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JP7515979B2 - Three-dimensional shape measuring device and three-dimensional shape measuring method - Google Patents

Three-dimensional shape measuring device and three-dimensional shape measuring method Download PDF

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JP7515979B2 JP2020187857A JP2020187857A JP7515979B2 JP 7515979 B2 JP7515979 B2 JP 7515979B2 JP 2020187857 A JP2020187857 A JP 2020187857A JP 2020187857 A JP2020187857 A JP 2020187857A JP 7515979 B2 JP7515979 B2 JP 7515979B2
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Description

本発明は、測定対象物の三次元形状を測定する三次元形状測定装置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 device and a three-dimensional shape measuring method for measuring the three-dimensional shape of a measurement object.

光パターン投影法は、三角測量法の原理を利用しており、プロジェクタから縞状のパターンを測定対象物に投影し、測定対象の形状に沿って変形するパターンをカメラ等の光学装置で撮影することにより三次元形状測定を行う。特許文献1には、光パターン投影法において測定対象物に投影されたパターンを複数の光学装置を用いて撮像することが記載されている。 The light pattern projection method uses the principle of triangulation, projecting a striped pattern from a projector onto the object to be measured, and capturing the pattern that deforms along the shape of the object to be measured with an optical device such as a camera to perform three-dimensional shape measurement. Patent Document 1 describes how the pattern projected onto the object to be measured in the light pattern projection method is captured using multiple optical devices.

特表2019-516983号公報Special Publication No. 2019-516983

特許文献1に記載された方法では、複数の光学装置のうち一方の光学装置を用いて測定対象物の形状を測定した場合と、他方の光学装置を用いて測定対象物の形状を測定した場合とにおいて測定結果が変わるという問題があった。 The method described in Patent Document 1 had a problem in that the measurement results differed between measuring the shape of an object using one of the multiple optical devices and measuring the shape of an object using the other optical device.

そこで、本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、異なる光学装置を用いて測定対象物の形状を測定した場合に測定結果の不一致が生じることを抑制することができる三次元形状測定装置及び三次元形状測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of this point, and aims to provide a three-dimensional shape measuring device and a three-dimensional shape measuring method that can suppress discrepancies in the measurement results when measuring the shape of a measurement object using different optical devices.

本発明の第1の態様の三次元形状測定装置は、測定対象物を撮像した撮像画像に基づいて、当該測定対象物の三次元形状を測定する三次元形状測定装置であって、複数の光学装置と、前記複数の光学装置のうち、異なる光学装置の組み合わせからなる複数の測定系において基準器具をそれぞれ撮像することにより、前記基準器具上の基準点の三次元座標を示す複数の予備測定データを作成する予備測定部と、前記複数の予備測定データのうちの一つ以上に基づいて基準データを作成する基準データ作成部と、前記複数の予備測定データのうち、前記基準データとは一致しない前記予備測定データと、前記基準データとに基づいて、補正値を算出する算出部と、前記測定対象物の測定点を前記複数の測定系において測定した結果を示す複数の対象測定データを作成する対象測定部と、前記基準データとは一致しない前記予備測定データに対応する前記測定系における前記対象測定データを前記補正値に基づいて補正する補正部と、前記補正部による補正後の対象測定データを用いて、前記測定対象物の形状を特定する形状特定部と、を備える。 The three-dimensional shape measuring device of the first aspect of the present invention is a three-dimensional shape measuring device that measures the three-dimensional shape of a measurement object based on an image of the measurement object, and includes a plurality of optical devices, a preliminary measurement unit that creates a plurality of preliminary measurement data indicating the three-dimensional coordinates of a reference point on the reference instrument by imaging a reference instrument in a plurality of measurement systems consisting of a combination of different optical devices among the plurality of optical devices, a reference data creation unit that creates reference data based on one or more of the plurality of preliminary measurement data, a calculation unit that calculates a correction value based on the preliminary measurement data that does not match the reference data among the plurality of preliminary measurement data and the reference data, an object measurement unit that creates a plurality of object measurement data indicating the results of measuring a measurement point of the measurement object in the plurality of measurement systems, a correction unit that corrects the object measurement data in the measurement system corresponding to the preliminary measurement data that does not match the reference data based on the correction value, and a shape identification unit that identifies the shape of the measurement object using the object measurement data corrected by the correction unit.

