以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
図1は、実施形態における形状測定装置の構成を示すブロック図である。図2は、実施形態の形状測定装置における測定部の構成を示すブロック図である。図3は、実施形態の形状測定装置において、第1態様で剛体支持部材に支持された各測定部を示す概略正面図である。図4は、実施形態の形状測定装置において、第2態様で剛体支持部材に支持された各測定部を示す概略正面図である。
実施形態における形状測定装置は、所定の測定範囲を持つ複数の測定部を用い、各測定部で測定された各測定範囲の各測定結果を互いに繋ぎ合わせることで、測定対象の3次元形状を測定する装置であり、そして、本実施形態では、前記各測定結果を互いに繋ぎ合わせる際に、前記各測定結果をそれぞれ補正する。前記測定対象は、任意の物体であってよいが、好適には、例えばスクリュー、プロペラおよびドリル等のような、球形、鞍形および螺旋形等の比較的複雑な形状であって連続的に滑らかに変化する測定面を持つ形状の物体である。
このような形状測定装置Dは、例えば、図1に示すように、複数の測定部1(1−1、1−2、1−3)と、図1に不図示の剛体支持部材2(図2および図3参照)と、制御処理部3と、記憶部4とを備え、図1に示す例では、さらに、入力部5と、出力部6と、インターフェース部(IF部)7とを備える。
複数の測定部1は、それぞれ、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、所定の測定範囲における画像を生成し、この生成した画像に基づいて測定対象Obにおける前記所定の測定範囲での3次元形状を測定する装置である。複数の測定部1は、それぞれ、例えば、いわゆる光切断法によって測定対象Obの3次元形状を測定する。光切断法は、公知技術であり、概略、線状(ストライプ状、スリット状)の光(線状光)を測定対象Obに照射(投光)し、前記線状光の照射方向と角度を持つ撮像方向から、測定対象Obにおける前記線状光の照射された領域を撮像することで前記線状光の反射光を含む画像を生成し、この生成した画像における前記線状光の形状から三角測量の原理によって測定対象Obにおける前記線状光1本分の3次元形状を求める手法である。そして、この光切断法では、測定対象Obに対し、前記線状光を、その線状光の延びる方向に直交する方向に走査することで、前記測定対象全体の3次元形状が得られる。
このような光切断法を用いる複数の測定部1は、それぞれ、例えば、図2に示すように、線状光光源部11と、撮像部12と、3次元形状演算部13とを備える。線状光光源部11は、3次元形状演算部13に接続され、3次元形状演算部13の制御に従って線状光を照射する装置である。線状光光源部11は、例えば、レーザ光を照射するレーザ光源と、前記レーザ光源から照射された前記レーザ光を線状に形成しこの形成した線状のレーザ光(線状レーザ光)を測定対象Obに照射する光学系とを備える。撮像部12は、線状光光源部11の照射方向(線状光光源部11の光軸AX1)に所定の角度φで交差する撮像方向(撮像部12の光軸AX2)から撮像するように配置され、3次元形状演算部13に接続され、3次元形状演算部13の制御に従って測定対象Obにおける前記線状レーザ光の照射された領域を撮像してその画像を生成する装置である。撮像部12は、いわゆるカメラであり、例えば、結像光学系、イメージセンサおよび画像処理回路を備えて構成され、測定対象Obにおける前記領域の光学像を結像光学系によってイメージセンサの受光面に結像し、この結像した前記光学像をイメージセンサによって受光して前記光学像の受光信号を生成し、この生成した前記光学像の受光信号に対し公知の画像処理を施すことによって測定対象Obにおける前記領域の画像(画像データ)を生成する。照射方向(線状光光源部11の光軸AX1)は、例えば垂直方向(0°)であり、撮像方向(撮像部12の光軸AX2)は、前記所定の角度φである。3次元形状演算部13は、線状光光源部11および撮像部12それぞれを当該機能に応じて制御し、撮像部12で得られた測定対象Obにおける前記領域の画像から光切断法によって測定対象Obの3次元形状を求める装置である。3次元形状演算部13は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)(またはCPU(Central Processor Unit))、メモリおよびその周辺回路を備えて構成される。3次元形状演算部13は、この求めた測定対象Obの3次元形状を制御処理部3へ出力する。
