構部と、接続部に設けられ、当該接続部が接続するアーム部間、若しくは、アーム部とプローブとの角度情報を検出する角度情報検出部と、表示部と、測定情報及び角度情報から、被測定物体の形状情報を算出するとともに、形状情報を表示部に出力する制御部と、を有し、制御部は、プローブの操作を支援するアシスト表示を表示部に表示するように構成される。
このような形状測定装置は、被測定物体の3次元情報を記憶する記憶部を有し、制御部は、記憶部から3次元情報を読み出して被測定物体の概略形状を生成し、当該概略形状とともに、アシスト表示を表示部に表示するように構成されることが好ましい。
あるいは、このような形状測定装置において、表示部は、測定者の頭部に装着され、この測定者の少なくとも一方の眼前に形状情報を投影する投影部と、当該表示部を装着した測定者の視野方向と略同一方向の画像を取得可能なカメラと、を有するヘッドマウントディスプレイで構成され、制御部は、このカメラにより被測定物体を異なる方位から測定した3枚以上の画像を取得し、当該画像を用いて被測定物体の概略形状を生成し、当該概略形状とともに、アシスト表示を表示部に表示するように構成されることが好ましい。
このとき、制御部は、プローブの向けられている方向を画像の方位として取得し、この方位を用いて画像から概略形状を生成することが好ましい。
また、このような形状測定装置において、制御部は、アシスト表示の概略形状に形状情報を位置整合させて重ね合わせて表示部に表示するように構成されることが好ましい。
また、このような形状測定装置において、アシスト情報は、被測定物体に対するプローブの位置に関する情報であることが好ましい。
また、このような形状測定装置において、制御部は、被測定物体の形状情報を算出する毎に、アシスト表示を更新するか否かを判定するように構成されることが好ましい。
このとき、制御部は、プローブと被測定物体の走査面との距離が変化することを検出してアシスト表示を更新するように構成されることが好ましい。
また、このような形状測定装置において、制御部は、測定者の視点に応じた被測定物体の測定面に対するアシスト表示を表示部に表示するように構成されることが好ましい。
さらに、このような形状測定装置において、プローブに設けられた光学式センサは、光源と、この光源からの光をライン光として被測定物体に照射するライン光形成光学系と、ライン光の反射光を結像する撮像光学系と、この反射光の像を検出する撮像素子と、を有し、制御部は、撮像素子により検出された像により、三角測量の原理により被測定物体の形状を算出するように構成されることが好ましい。
本発明に係る形状測定装置を以上のように構成すると、測定者に被測定物体に対してプローブの位置やライン光の照射角度に関する情報を提示してアシスト(支援)することができる。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図1〜図3を用いて、本実施形態に係る形状測定装置の構成について説明する。この形状測定装置100は、例えば、ステージ50上に載置された被測定物体51の形状を測定する形状測定部10と、この形状測定部10から出力される角度情報及び測定情報に基づいて被測定物体51に関する形状情報を算出する制御部20と、算出された形状情報を、例えば、3次元画像にして出力するための表示部30と、を有して構成される。なお、被測定物体51は、ステージ50上に載置されていなくても測定可能である。また、この形状測定装置100は、測定者が形状測定部10を操作して被測定物体51の形状情報を取得するように構成されたマニュアル測定機である。
形状測定部10は、複数のアーム部11aを複数の関節部(接続部)11bで接続した多関節構造の移動機構部11と、この移動機構部11の先端部(最も先端側に位置するアーム部11aの先端部)に対して取付部14を介して着脱可能に構成されたプローブ12と、移動機構部11の基端部(最も基端側に位置するアーム部11aの基端部)が取り付けられた基台13と、を有して構成される。なお、関節部11bは、アーム部11a同士を繋ぎ、一方のアーム部11aに対して他方のアーム部11aを回転させる(揺動させる)ものや、基台13に対して基端側のアーム部11aを接地面に垂直方向の軸を中心に回転させるもの、若しくは、取付部14に取り付けられたプローブ12を、先端側のアーム部11aに対して揺動させたり、回転させたりするものがある。
関節部11bの回転軸の各々には、基台13や基端側に位置するアーム部11aに対して、この関節部11bに接続された先端側に位置するアーム部11a若しくはプローブ12のなす角度を検出するためにこの回転軸の回転量を計測するエンコーダ(角度情報検出部)21が取り付けられており、これらのエンコーダ21による計測値(以下、「角度情報」と呼ぶ)は、図2に示すように、制御部20に出力される。
