JP7698459B2

JP7698459B2 - ３次元計測装置及び３次元計測方法

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Publication number: JP7698459B2
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Inventors: 豊塚田
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Description

本開示は、３次元計測装置及び３次元計測方法に関する。

工場の生産ライン又は検査ラインにおいて、３次元計測装置が使用される。

特許第５４７７６５８号公報

３次元計測装置で複数の物体を順次計測する場合、物体ごとに物体の姿勢が変化する可能性がある。物体ごとに物体の姿勢が変化すると、３次元計測装置の計測精度が低下する可能性がある。

本開示は、物体の姿勢が変化しても、計測精度の低下を抑制することを目的とする。

本開示に従えば、物体の基準平面の３次元データを取得する基準データ取得部と、前記基準平面の反対方向を向く前記物体の測定平面の３次元データを取得する測定データ取得部と、前記基準平面の３次元データに基づいて、前記基準平面と前記物体の直線成分との交点を示す基準点を算出する基準点算出部と、前記測定平面の３次元データに基づいて、前記測定平面と前記物体の直線成分との交点を示す測定点を算出する測定点算出部と、前記基準平面の３次元データに基づいて、前記基準平面の傾斜角度を算出する傾斜角度算出部と、前記傾斜角度に基づいて、前記基準点を通り前記基準平面と基準角度で交差する基準線を設定する基準線設定部と、前記基準線と前記測定平面との交点を示す参照点を算出する参照点算出部と、前記測定点と前記参照点とのずれ量を算出するずれ量算出部と、を備える、３次元計測装置が提供される。

本開示によれば、物体の姿勢が変化しても、計測精度の低下を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る３次元計測装置を示す模式図である。図２は、実施形態に係る物体を示す図である。図３は、実施形態に係る処理装置を示す機能ブロック図である。図４は、実施形態に係る処理装置の処理方法を説明するための模式図である。図５は、実施形態に係る判定部の処理を説明するための模式図である。図６は、実施形態に係る変換パラメータの算出方法を説明するための模式図である。図７は、実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。図８は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。図９は、比較例に係る３次元計測装置を説明するための模式図である。図１０は、実施形態に係る物体を示す図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

実施形態においては、３次元空間座標系であるＸＹＺ直交座標系を規定し、ＸＹＺ直交座標系を参照しながら各部の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、３次元計測装置１に設定されたローカル座標系である。水平面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸と直交する水平面内のＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とする。水平面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＸ方向とする。Ｙ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＹ方向とする。Ｚ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＺ方向とする。Ｘ軸及びＹ軸を含む平面を適宜、ＸＹ平面、と称する。ＸＹ平面は、水平面と平行である。Ｚ軸は鉛直線と平行である。Ｚ軸方向は上下方向である。＋Ｚ方向は上方向であり、－Ｚ方向は下方向である。Ｚ軸は、ＸＹ平面と直交する。

［３次元計測装置］
図１は、実施形態に係る３次元計測装置１を示す模式図である。３次元計測装置１は、物体１０を計測して、物体１０の３次元データを取得する。物体１０は、３次元計測装置１の計測対象である。物体１０は、立体物である。実施形態において、物体１０は、製品である。３次元計測装置１は、物体１０の検査に使用される。

３次元計測装置１は、支持部材２と、搬送装置３と、第１撮像装置４と、第２撮像装置５と、処理装置６と、表示装置７とを備える。

支持部材２は、物体１０を支持する。支持部材２は、物体１０を支持する支持面２Ｓを有する。支持面２Ｓは、上方向を向く。支持面２Ｓは、ＸＹ平面と平行である。

搬送装置３は、物体１０を搬送する。搬送装置３は、支持部材２に物体１０を搬入する搬入部３Ａと、支持部材２から物体１０を搬出する搬出部３Ｂとを有する。搬入部３Ａにより、物体１０が支持部材２に順次搬入される。搬出部３Ｂにより、物体１０が支持部材２から順次搬出される。