なお、上述では、複数の測定部1は、個別に、3次元形状演算部13を備えたが、共通に1つの3次元形状演算部13を備えて構成されて良く、あるいは、共通に1つの3次元形状演算部13が制御処理部3に機能的に備えられて良い。
そして、これら複数の測定部1は、これら複数の測定部1それぞれにおける各測定範囲の少なくとも一部が互いに重複しないように、剛体で形成された剛体支持部材2によって固定的に支持される。剛体とは、複数の測定部1それぞれで1つの各測定結果を得る間、これら複数の測定部1における相互位置関係が維持されることである。剛体支持部材2は、例えば、鋼材やステンレス材等で形成される剛体台座(剛体板)である。
より具体的には、複数の測定部1は、3個の第1ないし第3測定部1−1〜1−3を備えて成る。そして、これら第1ないし第3測定部1−1〜1−3は、第1態様では、例えば、図3に示すように、所定の中心点CPから等距離となるように、かつ、周方向に等間隔となるように、剛体支持部材2上に固定的に配設されている。より詳しくは、これら第1ないし第3測定部1−1〜1−3の各測定範囲が互いに重複すること無く順次に連続するように、そして、第2測定部1−2を中心に左右(前後)に周方向の等間隔で第1および第3測定部1−1、1−3が位置するように、これら第1ないし第3測定部1−1〜1−3は、剛体支持部材2上に配設され、締結部材(例えばネジやボルトとナット等)で剛体支持部材2に固定されている。このような第1態様で剛体支持部材2に固定的に配置される第1ないし第3測定部1−1〜1−3は、図3に示すように、測定対象Obの曲面の形状を一度に測定する場合に好適な構成である。
また例えば、第2態様では、これら第1ないし第3測定部1−1〜1−3は、図4に示すように、測定面から等距離となるように、かつ、所定の一方向に沿って等間隔となるように、剛体支持部材2上に固定的に並設されている。より詳しくは、これら第1ないし第3測定部1−1〜1−3の各測定範囲が互いに重複すること無く順次に連続するように、そして、前記所定の一方向に沿って等間隔で第1および第3測定部1−1、1−3が順次に位置するように、これら第1ないし第3測定部1−1〜1−3は、剛体支持部材2上に並設され、締結部材(例えばネジやボルトとナット等)で剛体支持部材2に固定されている。このような第2態様で剛体支持部材2に固定的に配置される第1ないし第3測定部1−1〜1−3は、図4に示すように、測定対象Obの平面の形状を比較的広く面積で一度に測定する場合に好適な構成である。
以下では、第1ないし第3測定部1−1〜1−3が上記第1態様で剛体支持部材2に固定的に配設されている場合について説明するが、第1ないし第3測定部1−1〜1−3が上記第2態様で剛体支持部材2に固定的に配設されている場合も同様に説明できる。
図1に戻って、入力部5は、制御処理部3に接続され、例えば、測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば測定対象の名称等の測定する上で必要な各種データを形状測定装置Dに入力する機器であり、例えば、キーボードおよびマウス等である。出力部6は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、入力部5から入力されたコマンドやデータ、および、形状測定装置Dによって求められた測定対象の3次元形状等を出力する機器であり、例えばCRTディスプレイ、LCD(液晶ディスプレイ)および有機ELディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