一方、プローブ12には、図3に示すように、レーザーダイオード等の光源41と、この光源41から放射された光をシリンドリカルレンズ等のトーリックレンズ光学系によりライン光としてステージ50上の被測定物体51に照射するライン光形成光学系42と、被測定物体51に投射されたライン光の像(以下、「ライン像」と呼ぶ)を結像する撮像光学系43と、このライン像を検出する撮像素子44と、からなる光学式センサ40が設けられている。また、図1に示すように、このプローブ12には、測定者が、被測定物体51の形状測定の開始及び停止を制御部20に指示するための操作スイッチ25が設けられている。なお、光源41から放射された光をライン光に変換するには、ガルバノスキャナ等によりライン光として照射する構成でも実現可能である。
また、制御部20には、図2に示すように、この形状測定装置100による被測定物体51の形状測定の処理を制御する処理部22と、エンコーダ21の各々から出力される角度情報を用いてプローブ12の空間座標(測定空間内の予め決められた点を原点とする座標であって、以下、「位置情報」と呼ぶ。なお、プローブ12の姿勢情報も位置情報に含まれる。)を演算する位置演算部23と、撮像素子44から出力されるライン像(以下、「測定情報」と呼ぶ)及び位置演算部23から出力される位置情報を用いて、被測定物体51の形状情報を算出する形状演算部24と、被測定物体51に対してどのようにプローブ12を移動させて走査するかを測定者に対してアシスト(支援)するアシスト表示部27と、を有して構成されている。なお、操作スイッチ25からの出力(操作信号)は処理部22に入力され、光源41の点灯・消灯動作は処理部22により制御される。また、形状演算部24から出力された形状情報は、例えば、制御部20に設けられた記憶部26に記憶され、さらに、この形状情報は処理部22で処理されて表示部30に3次元画像として出力される。ここで、測定空間とは、この形状測定装置100により、プローブ12を移動させて被測定物体51の空間座標を取得できる範囲(空間)を指している。また、制御部20は、例えばコンピュータで実現され、処理部22、位置演算部23、形状演算部24及びアシスト表示部27は、このコンピュータで実行されるプログラムとして実装される。
ここで、アーム部11aの長さ等の情報は既知であるため、制御部20の位置演算部23は、エンコーダ21から出力された角度情報に基づいて、基台13や基端側に位置するアーム部11aに対する、先端側に接続されたアーム部11a若しくはプローブ12の角度を算出することにより、プローブ12の空間上の3次元座標(空間座標)を求めることができる。また同様に、プローブ12における光源41、ライン光形成光学系42、撮像光学系43及び撮像素子44の位置(座標)も既知であるため、形状演算部24は、三角測量の原理に基づいて撮像素子44で取得された測定情報(ライン像)を処理することにより、撮像素子44で撮像できる範囲内にある被測定物体51の形状(ライン光が投影されている被測定物体51の形状(例えば、この範囲の離散的に表される測定空間内での座標群として表現される))を演算して求めることができる。
なお、プローブ12による被測定物体51の形状情報の取得方法は、上述の光切断による三角測量による方法だけでなく、明視野画像を取得してコンピュータ解析により形状を測定する方法や、ステレオ画像を用いた三角測量による方法等を適宜用いることができる。
次に、この形状測定装置100を用いて被測定物体51の形状を測定する方法について図4を用いて説明する。なお、上述の図3において、被測定物体51をライン光により走査する方向をx軸とし、ライン光の長手方向をy軸とし、x軸及びy軸に直交する方向をz軸とする。被測定物体51の測定が開始されると、制御部20の処理部22は、まず、アシスト表示部27により、被測定物体51に対してどのようにプローブ12を移動させて走査するかをアシストするためのアシスト表示を表示部30に表示する(ステップS100)。このアシスト表示の詳細については後述する。操作者は、このアシスト表示に従って形状測定装置100のプローブ12を操作し、被測定物体51の測定開始位置にこのプローブ12を移動させる。そして、測定者は、被測定物体51に対してプローブ12を所定の距離及び角度に配置し、操作スイッチ25をオン操作する。処理部22は、操作スイッチ25のオン操作を検知すると(ステップS110)、光源41を点灯させ、ライン光を被測定物体51に照射する(ステップS120)。この状態で、測定者は、被測定物体51の測定対象面に沿って(図3のx軸方向に)プローブ12を移動させることにより、被測定物体51の表面を走査する。