| 【発明の名称】 |
三次元形状物体計測装置とこの装置を用いた三次元形状物体の計測方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】大上 秀晴
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| 【要約】 |
【課題】計測操作の簡便化と計測時間の短縮化が図れかつ低コストの三次元形状物体計測装置とその計測方法を提供すること。
【解決手段】撮像系と制御系を備えた三次元形状物体計測装置であって、三次元形状物体である雌コネクタ100 を保持する固定治具10と、光軸方向がＸ、Ｙ、Ｚ方向に設定され各々の光軸が一点で直交しかつ雌コネクタの投影像を順次撮像するＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ20、30と、各基本ＣＣＤカメラに対応して設けられかつ対応する各基本ＣＣＤカメラの撮像時に同期して雌コネクタを順次照明するＸ、Ｙ、Ｚ方向のＬＥＤ照明25、35、45と、固定治具をＸＹ方向へ移動させるＸＹ移動ステージ11並びにＺ方向基本ＣＣＤカメラをＺ方向に移動させるＺ移動ステージとで撮像系の主要部が構成され、かつ、各基本ＣＣＤカメラにより順次撮像された雌コネクタの各画像データをファイルに記録する記録手段が制御系に含まれていることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】少なくとも撮像系と制御系を備えかつ互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸で示される空間を占める三次元形状物体の測定対象について撮像した三次元形状物体の画像解析により計測する三次元形状物体計測装置において、上記三次元形状物体を固定する固定手段と、各々の光軸方向がＸ、Ｙ、Ｚ軸方向にそれぞれ設定され撮像時における各々の光軸が一点で直交すると共に三次元形状物体の投影像若しくは反射像をそれぞれ順次撮像するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各基本ＣＣＤカメラと、これ等Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにそれぞれ対応して設けられかつ対応する各基本ＣＣＤカメラの撮像時にそれぞれ同期して三次元形状物体を順次照明するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段と、上記固定手段または各基本ＣＣＤカメラの少なくとも一方をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させる移動手段とで上記撮像系の主要部が構成され、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにより順次撮像された三次元形状物体の投影像若しくは反射像の各画像データをファイルに記録する記録手段が上記制御系に含まれていることを特徴とする三次元形状物体計測装置。
【請求項２】少なくとも撮像系と制御系を備えかつ互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸で示される空間を占める三次元形状物体の測定対象について撮像した三次元形状物体の画像解析により計測する三次元形状物体計測装置において、上記三次元形状物体を固定する固定手段と、各々の光軸方向がＸ、Ｙ、Ｚ軸方向にそれぞれ設定され撮像時における各々の光軸が一点で直交すると共に三次元形状物体の投影像若しくは反射像をそれぞれ撮像するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各基本ＣＣＤカメラと、これ等Ｘ、Ｙ、Ｚ方向における各基本ＣＣＤカメラの光入射側に設けられかつ対応する波長λX 、λY 、λZ の光のみをそれぞれ透過させるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用フィルタと、上記Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラに対応して設けられかつ各基本ＣＣＤカメラ用フィルタに対応する波長λX 、λY 、λZ の光をそれぞれ照射するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段と、上記固定手段または各基本ＣＣＤカメラの少なくとも一方をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させる移動手段とで上記撮像系の主要部が構成され、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにより撮像された三次元形状物体の投影像若しくは反射像の各画像データをファイルに記録する記録手段が上記制御系に含まれていることを特徴とする三次元形状物体計測装置。
【請求項３】固定手段をＸおよびＹ軸方向に移動させるＸＹ移動ステージとＺ方向の基本ＣＣＤカメラをＺ軸方向に移動させるＺ移動ステージとで上記移動手段が構成され、ＸとＹ方向の各基本ＣＣＤカメラはそれぞれ固定されていると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける各々の光軸が一点で直交するように配置され、かつ、上記Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラには、光軸方向がＺ軸方向に設定されかつＺ軸方向に移動すると共に上記Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラと倍率が異なるテレセントリックレンズを装着したＺ方向付加ＣＣＤカメラがＸ方向の基本ＣＣＤカメラの光軸方向に沿ってかつＺ方向の上記基本ＣＣＤカメラと所定距離を介し設けられていることを特徴とする請求項１記載の三次元形状物体計測装置。
【請求項４】固定手段をＸおよびＹ軸方向に移動させるＸＹ移動ステージとＺ方向の基本ＣＣＤカメラをＺ軸方向に移動させるＺ移動ステージとで上記移動手段が構成され、ＸとＹ方向の各基本ＣＣＤカメラはそれぞれ固定されていると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける各々の光軸が一点で直交するように配置され、かつ、上記Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラには、光軸方向がＺ軸方向に設定されかつＺ軸方向に移動すると共にＺ方向の基本ＣＣＤカメラと倍率が異なるテレセントリックレンズを装着したＺ方向付加ＣＣＤカメラがＸ方向の基本ＣＣＤカメラの光軸方向に沿ってかつＺ方向の基本ＣＣＤカメラと所定距離を介し設けられており、更に、上記Ｚ方向付加ＣＣＤカメラの光入射側には波長λZ の光のみを透過させるＺ方向付加ＣＣＤカメラ用フィルタが設けられることを特徴とする請求項２記載の三次元形状物体計測装置。
【請求項５】Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける光軸上でかつ上記固定部材を挟んで各基本ＣＣＤカメラの反対側に対応する各基本ＣＣＤカメラ用照明手段がそれぞれ配置されると共に、これ等各基本ＣＣＤカメラ用照明手段が上記ＸＹ移動ステージに取付けられていることを特徴とする請求項３または４記載の三次元形状物体計測装置。
【請求項６】固定手段をＸ、ＹおよびＺ軸方向に移動させるＸＹＺ移動ステージにより上記移動手段が構成され、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラはそれぞれ固定されていると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける各々の光軸が一点で直交するように配置され、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラには、各々の光軸方向が対応する各基本ＣＣＤカメラの光軸方向とそれぞれ同一に設定されかつ対応する各基本ＣＣＤカメラと倍率がそれぞれ異なるテレセントリックレンズを装着すると共に各々の光軸が一点で直交するように固定配置されたＸ、Ｙ、Ｚ方向の付加ＣＣＤカメラが所定距離を介して各々設けられていることを特徴とする請求項１記載の三次元形状物体計測装置。
【請求項７】固定手段をＸ、ＹおよびＺ軸方向に移動させるＸＹＺ移動ステージにより上記移動手段が構成され、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラはそれぞれ固定されていると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける各々の光軸が一点で直交するように配置され、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラには、各々の光軸方向が対応する各基本ＣＣＤカメラの光軸方向とそれぞれ同一に設定されかつ対応する各基本ＣＣＤカメラと倍率がそれぞれ異なるテレセントリックレンズを装着すると共に各々の光軸が一点で直交するように固定配置されたＸ、Ｙ、Ｚ方向の付加ＣＣＤカメラが所定距離を介して各々設けられ、更に、これ等Ｘ、Ｙ、Ｚ方向における各付加ＣＣＤカメラの光入射側には対応する波長λX 、λY 、λZ の光のみをそれぞれ透過させるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の付加ＣＣＤカメラ用フィルタが設けられていることを特徴とする請求項２記載の三次元形状物体計測装置。
【請求項８】固定手段または各基本ＣＣＤカメラのいずれか一方をＸ、Ｙ若しくはＺ軸のいずれかの方向へ間欠移動させかつ各停止位置における上記三次元形状物体の部分投影像若しくは反射像をＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにより各々撮像して三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データをファイルにそれぞれ記録する分割撮像機能と、上記三次元形状物体における特定部位の単一投影像若しくは反射像をＸ、Ｙ、Ｚ方向のいずれかの基本ＣＣＤカメラ若しくは付加ＣＣＤカメラにより撮像して三次元形状物体における特定部位の独立像データをファイルに記録する独立撮像機能を具備し、かつ、分割撮像で記録されたＸ、Ｙ、Ｚ方向の単一若しくは複数の分割像ファイルとこれ等分割像が撮像された各基本ＣＣＤカメラの撮像位置データによる画像解析、および、独立撮像で記録された独立像ファイルとこの独立像が撮像されたＸ、Ｙ、Ｚ方向のいずれかの基本ＣＣＤカメラ若しくは付加ＣＣＤカメラの撮像位置データによる画像解析により上記三次元形状物体の測定対象を計測することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の三次元形状物体計測装置。
【請求項９】上記三次元形状物体が棒状体で構成され、かつ、棒状体の長さ方向がＸ軸方向となるように上記固定手段にて固定すると共に、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラまたは上記固定手段のいずれか一方をＸ軸方向へ間欠移動させかつ各停止位置における上記三次元形状物体の部分投影像若しくは反射像をＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにより各々撮像して三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データをファイルにそれぞれ記録するようにしたことを特徴とする請求項８記載の三次元形状物体計測装置。
【請求項１０】上記三次元形状物体の投影像若しくは反射像を撮像した際の撮像条件および撮像されかつ記録された三次元形状物体の画像ファイルを用いてその測定対象の画像解析による計測を行った際の計測条件をそれぞれ記録した撮像・計測条件ファイルを事前に作成する学習プロセスと、同一種類の三次元形状物体についてその計測を上記撮像・計測条件ファイルに記録された撮像条件および計測条件に従って実行する検査プロセスの制御プログラムが上記制御系に含まれていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の三次元形状物体計測装置。
【請求項１１】請求項８〜１０のいずれかに記載の分割撮像機能と独立撮像機能を具備する三次元形状物体計測装置を用いた三次元形状物体の計測方法において、三次元形状物体の分割撮像工程より先に独立撮像工程を行い、かつ、独立撮像工程においては独立像データのファイルへの記録とこのファイルを用いた画像解析を各独立像データ毎にそれぞれ連続して行うと共に、分割撮像工程においては三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データをファイルへ連続的に記録し次いで必要とする分割像ファイルを用いた画像解析を行うように上記撮像・計測条件ファイルが作成されていることを特徴とする三次元形状物体の計測方法。
【請求項１２】請求項１〜１０のいずれかに記載の三次元形状物体計測装置を用いた三次元形状物体の計測方法において、三次元形状物体の投影像若しくは反射像の画像データをファイルに記録する上記記録手段が含まれた制御系を少なくとも備える計測装置に対し上記三次元形状物体計測装置から撮像・計測条件ファイルと記録した画像ファイルをそれぞれ転送し、かつ、転送された撮像・計測条件ファイルと画像ファイルを用い上記計測装置により検査プロセスを再現して上記撮像・計測条件ファイルの一部を変更すると共に、この変更された撮像・計測条件ファイルを上記三次元形状物体計測装置に転送し変更後の撮像・計測条件ファイルに従って上記三次元形状物体計測装置により検査プロセスを実行するようにしたことを特徴とする三次元形状物体の計測方法。
【請求項１３】上記三次元形状物体が、電気ケーブルの接続に用いられその一部に筒部を備えた雌コネクタ、または、この雌コネクタの筒部内に一部が挿入される雄コネクタであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の三次元形状物体計測装置。