なお、入力部5および出力部6からタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部5は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部6は、表示装置である。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な1または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、前記位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として形状測定装置Dに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い形状測定装置Dが提供される。
IF部7は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って外部機器との間でデータを入出力するためのインターフェース回路であり、例えば、Bluetooth(登録商標)規格を用いてデータを入出力するBluetoothインターフェース回路、IrDA(Infrared Data Asscoiation)規格を用いてデータを入出力するIrDAインターフェース回路およびUSB(Universal Serial Bus)規格を用いてデータを入出力するUSBインターフェース回路等である。また、IF部7は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って有線または無線で通信するための通信回路(通信カード)であって良い。このようなIF部7は、制御処理部3から入力された転送すべきデータを収容した通信信号を、通信ネットワークで用いられる通信プロトコルに従って生成し、この生成した通信信号を前記通信ネットワークを介して外部機器へ送信する。IF部7は、前記通信ネットワークを介して前記外部機器から通信信号を受信し、この受信した通信信号からデータを取り出し、この取り出したデータを制御処理部3が処理可能な形式のデータに変換して制御処理部3へ出力する。
記憶部4は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、当該形状測定装置Dの各部を当該各部の機能に応じて制御する制御プログラムや、複数の測定部1それぞれで測定された各測定結果をそれぞれ補正する補正プログラムや、前記補正プログラムで補正された後の各測定結果を連結する連結処理プログラム等の制御処理プログラムが含まれる。前記各種の所定のデータには、例えば前記補正プログラムで使用される後述の位置ズレ量Bや傾斜角θ等の、測定対象の3次元形状を測定するために必要なデータが含まれる。このような記憶部4は、例えば不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等を備える。そして、記憶部4は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部3のワーキングメモリとなるRAM(Random Access Memory)等を備える。また、記憶部4は、例えばハードディスク等の比較的大容量の記憶装置を備えて良い。
そして、記憶部4は、位置ズレ量Bおよび傾斜角θを記憶するために、位置ズレ量情報記憶部41および傾斜角情報記憶部42を機能的に備える。
位置ズレ量情報記憶部41は、複数の測定点Pnそれぞれにおける各位置ズレ量B(Pn)を、測定対象Obの形状を測定する前に予め、記憶するものである。位置ズレ量B(P)は、測定点Pが、所定の第1方向に沿って延びる基準線から、前記所定の第1方向に直交する第2方向に沿ってずれたズレ量である。このような各位置ズレ量B(Pn)は、好ましくは、後述するように、所定の基準サンプルSPを測定することによって求められる。
傾斜角情報記憶部42は、複数の測定点Pnそれぞれにおける各傾斜角θ(Pn)を、測定対象Obの形状を測定する前に予め、記憶するものである。傾斜角θ(P)は、測定点Pにおける測定対象Obの表面の接平面と、前記第1および第2方向で形成される基準平面SF−Rとのなす角である。このような各傾斜角θ(Pn)は、好ましくは、後述するように、測定対象Obの設計データから求められる。また好ましくは、各傾斜角θ(Pn)は、測定対象Obを測定(実測)することによって求められる。
これら各位置ズレ量B(Pn)および各傾斜角θ(Pn)については、後に詳述する。