前記予備測定部は、複数の設置位置に設置された前記基準器具を撮像することにより、前記複数の設置位置における前記基準器具の前記基準点の三次元座標を示す前記予備測定データを作成し、前記算出部は、前記複数の設置位置における前記基準点に対応する前記補正値を算出してもよい。前記基準データ作成部は、前記複数の測定系に対応する複数の前記予備測定データが示す前記基準点の三次元座標の統計量を算出することにより、前記基準データを作成してもよい。 The preliminary measurement unit may create the preliminary measurement data indicating the three-dimensional coordinates of the reference point of the reference instrument at the multiple installation positions by capturing images of the reference instrument installed at multiple installation positions, and the calculation unit may calculate the correction values corresponding to the reference points at the multiple installation positions. The reference data creation unit may create the reference data by calculating statistics of the three-dimensional coordinates of the reference points indicated by the multiple preliminary measurement data corresponding to the multiple measurement systems.

前記三次元形状測定装置は、前記基準器具に含まれる複数の前記基準点の位置関係を示す相対位置情報を取得する取得部をさらに備え、前記予備測定部は、前記複数の基準点の三次元座標を示す前記予備測定データを作成し、前記基準データ作成部は、前記相対位置情報が示す位置関係との誤差に基づいて前記複数の基準点の三次元座標を示す前記予備測定データを選択することにより、前記基準データを作成してもよい。 The three-dimensional shape measuring device may further include an acquisition unit that acquires relative position information indicating the positional relationship of the multiple reference points included in the reference instrument, the preliminary measurement unit creates the preliminary measurement data indicating the three-dimensional coordinates of the multiple reference points, and the reference data creation unit creates the reference data by selecting the preliminary measurement data indicating the three-dimensional coordinates of the multiple reference points based on an error from the positional relationship indicated by the relative position information.

前記予備測定部は、前記基準器具上の複数の前記基準点の三次元座標を示す前記予備測定データを作成し、前記基準データ作成部は、前記複数の測定系に対応する前記複数の予備測定データのいずれかを前記基準点ごとに選択することにより、一つの前記基準データを作成してもよい。 The preliminary measurement unit may create the preliminary measurement data indicating the three-dimensional coordinates of the multiple reference points on the reference instrument, and the reference data creation unit may create one of the reference data by selecting, for each of the multiple reference points, one of the multiple preliminary measurement data corresponding to the multiple measurement systems.

前記基準データ作成部は、前記複数の測定系に対応する複数の前記予備測定データのうち、前記基準点に対する三角測量精度が最も良好となる前記光学装置の組み合わせに対応する前記予備測定データを選択してもよい。前記予備測定部は、前記基準点を特定するためのパターンを含む投影画像を前記基準器具に投影してもよい。前記算出部は、前記基準データと一致しない前記予備測定データに対応する前記測定系により測定される前記測定点の前記三次元座標に対応する前記補正値を算出するための関数を特定し、特定した当該関数を用いて前記補正値を算出してもよい。前記算出部は、前記複数の測定系の測定空間を等間隔の立方格子で区切った個々の格子点の三次元座標と、複数の前記補正値と、前記複数の測定系それぞれを識別するためのインデックスと、を関連付けたテーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記補正部は、前記対象測定データが示す三次元座標に最も近い前記格子点の三次元座標と、当該格子点に対応する前記測定系を示すインデックスとに関連付けられた前記補正値を前記記憶部から読み出し、読み出した前記補正値に基づいて、前記対象測定データを補正してもよい。 The reference data creation unit may select the preliminary measurement data corresponding to the combination of the optical device that provides the best triangulation accuracy for the reference point from among the multiple preliminary measurement data corresponding to the multiple measurement systems. The preliminary measurement unit may project a projection image including a pattern for identifying the reference point onto the reference instrument. The calculation unit may identify a function for calculating the correction value corresponding to the three-dimensional coordinates of the measurement point measured by the measurement system corresponding to the preliminary measurement data that does not match the reference data, and calculate the correction value using the identified function. The calculation unit may further include a storage unit that stores a table that associates the three-dimensional coordinates of individual lattice points obtained by dividing the measurement space of the multiple measurement systems into an equally spaced cubic lattice, the multiple correction values, and an index for identifying each of the multiple measurement systems, and the correction unit may read out from the storage unit the correction value associated with the three-dimensional coordinates of the lattice point closest to the three-dimensional coordinates indicated by the target measurement data and the index indicating the measurement system corresponding to the lattice point, and correct the target measurement data based on the read correction value.