【請求項１４】上記三次元形状物体が、電気ケーブルの接続に用いられその一部に筒部を備えた雌コネクタ、または、この雌コネクタの筒部内に一部が挿入される雄コネクタであることを特徴とする請求項１１〜１２のいずれかに記載の三次元形状物体の計測方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気ケーブルの接続に用いられる雄、雌コネクタ等三次元形状物体の特定部位間距離や特定部位角度等その測定対象について、撮像した三次元形状物体の画像解析により計測する三次元形状物体計測装置とこの装置を用いた三次元形状物体の計測方法に係り、特に、計測操作の簡便化と計測作業時間の短縮化が図れ、かつ、製造コストの低減も図れる三次元形状物体計測装置とこの装置を用いた三次元形状物体の計測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気ケーブルの接続に用いられる雌コネクタとして、例えば、図１９に示すようなものが知られている。すなわち、この雌コネクタａは、雄コネクタ（挿入部のみを図示する）ｂとの嵌合側に筒部ｃを備えかつこの筒部ｃ内周面に図１９や図２０（Ａ）（Ｂ）で示すような一対の凸部分c1、c2が設けられている。
【０００３】そして、雌コネクタａの筒部ｃ内に雄コネクタｂの挿入部を嵌入させると、図２０（Ｂ）に示すように雄コネクタｂの挿入部は雌コネクタａの凸部分c1、c2に挟持され、雌コネクタａと雄コネクタｂとの連結が図れるようになっている。
【０００４】ところで、これ等雌コネクタや雄コネクタは、従来、金型を用いたプレス成形法により製造されている。このため、これ等コネクタを一定量製造する毎に製造されたコネクタの特定部位間距離を計測する抜き取り検査が行われている。
【０００５】すなわち、長期間継続してプレス成形を行った場合、金型の摩耗現象などにより得られるコネクタの寸法が微妙に変化してしまい、例えば、上述した雌コネクタａにおいては筒部ｃ内周面に設けられる凸部分c1、c2の形状やこれ等間の距離が変化し、雄コネクタとの連結が困難となる不良品が製造されてしまうことがあるからであった。
【０００６】そして、上記雌コネクタａの特定部位間距離を計測するには、従来、図２１に示すような三次元形状物体計測装置を用いてなされている。すなわち、この三次元形状物体計測装置は、上記雌コネクタ等の三次元形状物体ａ’が載置されかつＸ軸、Ｙ軸方向へ移動するＸＹ移動ステージｄと、このＸＹ移動ステージｄの上方側に配置されかつ固定倍率あるいはズームレンズｅが装着されたＣＣＤカメラｆと、上記ＸＹ移動ステージｄの下方側に設けられ三次元形状物体ａ’を下方側から照明する透過照明ｇと、上記ＸＹ移動ステージｄの上方側に設けられ三次元形状物体ａ’を上方側から照明する同軸落射照明ｈ並びに反射照明ｉとでその主要部が構成され、かつ、上記ＣＣＤカメラｆはＺ軸方向に移動するＺ移動ステージｊに取付けられていると共にＣＣＤカメラｆの光入射側には距離計測素子ｋが付設されている。
【０００７】そして、この三次元形状物体計測装置による三次元形状物体ａ’の計測は以下のようにしてなされている。まず、上記ＸＹ移動ステージｄに載置された三次元形状物体ａ’のＸＹ平面部の計測は、上記ＣＣＤカメラｆにより撮像された三次元形状物体ａ’の画像解析により行われている。一方、三次元形状物体ａ’のＺ軸方向の高さの計測は、ＣＣＤカメラｆのＺ移動ステージｊを適宜移動させながら撮像される三次元形状物体ａ’における画像のシャープさを判断して行うフォーカス調整による焦点位置を求めかつ得られた焦点位置のデータと予め設定された基準面のデータからＺ移動ステージｊにおけるＺ軸方向の移動量を求めて計測したり、あるいは、三次元形状物体ａ’とＣＣＤカメラｆとのＺ軸方向間距離が一定となるように設定された上記距離計測素子ｋからの信号に基づき上記Ｚ移動ステージｊをＺ軸方向へ移動させこのＺ移動ステージｊにおけるＺ軸方向の移動量を求めて計測されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の三次元形状物体計測装置を用いた計測方法は上記三次元形状物体ａ’のＸＹ平面部を１台のＣＣＤカメラｆにより撮像して行っているため、ＸＹ平面部でない三次元形状物体ａ’のＸＺ平面部やＹＺ平面部の測定対象について計測を行おうとした場合、その計測部位が三次元形状物体ａ’のＸＹ平面部となるようにＸＹ移動ステージｄにおける三次元形状物体ａ’の向きを一旦変える必要があり、その分、計測操作が繁雑となる問題点を有していた。
【０００９】また、従来の三次元形状物体計測装置を用いた計測方法では、三次元形状物体ａ’の撮像とその画像解析による計測が原則として連続的に行われているため、三次元形状物体ａ’の計測中は、上記ＸＹ移動ステージｄやＺ移動ステージｊの移動が常に伴っている。このため、次の計測対象物の交換作業は、前の計測が終了するまでこれを行うことができなかった。すなわち、従来の三次元形状物体計測装置を用いた計測方法では、計測時間以外に次の計測対象物を交換する時間も必要となり、その分、計測作業時間が長くなる問題を有していた。
【００１０】更に、三次元形状物体ａ’を撮像するときのレンズ倍率を交換するには、上述したように高価なズームレンズを使用するのが一般的なため、その分、三次元形状物体計測装置の低コスト化が図れない問題点を有していた。
【００１１】本発明はこの様な問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、計測操作の簡便化と計測作業時間の短縮化が図れ、かつ、製造コストの低減も図れる三次元形状物体計測装置とこの装置を用いた三次元形状物体の計測方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係る発明は、少なくとも撮像系と制御系を備えかつ互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸で示される空間を占める三次元形状物体の測定対象について撮像した三次元形状物体の画像解析により計測する三次元形状物体計測装置を前提とし、上記三次元形状物体を固定する固定手段と、各々の光軸方向がＸ、Ｙ、Ｚ軸方向にそれぞれ設定され撮像時における各々の光軸が一点で直交すると共に三次元形状物体の投影像若しくは反射像をそれぞれ順次撮像するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各基本ＣＣＤカメラと、これ等Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにそれぞれ対応して設けられかつ対応する各基本ＣＣＤカメラの撮像時にそれぞれ同期して三次元形状物体を順次照明するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段と、上記固定手段または各基本ＣＣＤカメラの少なくとも一方をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させる移動手段とで上記撮像系の主要部が構成され、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにより順次撮像された三次元形状物体の投影像若しくは反射像の各画像データをファイルに記録する記録手段が上記制御系に含まれていることを特徴とするものである。
【００１３】そして、この請求項１記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、三次元形状物体の投影像若しくは反射像をそれぞれ順次撮像するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各基本ＣＣＤカメラを備えているため、固定手段で固定された三次元形状物体の向きを変えることなく三次元形状物体のＸＹ平面部、ＸＺ平面部およびＹＺ平面部の測定対象をそれぞれ計測することが可能となる。
【００１４】また、この三次元形状物体計測装置においては撮像時における各基本ＣＣＤカメラの各光軸が一点で直交するように構成されているため、三次元形状物体の同一箇所についてＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向からみた三次元形状物体の投影像若しくは反射像をそれぞれ撮像することが可能となる。
【００１５】尚、この三次元形状物体計測装置において上記Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各基本ＣＣＤカメラ用照明手段については、従来の計測装置と同様、透過照明、同軸落射照明、反射照明等でこれ等を構成することが可能であるが、透過照明、同軸落射照明、反射照明のすべてを具備させる必要はなく、これ等照明手段の少なくとも１つを備えていればよい。
【００１６】ところで、請求項１記載の発明に係る三次元形状物体計測装置においてＸ方向の基本ＣＣＤカメラで三次元形状物体の投影像若しくは反射像を撮像する際、Ｘ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段だけでなく、例えばＹ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段も三次元形状物体を同時に照明していた場合にはＸ方向の基本ＣＣＤカメラで三次元形状物体の投影像若しくは反射像を撮像することはできない。このため、請求項１記載の発明に係る三次元形状物体計測装置においては、Ｘ方向の基本ＣＣＤカメラで三次元形状物体の投影像若しくは反射像を撮像ときに同期してＸ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段だけが照明し残りのＹ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段は照明しないように制御されており、以下、Ｙ方向の基本ＣＣＤカメラ、Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラにより順次タイミングをずらしてそれぞれの投影像若しくは反射像を撮像する構成が採られている。すなわち、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段については、対応する各基本ＣＣＤカメラの撮像時にそれぞれ同期して機能させる切替え手段が必要となる。請求項２に係る発明は、このような照明の切替え手段を必要としない三次元形状物体計測装置に関する。
【００１７】すなわち、請求項２に係る発明は、少なくとも撮像系と制御系を備えかつ互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸で示される空間を占める三次元形状物体の測定対象について撮像した三次元形状物体の画像解析により計測する三次元形状物体計測装置を前提とし、上記三次元形状物体を固定する固定手段と、各々の光軸方向がＸ、Ｙ、Ｚ軸方向にそれぞれ設定され撮像時における各々の光軸が一点で直交すると共に三次元形状物体の投影像若しくは反射像をそれぞれ撮像するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各基本ＣＣＤカメラと、これ等Ｘ、Ｙ、Ｚ方向における各基本ＣＣＤカメラの光入射側に設けられかつ対応する波長λX 、λY 、λZ の光のみをそれぞれ透過させるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用フィルタと、上記Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラに対応して設けられかつ各基本ＣＣＤカメラ用フィルタに対応する波長λX 、λY 、λZ の光をそれぞれ照射するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段と、上記固定手段または各基本ＣＣＤカメラの少なくとも一方をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させる移動手段とで上記撮像系の主要部が構成され、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにより撮像された三次元形状物体の投影像若しくは反射像の各画像データをファイルに記録する記録手段が上記制御系に含まれていることを特徴とする。
【００１８】そして、請求項２記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各基本ＣＣＤカメラ用照明手段からは互いに波長の異なる波長λX 、λY 、λZ の光が三次元形状物体に向けて照射され、かつＸ、Ｙ、Ｚ方向における各基本ＣＣＤカメラには、これ等の光入射側に設けらた各基本ＣＣＤカメラ用フィルタを介して各基本ＣＣＤカメラに対応した波長λX、λY 、λZ の光のみがそれぞれ入射されることになる。
【００１９】従って、Ｘ方向の基本ＣＣＤカメラで三次元形状物体の投影像若しくは反射像を撮像する際、Ｘ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段だけでなく、例えばＹ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段も三次元形状物体を同時に照明している場合でも、Ｘ方向の基本ＣＣＤカメラには、上記基本ＣＣＤカメラ用フィルタの作用により波長λY とλZ の光は入射されず波長λX の光のみが入射されることになるため、上記切替え手段を設けることなくＸ方向の基本ＣＣＤカメラによる三次元形状物体の投影像若しくは反射像の撮像が可能となる。
【００２０】次に、請求項３〜４の発明は、請求項１〜２記載の発明に係る三次元形状物体計測装置において、上記移動手段の構成を特定しかつ三次元形状物体を撮像するときのレンズ倍率を交換する機構を特定した発明に関する。
【００２１】すなわち、請求項３に係る発明は、請求項１記載の発明に係る三次元形状物体計測装置を前提とし、固定手段をＸおよびＹ軸方向に移動させるＸＹ移動ステージとＺ方向の基本ＣＣＤカメラをＺ軸方向に移動させるＺ移動ステージとで上記移動手段が構成され、ＸとＹ方向の各基本ＣＣＤカメラはそれぞれ固定されていると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける各々の光軸が一点で直交するように配置され、かつ、上記Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラには、光軸方向がＺ軸方向に設定されかつＺ軸方向に移動すると共に上記Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラと倍率が異なるテレセントリックレンズを装着したＺ方向付加ＣＣＤカメラがＸ方向の基本ＣＣＤカメラの光軸方向に沿ってかつＺ方向の上記基本ＣＣＤカメラと所定距離を介し設けられていることを特徴とし、また、請求項４に係る発明は、請求項２記載の発明に係る三次元形状物体計測装置を前提とし、固定手段をＸおよびＹ軸方向に移動させるＸＹ移動ステージとＺ方向の基本ＣＣＤカメラをＺ軸方向に移動させるＺ移動ステージとで上記移動手段が構成され、ＸとＹ方向の各基本ＣＣＤカメラはそれぞれ固定されていると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける各々の光軸が一点で直交するように配置され、かつ、上記Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラには、光軸方向がＺ軸方向に設定されかつＺ軸方向に移動すると共にＺ方向の基本ＣＣＤカメラと倍率が異なるテレセントリックレンズを装着したＺ方向付加ＣＣＤカメラがＸ方向の基本ＣＣＤカメラの光軸方向に沿ってかつＺ方向の基本ＣＣＤカメラと所定距離を介し設けられており、更に、上記Ｚ方向付加ＣＣＤカメラの光入射側には波長λZ の光のみを透過させるＺ方向付加ＣＣＤカメラ用フィルタが設けられることを特徴とするものである。