処理部22は、操作スイッチ25がオン操作されると、所定の時間間隔で、位置演算部23から位置情報を取得し(ステップS130)、さらに、撮像素子44から測定情報(ライン像)を取得して形状演算部24により被測定物体51の形状情報を取得し(ステップS140)、その都度、この形状情報を記憶部26に記憶する(ステップS150)。処理部22は、操作スイッチ25がオフ操作されるまで、この処理を繰り返すため、操作スイッチ25がオン操作されている間にプローブ12が走査した範囲の被測定物体51の形状情報が記憶部26に記憶される(ステップS160)。そして、操作スイッチ25が測定者によりオフ操作されると、処理部22は光源41を消灯し(ステップS170)、それまでに取得した形状情報を記憶部26から読み出して、被測定物体51の走査範囲の3次元画像を生成し(ステップS180)、表示部30に出力する(ステップS190)。このように、表示部30に測定結果である3次元画像を表示することにより、形状情報を適切に取得できたか否かや、被測定物体51のどの部分の形状情報を取得できたかなどを、測定者は、目視により、適宜確認することができる。
[第1の実施形態]
それでは、上述のステップS100において制御部20により表示部30に表示されるアシスト表示の第1の実施形態について説明する。この第1の実施形態においては、記憶部26に予め測定対象である被測定物体51の3次元情報であるCADデータ(以下、「モデル情報」と呼ぶ)を記憶しておき、このモデル情報を利用して表示部30にアシスト情報を表示するように構成されている。すなわち、アシスト表示部27は、記憶部26から被測定物体51のモデル情報を読み出し図5に示すように、表示部30の画面G1に被測定物体51の概略形状G1aを表示する。ここで、表示部30に表示される3次元画像は、いずれか一方の方向(視点)から当該被測定物体51を見たときの画像である(この方向を以降の説明では「ビュー」と呼ぶ)。このビューは、予め測定者が制御部20に接続された図示しない入力装置等により設定するように構成されている。そのため、アシスト表示部27は、まず、モデル情報から、被測定物体51の表面を複数の面(領域)に分割し、現在のビューにより表示されている被測定物体51の面のうち、いずれかを選択して、その面に対するプローブ12の位置に関する情報(測定対象面との距離やライン光の照射角度等)を表示部30に表示する。例えば、図5の場合では、測定対象面G1bに対するプローブ12の位置G1cや、ライン光の照射方向G1d、さらに、この測定対象面G1bにおける走査方向G1eが、模式図として表示される。あるいは、プローブ12と被測定物体51との距離やライン光の照射角度を文字情報G1fとして表示部30に表示するように構成することも可能である。なお、このライン光の照射方向及び距離は、このビューと同一方向に測定者が位置して走査を行う場合を標準としている。
それでは、上述のステップS100において制御部20により表示部30に表示されるアシスト表示の第1の実施形態について説明する。この第1の実施形態においては、記憶部26に予め測定対象である被測定物体51の3次元情報であるCADデータ(以下、「モデル情報」と呼ぶ)を記憶しておき、このモデル情報を利用して表示部30にアシスト情報を表示するように構成されている。すなわち、アシスト表示部27は、記憶部26から被測定物体51のモデル情報を読み出し図5に示すように、表示部30の画面G1に被測定物体51の概略形状G1aを表示する。ここで、表示部30に表示される3次元画像は、いずれか一方の方向(視点)から当該被測定物体51を見たときの画像である(この方向を以降の説明では「ビュー」と呼ぶ)。このビューは、予め測定者が制御部20に接続された図示しない入力装置等により設定するように構成されている。そのため、アシスト表示部27は、まず、モデル情報から、被測定物体51の表面を複数の面(領域)に分割し、現在のビューにより表示されている被測定物体51の面のうち、いずれかを選択して、その面に対するプローブ12の位置に関する情報(測定対象面との距離やライン光の照射角度等)を表示部30に表示する。例えば、図5の場合では、測定対象面G1bに対するプローブ12の位置G1cや、ライン光の照射方向G1d、さらに、この測定対象面G1bにおける走査方向G1eが、模式図として表示される。あるいは、プローブ12と被測定物体51との距離やライン光の照射角度を文字情報G1fとして表示部30に表示するように構成することも可能である。なお、このライン光の照射方向及び距離は、このビューと同一方向に測定者が位置して走査を行う場合を標準としている。