第１撮像装置４は、支持部材２に支持されている物体１０を撮像する。第１撮像装置４は、物体１０の３次元データを取得可能である。第１撮像装置４は、支持部材２の下方に配置される。第１撮像装置４は、物体１０の下方から物体１０を撮像する。支持部材２は、開口２Ｍを有する。第１撮像装置４は、開口２Ｍを介して物体１０を撮像する。

第２撮像装置５は、支持部材２に支持されている物体１０を撮像する。第２撮像装置５は、物体１０の３次元データを取得可能である。第２撮像装置５は、支持部材２の上方に配置される。第２撮像装置５は、物体１０の上方から物体１０を撮像する。

第１撮像装置４及び第２撮像装置５のそれぞれは、ステレオ法、光切断法、及び位相シフト法のような公知の３次元計測方法を用いて、物体１０の３次元データを取得可能である。

第１撮像装置４と第２撮像装置５とは、支持部材２に支持されている物体１０を同時に撮像する。複数の物体１０が支持部材２に順次搬入される。第１撮像装置４及び第２撮像装置５のそれぞれは、支持部材２に搬入された複数の物体１０を順次撮像する。

複数の物体１０は、相互に接触しながら、支持部材２に順次搬入される。複数の物体１０が密接した状態で支持部材２に搬入されることにより、３次元計測装置１は、複数の物体１０を効率良く計測することができる。複数の物体１０が相互に接触しながら支持部材２に順次搬入されることにより、支持部材２において、物体１０ごとに物体１０の姿勢が変化する可能性がある。物体１０の姿勢とは、ＸＹ平面（支持面２Ｓ）に対する物体１０の傾きをいう。

処理装置６は、コンピュータシステムを含む。処理装置６は、第１撮像装置４及び第２撮像装置５のそれぞれにより取得された物体１０の３次元データに基づいて、物体１０を検査する。

表示装置７は、処理装置６の検査結果を表示する。表示装置７として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electroluminescence Display）のようなフラットパネルディスプレイが例示される。作業者は、表示装置７に表示される処理装置６の検査結果を確認することができる。

［物体］
図２は、実施形態に係る物体１０を示す図である。図２（Ａ）は、物体１０を示す側面図である。図２（Ｂ）は、物体１０を示す上面図である。図２に示すように、物体１０の外形は、直方体状である。物体１０は、基準平面１１と、測定平面１２と、直線成分１３とを有する。

基準平面１１は、平坦面である。測定平面１２は、平坦面である。測定平面１２は、基準平面１１の反対方向を向く。実施形態において、基準平面１１は、物体１０の下面である。測定平面１２は、物体１０の上面である。基準平面１１と測定平面１２とは、平行である。

図１に示すように、第１撮像装置４は、支持部材２に支持されている物体１０の基準平面１１と対向可能な位置に配置される。第２撮像装置５は、支持部材２に支持されている物体１０の測定平面１２と対向可能な位置に配置される。

図２に示すように、物体１０の直線成分１３は、基準平面１１と測定平面１２とを貫くように物体１０に設けられた孔（貫通孔）である。孔は、ストレート状である。実施形態において、直線成分１３は、物体１０に２つ設けられる。

実施形態において、直線成分１３は、基準平面１１と直交するように物体１０に設けられる。一方の直線成分１３と他方の直線成分１３とは、平行になるように設けられる。

以下の説明において、基準平面１１と直線成分１３との交点を適宜、基準点１４、と称する。測定平面１２と直線成分１３との交点を適宜、測定点１５、と称する。

実施形態において、基準点１４は、直線成分１３である孔の下端部の中心である。測定点１５は、直線成分１３である孔の上端部の中心である。

［処理装置］
図３は、実施形態に係る処理装置６を示す機能ブロック図である。図４は、実施形態に係る処理装置６の処理方法を説明するための模式図である。

処理装置６は、基準データ取得部６１と、測定データ取得部６２と、基準点算出部６３と、測定点算出部６４と、傾斜角度算出部６５と、基準線設定部６６と、参照点算出部６７と、ずれ量算出部６８と、判定部６９と、出力部７０と、補正部７１とを有する。