【００２２】そして、請求項３〜４記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、三次元形状物体のＺ方向を撮像するときのレンズ倍率の交換機構として、従来のズームレンズを適用する機構に代え、Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラと倍率の異なるテレセントリックレンズが装着されたＺ方向付加ＣＣＤカメラを適用する構成を採っているため、上記ズームレンズを適用しない分、三次元形状物体計測装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【００２３】また、ＸとＹ方向の各基本ＣＣＤカメラはそれぞれ固定され、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける各々の光軸が一点で直交するように配置されていることから、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラで撮像される三次元形状物体の画像の中心について特別な調整操作を行うことなく常に一致させることができるため、上記三次元形状物体の同一箇所についてＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向からみた三次元形状物体の投影像若しくは反射像を確実に撮像することが可能となる。
【００２４】次に、請求項５に係る発明は、請求項３〜４記載の発明に係る三次元形状物体計測装置において、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ用照明手段の配置とその取付け部位を特定した発明に関する。
【００２５】すなわち、請求項５に係る発明は、請求項３〜４記載の発明に係る三次元形状物体計測装置を前提とし、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける光軸上でかつ上記固定部材を挟んで各基本ＣＣＤカメラの反対側に対応する各基本ＣＣＤカメラ用照明手段がそれぞれ配置されると共に、これ等各基本ＣＣＤカメラ用照明手段が上記ＸＹ移動ステージに取付けられていることを特徴とするものである。
【００２６】そして、この請求項５記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、上記固定手段をＸおよびＹ軸方向に移動させるＸＹ移動ステージにＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ用照明手段が取付けられているため、固定手段に固定された三次元形状物体と各基本ＣＣＤカメラ用照明手段との位置関係を常に同一に設定できることから、各基本ＣＣＤカメラ用照明手段により三次元形状物体を確実に照明させることが可能となる。
【００２７】また、請求項６〜７の発明は、請求項１〜２記載の発明に係る三次元形状物体計測装置において、上記移動手段の構成を特定しかつ三次元形状物体を撮像するときのレンズ倍率を交換する機構を特定した発明に関する。
【００２８】すなわち、請求項６に係る発明は、請求項１記載の発明に係る三次元形状物体計測装置を前提とし、固定手段をＸ、ＹおよびＺ軸方向に移動させるＸＹＺ移動ステージにより上記移動手段が構成され、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラはそれぞれ固定されていると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける各々の光軸が一点で直交するように配置され、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラには、各々の光軸方向が対応する各基本ＣＣＤカメラの光軸方向とそれぞれ同一に設定されかつ対応する各基本ＣＣＤカメラと倍率がそれぞれ異なるテレセントリックレンズを装着すると共に各々の光軸が一点で直交するように固定配置されたＸ、Ｙ、Ｚ方向の付加ＣＣＤカメラが所定距離を介して各々設けられていることを特徴とし、請求項７に係る発明は、請求項２記載の発明に係る三次元形状物体計測装置を前提とし、固定手段をＸ、ＹおよびＺ軸方向に移動させるＸＹＺ移動ステージにより上記移動手段が構成され、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラはそれぞれ固定されていると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける各々の光軸が一点で直交するように配置され、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラには、各々の光軸方向が対応する各基本ＣＣＤカメラの光軸方向とそれぞれ同一に設定されかつ対応する各基本ＣＣＤカメラと倍率がそれぞれ異なるテレセントリックレンズを装着すると共に各々の光軸が一点で直交するように固定配置されたＸ、Ｙ、Ｚ方向の付加ＣＣＤカメラが所定距離を介して各々設けられ、更に、これ等Ｘ、Ｙ、Ｚ方向における各付加ＣＣＤカメラの光入射側には対応する波長λX 、λY 、λZ の光のみをそれぞれ透過させるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の付加ＣＣＤカメラ用フィルタが設けられていることを特徴とするものである。
【００２９】そして、請求項６〜７記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、三次元形状物体のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を撮像するときのレンズ倍率の交換機構として、従来のズームレンズを適用する機構に代え、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラと倍率の異なるテレセントリックレンズが装着されたＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向付加ＣＣＤカメラを適用する構成を採っているため、上記ズームレンズを適用しない分、三次元形状物体計測装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【００３０】また、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各基本ＣＣＤカメラはそれぞれ固定され、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける各々の光軸が一点で直交するように配置されると共に、各基本ＣＣＤカメラに付加されたＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の付加ＣＣＤカメラも各々の光軸が一点で直交するようにそれぞれ固定配置されているため、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ並びに各付加ＣＣＤカメラで撮像される三次元形状物体の画像の中心について特別な調整操作を行うことなく常に一致させることができ、上記三次元形状物体の同一箇所についてＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向からみた三次元形状物体の投影像若しくは反射像を確実に撮像することが可能となる。
【００３１】次に、請求項８に係る発明は、請求項１〜７記載の発明に係る三次元形状物体計測装置において、三次元形状物体の分割像と特定部位の独立像とを別々の機構で各々撮像可能な三次元形状物体計測装置の構成を特定した発明に関する。
【００３２】すなわち、請求項８に係る発明は、請求項１〜７記載の発明に係る三次元形状物体計測装置を前提とし、固定手段または各基本ＣＣＤカメラのいずれか一方をＸ、Ｙ若しくはＺ軸のいずれかの方向へ間欠移動させかつ各停止位置における上記三次元形状物体の部分投影像若しくは反射像をＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにより各々撮像して三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データをファイルにそれぞれ記録する分割撮像機能と、上記三次元形状物体における特定部位の単一投影像若しくは反射像をＸ、Ｙ、Ｚ方向のいずれかの基本ＣＣＤカメラ若しくは付加ＣＣＤカメラにより撮像して三次元形状物体における特定部位の独立像データをファイルに記録する独立撮像機能を具備し、かつ、分割撮像で記録されたＸ、Ｙ、Ｚ方向の単一若しくは複数の分割像ファイルとこれ等分割像が撮像された各基本ＣＣＤカメラの撮像位置データによる画像解析、および、独立撮像で記録された独立像ファイルとこの独立像が撮像されたＸ、Ｙ、Ｚ方向のいずれかの基本ＣＣＤカメラ若しくは付加ＣＣＤカメラの撮像位置データによる画像解析により上記三次元形状物体の測定対象を計測することを特徴とするものである。
【００３３】そして、この請求項８記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、上記三次元形状物体の部分投影像若しくは反射像を各々撮像して三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データをファイルにそれぞれ記録する分割撮像機能と、上記三次元形状物体における特定部位の単一投影像若しくは反射像を撮像して三次元形状物体における特定部位の独立像データをファイルに記録する独立撮像機能を具備しているため、計測対象である三次元形状物体の大小如何に拘らずその全体若しくは部分の画像解析による計測が可能となる。
【００３４】また、請求項９に係る発明は、請求項８記載の発明に係る三次元形状物体計測装置において、計測対象である三次元形状物体が棒状体である場合に適した三次元形状物体計測装置の構成を特定した発明に関する。
【００３５】すなわち、請求項９に係る発明は、請求項８記載の発明に係る三次元形状物体計測装置を前提とし、上記三次元形状物体が棒状体で構成され、かつ、棒状体の長さ方向がＸ軸方向となるように上記固定手段にて固定すると共に、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラまたは上記固定手段のいずれか一方をＸ軸方向へ間欠移動させかつ各停止位置における上記三次元形状物体の部分投影像若しくは反射像をＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにより各々撮像して三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データをファイルにそれぞれ記録するようにしたことを特徴とする。
【００３６】そして、この請求項９記載の発明に係る三次元形状物体計測装置においても、計測対象である棒状体を撮像して得られた複数の分割像ファイルと独立像ファイルを用いて、棒状体である三次元形状物体の全体若しくは部分の画像解析による計測を簡便かつ確実に行うことが可能となる。
【００３７】また、請求項１０に係る発明は、請求項１〜９記載の発明に係る三次元形状物体計測装置において、最初の計測時に撮像・計測条件ファイルを作成しこの撮像・計測条件ファイルに従って以後の同一種類の三次元形状物体について計測するようにした三次元形状物体計測装置の構成を特定した発明に関する。
【００３８】すなわち、請求項１０に係る発明は、請求項１〜９記載の発明に係る三次元形状物体計測装置を前提とし、上記三次元形状物体の投影像若しくは反射像を撮像した際の撮像条件および撮像されかつ記録された三次元形状物体の画像ファイルを用いてその測定対象の画像解析による計測を行った際の計測条件をそれぞれ記録した撮像・計測条件ファイルを事前に作成する学習プロセスと、同一種類の三次元形状物体についてその計測を上記撮像・計測条件ファイルに記録された撮像条件および計測条件に従って実行する検査プロセスの制御プログラムが上記制御系に含まれていることを特徴とするものである。
【００３９】そして、請求項１０記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、撮像・計測条件ファイルを事前に作成する学習プロセスと、上記撮像・計測条件ファイルに記録された撮像条件および計測条件に従って実行する検査プロセスの制御プログラムが上記制御系に含まれているため、学習プロセス段階において撮像・計測条件ファイルを一旦作成するだけで、同一種類の三次元形状物体についての以後の計測を機械的に行うことが可能となる。すなわち、学習プロセス段階において固定した位置と略同一の位置に同一種類の三次元形状物体を固定させることにより、同一種類の三次元形状物体についての以後の計測が上記撮像・計測条件ファイルに記録された撮像条件および計測条件に従って実行されることになるため、計測作業者が同一か否かに拘らず常に同一の条件に従って三次元形状物体の計測を機械的に行うことが可能となる。
【００４０】次に、請求項１１に係る発明は、請求項８〜１０記載の発明に係る三次元形状物体計測装置を用いて三次元形状物体の計測を行う際、上記撮像・計測条件ファイルの作成条件を特定した発明に関する。
【００４１】すなわち、請求項１１に係る発明は、請求項８〜１０記載の発明に係る三次元形状物体計測装置を用いた三次元形状物体の計測方法を前提とし、三次元形状物体の分割撮像工程より先に独立撮像工程を行い、かつ、独立撮像工程においては独立像データのファイルへの記録とこのファイルを用いた画像解析を各独立像データ毎にそれぞれ連続して行うと共に、分割撮像工程においては三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データをファイルへ連続的に記録し次いで必要とする分割像ファイルを用いた画像解析を行うように上記撮像・計測条件ファイルが作成されていることを特徴とするものである。