本発明の第2の態様の三次元形状測定方法は、測定対象物を撮像した撮像画像に基づいて、当該測定対象物の三次元形状を測定する三次元形状測定方法であって、複数の光学装置のうち、異なる光学装置の組み合わせからなる複数の測定系において基準器具をそれぞれ撮像することにより、前記基準器具上の基準点の三次元座標を示す複数の予備測定データを作成するステップと、前記複数の予備測定データのうちの一つ以上に基づいて基準データを作成するステップと、前記複数の予備測定データのうち、前記基準データとは一致しない前記予備測定データと、前記基準データとに基づいて、補正値を算出するステップと、前記測定対象物の測定点を前記複数の測定系において測定した結果を示す複数の対象測定データを作成するステップと、前記基準データとは一致しない前記予備測定データに対応する前記測定系における前記対象測定データを前記補正値に基づいて補正するステップと、補正後の対象測定データを用いて、前記測定対象物の形状を特定するステップと、を備える。 The three-dimensional shape measuring method of the second aspect of the present invention is a three-dimensional shape measuring method for measuring the three-dimensional shape of a measurement object based on an image of the measurement object, and includes the steps of: creating a plurality of preliminary measurement data indicating the three-dimensional coordinates of a reference point on a reference instrument by imaging a reference instrument in a plurality of measurement systems consisting of a combination of different optical devices among a plurality of optical devices; creating reference data based on one or more of the plurality of preliminary measurement data; calculating a correction value based on the preliminary measurement data that does not match the reference data among the plurality of preliminary measurement data and the reference data; creating a plurality of object measurement data indicating the results of measuring a measurement point of the measurement object in the plurality of measurement systems; correcting the object measurement data in the measurement system that corresponds to the preliminary measurement data that does not match the reference data based on the correction value; and identifying the shape of the measurement object using the corrected object measurement data.

本発明によれば、異なる光学装置を用いて測定対象物の形状を測定した場合に測定結果の不一致が生じることを抑制するという効果を奏する。 The present invention has the effect of suppressing discrepancies in measurement results when measuring the shape of a measurement object using different optical devices.

実施形態に係る三次元形状測定装置の概要について説明するための図である。1 is a diagram for explaining an overview of a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment; 三次元形状測定装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus. 測定対象物に投影する2値の縞のパターンを含む投影画像の種類の例を示す図である。1A to 1C are diagrams showing examples of types of projected images including a binary stripe pattern projected onto a measurement object. 図3(c)~(f)に示す2値の縞のパターンに対応するグレイコードの例を示す。Examples of Gray codes corresponding to the binary stripe patterns shown in FIGS. 正弦波状の輝度分布を有する階調の縞のパターンの例を示す。1 shows an example of a grayscale stripe pattern having a sinusoidal luminance distribution. 絶対投影座標と相対投影座標との関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between absolute projected coordinates and relative projected coordinates. 第1撮像画素に対応する第2撮像画像のエピポーラ線の例を示す。13 shows an example of an epipolar line in the second captured image corresponding to the first captured pixel. 基準器具の例を示す図である。FIG. 1 illustrates an example of a reference instrument. 基準器具の測定の様子を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the measurement of a reference instrument. 三次元形状測定装置による補正値の算出の処理手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a processing procedure for calculating a correction value by the three-dimensional shape measuring apparatus. 三次元形状測定装置による測定対象物の三次元形状の特定の処理手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a processing procedure for identifying a three-dimensional shape of a measurement object by the three-dimensional shape measuring device. 基準データ作成部による基準データの作成における測定系の選択の様子を示す図である。13 is a diagram showing the selection of a measurement system in the creation of reference data by a reference data creation unit; FIG.

[三次元形状測定装置100の概要]
図1(a)及び図1(b)は、本実施形態に係る三次元形状測定装置100の概要について説明するための図である。図1(a)は、三次元形状測定装置100の構成を示す。三次元形状測定装置100は、第1撮像部1、第2撮像部2及び投影部3を光学装置として備える。三次元形状測定装置100は、これらの光学装置の各種の動作を制御する制御部4を備える。
[Overview of three-dimensional shape measuring device 100]
1(a) and 1(b) are diagrams for explaining an overview of a three-dimensional shape measuring device 100 according to this embodiment. Fig. 1(a) shows the configuration of the three-dimensional shape measuring device 100. The three-dimensional shape measuring device 100 includes a first imaging unit 1, a second imaging unit 2, and a projection unit 3 as optical devices. The three-dimensional shape measuring device 100 includes a control unit 4 that controls various operations of these optical devices.