基準データ取得部６１は、第１撮像装置４から物体１０の基準平面１１の３次元データを取得する。基準データ取得部６１により取得される３次元データは、画像データである。上述のように、第１撮像装置４は、物体１０の基準平面１１と対向可能な位置に配置される。第１撮像装置４は、物体１０の基準平面１１を撮像して、基準平面１１の３次元データを取得する。第１撮像装置４は、基準平面１１の３次元データを処理装置６に出力する。基準データ取得部６１は、第１撮像装置４から出力された基準平面１１の３次元データを取得する。

測定データ取得部６２は、第２撮像装置５から物体１０の測定平面１２の３次元データを取得する。測定データ取得部６２により取得される３次元データは、画像データである。上述のように、第２撮像装置５は、物体１０の測定平面１２と対向可能な位置に配置される。第２撮像装置５は、物体１０の測定平面１２を撮像して、測定平面１２の３次元データを取得する。第２撮像装置５は、測定平面１２の３次元データを処理装置６に出力する。測定データ取得部６２は、第２撮像装置５から出力された測定平面１２の３次元データを取得する。

基準点算出部６３は、基準データ取得部６１により取得された基準平面１１の３次元データに基づいて、基準平面１１と直線成分１３との交点を示す基準点１４を算出する。基準点算出部６３は、ＸＹＺ直交座標系における基準点１４の位置を算出する。図４に示すように、実施形態において、基準点１４は、直線成分１３である孔の下端部の中心である。

測定点算出部６４は、測定データ取得部６２により取得された測定平面１２の３次元データに基づいて、測定平面１２と直線成分１３との交点を示す測定点１５を算出する。測定点算出部６４は、ＸＹＺ直交座標系における測定点１５の位置を算出する。図４に示すように、実施形態において、測定点１５は、直線成分１３である孔の上端部の中心である。

傾斜角度算出部６５は、基準データ取得部６１により取得された基準平面１１の３次元データに基づいて、ＸＹ平面に対する基準平面１１の傾斜角度αを算出する。図１を参照して説明したように、複数の物体１０は、相互に接触しながら支持部材２に順次搬入される。その結果、支持部材２において、物体１０ごとに物体１０の姿勢が変化する可能性がある。すなわち、ＸＹ平面に対する基準平面１１の傾斜角度αが、物体１０ごとに変化する可能性がある。傾斜角度算出部６５は、複数の物体１０のそれぞれの基準平面１１の傾斜角度αを算出する。

基準線設定部６６は、基準点１４を通り基準平面１１と基準角度βで交差する基準線１６を設定する。基準線１６は、直線である。実施形態において、基準角度βは、９０°である。すなわち、基準線１６は、基準点１４を通る基準平面１１の法線である。ＸＹ平面に対する基準平面１１の傾斜角度αは、傾斜角度算出部６５により算出される。基準線設定部６６は、傾斜角度算出部６５により算出された傾斜角度αに基づいて、基準点１４を通り基準平面１１と基準角度βで交差する基準線１６を設定することができる。

参照点算出部６７は、基準線設定部６６により設定された基準線１６と測定平面１２との交点を示す参照点１７を算出する。参照点算出部６７は、ＸＹＺ直交座標系における参照点１７の位置を算出する。実施形態において、基準平面１１と測定平面１２とは、平行である。基準平面１１と測定平面１２との距離は、物体１０の設計データなどから導出可能な既知データである。したがって、参照点算出部６７は、基準線１６と測定平面１２との交点を示す参照点１７を算出することができる。

なお、参照点算出部６７は、基準データ取得部６１により取得された基準平面１１の３次元データ及び測定データ取得部６２により取得された測定平面１２の３次元データに基づいて、参照点１７を算出してもよい。ＸＹＺ直交座標系における基準平面１１の位置及びＸＹ平面に対する基準平面１１の傾斜角度αは、第１撮像装置４により取得された基準平面１１の３次元データに基づいて算出可能である。ＸＹＺ直交座標系における測定平面１２の位置及びＸＹ平面に対する測定平面１２の傾斜角度は、第２撮像装置５により取得された測定平面１２の３次元データに基づいて算出可能である。そのため、参照点算出部６７は、基準平面１１と測定平面１２との相対角度及び基準平面１１と測定平面１２との距離を算出可能である。したがって、基準平面１１と測定平面１２とが平行でなくても、参照点算出部６７は、基準線１６と測定平面１２との交点を示す参照点１７を算出することができる。