【００４２】そして、請求項１１記載の三次元形状物体の計測方法によれば、上記撮像・計測条件ファイルが、独立撮像工程において独立像データのファイルへの記録とこのファイルを用いた画像解析を各独立像データ毎にそれぞれ連続して行うような内容に作成されることを要するため、撮像・計測条件ファイルの計測条件を設定するに際し、記録された各独立像ファイルの種類を誤って適用してしまうような条件設定ミスの可能性が低減される。
【００４３】すなわち、分割撮像工程においては三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データが一定の規則性を持ってそれぞれ撮像されているため、撮像・計測条件ファイルの計測条件を設定するに際し、各分割像ファイルの種類を誤って適用してしまうような条件設定を行う可能性は極めて少ない。このため、上記撮像・計測条件ファイルを作成するに際し、全体像を構成する各分割像データをファイルへ１枚毎（すなわち１つの分割像データ毎）連続的に一旦記録しその後に必要とする分割像ファイルを用いた画像解析を行う工程順の内容にしても、各分割像ファイルの種類を誤って適用してしまうような計測条件設定の可能性はほとんどない。これに対し、独立撮像工程においては撮像される特定部位が任意な箇所であることから、記録される各独立像データ間には特別な関連が存在しない。
【００４４】このため、上記撮像・計測条件ファイルを作成するに際し、各独立像データをファイルへ連続的に一旦記録しその後に独立像ファイルを用いた画像解析を行う工程順の内容にした場合、記録された独立像ファイルの種類を誤って適用してしまう計測条件設定を行う可能性が高くなる。そこで、請求項１１に係る発明では、上述したように撮像・計測条件ファイルが、独立撮像工程において独立像データのファイルへの記録とこのファイルを用いた画像解析を各独立像データ毎にそれぞれ連続して行うような内容に作成されることを要件にし、もって独立像ファイルの種類が誤って適用される計測条件設定ミスを未然に防止できる構成を採っている。
【００４５】また、請求項１１記載の三次元形状物体の計測方法によれば、上記撮像・計測条件ファイルが、独立撮像工程の後に分割撮像工程がなされ、かつ、分割撮像工程においては三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データをファイルへ連続的に記録し次いで必要とする分割像ファイルを用いた画像解析を行うような内容に作成されることを要するため、この撮像・計測条件ファイルに記録された撮像条件および計測条件に従って実行される検査プロセスの後段においては分割像ファイルを用いた画像解析がなされ三次元形状物体の撮像はなされない。
【００４６】すなわち、検査プロセスの後段においては分割像ファイルを用いた画像解析がなされ、三次元形状物体計測装置の上記撮像系は停止しているため、この撮像停止時間を用いて次の計測対象物の交換作業を行うことができるようになり（分割像ファイルを用いた画像解析がなされている間、固定手段またはＣＣＤカメラをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動させる移動手段は停止しているためこの停止時間を利用して次の計測対象物の交換作業を行うことができる）、その分、従来の三次元形状物体計測装置に較べて計測作業時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００４７】次に、請求項１２に係る発明は、請求項１〜１０記載の発明に係る三次元形状物体計測装置を用いて三次元形状物体の計測を行う際、撮像・計測条件ファイルの一部を遠隔操作により変更する方法（すなわちリモートメンテナンス機能）を特定した発明に関する。
【００４８】すなわち、請求項１２に係る発明は、請求項１〜１０記載の発明に係る三次元形状物体計測装置を用いた三次元形状物体の計測方法を前提とし、三次元形状物体の投影像若しくは反射像の画像データをファイルに記録する上記記録手段が含まれた制御系を少なくとも備える計測装置に対し上記三次元形状物体計測装置から撮像・計測条件ファイルと記録した画像ファイルをそれぞれ転送し、かつ、転送された撮像・計測条件ファイルと画像ファイルを用い上記計測装置により検査プロセスを再現して上記撮像・計測条件ファイルの一部を変更すると共に、この変更された撮像・計測条件ファイルを上記三次元形状物体計測装置に転送し変更後の撮像・計測条件ファイルに従って上記三次元形状物体計測装置により検査プロセスを実行するようにしたことを特徴とするものである。
【００４９】そして、請求項１２記載の三次元形状物体の計測方法によれば、ある計測作業者が作成した撮像・計測条件ファイルが適正でなかった場合、画像データをファイルに記録する記録手段が含まれた制御系を少なくとも備える計測装置に対し、本発明に係る三次元形状物体計測装置から作成した上記撮像・計測条件ファイルと記録した画像ファイルをそれぞれ転送し、かつ、転送された撮像・計測条件ファイルと画像ファイルを用いて計測装置により検査プロセスを再現し、精通した計測作業者により上記撮像・計測条件ファイルを適正な撮像・計測条件ファイルに作り直してもらうことが可能となり、更に、訂正された撮像・計測条件ファイルを上記三次元形状物体計測装置に転送し、訂正後の撮像・計測条件ファイルに従って上記三次元形状物体計測装置により検査プロセスを行えるようになるため、計測作業者の精通度合いに拘らず適正な三次元形状物体の計測を確実に行うことが可能となる。
【００５０】また、請求項１３〜１４に係る発明は、計測対象である三次元形状物体の種類を特定した発明に関する。
【００５１】すなわち、請求項１３に係る発明は、請求項１〜１０記載の三次元形状物体計測装置を前提とし、上記三次元形状物体が、電気ケーブルの接続に用いられその一部に筒部を備えた雌コネクタ、または、この雌コネクタの筒部内に一部が挿入される雄コネクタであることを特徴とし、請求項１４に係る発明は、請求項１１〜１２記載の三次元形状物体の計測方法を前提とし、上記三次元形状物体が、電気ケーブルの接続に用いられその一部に筒部を備えた雌コネクタ、または、この雌コネクタの筒部内に一部が挿入される雄コネクタであることを特徴とするものである。
【００５２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５３】まず、この実施の形態に係る三次元形状物体計測装置は、図１〜図４に示すように雌コネクタ１００（図８参照）の基端側帯状部１０１を挟持して保持する固定治具１０と、磁石（図示せず）を介し上記固定治具１０が固定されかつ雌コネクタ１００が挟持される固定治具１０をＸ及びＹ軸方向へ移動させるＸＹ移動ステージ１１と、光軸方向がＸ軸方向に設定されかつ光入射側に低倍率のテレセントリックレンズ（すなわち撮像される物体の大きさが光軸方向の前後位置に依存しないレンズ）２１が装着されると共に装置本体１に固定配置された平面方式のＸ方向基本ＣＣＤカメラ２０と、光軸方向がＹ軸方向に設定されかつ光入射側に低倍率のテレセントリックレンズ３１が装着されると共に装置本体１に固定配置された平面方式のＹ方向基本ＣＣＤカメラ３０と、光軸方向がＺ軸方向に設定されかつ光入射側に低倍率のテレセントリックレンズ４１が装着されると共にＺ軸方向に移動するＺ移動ステージ５５上に固設された平面方式のＺ方向基本ＣＣＤカメラ４０と、その光軸方向がＺ軸方向に設定されると共に上記Ｘ方向基本ＣＣＤカメラ２０の光軸上に沿ってかつＺ方向基本ＣＣＤカメラ４０からＡｍｍ離れた上記Ｚ移動ステージ５５上でＺ方向基本ＣＣＤカメラ４０とその焦点位置が略同じ位置となるように固設されその光入射側に高倍率のテレセントリックレンズ５１が装着された平面方式のＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０と、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０における光軸上で上記固定治具１０を挟んでその反対側に配置されかつ上記ＸＹ移動ステージ１１に取付けられたＸ、Ｙ、Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段としてのＬＥＤ照明２５、３５、４５（尚ＬＥＤ照明４５はＺ方向付加ＣＣＤカメラ用照明手段としても作用する）と、上記装置本体１上に設けられ各ＣＣＤカメラ２０、３０、４０、５０で撮像された雌コネクタ１００の投影像若しくは反射像を表示する撮像画像用モニター６１と、同じく装置本体１上に設けられかつ制御系の主要部を構成する制御用コンピュータのモニター（コンピュータ用モニター）６２と、制御用コンピュータに接続されたキーボード６３並びにポインティングデバイス６４とでその主要部が構成されており、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０における各々の光軸は図５に示すように一点で直交するように配置されている。
【００５４】また、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０とＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０には、図６に示すように光源２０１と、光源２０１からの光を各ＣＣＤカメラに設けられたハーフミラー２０２側へ導きこのミラー面で反射させて各テレセントリックレンズ２１、３１、４１、５１側から出射させる光ファイバー２０３とで構成され、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段並びにＺ方向付加ＣＣＤカメラ用照明手段としての同軸落射照明が付設されている。尚、図２中、２２、３２、４２、５２は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０とＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０の上記同軸落射照明における各光源を示しており、各光源２２、３２、４２、５２からの光が図示外の光ファイバーを介してＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０とＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０側へ導入されるようになっている。また、上記ＸＹ移動ステージ１１に取付けられたＸ、Ｙ、Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段としてのＬＥＤ照明２５、３５、４５と、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０とＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０に付設された同軸落射照明は、計測対象である三次元形状物体の計測に適したいずれかの照明が適宜選択されるようになっており、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各ＣＣＤカメラ用照明手段は対応するＣＣＤカメラの撮像時にそれぞれ同期して順次点灯するように図示外の切替え手段により各点灯タイミングが制御されている。
【００５５】また、この三次元形状物体計測装置の制御系３００は、作成した撮像・計測条件ファイル等が記録されるハードディスク、フロッピーディスク等記録素子を有しかつ上記キーボード６３並びにポインティングデバイス６４が接続された制御用コンピュータ（図示せず）と、この制御用コンピュータに組込まれその画像入力側がＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０とＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０に接続されかつ画像出力側が撮像画像用モニター６１に接続された画像解析ボード（図示せず）とでその主要部が構成されており、かつ、この三次元形状物体計測装置には、上述したリモートメンテナンス機能のためのＩＳＤＮ回線用ターミナルアダプタ（図示せず）、計測結果をネットワークへ出力するためのＬＡＮカード（図示せず）を備えていると共に、上記画像解析ボードはＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０とＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０で撮像された必要枚数の画像データをファイルに記録できる画像メモリー（図示せず）を有している。すなわち、装置全体の制御系３００は、図７に示すようなコンピュータシステムから成っており、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０やＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０、マウス等ポインティングデバイス６４、キーボード６３等からの信号が入力インターフェース３０１を介して制御部３０２にデータとして入力される。そして、制御部３０２は、システム全体を総括的に処理するＣＰＵ３０３と、このＣＰＵ３０３との間で処理上でのデータの授受を行うＲＡＭ３０４および上記ＣＰＵ３０３に処理手順を与えるプログラム等を格納するＲＯＭ３０５から成り、上記ＲＯＭ３０５には、記録された画像ファイルを用いて測定対象の画像解析を行う際の適切な操作手順を計測作業者に指示する複数の計測アルゴリズム（メニュー…１：平行部分の幅を計測する操作手順、２：交点間距離を計測する操作手順、３：指定間隔離れた位置の幅を計測する操作手順、４：凸凹部分の最大高さを計測する操作手順、５：凸凹部分の位置を計測する操作手順、６：先端凸凹部分の最大高さを計測する操作手順、７：中心線からの距離を計測する操作手順、８：隙間の最小間隔を計測する操作手順、等）の各プログラムや、図１７〜図１８のフローチャートに示すような制御プログラムが予め格納されており、上記ＣＰＵ３０３は、入力インターフェース３０１を介して与えられたデータに基づいて上記プログラムを実行し、出力インターフェース３０６を介してＸＹ移動ステージ１１、Ｚ移動ステージ５５、Ｘ方向基本ＣＣＤカメラ用照明手段２２、２５、Ｙ方向基本ＣＣＤカメラ用照明手段３２、３５、Ｚ方向基本ＣＣＤカメラ用照明手段４２、４５、コンピュータ用モニター６２、撮像画像用モニター６１、ＩＳＤＮ、ＬＡＮカード等に制御用の信号を送出し、これ等を制御するようになっている。