制御処理部3は、形状測定装置Dの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、測定対象の3次元形状を測定するための回路である。制御処理部3は、例えば、CPU(Central Processing Unit)およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部3には、制御処理プログラムが実行されることによって、制御部31、補正部32および連結処理部33が機能的に構成される。
制御部31は、形状測定装置Dの各部を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するものである。
補正部32は、複数の測定部1それぞれで測定された各測定結果をそれぞれ補正するものである。より具体的には、補正部32は、複数の測定点Pnそれぞれについて、当該測定点Pnでの位置ズレ量B(Pn)および傾斜角θ(Pn)に基づく補正値C(Pn)で当該測定点Pnでの測定結果(X(Pn)、Y(Pn)、Z(Pn))を補正する。より詳しくは、補正値C(Pn)は、B(Pn)×tanθ(Pn)であり、補正部32は、補正後の測定結果を(X(Pn)、Y(Pn)、Z(Pn)−B(Pn)×tanθ(Pn))として求める。
連結処理部33は、複数の測定部1それぞれで測定され補正部32によって補正された補正後の各測定結果を互いに繋ぎ合わせる連結処理を実行するものである。本実施形態では、複数の測定部1は、それぞれ、ローカル直交座標系XYZで測定対象Obの3次元形状を測定し、これら複数の測定部1それぞれで測定された各測定結果は、各ローカル座標系XYZ上で補正される。そして、当該形状測定装置Dは、ワールド直交座標系xyzを有し、連結処理部33は、このワールド座標系xyzでの複数の測定部1それぞれの各配設位置に基づいて、各ローカル座標系XYZでの各補正後の各測定結果をワールド座標系xyzへ座標変換することによって前記連結処理を実行する。
次に、本実施形態の動作について説明する。図5は、実施形態の形状測定装置における補正値を説明するための図である。図5(A)は、斜視図であり、図5(B)は、断面図である。図6は、実施形態の形状測定装置における位置ズレ量を説明するための図である。図6(A)は、斜視図であり、図6(B)は、上面図である。図7は、実施形態の形状測定装置における位置ズレ量の算出方法を説明するための図である。図7(A)は、要部全体図であり、図7(B)は、拡大断面図である。図8は、実施形態の形状測定装置における傾斜角の算出方法を説明するための図である。図8(A)は、斜視図であり、図8(B)は、断面図である。図9は、実施形態における形状測定装置の動作を示すフローチャートである。図10は、実施形態の形状測定装置における各測定部で測定された各測定結果の連結方法を説明するための図である。図10(A)は、第1測定部1−1用の第1ローカル座標系での第1測定部1−1の測定結果を示し、図10(B)は、第2測定部1−2用の第2ローカル座標系での第2測定部1−2の測定結果を示し、図10(C)は、第3測定部1−3用の第3ローカル座標系での第3測定部1−3の測定結果を示し、図10(D)は、ワールド座標系へ座標変換後の第1測定部1−1の測定結果を示し、図10(E)は、前記ワールド座標系へ座標変換後の第2測定部1−2の測定結果を示し、図10(F)は、前記ワールド座標系へ座標変換後の第3測定部1−3の測定結果を示し、図10(G)は、図10(D)ないし図10(F)に示す各測定結果を連結した連結後の測定結果を示す。
上述のように複数の測定部1、本実施形態では、第1ないし第3測定部1−1〜1−3が、その設計位置に正確に剛体支持部材2に配置される場合には、補正の有用性は、少ない。しかしながら、現実の製品では、第1ないし第3測定部1−1〜1−3をその設計位置に正確に剛体支持部材2に配置することは、機械精度上、難しい。あるいは、測定部1個々の製品ばらつきもある。このため、例えば、図5(A)に示すように、各測定部1−1〜1−3の各測定範囲、本実施形態では線状光SS−1〜SS−3は、各繋ぎ目が必ずしも一致せずにズレてしまう。このため、本実施形態では、図5(B)に示すように、測定点Pにおける位置ズレ量B(P)および傾斜角θ(P)が基準サンプルや設計データ等から予め求められ、高さの測定値H1に対し、補正値C(P)=B(P)×tanθ(P)が求められ、補正後の高さH2=H1−B(P)×tanθ(P)が求められている。