ところで、被測定物体51の形状により、同一方向の視点(ビュー)の中においても、複数の傾斜が存在したり、方向の異なる形状が存在する場合があり、このような場合、それぞれの測定対象面において、ライン光の照射方向や距離が異なる場合がある。例えば、図5における測定対象面G1g,G1hを測定する場合である。このように異なる測定対象面を測定する場合には、例えば、プローブ12に設けられた操作スイッチ25を測定者が操作することにより自由に測定対象面を切り替え、それに応じて適切なアシスト表示が表示部30に表示される。なお、照射角度及び距離の算出方法は、モデル情報等を参照して、各測定対象面に最適なアルゴリズムがアシスト表示部27により選択される。なお、測定対象面の切り替えは、操作スイッチ25を操作する以外に、例えば、プローブ12を測定対象面に対して図3のz軸方向に上下動させることにより、制御部20に指示するように構成することも可能である。
なお、プローブ12により測定された被測定物体51の形状情報は、アシスト表示されている被測定物体51の概略形状に位置整合させて重ね合わせて表示することにより、どの部分の計測が終了し、どの部分の計測が終了していないかを測定者が認識することができ、測定効率が向上する。また、表示部30におけるビューの切り替えも、制御部20に接続された入力装置や操作スイッチ25の操作により制御部20が行う。
[第2の実施形態]
また、被測定物体51の形状によっては、1つの測定対象面内でも異なる傾斜が存在する場合がある。そこで、図6に示すように、形状情報を取得する毎にアシスト表示の変更が必要かを判断して表示部30の表示を変更するように構成することも可能である。なお、図6において、第1の実施形態と同じ処理には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。具体的には、ステップS160で形状測定の終了でないと判断すると、アシスト表示部27は、アシスト表示の修正が必要か否かを判断する(ステップS162)。例えば、プローブ12の撮像素子44で測定される測定情報(ライン像)に基づいて撮像を行っている場合に、撮像を行うにしたがって、測定対象面の傾斜の変化により、この撮像素子44から測定対象面への距離が、撮像素子44の撮像範囲から離れる方向に移動している場合(撮像素子44の合焦中心から外側に移動している場合であって、例えば、被測定物体51の測定対象面が、走査方向と直交する方向(図3のz軸方向)に変化している場合)には、有効合焦範囲から外れる前に、それに応じてライン像が撮像素子44の中央に位置するように、ライン光の照射方向や距離のアシスト表示を変化させる。そして、処理部22は、このように修正されたアシスト表示を表示部30に表示し(ステップS164)、ステップS130に戻って測定処理を繰り返す。このように、測定対象面の形状に応じて適宜アシスト表示を修正することにより、測定者は、適切にプローブ12を操作することができ、より正確に被測定物体51の形状情報を取得することができる。
また、被測定物体51の形状によっては、1つの測定対象面内でも異なる傾斜が存在する場合がある。そこで、図6に示すように、形状情報を取得する毎にアシスト表示の変更が必要かを判断して表示部30の表示を変更するように構成することも可能である。なお、図6において、第1の実施形態と同じ処理には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。具体的には、ステップS160で形状測定の終了でないと判断すると、アシスト表示部27は、アシスト表示の修正が必要か否かを判断する(ステップS162)。例えば、プローブ12の撮像素子44で測定される測定情報(ライン像)に基づいて撮像を行っている場合に、撮像を行うにしたがって、測定対象面の傾斜の変化により、この撮像素子44から測定対象面への距離が、撮像素子44の撮像範囲から離れる方向に移動している場合(撮像素子44の合焦中心から外側に移動している場合であって、例えば、被測定物体51の測定対象面が、走査方向と直交する方向(図3のz軸方向)に変化している場合)には、有効合焦範囲から外れる前に、それに応じてライン像が撮像素子44の中央に位置するように、ライン光の照射方向や距離のアシスト表示を変化させる。そして、処理部22は、このように修正されたアシスト表示を表示部30に表示し(ステップS164)、ステップS130に戻って測定処理を繰り返す。このように、測定対象面の形状に応じて適宜アシスト表示を修正することにより、測定者は、適切にプローブ12を操作することができ、より正確に被測定物体51の形状情報を取得することができる。