【００５６】以下、この三次元形状物体計測装置を用いて上記雌コネクタ１００の計測を行う方法について説明する。尚、上記雌コネクタ１００は、その長さ方向（すなわち雌コネクタ１００における筒部１０２の長さ方向）がＸ軸方向となるように固定治具１０により保持されている。
【００５７】まず、この三次元形状物体計測装置の制御系３００には、以下に述べる学習プロセスと検査プロセスとで構成される制御プログラムが含まれており、学習プロセスで、三次元形状物体の投影像若しくは反射像を撮像した際の撮像条件（例えば、各ＣＣＤ基本カメラで撮像したときの各ＣＣＤ基本カメラ番号とＸＹ移動ステージ１１やＺ移動ステージ５５の位置等）および撮像されかつ記録された三次元形状物体の画像ファイルを用いてその測定対象の画像解析を行った際の計測条件（例えば適用した画像ファイル番号、メニューから選択された計測アルゴリズム番号、撮像画像用モニターにおいてエッジ検出線等の始点と終点の座標等）をそれぞれ記録した撮像・計測条件ファイルを計測対象毎に作成すると共にこの撮像・計測条件ファイルを制御用コンピュータの記録素子に記録し、また、検査プロセスで、記録された上記撮像・計測条件ファイルを読み出しかつこの撮像・計測条件ファイルに記録された撮像条件および計測条件に従って三次元形状物体の計測を実行するようになっている。
【００５８】はじめに上記学習プロセスについて説明する。まず、上記雌コネクタ１００の部品番号をキーボード６３で入力し、この部品番号用の撮像・計測条件ファイルをオープンする。
【００５９】上記制御プログラムでは、以下の分割撮像と独立撮像の２つの方法により三次元形状物体の撮像並びに画像解析による計測が可能でありどちらの撮像方法を先に行ってもよいが、検査プロセスでは、作成された撮像・計測条件ファイルに従って計測が実行されるため、以下に述べる理由から分割撮像を後にして独立撮像を先に行った方が好ましい。
【００６０】すなわち、この三次元形状物体計測装置を用いて独立撮像を行う場合、独立像データのファイルへの記録とこのファイルを用いた画像解析を各独立像データ毎にそれぞれ連続して行う方法を採った方が有利である。これは、各独立像データをファイルへ連続的に一旦記録し、その後に独立像ファイルを適宜選択して画像解析を行う方法を採った場合、記録された各独立像ファイル間には特別な関係が存在しないため、画像解析を行う際に独立像ファイルの種類が誤って適用され易くなる。すなわち、上記撮像・計測条件ファイルを作成するに際し、記録された独立像ファイルの種類を誤って適用してしまう計測条件設定を行う可能性があるからである。これに対し、分割撮像工程においては三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データが一定の規則性を持ってそれぞれ撮像されているため、記録された各分割像ファイルを用いて三次元形状物体の計測を行うに際し、各分割像ファイルの種類が誤って適用される可能性は極めて少ない。このため、分割撮像工程においては三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データをファイルへ連続的に記録し次いで必要とする分割像ファイルを用いた画像解析を行う方法を採った方が有利である。この場合、分割撮像工程の後半は、記録された分割像ファイルを用いた画像解析が行われる関係上、撮像系は停止している。従って、上述したように分割撮像を後にした場合、分割撮像工程後半の上記撮像停止時間を用いて次の計測対象物の交換作業を行うことができるようになり、その分、計測作業時間の短縮化を図ることが可能になるからである。但し、独立撮像工程と分割撮像工程の各撮像処理と画像解析処理について上述した方法を採らない場合には、当然のことながら分割撮像と独立撮像のどちらの撮像方法を先に行ってもよく任意である。
【００６１】『分割撮像』図９に示すようにＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラで撮像される雌コネクタ１００の投影像を撮像画像用モニター６１を見ながら切替えて、雌コネクタ１００の計測基準点位置（雌コネクタ１００における筒部１０２の端部を計測基準点位置にしている）と焦点を上記ＸＹ移動ステージ１１とＺ移動ステージ５５をマニュアル操作で移動させながら合わせる。ここで、この三次元形状物体計測装置においては、上述したようにＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０における各々の光軸は図５に示すように一点で直交するように配置されていることから各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０に撮像される雌コネクタ１００の投影像の中心は一致するため、上記位置合わせ作業は容易である。位置合わせされたときのＸＹ移動ステージ１１とＺ移動ステージ５５の位置は撮像・計測条件ファイルに記録される。
【００６２】また、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０の視野は図９に示すようにＨｍｍ（水平方向）×Ｖｍｍ（垂直方向）である。また、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ３０、４０における視野の垂直方向は図９に示すようにＸ軸方向に平行（すなわち、Ｙ、Ｚ方向画像の垂直方向に雌コネクタ１００の長さ方向がモニターされる）で、Ｘ方向の基本ＣＣＤカメラ２０における視野の垂直方向は図９に示すようにＺ軸方向に平行（すなわち、Ｘ方向画像の垂直方向に雌コネクタ１００の高さ方向がモニターされる）である。そして、位置合わせされたときの位置でＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０で撮像された雌コネクタ１００の投影像の各画像データを別々のファイル（すなわち画像解析ボードのそれぞれ異なった画像メモリー）に記録する。尚、この装置では、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０の撮像時に同期させて対応するＬＥＤ照明２５、３５、４５を順次点灯させている。もし、リモートメンテナンス機能が必要であれば、上記雌コネクタ１００の各画像データを制御用コンピュータの記録素子に記録する。また、位置合わせされたときの位置においてＸ方向の基本ＣＣＤカメラ２０で撮像された雌コネクタ１００の画像（Ｘ方向画像）は、図９に示すように雌コネクタ１００における筒部１０２の断面がモニターされる。
【００６３】次に、ＸＹ移動ステージ１１をＸ軸方向へＢｍｍ移動させ、かつ、この位置でＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０で撮像された雌コネクタ１００の投影像の各画像データを別々のファイル（すなわち画像解析ボードのそれぞれ異なった画像メモリー）に記録する。ここで、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ３０、４０で撮像された雌コネクタ１００の画像（Ｙ、Ｚ方向画像）は、図１０に示すようにＸ軸方向（すなわち雌コネクタ１００の長さ方向）に（Ｖ−Ｂ）ｍｍオーバーラップすることになる。
【００６４】更に、ＸＹ移動ステージ１１をＸ軸方向へＢｍｍ移動させ、かつ、この位置でＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０で撮像された雌コネクタ１００の投影像の各画像データを別々のファイル（すなわち画像解析ボードのそれぞれ異なった画像メモリー）に記録する。この繰返しをＣ回繰返せば、図１１に示すように全長Ｌ＝［Ｂ×（Ｃ−１）＋Ｖ］ｍｍ以下の雌コネクタの全体像が分割撮像によって上記画像メモリーに記録される。
【００６５】ところで、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０に装着された低倍率のテレセントリックレンズ２１、３１、４１は、雌コネクタのようなパイプ状の計測対象に対しＸ方向とＹ方向から撮像した各画像はほぼ全体が焦点深度に入る。ここで、はじめのＸＹ移動ステージ１１の位置（すなわち第一撮像位置）を記録するだけで、あとは等間隔（Ｂｍｍ）にＸ軸方向へＸＹ移動ステージ１１を移動させてるだけなので、各画像を記録したＸＹ移動ステージ１１の位置（すなわち第二撮像位置、第三撮像位置、……第Ｃ撮像位置等）を記録する必要はない。但し、計測対象が棒状（パイプ状）の形状を有していない場合には、その計測対象の全体像が撮像できるようにＸＹ移動ステージ１１を適正に移動制御すればよい。
【００６６】『独立撮像』上記分割撮像では、低倍率テレセントリックレンズの焦点深度から外れてしまうような雌コネクタ内部の撮像、および、高倍率のテレセントリックレンズが装着されたＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０を用いるときなどは計測に必要な画像を撮像することができない。したがって、必要な部位のみ独立撮像を行ない、上記画像メモリーに記録する。各画像を撮像するごとに、撮像したＣＣＤカメラ番号と各ステージ位置を撮像・計測条件ファイルに追加記録する。高倍率のテレセントリックレンズが装着されたＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０を用いて撮像を行ないたい時は、低倍率のテレセントリックレンズが装着されたＺ方向基本ＣＣＤカメラ４０でおよその位置合わせをした後、この位置から単純にＸ軸方向へＡｍｍだけＸＹ移動ステージ１１を移動させればよい（上述したようにＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０はＺ方向基本ＣＣＤカメラ４０とその焦点位置が略同じ位置となるようにＺ移動ステージ５５上に固設されているため）。もちろん、Ｚ軸方向の焦点距離の微調整は必要になる。高倍率のテレセントリックレンズが装着されたＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０を用いて位置合わせを行なうと、倍率が高すぎて計測作業者がどこを見ているか見失ってしうことがあるが、低倍率のテレセントリックレンズが装着されたＺ方向基本ＣＣＤカメラ４０を用いておよその位置合わせを先に行なえば容易である。もし、リモートメンテナンス機能が必要であれば、この独立像データを制御用コンピュータの記録素子に記録する。
【００６７】次に、画像解析ボードにおける別々の画像メモリーに記録された各分割像ファイルと各独立像ファイルを用いた画像解析による計測方法について説明する。
【００６８】「分割像ファイル」第一撮像位置、第二撮像位置、第三撮像位置……第Ｃ撮像位置で撮像されたＸ、Ｙ、Ｚ方向画像の各画像（別々の画像メモリーに記録された各画像データがそれぞれ分割像ファイルを構成している）を上記画像メモリーから分割像ファイル番号（画像メモリー番号）を指定して撮像画像用モニターに読み出し、かつ、計測部位に適した上述の計測アルゴリズムをメニュー画面から選択すると共に、選択された計測アルゴリズムの操作手順に従って計測作業者は簡単な操作で、画像メモリー番号（分割像ファイル番号）、計測アルゴリズム番号、及び、エッジ検出線等の指定座標を撮像・計測条件ファイルに追加記録する。また、分割撮像された画像に対しては各画像がどのくらい離れているか既知なので、異画像間の距離計測も可能である。
【００６９】「独立像ファイル」独立撮像された画像に対しては、同様に、上記画像メモリーから独立像ファイル番号（画像メモリー番号）を指定して撮像画像用モニターに読み出し、かつ、計測部位に適した上述の計測アルゴリズムをメニュー画面から選択すると共に、選択された計測アルゴリズムの操作手順に従って計測作業者は簡単な操作で、画像メモリー番号（独立像ファイル番号）、計測アルゴリズム番号、及び、エッジ検出線等の指定座標を撮像・計測条件ファイルに追加記録する。そして、次の独立撮像、計測アルゴリズムの選択を繰り返し行う。
【００７０】ここで、上記エッジ検出線の設定は、撮像画像用モニター上の画像を見ながらポインティングデバイスを用いて行う。すなわち、各ＣＣＤカメラからの画像出力信号は、上述したように制御用コンピュータに組込まれた、例えば５１２×５１２の画像メモリーを装備する画像解析ボードに接続されており、図１２（Ａ）に示す画像メモリーのＸ軸とＹ軸で指定される各座標（画像アドレス）に、ＣＣＤカメラにおける対応する各画素の撮像濃度（すなわち、図１２Ｂで示すようなＤ11、Ｄ21、Ｄ31等の画像濃度データ）が記録されるようになっており、かつ、撮像画像用モニター上のポインティングデバイスの位置が画像メモリー上の上記画像アドレスに対応している。そこで、図１３に示すように、撮像画像用モニター上の画像を見ながらポインティングデバイスを用いて上記エッジ検出線αの始点α1 と終点α2 を指定することによりエッジ検出線の設定がなされる。また、上記エッジ検出におけるエッジとは、図１４に示すように画像濃度変化（図１４では、図１３におけるエッジ検出線αの始点α1 から雌コネクタ筒部内の上側凸部分c1の端部を横切るまでの画像濃度変化がプロットされている）からサブピクセル精度（１画素以下の精度）で設定される濃度変化中心位置を意味している。すなわち、この濃度変化中心位置は、図１３においてエッジ検出線αが雌コネクタ筒部内の上側凸部分c1の端部を横切る点α3 の座標位置に対応している。
【００７１】この様な学習プロセスにおいて各計測対象物の撮像・計測条件ファイルを完成させる。
【００７２】次に、学習プロセスで作成された撮像・計測条件ファイルの条件に従ってなされる検査プロセスについて説明する。
【００７３】まず、計測対象物（雌コネクタ）の部品番号を入力してこれに対応した撮像・計測条件ファイルを読み出す（すなわち読み込む）と共に、学習プロセスで計測したものと同一の雌コネクタを学習プロセスのときと略同一（すなわち、雌コネクタにおける筒部の長さ方向がＸ軸方向）となるように固定治具１０にて固定した。尚、上記撮像・計測条件ファイルでは、独立撮像工程を分割撮像工程より先に行うように設定されている。
【００７４】そして、独立撮像では、上記撮像・計測条件ファイルに記録された各ステージの位置とＣＣＤカメラ番号から各ステージを対応する位置に移動させ、指定されたＣＣＤカメラで撮像を行ない、撮像された画像（画像データ）をファイル（画像メモリー）に記録する。そして、上記撮像・計測条件ファイルで指示された計測アルゴリズム番号とエッジ検出線等の座標データから独立像ファイルを用いた計測を実行して計測結果を求める。また、撮像・計測条件ファイルの条件に従ってステージを移動させて撮像を行ない、この繰り返しで独立撮像による計測を終了させる。撮像時にはそれぞれの方向のＬＥＤ照明が順次点灯されている。もし、リモートメンテナンス機能が必要であれば、すべての画像（画像データ）とその画像が撮像された各ステージ位置を上記制御用コンピュータの記録素子に記録する。