このように光切断法によって求められる高さ(形状測定装置Dから測定対象Obの測定面SF−Obまでの距離)が補正される。以下、位置ズレ量B、傾斜角θおよび測定対象Obの測定動作を順に説明する。これらの説明において、第1ないし第3測定部1−1〜1−3それぞれには、各ローカル直交座標系XYZが図5に示すように設定される。より詳しくは、本実施形態では、光切断法が用いられるので、設計上の線状光の延びる方向に沿ってX軸(X方向)が設定され、これに直交する方向に沿ってY軸(Y方向)が設定される。光切断法の走査方向は、このY方向に設定される。そして、これらX軸およびY軸それぞれに直交する方向に沿ってZ軸(Z方向)が設定される。すなわち、線状光の照射方向(線状光光源部11の光軸AX1)に沿ってZ軸(Z方向)が設定される。
まず、位置ズレ量Bは、次のように求められ、位置ズレ量情報記憶部41に記憶される。この位置ズレ量Bの設定では、図6に示すように、所定の基準サンプルSPが用意される。この基準サンプルSPは、図6に示すように、設計上の線状光の延びる方向に沿った前記X軸(X方向)と同方向のx軸(x方向)、これに直交し、光切断法の走査方向に沿った前記Y軸(Y方向)と同方向のy軸(y方向)、および、これらx軸およびy軸それぞれに直交するz軸から成るワールド座標系xyzを設定した場合に、xz平面に平行な断面形状が測定対象Obと略同形状である。この基準サンプルSPでは、y方向には、測定対象と略同形状なxz平面が連続する。この基準サンプルSPにおける測定面(線状光が照射され撮像される面)SF−SPには、X軸(設計上の線状光の延びる方向、x軸)に平行な直線である基準線SS0が設けられる。そして、形状測定装置Dにおける第1ないし第3測定部1−1〜1−3によって各線状光SS−1〜SS−3が基準サンプルSPに照射されその各画像が撮像される。次に、各画像から基準線SS0の形状(基準線プロファイル)および各線状光SS1〜SS3の各形状(各レーザラインプロファイル)それぞれが求められる。次に、予め設定された所定の第1間隔ごとのX軸上の各点Xnそれぞれにおける基準線SS0と各線状光SS1〜SS3との距離△Y(Xn)が位置ズレ量B(Xn)として求められる(B(Xn)=△Y(Xn))。より具体的には、測定部1の撮像部12は、図2および図7(A)に示すように、前記所定の角度φで基準サンプルSPの測定面SF−SPを見込んでいるので、画像上では、図7(B)に示すように、見かけの距離(見かけの位置ズレ量)Eが求められる。この見かけの距離Eは、実際の距離△Y(実際の位置ズレ量B)を、撮像部12の光軸AX2を法線とする平面に射影したものである。このため、実際の距離△Yは、E/cosφとなる。したがって、位置ズレ量B(Xn)の演算では、1画素に写り込む被写体の実際の長さ(換算長)gが求められて記憶部4に予め記憶され、点Xnにおける基準線SS0と線状光SS1〜SS3との間のY方向の画素数enが求められ、この求められた画素数enに前記換算長gが乗算され(en×g)、この乗算結果がcosφで除算され、距離△Y(Xn)(=位置ズレ量B(Xn)=en×g/cosφ)が求められる。これによって基準サンプルSPの測定面SF−SPに対し、各点Pn(Xn)での位置ズレ量B(Pn(Xn))が求められる。そして、これら求められた各位置ズレ量B(Pn)が各点Pn(Xn)と対応付けられて位置ズレ量情報記憶部41に記憶される。
次に、傾斜角θは、次のように求められ、傾斜角情報記憶部42に記憶される。この傾斜角θの設定では、図8に示すように、形状測定装置Dにおける第1ないし第3測定部1−1〜1−3によって、Y方向に予め設定された第3間隔kだけ離間した2箇所それぞれに各線状光l1、l2が測定対象Obに照射され、それらの各画像が撮像され、前記2箇所での3次元形状が求められる。次に、これら前記2箇所での3次元形状から前記所定の第1間隔ごとのX軸上の各点Xnそれぞれにおける高さの差m(Xn)(=m1(Xn)−m2(Xn))が求められ、この求められた高さの差(Xn)が前記第3間隔kで除算され、傾斜角θ(Xn)が求められる(θ(Xn)=(m1(Xn)−m2(Xn))/k)。傾斜角θ(Xn)は、言い換えれば、点Xnにおける線状光l1の接線と、前記基準平面SF−Rとのなす角である。前記第3間隔kは、tanθ=(m1(Xn)−m2(Xn))/k)=θと近似できる範囲内で適宜に設定される。そして、このような傾斜角θ(Xn)の測定が前記所定の第2間隔ごとのY軸上の各点Ynそれぞれで実施される。これによって測定対象Obの測定面SF−Ob全面に対し、各点Pn(Xn、Yn)での傾斜角θ(Pn(Xn、Yn))が求められる。そして、これら求められた各傾斜角θ(Pn)が各点Pn(Xn、Yn)と対応付けられて傾斜角情報記憶部42に記憶される。