ところで、以上の説明では、ビューの切り替えは、測定者の操作により行う場合について説明したが、制御部20が自動的に切り替えるように構成することも可能である。例えば、表示部30として図7に示すようなヘッドマウントディスプレイを用い、このヘッドマウントディスプレイ30に設けられたカメラ37の画像によりビューを切り替えるように構成することができる。この図7に示すヘッドマウントディスプレイ30は、左右のヘッドホーン31,32が、連結部33により連結されており、この連結部33は弾性を有している。このヘッドマウントディスプレイ30を装着するときには、ヘッドホーン31,32により両耳を挟んで連結部33の弾性により押さえつける形で測定者の頭部に装着する。また、左ヘッドホーン32には、支持アーム34が装着時の左右方向を回動軸として上下方向に回動可能に取り付けられており、その先端部には、測定者の左眼(不図示)に画像を投影する投影部35が取り付けられている。また、右ヘッドホーン31の外面には、このヘッドマウントディスプレイ30を操作するための操作部36が設けられている。さらに、右ヘッドホーン31にカメラ37が取り付けられている。このカメラ37は、測定者の頭部にヘッドマントディスプレイ30を装着したときに、測定者の視界と略同一方向を向くように取り付けられている。そして、このカメラ37の視野は、測定空間内に配置された被測定物体51の全体を撮影可能に設定されている。なお、このカメラ37から出力される画像及び操作部36の操作による操作信号は、図8に示すように、制御部20の処理部22に入力されるように構成されている。
このような構成の形状測定装置100において、アシスト表示部27は、アシスト表示をする際に、カメラ37から取得した画像とモデル情報から生成された概略形状(CAD画像)と比較し、現在、測定者の視点が被測定物体51のどの測定面に正対しているのかを判定し、この測定者の視点と一致するようにビューを切り替える(実際に見ている方向と適合率の高い方向にCAD画像による被測定物体51の形状の向きを変更する)ように構成される。このように、自動的に表示部30に表示される画像のビューを変更することにより、測定者はビューを切り替える操作をする必要がなくなるため、測定効率を向上させることができる。
なお、図7においては、カメラ37を右ヘッドホーン31の外面に1台取り付けた場合について説明したが、左ヘッドホーン32の外面にも取り付けて2台で被測定物体51を測定することにより、ステレオ画像による方法で被測定物体51の形状を検出することができるため、測定者の視点の特定精度が向上し、ビューの切り替え精度を向上させることができる。
また、このように、形状測定装置100の表示部30としてヘッドマウントディスプレイを用いると、測定者は、右眼で被測定物体51を目視するとともに、この被測定物体51に重ね合わせて左眼で制御部20からの出力画像、すなわち、被測定物体51の測定結果である3次元画像やアシスト情報を目視することができる。そのため、この測定者の姿勢に関わらず、常に被測定物体51と測定結果とを同時に目視することができるので、測定作業の効率を向上させることができる。
[第3の実施形態]
以上の説明では、予め記憶部26に記憶されている被測定物体51のモデル情報(CADデータ)から、アシスト表示を行う場合について説明したが、第2の実施形態で示したカメラ付のヘッドマウントディスプレイ30を用いることにより、CADデータの代わりにこのカメラの画像から被測定物体51の概略形状を求めてアシスト表示するように構成することもできる。以下、図9を用いて、被測定物体51の概略形状を取得するための処理について説明する。なお、制御部20に対する測定者の操作は、ここでは、ヘッドマントディスプレイ30の操作部36から行われるものとして説明するが、測定の開始・終了の指示のように、プローブ12に設けた操作スイッチ25から行うように構成することも可能である。
以上の説明では、予め記憶部26に記憶されている被測定物体51のモデル情報(CADデータ)から、アシスト表示を行う場合について説明したが、第2の実施形態で示したカメラ付のヘッドマウントディスプレイ30を用いることにより、CADデータの代わりにこのカメラの画像から被測定物体51の概略形状を求めてアシスト表示するように構成することもできる。以下、図9を用いて、被測定物体51の概略形状を取得するための処理について説明する。なお、制御部20に対する測定者の操作は、ここでは、ヘッドマントディスプレイ30の操作部36から行われるものとして説明するが、測定の開始・終了の指示のように、プローブ12に設けた操作スイッチ25から行うように構成することも可能である。