【００７５】次に、分割撮像では、上記撮像・計測条件ファイルに記録された条件である分割撮像開始のステージ位置から撮像を開始して、撮像した画像をそれぞれ学習プロセスのときと同じ画像メモリー（分割像ファイル）に記録する。
【００７６】そして、画像メモリー番号（分割像ファイル番号）の指定、計測アルゴリズム番号とエッジ検出線等の座標から計測を実行して計測結果を求める。ここで、対応する画像メモリー番号（分割像ファイル番号）の画像を撮像画像用モニターに表示させれば計測位置の確認が可能である。また、画像メモリー番号の指定を行ない、この繰り返しで分割撮像による計測を終了させる。分割撮像の後半においては、ＸＹ移動ステージ１１、Ｚ移動ステージ５５の移動はないので、この間に次の計測対象物を交換することができる。また、撮像時にそれぞれの方向のＬＥＤ照明（透過照明）が順次点灯されている。もし、リモートメンテナンス機能が必要であれば、これ等の画像データを上記制御用コンピュータの記録素子に記録する。また、これらの計測結果はＬＡＮを経由して出力され、検査結果処理プログラム（計測された雌コネクタの加工寸法が規定の範囲内にあるか否かを判断し、範囲外の場合には金型の交換時期を知らせる検査結果処理プログラム）に読み込まれる。
【００７７】次に、上述したリモートメンテナンス機能について説明する。学習プロセスあるいは検査プロセスの実行時に制御用コンピュータの記録素子に自動記録（この三次元形状物体計測装置においては、リモートメンテナンス機能モードを選択することにより各ＣＣＤカメラで撮像された画像データは画像解析ボードの画像メモリーを介して制御用コンピュータの記録素子に自動記録される制御プログラムが搭載されている）された画像データと撮像・計測条件ファイルを、この実施の形態に係る三次元形状物体計測装置に装着されている画像解析ボードと同じ画像解析ボードを少なくとも備える計測装置に転送すれば、この計測装置に計測対象物、ＣＣＤカメラ、照明とステージ等がなくとも、転送された画像データを上記画像解析ボードの画像メモリーに記録させかつ検査プロセスを再現することができる。但し、この計測装置では新しい計測画像を撮像することは不可能である（ＣＣＤカメラ、照明、ステージ等の撮像系を具備してないため）が、この計測装置を用いた学習プロセスにより撮像・計測条件ファイルを変更しかつ変更後の撮像・計測条件ファイルを実施の形態に係る三次元形状物体計測装置に転送することにより、変更された撮像・計測条件ファイルに従って検査プロセスを実行することができる。
【００７８】尚、上記画像解析ボードを少なくとも備えるこの計測装置の制御プログラムは、実施の形態に係る三次元形状物体計測装置の制御プログラムから画像の撮像とステージの移動等の操作手順が省略されたものである。すなわち、計測対象である三次元形状物体の撮像を行う代わりに、上記三次元形状物体計測装置における制御用コンピュータの記録素子から、画像データをこの計測装置における画像解析ボードの画像メモリーに読み込んでいるもので、基本的には実施の形態に係る三次元形状物体計測装置の制御プログラムと同じである。また、画像データと撮像・計測条件ファイルの転送には、ＩＳＤＮ回線用のターミナルアダプタが適用されている。もちろん、取り外し可能な記録素子（フロッピーディスク等）やＬＡＮ経由でこれらの転送を行なってもよい。このリモートメンテナンス機能により、リアルタイムで装置を動作させることはでいないが、遠隔地で撮像・計測条件ファイルを修正したり計測したりすることが可能になる。
【００７９】ここで、この実施の形態に係る三次元形状物体計測装置においては透過照明手段としてＸＹ移動ステージ１１に取付けられたＬＥＤ照明２５、３５、４５が適用されているが、ハロゲンランプ等他の光源を適用することも可能である。また、各ＣＣＤカメラについては平面方式のＣＣＤカメラが適用されているが、このＣＣＤカメラについてもライン方式のＣＣＤカメラを適用してもよい。
【００８０】また、この実施の形態に係る三次元形状物体計測装置においては、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各ＣＣＤカメラで撮像する時、各ＣＣＤカメラの撮像時に同期させて対応する方向のＬＥＤ照明２５、３５、４５を順次点灯させる方式を採っているが、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向における各ＣＣＤカメラの光入射側に対応する波長λX 、λY 、λZ の光のみをそれぞれ透過させるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向のＣＣＤカメラ用フィルタを取り付け、かつ、これ等のＣＣＤカメラ用フィルタに対応する波長λX 、λY 、λZ の光をそれぞれ照射するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段を適用させる構成にしてもよい。この様な構成にすることにより照明手段を順次照明させる切替え手段を省略することが可能となる。
【００８１】ここで、λX 、λY 、λZ の光を照射する光源として、λX ＝５７０ｎｍ（黄緑色光源）、λY ＝６０９ｎｍ（サンセットオレンジ色光源）、及び、λZ ＝６４４ｎｍ（赤色光源）の光を照射する各光源がそれぞれ例示される。
【００８２】尚、同軸落射照明によりλX 、λY 、λZ の光を照射させる構成にする場合には、図１５に示すようにλX 、λY 、λZ の光を照射する光源を必ずしも用いる必要はない。すなわち、白色光の光源２０１を適用することも可能である。これは、図１５に示すように、各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０やＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０の光入射側に波長λX 、λY 、λZ の光のみをそれぞれ透過させるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向のＣＣＤカメラ用フィルタ２０４が設けられているため、光ファイバー２０３で各ＣＣＤカメラ側へ導かれた白色光は上記ＣＣＤカメラ用フィルタ２０４を透過して外部へ照射される際、余分な波長の光がカットされて波長λX 、λY 、λZ のいずれかの光のみが照射されるからである。尚、図１５中、２０５は変形例に係る三次元形状物体計測装置に適用された反射照明を示している。
【００８３】また、図１６は、低倍率と高倍率のテレセントリックレンズがそれぞれ装着されたＸ方向基本ＣＣＤカメラ２０およびＸ方向付加ＣＣＤカメラ２０’、Ｙ方向基本ＣＣＤカメラ３０およびＹ方向付加ＣＣＤカメラ３０’、Ｚ方向基本ＣＣＤカメラ４０およびＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０を適用し、かつ、計測対象である三次元形状物体が保持される固定治具をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動させるＸＹＺ移動ステージを組込むと共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０における各々の光軸が一点で、また、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各付加ＣＣＤカメラ２０’、３０’、５０における各々の光軸も一点で直交するように配置された変形例に係る三次元形状物体計測装置を示している。
【００８４】そして、この三次元形状物体計測装置に対しても、図５で示された三次元形状物体計測装置と略同一の機能を具備させることが可能である。
【００８５】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００８６】尚、計測対象である三次元形状物体には全長３０ｍｍの雌コネクタ（図８参照）を適用している。また、三次元形状物体計測装置は図１〜図４に示された実施の形態に係る三次元形状物体計測装置が適用されている。但し、ＸＹ方向に移動するＸＹ移動ステージ１１のＸ方向の最大移動距離は１００ｍｍ、Ｙ方向の最大移動距離は４０ｍｍ、Ｚ方向に移動するＺ移動ステージ５５のＺ方向最大移動距離は４０ｍｍの各ステージを使用した。ＸＹＺ方向のそれぞれの低倍率テレセントリックレンズ２１、３１、４１には倍率０．３２倍、作動距離１２０ｍｍのレンズ、Ｚ方向の高倍率テレセントリックレンズ５１には倍率２．０倍、作動距離１１０ｍｍのレンズを用いた。また、すべてのＣＣＤカメラ２０、３０、４０、５０には１／２インチサイズＣＣＤカメラ［有効画素数７６８（水平方向）×４９４（垂直方向）］を用いたので、低倍率テレセントリックレンズを用いた時の視野は２０ｍｍ（水平方向）×１５ｍｍ（垂直方向）、高倍率テレセントリックレンズを用いた時の視野は３．２ｍｍ（水平方向）×２．４ｍｍ（垂直方向）になる。また、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段としてのＬＥＤ照明２５、３５、４５は赤色のＬＥＤをそれぞれ適用し、Ｚ方向の高倍率テレセントリックレンズ５１が装着されたＺ方向付加ＣＣＤカメラ５０はＺ方向基本ＣＣＤカメラ４０と平行でＸ方向に１００ｍｍ離れた位置に取付けた。また、制御用コンピュータに組込まれた画像解析ボードは、３６枚の画像を記録することが可能な画像メモリーを装備した画像解析ボードが適用されている。
【００８７】まず、計測対象の雌コネクタを固定治具１０で挟持した後、上記固定治具１０を磁石によってＸＹ移動ステージ１１に固定する。この時、雌コネクタの中心線方向（すなわち筒部の中心線方向）は、Ｘ軸方向と一致し、雌コネクタの筒部先端部がＸ方向の基本ＣＣＤカメラ２０側になるようにした。
【００８８】次に、学習プロセスによって撮像・計測条件ファイルを作成する。
【００８９】以下、図１７のフローチャートを用いて実施例に係る三次元形状物体計測装置の学習プロセス並びに検査プロセスについて説明する。
【００９０】まず、この雌コネクタの部品番号（ＳＭＭ１２３）を入力する（ＳＴ１）と共に学習プロセスを選択し（ＳＴ２）、この部品番号の撮像・計測条件ファイルをオープンした（ＳＴ３）。尚、撮像・計測条件ファイルを作成するに際し、分割撮像を後にした方が、検査プロセスの後半でステージの移動がなく、その分、計測対象物を交換する時間が得られれ総合的な検査時間の短縮が図れるので、分割撮像より先に独立撮像による学習プロセスを実行した。
【００９１】はじめに、『雌コネクタの挿入部位の最小隙間』を計測するために、Ｘ方向の基本ＣＣＤカメラ２０で撮像しながら、ＸＹ移動ステージ１１を移動させかつ撮像部位を撮像可能範囲内に入れその焦点合せを行い、この画像データを上記画像メモリーおよびリモートメンテナンスのために制御用コンピュータの記録素子に記録した（ＳＴ６）。また、撮像・計測条件ファイルに、撮像を行なったＸＹ移動ステージ１１のステージ位置とＣＣＤカメラ番号を記録した（ＳＴ４、ＳＴ５）。尚、撮像時にＸ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段としてのＬＥＤ照明２５を自動点燈させている。次に、制御プログラムに用意された各種計測アルゴリズムのメニューから『雌コネクタの挿入部位の最小隙間』を計測するのに最も適している計測アルゴリズム番号を選択し、その指示に従って、エッジ検出線を設定した。そして、この計測アルゴリズム番号とエッジ検出線の座標位置を撮像・計測条件ファイルに追加記録した（ＳＴ７）。尚、この計測アルゴリズムの指示に従った操作により上記『雌コネクタの挿入部位の最小隙間』の自動計測がなされる（ＳＴ８）。
【００９２】次に、『雌コネクタの先端部の微細な隙間』を計測するために、まず、Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラ４０で撮像しながら、ＸＹＺ方向に各ステージを移動させて計測部位を撮像可能範囲内に入れ焦点合せを行った後、ＸＹ移動ステージ１１についてこれをＸ軸方向へ１００ｍｍ移動させて、高倍率テレセントリックレンズが装着されたＺ方向の付加ＣＣＤカメラ５０で撮像し、再度焦点を合せて、この画像データを画像メモリー（独立像ファイル）およびリモートメンテナンスのために制御用コンピュータの記録素子にも記録した（ＳＴ６）。また、撮像・計測条件ファイルに、撮像を行なったＸＹ移動ステージ１１、Ｚ移動ステージ５５のそれぞれのステージ位置とＣＣＤカメラ番号を記録した（ＳＴ４、ＳＴ５）。また、撮像時にＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段としてのＬＥＤ照明４５を自動点燈させている。
【００９３】次に、制御プログラムに用意された各種計測アルゴリズムのメニューから『雌コネクタの先端部の微細な隙間』を計測するのに最も適している計測アルゴリズム番号を選択し、その指示に従って、エッジ検出線を設定した。そして、この計測アルゴリズム番号とエッジ検出線の座標位置を撮像・計測条件ファイルに追加記録した（ＳＴ７）。尚、この計測アルゴリズムの指示に従った操作により上記『雌コネクタの先端部の微細な隙間』の自動計測がなされる（ＳＴ８）。
【００９４】そして、これ等一連の独立撮像工程が終了したら（ＳＴ９）、分割撮像がスタートされる。この分割撮像では、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０で撮像される画像について撮像画像用モニターを見ながら切り替えて、雌コネクタの計測基準点位置（雌コネクタ１００における筒部１０２の端部を計測基準点位置にしている）と焦点をＸＹ移動ステージ１１とＺ移動ステージ５５をそれぞれ移動させながら合わせた。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０における各光軸は１点で直交するように配置され、これによりＸＹＺ方向すべてのＣＣＤカメラに撮像される画像の中心は一致するのでこの位置合わせ作業が容易であった。そして、撮像・計測条件ファイルに、撮像を行なったＸＹＺ方向のそれぞれのステージ位置を記録した（ＳＴ１０）。この位置でＸＹＺ方向からそれぞれのＣＣＤカメラで撮像した画像（画像データ）をそれぞれ異なった画像メモリー（分割像ファイル）に記録し、リモートメンテナンスのために制御用コンピュータの記録素子にも記録した（ＳＴ１１）。ここでは、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段としての各ＬＥＤ照明２５、３５、４５について、対応する基本ＣＣＤカメラの撮像時に同期させて順次点灯させている。また、Ｘ方向の画像は雌コネクタのこの位置における断面のような画像になる。