ずれ量算出部６８は、測定点１５と参照点１７とのずれ量δを算出する。ずれ量δは、ＸＹＺ直交座標系における測定点１５と参照点１７との距離である。なお、ずれ量δは、基準点１４と測定点１５とを結ぶ直線１８と基準線１６とがなす角度でもよい。

実施形態において、ずれ量δは、基準平面１１に対する直線成分１３の直角度を示す。実施形態において、３次元計測装置１は、基準平面１１に対する直線成分１３の直角度を計測する。直角度とは、基準平面１１の法線に対する直線成分１３のずれ量δをいう。ずれ量δが小さいほど直角度は良く、ずれ量δが大きいほど直角度は悪い。

判定部６９は、ずれ量算出部６８により算出されたずれ量δが予め定められている閾値以下であるか否かを判定する。

図５は、実施形態に係る判定部６９の処理を説明するための模式図である。図２を参照して説明したように、物体１０は、基準平面１１と直線成分１３とが直交するように製造される。すなわち、物体１０は、直線成分１３の直角度を示すずれ量δが小さくなるように製造される。例えば製造不良に起因して、図５に示すように、基準平面１１と直線成分１３とが直交せず、直線成分１３が基準平面１１に対して傾斜するように、物体１０が製造されてしまう場合がある。すなわち、直線成分１３のずれ量δが大きくなってしまう場合がある。判定部６９は、ずれ量δが閾値以下であるか否かを判定する。ずれ量δが閾値以下である物体１０は、良品であると判定される。ずれ量δが閾値を超える物体１０は、不良品であると判定される。

出力部７０は、判定部６９の判定結果を出力する。出力部７０は、判定部６９において物体１０の直線成分１３のずれ量δが閾値以下であると判定された場合、物体１０が良品であることを示す検査結果を出力する。出力部７０は、判定部６９において物体１０の直線成分１３のずれ量δが閾値を超えると判定された場合、物体１０が不良品であることを示す検査結果を出力する。実施形態において、出力部７０は、物体１０の検査結果を表示装置７に出力する。表示装置７は、物体１０の検査結果を表示する。

補正部７１は、物体１０を支持する支持部材２が配置される３次元空間座標系（ＸＹＺ直交座標系）と第１撮像装置４のローカル座標系及び第２撮像装置５のローカル座標系との変換パラメータを算出する。第１撮像装置４のローカル座標系は、第１撮像装置４が有するイメージセンサに設定されるカメラ座標系である。第２撮像装置５のローカル座標系は、第２撮像装置５が有するイメージセンサに設定されるカメラ座標系である。

図６は、実施形態に係る変換パラメータの算出方法を説明するための模式図である。図６に示すように、キャリブレーション用の治具２０が支持部材２に支持される。治具２０は、直方体状のボディ２３と、ボディ２３の下面に設けられた第１特徴点２１と、ボディ２３の上面に設けられた第２特徴点２２とを有する。実施形態において、第１特徴点２１は、ボディ２３の下面に設けられた一対の凸部である。第２特徴点２２は、ボディ２３の上面に設けられた一対の凸部である。第１特徴点２１の一対の凸部の相対距離は、治具２０の設計データから導出可能な既知データである。第２特徴点２２の一対の凸部の相対距離は、治具２０の設計データから導出可能な既知データである。第１特徴点２１の一対の凸部の相対距離と、第２特徴点２２の一対の凸部の相対距離とは、等しい。

第１撮像装置４により、第１特徴点２１が撮像される。第２撮像装置５により、第２特徴点２２が撮像される。補正部７１は、第１撮像装置４により取得された第１特徴点２１の３次元データと、第２撮像装置５により取得された第２特徴点２２の３次元データとに基づいて、支持部材２が配置される３次元空間座標系（ＸＹＺ直交座標系）と第１撮像装置４のローカル座標系及び第２撮像装置５のローカル座標系との変換パラメータを算出する。