投影部3は、発光ダイオード又はレーザ等の光源を有している投影装置である。投影部3は、投影座標を特定するためのパターンを含む投影画像を測定対象物の測定面に投影する。投影座標は、投影部3が投影する投影画像を構成する投影画素の位置を示す。投影座標は、投影画像の縦方向又は横方向のいずれか一方の位置を示す一次元座標であってもよく、投影画像の縦方向及び横方向の両方の位置を示す二次元座標であってもよい。パターンは、例えば、縞のパターンである。また、投影部3の数は、1台に限定されず、三次元形状測定装置100は、任意の台数の投影部を備えてもよい。 The projection unit 3 is a projection device having a light source such as a light-emitting diode or a laser. The projection unit 3 projects a projection image including a pattern for identifying the projection coordinates onto the measurement surface of the measurement object. The projection coordinates indicate the positions of the projection pixels constituting the projection image projected by the projection unit 3. The projection coordinates may be one-dimensional coordinates indicating either the vertical or horizontal position of the projection image, or may be two-dimensional coordinates indicating both the vertical and horizontal positions of the projection image. The pattern is, for example, a stripe pattern. Furthermore, the number of projection units 3 is not limited to one, and the three-dimensional shape measuring device 100 may be equipped with any number of projection units.

第1撮像部1は、レンズ11及び撮像素子12を有している。第1撮像部1は、投影部3が投影画像を測定対象物に投影する際に、測定対象物に投影された投影画像を撮像することにより第1撮像画像を生成する。第1撮像部1は、その光軸が投影部3の光軸と所定の角度をなすように配置される。 The first imaging unit 1 has a lens 11 and an image sensor 12. When the projection unit 3 projects a projection image onto the measurement object, the first imaging unit 1 captures the projection image projected onto the measurement object to generate a first captured image. The first imaging unit 1 is positioned so that its optical axis forms a predetermined angle with the optical axis of the projection unit 3.

第2撮像部2は、レンズ21及び撮像素子22を有している。第2撮像部2は、投影部3が投影画像を測定対象物に投影する際に、測定対象物に投影された投影画像を撮像することにより第2撮像画像を生成する。第2撮像部2は、その光軸が投影部3の光軸と所定の角度をなすように配置される。第2撮像部2の光軸は、第1撮像部1の光軸及び投影部3の光軸と同一平面をなしてもよいが、これに限定されない。制御部4は、例えばコンピュータにより実現できる。制御部4は、第1撮像部1及び第2撮像部2が生成した複数の撮像画像に基づいて、測定対象物の三次元形状を測定する。また、撮像部の数は2台に限定されず、三次元形状測定装置100は、任意の台数の撮像部を備えてもよい。 The second imaging unit 2 has a lens 21 and an image sensor 22. When the projection unit 3 projects the projection image onto the measurement object, the second imaging unit 2 captures the projected image projected onto the measurement object to generate a second captured image. The second imaging unit 2 is disposed so that its optical axis forms a predetermined angle with the optical axis of the projection unit 3. The optical axis of the second imaging unit 2 may be in the same plane as the optical axis of the first imaging unit 1 and the optical axis of the projection unit 3, but is not limited to this. The control unit 4 can be realized by, for example, a computer. The control unit 4 measures the three-dimensional shape of the measurement object based on the multiple captured images generated by the first imaging unit 1 and the second imaging unit 2. In addition, the number of imaging units is not limited to two, and the three-dimensional shape measuring device 100 may be equipped with any number of imaging units.

図1(b)は、三次元形状測定装置100の複数の測定系による測定対象物の形状測定における誤差について説明するための図である。三次元形状測定装置100は、異なる光学装置の組み合わせからなる複数の測定系(第1測定系及び第2測定系)により、三次元形状を測定する。 Figure 1(b) is a diagram for explaining errors in measuring the shape of a measurement object using multiple measurement systems of the three-dimensional shape measuring device 100. The three-dimensional shape measuring device 100 measures the three-dimensional shape using multiple measurement systems (first measurement system and second measurement system) consisting of a combination of different optical devices.