【００９５】次にＸＹ移動ステージ１１をＸ方向に１０ｍｍ移動させた。さらに、この位置でもＸＹＺ方向からそれぞれの基本ＣＣＤカメラで撮像した画像データをそれぞれ異なった画像メモリー（分割像ファイル）に記録し、リモートメンテナンスのために制御用コンピュータの記録素子にも記録した（ＳＴ１１）。ここで、Ｙ方向とＺ方向の画像はＸ方向に５ｍｍオーバーラップすることになる。また、Ｘ方向の画像は雌コネクタのこの位置における断面のような画像になる。さらに、ＸＹ移動ステージ１１をＸ方向に１０ｍｍ移動させて、この位置でもＸＹＺ方向からそれぞれの基本ＣＣＤカメラで撮像した画像データをそれぞれ異なった画像メモリー（分割像ファイル）に記録し、リモートメンテナンスのために制御用コンピュータの記録素子にも記録した（ＳＴ１１）。これで、全長３０ｍｍの雌コネクタ全体像が分割撮像によって画像メモリーに記録された（ＳＴ１１）。尚、０．３２倍のテレセントリックレンズは焦点深度が各２ｍｍあるので、雌コネクタのようなパイプ状の計測対象物に対しては、Ｙ方向とＺ方向から撮像した各画像はほぼ全体が焦点深度に入る。また、はじめのステージ位置を記録するだけで、あとは等間隔にＸ方向にＸＹ移動ステージ１１が移動しているだけなので、各画像を記録したステージ位置を記録する必要はない。
【００９６】次に、上記画像メモリーに記録された各分割像ファイルを用いて、雌コネクタにおける以下の測定対象の計測を行った。
【００９７】まず、『雌コネクタの先端部幅』を計測するために、計測部位に適した計測アルゴリズム番号を選択し、かつ、分割撮像した画像のＺ方向の第三撮像位置で撮像された画像に対応する分割像ファイル（画像メモリー）を分割像ファイル番号（画像メモリー番号）を指定して撮像画像用モニターに読み出し、選択した計測アルゴリズムの指示に従ってエッジ検出線を設定した。そして、撮像・計測条件ファイルに分割像ファイル番号（画像メモリー番号）、計測アルゴリズム番号およびエッジ検出線等の座標を追加記録した（ＳＴ１２、ＳＴ１３）。尚、この計測アルゴリズムの指示に従った操作により上記『雌コネクタの先端部幅』の自動計測がなされる（ＳＴ１４）。
【００９８】次に、『雌コネクタの中央部幅』を計測するために、計測部位に適した計測アルゴリズム番号を選択し、かつ、分割撮像した画像のＹ方向の第二撮像位置で撮像された画像に対応する分割像ファイル（画像メモリー）を分割像ファイル番号（画像メモリー番号）を指定して撮像画像用モニターに読み出し、選択した計測アルゴリズムの指示に従ってエッジ検出線を設定した。そして、撮像・計測条件ファイルに分割像ファイル番号（画像メモリー番号）、計測アルゴリズム番号およびエッジ検出線等の座標を追加記録した（ＳＴ１２、ＳＴ１３）。尚、この計測アルゴリズムの指示に従った操作により上記『雌コネクタの中央部幅』の自動計測がなされる（ＳＴ１４）。
【００９９】更に、『雌コネクタの全長』を計測するために、計測部位に適した計測アルゴリズム番号を選択し、かつ、分割撮像した画像のＺ方向の第一撮像位置で撮像された画像に対応する分割像ファイル（画像メモリー）を分割像ファイル番号（画像メモリー番号）を指定して撮像画像用モニターに読み出し、選択した計測アルゴリズムの指示に従って基準点検出のためのエッジ検出線を設定すると共に、分割撮像した画像のＺ方向の第三撮像位置で撮像した画像に対応する分割像ファイル（画像メモリー）を分割像ファイル番号（画像メモリー番号）を指定して撮像画像用モニターに読み出し、選択した計測アルゴリズムの指示に従って先端検出のためのエッジ検出線を設定した。そして、撮像・計測条件ファイルに分割像ファイル番号（画像メモリー番号）、計測アルゴリズム番号およびエッジ検出線等の座標を追加記録した（ＳＴ１２、ＳＴ１３）。尚、分割撮像した画像に対しては、各画像がどのくらい離れているか分かっているので、異画像間の距離計測が可能である。また、これ等計測アルゴリズムの指示に従った操作により上記『雌コネクタの全長』の自動計測がなされる（ＳＴ１４）。
【０１００】これ等一連の分割像ファイルを用いる自動計測が終了したら（ＳＴ１５）撮像・計測条件ファイルはクローズし（ＳＴ１６）、各計測対象物の撮像・計測条件ファイルが完成すると共に、すべての計測結果が出力されて（ＳＴ３４）学習プロセスの制御プログラムは終了する（ＳＴ３５）。
【０１０１】次に、学習プロセスで作成された撮像・計測条件ファイルの条件に従って検査プロセスを実行した。
【０１０２】まず、学習プロセス時と同様に、計測対象の雌コネクタを固定治具１０で挟持させた後、固定治具１０を磁石によってＸＹ移動ステージ１１に固定し、雌コネクタの部品番号（ＳＭＭ１２３）を入力する（ＳＴ１）と共に検査プロセスを選択（ＳＴ２）し、この部品番号の撮像・計測条件ファイルがオープンした（ＳＴ２０）。
【０１０３】まず、撮像・計測条件ファイルに記録された条件に従い独立撮像がなされる。すなわち、独立撮像により、『雌コネクタの挿入部位の最小隙間』を計測するために、上記撮像・計測条件ファイルからＸＹ移動ステージ１１、Ｚ移動ステージ５５の各ステージ位置とＣＣＤカメラ番号を読み出し（すなわち読み込み）（ＳＴ２１、ＳＴ２２）、撮像・計測条件ファイルに従い指定されたステージ位置に上記ＸＹ移動ステージ１１が移動しかつＸ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段としてのＬＥＤ照明２５が自動点灯されると共に、Ｘ方向の基本ＣＣＤカメラ２０で計測部位の撮像が行われ、かつ、撮像された画像データが画像メモリー（独立像ファイル）およびリモートメンテナンスのために制御用コンピュータの記録素子にも記録された（ＳＴ２３）。そして、上記撮像・計測条件ファイルの条件に従い計測アルゴリズム番号とエッジ検出線の座標位置が読み出され（すなわち読み込まれ）（ＳＴ２４）、これにより『雌コネクタの挿入部位の最小隙間』が自動計測された（ＳＴ２５）。
【０１０４】次に、独立撮像により、『雌コネクタの先端部の微細な隙間』を計測するために、撮像・計測条件ファイルからＸＹ移動ステージ１１、Ｚ移動ステージ５５の各ステージ位置とＣＣＤカメラ番号を読み出し（読み込み）（ＳＴ２１、ＳＴ２２）、撮像・計測条件ファイルに従い指定されたステージ位置にＺ移動ステージ５５が移動しかつＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段としてのＬＥＤ照明４５が自動点灯されると共に、Ｚ方向の付加ＣＣＤカメラ５０で計測部位の撮像が行われ、かつ、撮像された画像データが画像メモリー（独立像ファイル）およびリモートメンテナンスのために制御用コンピュータの記録素子にも記録された（ＳＴ２３）。そして、上記撮像・計測条件ファイルの条件に従い計測アルゴリズム番号とエッジ検出線の座標位置が読み出され（すなわち読み込まれ）（ＳＴ２４）、これにより『雌コネクタの先端部の微細な隙間』が自動計測された（ＳＴ２５）。
【０１０５】そして、これ等一連の独立撮像が終了したら（ＳＴ２６）、次に分割撮像がスタートされる。
【０１０６】すなわち、上記撮像・計測条件ファイルから、分割撮像における計測基準点位置（上述したように雌コネクタ１００における筒部１０２の端部を上記計測基準点位置にしている）のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の各ステージ位置が読み出され（読み込まれ）、かつ、撮像・計測条件ファイルに記録された条件に従ってＸＹ移動ステージ１１とＺ移動ステージ５５が指定されたステージ位置に移動し（ＳＴ２７）、この位置（第一撮像位置）で、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段としてのＬＥＤ照明２５、３５、４５が順次自動点灯されると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０により計測部位が順次撮像され、撮像された各画像データがそれぞれ異なった画像メモリー（分割像ファイル）に記録され、かつ、リモートメンテナンスのために制御用コンピュータの記録素子にも記録された（ＳＴ２８）。
【０１０７】次に、撮像・計測条件ファイルの条件に従ってＸＹ移動ステージ１１がＸ軸方向へ１０ｍｍ移動し（ＳＴ２７）、この位置（第二撮像位置）で各ＬＥＤ照明２５、３５、４５が順次自動点灯されると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０により計測部位が順次撮像され、撮像された各画像データがそれぞれ異なった画像メモリー（分割像ファイル）に記録され、かつ、リモートメンテナンスのために制御用コンピュータの記録素子にも記録された（ＳＴ２８）。更に、撮像・計測条件ファイルの条件に従って上記ＸＹ移動ステージ１１がＸ軸方向へ１０ｍｍ移動し（ＳＴ２７）、この位置（第三撮像位置）で各ＬＥＤ照明２５、３５、４５が順次自動点灯されると共に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ２０、３０、４０により計測部位が順次撮像され、撮像された各画像データがそれぞれ異なった画像メモリー（分割像ファイル）に記録され、かつ、リモートメンテナンスのために制御用コンピュータの記録素子にも記録された（ＳＴ２８）。
【０１０８】次に、上記画像メモリーに記録された各分割像ファイルを用い雌コネクタにおける以下の測定対象について自動計測がなされる。
【０１０９】まず、『雌コネクタの先端部幅』を計測するために、撮像・計測条件ファイルから画像メモリー番号（分割像ファイル番号）が読み込まれ、分割撮像された画像における第三撮像位置で撮像されたＺ方向の画像が撮像画像用モニターに表示された（ＳＴ２９）。更に、撮像・計測条件ファイルから、計測アルゴリズム番号とエッジ検出線の座標位置が読み出され（読み込まれ）（ＳＴ３０）、この計測アルゴリズムの指示に従った操作がなされて『雌コネクタの先端部幅』の自動計測が実行された（ＳＴ３１）。
【０１１０】次に、『雌コネクタの中央部幅』を計測するために、撮像・計測条件ファイルから画像メモリー番号（分割像ファイル番号）が読み込まれ、分割撮像された画像における第二撮像位置で撮像されたＹ方向の画像が撮像画像用モニターに表示された（ＳＴ２９）。更に、撮像・計測条件ファイルから、計測アルゴリズム番号とエッジ検出線の座標位置が読み出され（読み込まれ）（ＳＴ３０）、この計測アルゴリズムの指示に従った操作がなされて『雌コネクタの中央部幅』の自動計測が実行された（ＳＴ３１）。
【０１１１】更に、『雌コネクタの全長』を計測するために、撮像・計測条件ファイルから画像メモリー番号（分割像ファイル番号）が読み込まれ、分割撮像された画像における第一撮像位置で撮像されたＺ方向の画像が撮像画像用モニターに表示された（ＳＴ２９）。そして、撮像・計測条件ファイルから、計測アルゴリズム番号とエッジ検出線の座標位置が読み出され（読み込まれ）（ＳＴ３０）、雌コネクタの全長を計測するに際しての基準点が計測された（ＳＴ３１）。同様に、撮像・計測条件ファイルから画像メモリー番号（分割像ファイル番号）が読み込まれ、分割撮像された画像における第三撮像位置で撮像されたＺ方向の画像が撮像画像用モニターに表示された（ＳＴ２９）。そして、撮像・計測条件ファイルから、計測アルゴリズム番号とエッジ検出線の座標位置が読み出され（読み込まれ）（ＳＴ３０）、雌コネクタの全長を計測するに際しての先端点が計測された（ＳＴ３１）。上記基準点の画像と先端点の画像は２０ｍｍ離れているので、このことを考慮して『雌コネクタの全長』が自動計測された（ＳＴ３１）。
【０１１２】そして、これ等一連の分割像ファイルを用いた自動計測が終了したら（ＳＴ３２）上記撮像・計測条件ファイルはクローズし（ＳＴ３３）、すべての計測結果はＬＡＮを経由してテキストファイルとして出力され（ＳＴ３４）、上述した検査結果処理プログラム（計測された雌コネクタの加工寸法が規定の範囲内にあるか否かを判断し、範囲外の場合には金型の交換時期を知らせる検査結果処理プログラム）に読み込まれた後、制御プログラムは終了する（ＳＴ３５）。
【０１１３】最後に、リモートメンテナンス機能について実施した。
【０１１４】まず、学習プロセスの実行時に制御用コンピュータの記録素子に自動記録された各画像データと撮像・計測条件ファイルをＩＳＤＮ回線用のターミナルアダプタを使用して、実施例に係る三次元形状物体計測装置に装着された画像解析ボードと同じ画像解析ボードのみを装着しているコンピュータに転送し、かつ、転送した各画像データと撮像・計測条件ファイルにより検査プロセスを再現したところ、同様の計測が可能であった。
【０１１５】次に、上記学習プロセスで作成した撮像・計測条件ファイルの一部を転送先のコンピュータを用いて修正し、かつ、修正後の撮像・計測条件ファイルに従って転送先のコンピュータを用いた検査プロセスを試みた。
【０１１６】以下、図１８のフローチャートを用いてリモートメンテナンス機能における学習プロセス並びに検査プロセスについて説明する。
【０１１７】まず、上記雌コネクタの部品番号（ＳＭＭ１２３）を入力する（ＳＴ５０）と共に学習プロセスを選択し（ＳＴ５１）、この部品番号の撮像・計測条件ファイルをオープンした（ＳＴ５２）。
【０１１８】次に、学習プロセスの実行時に制御用コンピュータの記録素子に自動記録されかつ転送された独立像ファイルを読み込んでモニターに読み出す（ＳＴ５３）と共に、このコンピュータの制御プログラムに用意された各種計測アルゴリズムのメニューから計測するのに最も適している計測アルゴリズム番号を選択し、その指示に従いながらエッジ検出線における設定のやり直しを行い、上記計測アルゴリズム番号と修正されたエッジ検出線の座標位置を上記撮像・計測条件ファイルに訂正記録した（ＳＴ５４）。尚、上記計測アルゴリズムの指示に従った操作により自動計測がなされる（ＳＴ５５）。
【０１１９】そして、転送された独立像ファイルの枚数分の自動計測が終了（ＳＴ５６）したら、撮像・計測条件ファイルの条件に従って分割撮像がスタートされる。
【０１２０】すなわち、学習プロセスの実行時に制御用コンピュータの記録素子に自動記録されかつ転送された分割像ファイルが転送先のコンピュータに読み込まれる（ＳＴ５７）。そして、読み込まれた分割像ファイルから画像メモリー番号（分割像ファイル番号）を指定しかつモニターに読み出す（ＳＴ５８）と共に、このコンピュータの制御プログラムに用意された各種計測アルゴリズムのメニューから計測するのに最も適している計測アルゴリズム番号を選択し、その指示に従いながらエッジ検出線における設定のやり直しを行い、上記計測アルゴリズム番号と修正されたエッジ検出線の座標位置を上記撮像・計測条件ファイルに訂正記録した（ＳＴ５９）。尚、上記計測アルゴリズムの指示に従った操作により自動計測がなされる（ＳＴ６０）。また、画像表示された画像メモリー番号も記録される（ＳＴ５８）。