概略形状の取得処理が開始されると、処理部22は、カメラ37から出力される画像を表示部30に表示する(ステップS300)。そして、測定者は、カメラ37を被測定物体51に向け、表示部30に被測定物体51の画像が表示されるようにする。このとき、カメラ37が、測定空間において、被測定物体51をどの方向から見ているのかを検出するために、測定者は、プローブ12をこの測定者側から被測定物体51に向くように操作する。上述のように、制御部20の位置演算部23は、エンコーダ21から出力される角度情報を用いてプローブ12の空間座標を演算することができ、また、このプローブ12が取り付けられているアーム11の先端側の空間座標からプローブ12の方位も演算することができる。そのため、カメラ37と同じ方向にプローブ12を向けることにより、処理部22は、カメラ37の画像が被測定物体51をどの方位から撮影しているのかを判断することができる。そして、測定者は、表示部30に表示される被測定物体51の画像が、概略形状を取得するための画像として使用できると判断すると、操作部36を操作して、画像の取得指示を行う。
処理部22は、操作部36が操作されて、画像取得の操作信号を検出すると(ステップS310)、カメラ画像を取得し(ステップS320)、さらに、上述のようにエンコーダ21が出力する角度情報からプローブ12が向いている方位(方位情報)を取得し(ステップS330)、これらの情報を記憶部26に記憶する(ステップS340)。そして、処理部22は、操作部36から画像取得の終了指示がされたかを判定し、終了指示がされていない場合には、ステップS300に戻って別の方位からの被測定物体51の画像取得を行う(ステップS350)。一方、画像取得の終了が指示がされた場合には、異なる方位の画像が3枚以上撮影されているか否かを判断し、3枚以上ないときは、同様にステップS300に戻る(ステップS360)。カメラ37で撮影された被測定物体51の画像からこの被測定物体51の概略形状を算出するためには、少なくとも方位の異なる3枚以上の画像が必要だからである。
ステップS360で異なる方位の3枚以上の画像が取得されていると判断すると、処理部22は、これらの画像及び方位情報を記憶部26から読み出して被測定物体51の概略形状を生成し(ステップS370)、これを記憶部26に記憶し(ステップS380)、表示部30に表示する(ステップS390)。なお、ここで、概略形状とは、例えば、カメラ37で撮影した画像から被測定物体51の外形の形状を抽出して3次元画像として合成したものである。
以上のような処理により、この被測定物体51の概略形状を取得することにより、表示部30に上述のアシスト表示を行うことができる。また、このように概略形状を表示することで、測定した形状をこの概略形状と位置整合させて重ね合わせて表示部30に表示することができるため、測定者は、被測定物体51のどの領域の形状を取得したかを容易に判断することができ、作業効率を向上させることができる。なお、カメラ37を有するヘッドマウントディスプレイ30の代わりに、プローブ12をカメラに交換し、形状測定部10の移動機構部11を操作して被測定物体51の画像を取得し、この画像から概略形状を生成することも可能である。なお、上記説明では操作部36を使って各種の入力を行ったが、例えば投影部35の周囲に視線検出センサを設け、表示部30に表示される画面内に視線入力可能な表示型スイッチを設けて視線入力で各種入力を行ってもよい。また、被測定物体51に照射されるライン光はスリットを用いて作ることも可能である。
11 移動機構部 11aアーム部 11b 関節部(接続部)
12 プローブ 20 制御部 21 エンコーダ(角度情報検出部)
26 記憶部 30 表示部(ヘッドマウントディスプレイ)
35 投影部 37 カメラ
40 光学式センサ 41 光源 42 ライン光形成光学系
43 撮像光学系 44 撮像素子
51 被測定物体 100 形状測定装置
12 プローブ 20 制御部 21 エンコーダ(角度情報検出部)
26 記憶部 30 表示部(ヘッドマウントディスプレイ)
35 投影部 37 カメラ
40 光学式センサ 41 光源 42 ライン光形成光学系
43 撮像光学系 44 撮像素子
51 被測定物体 100 形状測定装置
Claims (10)
- 光学式センサにより被測定物体の形状を測定して測定情報を出力するプローブと、
アーム部、及び、前記アーム部間、若しくは、前記アーム部と前記プローブとを回転可能に接続する2以上の接続部を有し、所定の空間内で前記プローブを移動可能に支持する移動機構部と、
前記接続部に設けられ、当該接続部が接続する前記アーム部間、若しくは、前記アーム部と前記プローブとの角度情報を検出する角度情報検出部と、
表示部と、