補正部７１は、第１撮像装置４により取得された第１特徴点２１の３次元データに基づいて、ＸＹＺ直交座標系における第１特徴点２１の位置を算出する。補正部７１は、第１特徴点２１の３次元データから算出した第１特徴点２１の一対の凸部の相対距離と、既知データである第１特徴点２１の一対の凸部の相対距離とに基づいて、第１撮像装置４の内部パラメータをキャリブレーションする。

同様に、補正部７１は、第２撮像装置５により取得された第２特徴点２２の３次元データに基づいて、ＸＹＺ直交座標系における第２特徴点２２の位置を算出する。補正部７１は、第２特徴点２２の３次元データから算出した第２特徴点２２の一対の凸部の相対距離と、既知データである第２特徴点２２の一対の凸部の相対距離とに基づいて、第２撮像装置５の内部パラメータをキャリブレーションする。

補正部７１は、第１撮像装置４の内部パラメータ及び第２撮像装置５の内部パラメータのそれぞれをキャリブレーションした後、支持部材２が配置されるＸＹＺ直交座標系と第１撮像装置４のローカル座標系及び第２撮像装置５のローカル座標系との変換パラメータを算出する。

補正部７１により変換パラメータが算出されることにより、基準データ取得部６１は、変換パラメータに基づいて、第１撮像装置４により取得された第１撮像装置４のローカル座標系の位置を、ＸＹＺ直交座標系の位置に変換することができる。同様に、測定データ取得部６２は、変換パラメータに基づいて、第２撮像装置５により取得された第２撮像装置５のローカル座標系の位置を、ＸＹＺ直交座標系の位置に変換することができる。

［検査方法］
図７は、実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。計測対象である物体１０が搬送装置３の搬入部３Ａにより支持部材２に搬入される。支持部材２は、物体１０を支持する。第１撮像装置４は、支持部材２に支持されている物体１０の基準平面１１を撮像する。第２撮像装置５は、支持部材２に支持されている物体１０の測定平面１２を撮像する。

基準データ取得部６１は、第１撮像装置４から基準平面１１の３次元データを取得する（ステップＳ１）。測定データ取得部６２は、第２撮像装置５から測定平面１２の３次元データを取得する（ステップＳ２）。

基準点算出部６３は、ステップＳ１において取得された基準平面１１の３次元データに基づいて、基準平面１１と物体１０の直線成分１３との交点を示す基準点１４を算出する（ステップＳ３）。

測定点算出部６４は、ステップＳ２において取得された測定平面１２の３次元データに基づいて、測定平面１２と物体１０の直線成分１３との交点を示す測定点１５を算出する（ステップＳ４）。

傾斜角度算出部６５は、ステップＳ１において取得された基準平面１１の３次元データに基づいて、基準平面１１の傾斜角度αを算出する（ステップＳ５）。

基準線設定部６６は、ステップＳ５において算出された傾斜角度αに基づいて、基準点１４を通り基準平面１１と基準角度βで交差する基準線１６を設定する（ステップＳ６）。実施形態において、基準線設定部６６は、基準点１４を通る基準平面１１の法線を基準線１６として設定する。

参照点算出部６７は、ステップＳ６において設定された基準線１６とステップＳ２において取得された測定平面１２との交点を示す参照点１７を算出する（ステップＳ７）。

ずれ量算出部６８は、測定点１５と参照点１７とのずれ量δを算出する（ステップＳ８）。

判定部６９は、ステップＳ８において算出されたずれ量δが閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ９）。

ステップＳ９において、ずれ量δが閾値以下であると判定された場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、出力部７０は、物体１０が良品であることを示す検査結果を出力する（ステップＳ１０）。

ステップＳ９において、ずれ量δが閾値以下ではないと判定された場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、出力部７０は、物体１０が不良品であることを示す検査結果を出力する（ステップＳ１１）。

［コンピュータシステム］
図８は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の処理装置６は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。処理装置６の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、コンピュータプログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