なお、上述では、2箇所で傾斜角θ(Xn)を求めたが、3箇所以上の複数箇所の測定結果から例えば最小二乗法等によって傾斜角θ(Xn)が求められても良い。また上述では、測定対象Obを用いて各点Pnの傾斜角θ(Pn)が求められたが、測定対象Obの設計データを用いて各点Pnの傾斜角θ(Pn)が求められても良い。例えば、前記第3間隔kだけ離間した2箇所の高さm1(Xn)、m2(Xn+k)が設計データから求められ、それらの高さの差m(Xn)が求められ、この求められた高さの差(Xn)が前記第3間隔kで除算され、傾斜角θ(Xn)が求められる。
このような準備(前処理)の実行後に、測定対象Obの測定が実施される。この測定対象Obの測定では、測定が開始されると、制御部31の制御に従って、Y方向における所定の走査位置Ynの測定が実施可能となるように、第1ないし第3測定部1−1〜1−3と測定対象Obとが図略の移動機構によって相対的に移動される(S1)。例えば、形状測定装置Dは、剛体支持部材2をY方向に沿って移動させる図略の駆動部を備え、前記駆動部によって剛体支持部材を移動することで、この処理S1が実行される。また例えば、形状測定装置Dは、Y方向に沿って移動する図略の載置台(ステージ)を備え、測定対象Obを載置した前記載置台を移動することで、この処理S1が実行される。
次に、当該走査位置Ynにおいて、制御部31の制御に従って第1ないし第3測定部1−1〜1−3によって、各線状光1本分の各3次元形状(Xn、Yn、Zn)が測定され、その各測定結果(Xn、Yn、Zn)が記憶部4に記憶される(S2)。
次に、制御部31によって全ての走査位置Ynで測定が終了したか否かが判定される(S3)。この判定の結果、全ての走査位置Ynで測定が終了していない場合(No)には、制御部31は、次の走査位置Ynでの測定を実施すべく、処理を処理S1に戻す。前記判定の結果、全ての走査位置Ynで測定が終了している場合(Yes)には、制御部31は、次の処理S4を実行する。
処理S4では、補正部32によって補正処理が実行される。より具体的には、補正部32は、記憶部4から測定点Pnの測定結果(Xn、Yn、Zn)を読み出し、この測定点Pnに対応する位置ズレ量B(Pn)および傾斜角θ(Pn)を読み出し、補正値C(Pn)としてB(Pn)×tanθ(Pn)を求め、この求めた補正値C(Pn)で測定結果(Xn、Yn、Zn)を補正して補正後の測定結果(Xn、Yn、Zn−B(Pn)×tanθ(Pn))を求め、この求めた補正後の測定結果(Xn、Yn、Zn−B(Pn)×tanθ(Pn))を記憶部4に記憶する。なお、上述では、補正処理S4で補正値C(Pn)が求められたが、補正値C(Pn)は、予め求められて測定点Pnと対応付けて記憶部4に記憶され、補正処理S4で記憶部4から読み出されて用いられても良い。また、上述では、各測定点Pnそれぞれにその測定結果を補正するための位置ズレ量B(Pn)および傾斜角θ(Pn)が上述のように予め準備されたが、測定点Qに対応する位置ズレ量B(Q)および傾斜角θ(Q)が無い場合には、測定点Qの周辺に位置する点Pnに与えられている位置ズレ量B(Pn)および傾斜角θ(Pn)から補間によって測定点Qに対応する位置ズレ量B(Q)および傾斜角θ(Q)が生成されても良い。
次に、第1ないし第3測定部1−1〜1−3によって測定され補正部32によって補正された補正後の測定結果を互いに繋ぎ合わせる連結処理が連結処理部33によって実行される(S5)。より具体的には、連結処理部33は、ワールド座標系xyzでの複数の測定部1それぞれの各配設位置に基づいて、各ローカル座標系XYZでの各補正後の各測定結果(Xn、Yn、Zn−B(Pn)×tanθ(Pn))をワールド座標系xyzへ座標変換する。