前記測定情報及び前記角度情報から、前記被測定物体の形状情報を算出するとともに、前記形状情報を前記表示部に出力する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記プローブの操作を支援するアシスト表示を前記表示部に表示するように構成された形状測定装置。 - 前記被測定物体の3次元情報を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、前記記憶部から前記3次元情報を読み出して前記被測定物体の概略形状を生成し、当該概略形状とともに、前記アシスト表示を前記表示部に表示するように構成された請求項1に記載の形状測定装置。 - 前記表示部は、測定者の頭部に装着され、前記測定者の少なくとも一方の眼前に前記形状情報を投影する投影部と、当該表示部を装着した測定者の視野方向と略同一方向の画像を取得可能なカメラと、を有するヘッドマウントディスプレイで構成され、
前記制御部は、前記カメラにより前記被測定物体を異なる方位から測定した3枚以上の画像を取得し、当該画像を用いて前記被測定物体の概略形状を生成し、当該概略形状とともに、前記アシスト表示を前記表示部に表示するように構成された請求項1に記載の形状測定装置。 - 前記制御部は、前記プローブの向けられている方向を前記画像の方位として取得し、前記方位を用いて前記画像から前記概略形状を生成する、請求項3に記載の形状測定装置。
- 前記制御部は、前記アシスト表示の前記概略形状に前記形状情報を位置整合させて重ね合わせて前記表示部に表示するように構成された請求項2〜4いずれか一項に記載の形状測定装置。
- 前記アシスト情報は、前記被測定物体に対する前記プローブの位置に関する情報である請求項1〜5いずれか一項に記載の形状測定装置。
- 前記制御部は、前記被測定物体の形状情報を算出する毎に、前記アシスト表示を更新するか否かを判定するように構成された請求項1〜6いずれか一項に記載の形状測定装置。
- 前記制御部は、前記プローブと前記被測定物体の走査面との距離が変化することを検出して前記アシスト表示を更新するように構成された請求項7に記載の形状測定装置。
- 前記制御部は、前記測定者の視点に応じた前記被測定物体の測定面に対する前記アシスト表示を前記表示部に表示するように構成された請求項1〜8いずれか一項に記載の形状測定装置。
- 前記プローブに設けられた前記光学式センサは、光源と、前記光源からの光をライン光として前記被測定物体に照射するライン光形成光学系と、前記ライン光の反射光を結像する撮像光学系と、前記反射光の像を検出する撮像素子と、を有し、
前記制御部は、前記撮像素子により検出された前記像により、三角測量の原理により前記被測定物体の形状を算出するように構成された請求項1〜9いずれか一項に記載の形状測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009270910A JP2011112578A (ja) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | 形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009270910A JP2011112578A (ja) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | 形状測定装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2011112578A true JP2011112578A (ja) | 2011-06-09 |
Family
ID=44235012
Family Applications (1)
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JP2009270910A Pending JP2011112578A (ja) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | 形状測定装置 |
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JP (1) | JP2011112578A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014134383A (ja) * | 2013-01-08 | 2014-07-24 | Mitsutoyo Corp | 三次元測定装置、入力方法及びプログラム |
KR101828532B1 (ko) * | 2012-11-28 | 2018-02-12 | 한화지상방산 주식회사 | 레이저 센서 어셈블리 및 그의 제어방법 |
-
2009
- 2009-11-30 JP JP2009270910A patent/JP2011112578A/ja active Pending
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