コンピュータプログラムは、上述の実施形態に従って、コンピュータシステム１０００に、物体１０の基準平面１１の３次元データを取得することと、基準平面１１の反対方向を向く物体１０の測定平面１２の３次元データを取得することと、基準平面１１の３次元データに基づいて、基準平面１１と物体１０の直線成分１３との交点を示す基準点１４を算出することと、測定平面１２の３次元データに基づいて、測定平面１２と物体１０の直線成分１３との交点を示す測定点１５を算出することと、基準平面１１の３次元データに基づいて、基準平面１１の傾斜角度αを算出することと、傾斜角度αに基づいて、基準点１４を通り基準平面１１と基準角度βで交差する基準線１６を設定することと、基準線１６と測定平面１２との交点を示す参照点１７を算出することと、測定点１５と参照点１７とのずれ量δを算出することと、を実行させることができる。

［効果］
以上説明したように、実施形態によれば、基準平面１１に対する直線成分１３の直角度を示すずれ量δを計測する場合において、支持部材２において物体１０ごとに物体１０の姿勢が変化しても、計測制度の低下が抑制される。

図９は、比較例に係る３次元計測装置１Ｊを説明するための模式図である。比較例に係る３次元計測装置１Ｊは、物体１０の上方に配置される撮像装置５Ｊを有し、物体１０の下方に配置される撮像装置を有しない。比較例に係る３次元計測装置１Ｊは、一対の直線成分１３の距離Ｄに基づいて、直線成分１３の直角度を計測する。

複数の物体１０が相互に接触しながら支持部材２に順次搬入されることにより、支持部材２において、物体１０ごとに物体１０の姿勢が変化する可能性がある。物体１０の姿勢が変化した場合、撮像装置５Ｊによって取得される３次元データのみでは、直角度が悪いにも関わらず良いと誤判定されたり、直角度が良いにも関わらず悪いと誤判定されたりする可能性がある。

例えば、図９に示す物体１０Ａの直線成分１３の直角度は良い。図９に示す物体１０Ｂの直線成分１３の直角度は悪い。図９に示すように、物体１０Ｂの姿勢が変化すると、直角度が悪くても、撮像装置５Ｊにより計測される一対の測定点１５の距離Ｄは、物体１０Ａにおける距離Ｄと等しい値になる可能性がある。すなわち、物体１０Ｂは不良品であるにも関わらず、良品であると誤判定される可能性がある。また、図示は省略するが、物体１０Ａの姿勢が変化すると、撮像装置５Ｊにより計測される一対の測定点１５の距離Ｄが小さくなり、物体１０Ａは良品であるにも関わらず、不良品であると誤判定される可能性がある。

実施形態においては、第２撮像装置５のみならず、第１撮像装置４が設けられる。第１撮像装置４は、基準平面１１の３次元データを取得する。傾斜角度算出部６５は、基準平面１１の３次元データに基づいて、基準平面１１の傾斜角度αを算出する。基準線設定部６６は、傾斜角度算出部６５により算出された基準平面１１の傾斜角度αに基づいて、直線成分１３の直角度の判定の基準となる基準線１６を適正に設定することができる。参照点算出部６７は、適正に設定された基準線１６に基づいて、参照点１７を適正に算出することができる。これにより、ずれ量算出部６８は、直線成分１３の直角度を示すずれ量δを高精度に算出することができる。

［その他の実施形態］
図１０は、実施形態に係る物体１０を示す図である。上述の実施形態において、物体１０の直線成分１３は、基準平面１１と測定平面１２とを貫くように物体１０に設けられたストレート状の孔であることとした。図１０に示すように、物体１０の直線成分１３は、基準平面１１と測定平面１２とを貫くように物体１０に設けられたストレート状のピンでもよい。

上述の実施形態において、直線成分１３は、物体１０に２つ設けられることとした。直線成分１３は、１つでもよいし、３つ以上の任意の複数でもよい。

上述の実施形態において、基準角度βは、９０°であり、３次元計測装置１は、基準平面１１に対する直線成分１３の直角度を計測することとした。基準角度βは、９０°よりも小さい角度でもよい。すなわち、３次元計測装置１は、直線成分１３の傾斜度を計測してもよい。