一例では、第1ないし第3測定部1−1〜1−3が図3に示す第1態様で剛体支持部材2に組み付けられている場合において、上述の処理Sないし処理S4の各処理を実行することによって、第1測定部1−1は、図10(A)に示すように、その第1ローカル座標系X1Y1Z1で測定対象Obを測定し、その補正後の測定結果PFa−1を求め、第2測定部1−2は、図10(B)に示すように、その第2ローカル座標系X2Y2Z2で測定対象Obを測定し、その補正後の測定結果PFa−2を求め、第3測定部1−3は、図10(C)に示すように、その第3ローカル座標系X3Y3Z3で測定対象Obを測定し、その補正後の測定結果PFa−3を求めている。ワールド座標系xyzでの第1測定部1−1は、図10(D)に示すように、第1ローカル座標系X1Y1Z1の座標原点がワールド座標系では(x1、y1)であってZ1軸が時計回りに角度(360−φ1)だけ回転しているように配置されている。このため、連結処理部33は、図10(D)に示すように、第1ローカル座標系X1Y1Z1での補正後の測定結果PFa−1をワールド座標系xyzの点(x1、y1)を中心に反時計回りに角度φ1だけ回転することで、第1ローカル座標系X1Y1Z1での補正後の測定結果PFa−1をワールド座標系xyzへ座標変換する。この結果、第1ローカル座標系X1Y1Z1での補正後の測定結果PFa−1は、ワールド座標系xyzでの補正後の測定結果PFb−1となる。ワールド座標系xyzでの第2測定部1−2は、図10(E)に示すように、第2ローカル座標系X2Y2Z2の座標原点がワールド座標系では(x2、y2)であってZ2軸が時計回りに角度(360−φ2)だけ回転しているように配置されている。このため、連結処理部33は、図10(E)に示すように、第2ローカル座標系X2Y2Z2での補正後の測定結果PFa−2をワールド座標系xyzの点(x2、y2)を中心に反時計回りに角度φ2だけ回転することで、第2ローカル座標系X2Y2Z2での補正後の測定結果PFa−2をワールド座標系xyzへ座標変換する。この結果、第2ローカル座標系X2Y2Z2での補正後の測定結果PFa−2は、ワールド座標系xyzでの補正後の測定結果PFb−2となる。そして、ワールド座標系xyzでの第3測定部1−3は、図10(F)に示すように、第3ローカル座標系X3Y3Z3の座標原点がワールド座標系では(x3、y3)であってZ3軸が時計回りに角度(360−φ3)だけ回転しているように配置されている。このため、連結処理部33は、図10(F)に示すように、第3ローカル座標系X3Y3Z3での補正後の測定結果PFa−3をワールド座標系xyzの点(x3、y3)を中心に反時計回りに角度φ3だけ回転することで、第3ローカル座標系X3Y3Z3での補正後の測定結果PFa−3をワールド座標系xyzへ座標変換する。この結果、第3ローカル座標系X3Y3Z3での補正後の測定結果PFa−3は、ワールド座標系xyzでの補正後の測定結果PFb−3となる。この結果、図10(G)に示すように、第1ないし第3測定部1−1〜1−3それぞれで測定された補正後の測定結果PFa−1〜PFa−3が連結され、測定対象Obの3次元形状PFが得られる。
そして、制御部31は、記憶部4に記憶された連結処理後における測定対象の3次元形状を出力部6に出力し(S6)、処理を終了する。なお、必要に応じて、制御部31は、記憶部4に記憶された連結処理後における測定対象の3次元形状をIF部7から外部へ出力する。
以上説明した通り、本実施形態における形状測定装置Dおよびこれに実装された形状測定方法は、複数の測定部1それぞれで測定された各測定結果をそれぞれ補正するので、各測定範囲の各測定結果を互いに繋ぎ合わせて測定対象Obの3次元形状を測定する場合でも、より高精度に測定できる。
また、上記形状測定装置Dよび上記形状測定方法は、位置ズレ量情報記憶部41をさらに備えるので、予め用意された各位置ズレ量B(Pn)を用いてより迅速に各測定結果を補正できる。
また、上記形状測定装置Dよび上記形状測定方法は、傾斜角情報記憶部42をさらに備えるので、予め用意された各傾斜角θ(Pn)を用いてより迅速に各測定結果を補正できる。
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。