【０１２１】そして、一連の分割像ファイルを用いる自動計測が終了したら（ＳＴ６１）、撮像・計測条件ファイルはクローズし（ＳＴ６２）、修正された撮像・計測条件ファイルが完成すると共に、すべての計測結果が出力されて（ＳＴ６３）学習プロセスのリモートメンテナンス制御プログラムは終了する（ＳＴ６４）。
【０１２２】次に、転送先のコンピュータを用いた学習プロセスで修正された撮像・計測条件ファイルの条件に従って検査プロセスを実行した。
【０１２３】まず、上記雌コネクタの部品番号（ＳＭＭ１２３）を入力する（ＳＴ５０）と共に検査プロセスを選択し（ＳＴ５１）、この部品番号の修正された撮像・計測条件ファイルをオープンした（ＳＴ７０）。
【０１２４】次に、検査プロセスの実行時に制御用コンピュータの記録素子に自動記録されかつ転送された独立像ファイルを読み込んでモニターに読み出す（ＳＴ７１）と共に、修正された撮像・計測条件ファイルの条件に従い計測アルゴリズム番号とエッジ検出線の座標位置が読み出され（すなわち読み込まれ）（ＳＴ７２）、これにより自動計測された（ＳＴ７３）。そして、転送された独立像ファイルにおける枚数分の自動計測が終了（ＳＴ７４）したら、修正された撮像・計測条件ファイルの条件に従って分割撮像がスタートされる。
【０１２５】すなわち、検査プロセスの実行時に制御用コンピュータの記録素子に自動記録されかつ転送された分割像ファイルが転送先のコンピュータに読み込まれる（ＳＴ７５）。そして、修正された撮像・計測条件ファイルの条件に従い画像メモリー番号（分割像ファイル番号）が読み込まれると共に対応する画像がモニターに表示され（ＳＴ７６）、かつ、上記撮像・計測条件ファイルの条件に従い計測アルゴリズム番号とエッジ検出線の座標位置等が読み出され（ＳＴ７７）、この計測アルゴリズムの指示に従った操作により自動計測がなされた（ＳＴ７８）。
【０１２６】そして、これ等一連の分割像ファイルを用いた自動計測が終了したら（ＳＴ７９）上記撮像・計測条件ファイルはクローズし（ＳＴ８０）、すべての計測結果は出力され（ＳＴ６３）て検査プロセスのリモートメンテナンス制御プログラムは終了する（ＳＴ６４）。
【０１２７】次に、転送先のコンピュータで修正された撮像・計測条件ファイルが適性であることを上述した一連の計測により確認した後、修正後の撮像・計測条件ファイルを実施例に係る三次元形状物体計測装置に転送し、検査プロセスを実行したところ良好な結果が得られた。
【０１２８】尚、実施例に係る三次元形状物体計測装置（実施例）と図２１に示された従来の計測装置（従来例）とを適用して雌コネクタの画像解析による計測を行い、画像解析に要する時間（画像解析時間）、コネクタの交換配置時間、ステージの移動時間をそれぞれ比較したところ、以下の表１に示すような結果が得られた。
【０１２９】
表１ 画像解析時間 交換配置時間 ステージ移動時間 実施例 約１０秒 ０秒 約１０秒 比較例 約１０秒 約４０秒 約２０秒 但し、実施例における交換配置時間が０秒なのは、検査プロセス後半の分割撮像における画像解析時間（このときステージの移動はない）に雌コネクタの交換を行なっているためである。
【０１３０】
【発明の効果】請求項１及び１３記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、三次元形状物体の投影像若しくは反射像をそれぞれ順次撮像するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各基本ＣＣＤカメラを備えているため、固定手段で固定された三次元形状物体の向きを変えることなく三次元形状物体のＸＹ平面部、ＸＺ平面部およびＹＺ平面部の測定対象をそれぞれ計測することが可能となる。
【０１３１】また、この三次元形状物体計測装置においては撮像時における各基本ＣＣＤカメラの各光軸が一点で直交するように構成されているため、三次元形状物体の同一箇所についてＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向からみた三次元形状物体の投影像若しくは反射像をそれぞれ撮像することが可能となる。
【０１３２】次に、請求項２記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各基本ＣＣＤカメラ用照明手段からは互いに波長の異なる波長λX 、λY 、λZ の光が三次元形状物体に向けて照射され、かつＸ、Ｙ、Ｚ方向における各基本ＣＣＤカメラにはこれ等の光入射側に設けらた各基本ＣＣＤカメラ用フィルタを介して各基本ＣＣＤカメラに対応した波長λX 、λY 、λZ の光のみがそれぞれ入射されることになる。
【０１３３】従って、Ｘ方向の基本ＣＣＤカメラで三次元形状物体の投影像若しくは反射像を撮像する際、Ｘ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段だけでなく、例えばＹ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラ用照明手段も三次元形状物体を同時に照明している場合でも、Ｘ方向の基本ＣＣＤカメラには、上記基本ＣＣＤカメラ用フィルタの作用により波長λY とλZ の光は入射されず波長λX の光のみが入射されることになるため、切替え手段を設けることなくＸ方向の基本ＣＣＤカメラによる三次元形状物体の投影像若しくは反射像の撮像が可能となる。
【０１３４】また、請求項３〜４記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、三次元形状物体のＺ方向を撮像するときのレンズ倍率の交換機構として、従来のズームレンズを適用する機構に代え、Ｚ方向の基本ＣＣＤカメラと倍率の異なるテレセントリックレンズが装着されたＺ方向付加ＣＣＤカメラを適用する構成を採っているため、上記ズームレンズを適用しない分、三次元形状物体計測装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【０１３５】また、ＸとＹ方向の各基本ＣＣＤカメラはそれぞれ固定され、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける各々の光軸が一点で直交するように配置されていることから、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラで撮像される三次元形状物体の画像の中心について特別な調整操作を行うことなく常に一致させることができるため、上記三次元形状物体の同一箇所についてＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向からみた三次元形状物体の投影像若しくは反射像を確実に撮像することが可能となる。
【０１３６】また、請求項５記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、上記固定手段をＸおよびＹ軸方向に移動させるＸＹ移動ステージにＸ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ用照明手段が取付けられているため、固定手段に固定された三次元形状物体と各基本ＣＣＤカメラ用照明手段との位置関係を常に同一に設定できることから、各基本ＣＣＤカメラ用照明手段により三次元形状物体を確実に照明させることが可能となる。
【０１３７】また、請求項６〜７記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、三次元形状物体のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を撮像するときのレンズ倍率の交換機構として、従来のズームレンズを適用する機構に代え、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の基本ＣＣＤカメラと倍率の異なるテレセントリックレンズが装着されたＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向付加ＣＣＤカメラを適用する構成を採っているため、上記ズームレンズを適用しない分、三次元形状物体計測装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【０１３８】また、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各基本ＣＣＤカメラはそれぞれ固定され、かつ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラにおける各々の光軸が一点で直交するように配置されると共に、各基本ＣＣＤカメラに付加されたＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の付加ＣＣＤカメラも各々の光軸が一点で直交するようにそれぞれ固定配置されているため、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各基本ＣＣＤカメラ並びに各付加ＣＣＤカメラで撮像される三次元形状物体の画像の中心について特別な調整操作を行うことなく常に一致させることができるため、上記三次元形状物体の同一箇所についてＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向からみた三次元形状物体の投影像若しくは反射像を確実に撮像することが可能となる。
【０１３９】次に、請求項８記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、上記三次元形状物体の部分投影像若しくは反射像を各々撮像して三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データをファイルにそれぞれ記録する分割撮像機能と、上記三次元形状物体における特定部位の単一投影像若しくは反射像を撮像して三次元形状物体における特定部位の独立像データをファイルに記録する独立撮像機能を具備しているため、計測対象である三次元形状物体の大小如何に拘らずその全体若しくは部分の画像解析による計測が可能となる。
【０１４０】また、請求項９記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、計測対象である棒状体を撮像して得られた複数の分割像ファイルと独立像ファイルを用いて、棒状体である三次元形状物体の全体若しくは部分の画像解析による計測を簡便かつ確実に行うことが可能となる。
【０１４１】また、請求項１０記載の発明に係る三次元形状物体計測装置によれば、撮像・計測条件ファイルを事前に作成する学習プロセスと、上記撮像・計測条件ファイルに記録された撮像条件および計測条件に従って実行する検査プロセスの制御プログラムが上記制御系に含まれているため、学習プロセス段階において撮像・計測条件ファイルを一旦作成するだけで、同一種類の三次元形状物体についての以後の計測を機械的に行うことが可能となる。すなわち、学習プロセス段階において固定した位置と略同一の位置に同一種類の三次元形状物体を固定させることにより、同一種類の三次元形状物体についての以後の計測が上記撮像・計測条件ファイルに記録された撮像条件および計測条件に従って実行されることになるため、計測作業者が同一か否かに拘らず常に同一の条件に従って三次元形状物体の計測を機械的に行うことが可能となる。
【０１４２】次に、請求項１１及び１４記載の三次元形状物体の計測方法によれば、撮像・計測条件ファイルが、独立撮像工程において独立像データのファイルへの記録とこのファイルを用いた画像解析を各独立像データ毎にそれぞれ連続して行うような内容に作成されることを要するため、撮像・計測条件ファイルの計測条件を設定するに際し、記録された各独立像ファイルの種類を誤って適用してしまうような条件設定ミスを未然に防止することが可能となる。
【０１４３】また、独立撮像工程の後に分割撮像工程がなされ、かつ、分割撮像工程においては三次元形状物体の全体像を構成する各分割像データをファイルへ連続的に記録し次いで必要とする分割像ファイルを用いた画像解析を行うように上記撮像・計測条件ファイルが作成されているため、この撮像・計測条件ファイルに記録された撮像条件および計測条件に従って実行される検査プロセスの後段においては分割像ファイルを用いた画像解析がなされ三次元形状物体の撮像はなされていないことから、この撮像停止時間を用いて次の計測対象物の交換作業を行うことができるようになり、その分、従来の三次元形状物体計測装置に較べて計測作業時間の短縮化を図ることが可能となる。
【０１４４】また、請求項１２及び１４記載の三次元形状物体の計測方法によれば、ある計測作業者が作成した撮像・計測条件ファイルが適正でなかった場合、画像データをファイルに記録する記録手段が含まれた制御系を少なくとも備える計測装置に対し、本発明に係る三次元形状物体計測装置から作成した上記撮像・計測条件ファイルと記録した画像ファイルをそれぞれ転送し、かつ、転送された撮像・計測条件ファイルと画像ファイルを用いて計測装置により検査プロセスを再現し、精通した計測作業者により上記撮像・計測条件ファイルを適正な撮像・計測条件ファイルに作り直してもらうことが可能となり、更に、訂正された撮像・計測条件ファイルを上記三次元形状物体計測装置に転送し、訂正後の撮像・計測条件ファイルに従って上記三次元形状物体計測装置により検査プロセスを行えるようになるため、計測作業者の精通度合いに拘らず適正な三次元形状物体の計測を確実に行うことが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１８３３０３
【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）１月１７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 章三
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２０１７３７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）７月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２０２４６ |
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