上述の実施形態において、基準平面１１と測定平面１２とは、平行でなくてもよい。基準平面１１と測定平面１２との相対位置が既知データであればよい。

１…３次元計測装置、２…支持部材、２Ｍ…開口、２Ｓ…支持面、３…搬送装置、３Ａ…搬入部、３Ｂ…搬出部、４…第１撮像装置、５…第２撮像装置、６…処理装置、７…表示装置、１０…物体、１１…基準平面、１２…測定平面、１３…直線成分、１４…基準点、１５…測定点、１６…基準線、１７…参照点、１８…直線、２０…治具、２１…第１特徴点、２２…第２特徴点、２３…ボディ、６１…基準データ取得部、６２…測定データ取得部、６３…基準点算出部、６４…測定点算出部、６５…傾斜角度算出部、６６…基準線設定部、６７…参照点算出部、６８…ずれ量算出部、６９…判定部、７０…出力部、７１…補正部、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース、α…傾斜角度、β…基準角度、δ…ずれ量。

Claims

物体の基準平面の３次元データを取得する基準データ取得部と、
前記基準平面の反対方向を向く前記物体の測定平面の３次元データを取得する測定データ取得部と、
前記基準平面の３次元データに基づいて、前記基準平面と前記物体の直線成分との交点を示す基準点を算出する基準点算出部と、
前記測定平面の３次元データに基づいて、前記測定平面と前記物体の直線成分との交点を示す測定点を算出する測定点算出部と、
前記基準平面の３次元データに基づいて、前記基準平面の傾斜角度を算出する傾斜角度算出部と、
前記傾斜角度に基づいて、前記基準点を通り前記基準平面と基準角度で交差する基準線を設定する基準線設定部と、
前記基準線と前記測定平面との交点を示す参照点を算出する参照点算出部と、
前記測定点と前記参照点とのずれ量を算出するずれ量算出部と、を備え、
前記物体の直線成分は、前記基準平面に直交するように前記物体に設けられた孔又はピンである、
３次元計測装置。
前記基準平面と前記測定平面とは、平行である、
請求項１に記載の３次元計測装置。
前記基準角度は、９０°である、
請求項１又は請求項２に記載の３次元計測装置。
前記孔又はピンは、前記基準平面と前記測定平面とを貫くように前記物体に設けられる、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の３次元計測装置。
前記ずれ量が閾値以下であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果を出力する出力部と、を備える、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の３次元計測装置。
前記物体を支持する支持部材と、
前記支持部材に支持されている前記物体の前記基準平面と対向可能な位置に配置される第１撮像装置と、
前記支持部材に支持されている前記物体の前記測定平面と対向可能な位置に配置される第２撮像装置と、を備え、
前記基準データ取得部は、前記第１撮像装置から前記基準平面の３次元データを取得し、
前記測定データ取得部は、前記第２撮像装置から前記測定平面の３次元データを取得する、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の３次元計測装置。
第１特徴点と第２特徴点とを有する治具が前記支持部材に支持され、
前記第１撮像装置により、前記第１特徴点が撮像され、
前記第２撮像装置により、前記第２特徴点が撮像され、
前記第１特徴点の３次元データと、前記第２特徴点の３次元データとに基づいて、前記支持部材が配置される３次元空間座標系と前記第１撮像装置のローカル座標系及び前記第２撮像装置のローカル座標系との変換パラメータを算出する補正部を備える、
請求項６に記載の３次元計測装置。
物体の基準平面の３次元データを取得することと、
前記基準平面の反対方向を向く前記物体の測定平面の３次元データを取得することと、
前記基準平面の３次元データに基づいて、前記基準平面と前記物体の直線成分との交点を示す基準点を算出することと、
前記測定平面の３次元データに基づいて、前記測定平面と前記物体の直線成分との交点を示す測定点を算出することと、
前記基準平面の３次元データに基づいて、前記基準平面の傾斜角度を算出することと、
前記傾斜角度に基づいて、前記基準点を通り前記基準平面と基準角度で交差する基準線を設定することと、
前記基準線と前記測定平面との交点を示す参照点を算出することと、
前記測定点と前記参照点とのずれ量を算出することと、を含み、
前記物体の直線成分は、前記基準平面に直交するように前記物体に設けられた孔又はピンである、
３次元計測方法。