三次元形状測定装置100は、第1測定系を用いる場合、投影部3と第1撮像部1を用いて測定点Pの三次元座標を測定する。図1(b)に示すように、三次元形状測定装置100は、投影部3により投影する投影画像に含まれる投影画素のうち、どの投影画素の光が測定点Pに照射されているかを特定する。図1(b)に示す例においては、特定した投影画素の光が通る光路L3上に測定点Pが存在する。 When the first measurement system is used, the three-dimensional shape measuring device 100 measures the three-dimensional coordinates of the measurement point P using the projection unit 3 and the first imaging unit 1. As shown in FIG. 1(b), the three-dimensional shape measuring device 100 identifies which projection pixel, among the projection pixels included in the projection image projected by the projection unit 3, is irradiated with the light of the measurement point P. In the example shown in FIG. 1(b), the measurement point P exists on the optical path L3 through which the light of the identified projection pixel passes.

三次元形状測定装置100は、測定点Pの三次元座標の測定において第1撮像部1が撮像した第1撮像画像に含まれるどの第1撮像画素に測定点Pが写っているかを特定する。
第1撮像画素は、第1撮像画像に含まれる最小単位である。図1(b)に示す例においては、特定した第1撮像画素に対応する光路L1上に測定点Pが存在する。三次元形状測定装置100は、三角測量法を利用して、光路L3と光路L1の交点の位置を求めることにより、測定点Pの三次元座標を測定する。
In measuring the three-dimensional coordinates of the measurement point P, the three-dimensional shape measuring device 100 specifies in which first imaging pixel, included in the first captured image captured by the first imaging unit 1, the measurement point P appears.
The first captured pixel is the smallest unit included in the first captured image. In the example shown in Fig. 1B, a measurement point P exists on the optical path L1 corresponding to the identified first captured pixel. The three-dimensional shape measuring device 100 measures the three-dimensional coordinates of the measurement point P by determining the position of the intersection of the optical path L3 and the optical path L1 using a triangulation method.

一方、三次元形状測定装置100は、第2測定系を用いる場合、投影部3と第2撮像部2を用いて測定点Pの三次元座標を測定する。三次元形状測定装置100は、測定点Pの三次元座標の測定において第2撮像部2が撮像した第2撮像画像に含まれるどの第2撮像画素に測定点Pが写っているかを特定する。第2撮像画素は、第2撮像画像に含まれる最小単位である。図1(b)に示す例においては、特定した第2撮像画素に対応する光路L2上に測定点Pが存在する。上述のとおり、測定点Pが光路L3上に存在するので、三次元形状測定装置100は、光路L2と光路L3の交点の位置を求めることにより、測定点Pの三次元座標を測定する。 On the other hand, when the second measurement system is used, the three-dimensional shape measuring device 100 measures the three-dimensional coordinates of the measurement point P using the projection unit 3 and the second imaging unit 2. When measuring the three-dimensional coordinates of the measurement point P, the three-dimensional shape measuring device 100 identifies which second imaging pixel in the second captured image captured by the second imaging unit 2 contains the measurement point P. The second imaging pixel is the smallest unit contained in the second captured image. In the example shown in FIG. 1(b), the measurement point P exists on the optical path L2 corresponding to the identified second imaging pixel. As described above, since the measurement point P exists on the optical path L3, the three-dimensional shape measuring device 100 measures the three-dimensional coordinates of the measurement point P by determining the position of the intersection of the optical paths L2 and L3.

第1測定系及び第2測定系において誤差がない場合、図1(b)に示すように、光路L1及び光路L2の間の交点と、光路L1及び光路L3の間の交点とはいずれも測定点Pとほぼ一致するので、どちらの測定系により測定点Pを測定したとしても三次元座標の測定結果は変化しない。したがって、三次元形状測定装置100は、例えば複数の測定系の測定結果の平均値を用いることにより測定精度を向上させることができる。 When there is no error in the first and second measurement systems, as shown in FIG. 1(b), the intersection between optical paths L1 and L2 and the intersection between optical paths L1 and L3 both approximately coincide with measurement point P, so the measurement result of the three-dimensional coordinates does not change regardless of which measurement system is used to measure measurement point P. Therefore, the three-dimensional shape measuring device 100 can improve measurement accuracy by, for example, using the average value of the measurement results of multiple measurement systems.

ところが、投影部3のレンズ(不図示)の歪み等に起因して、投影部3の投影画素の光が通る光路に誤差がある場合、三次元形状測定装置100は、図1(b)の破線に示す光路L3’上に測定点Pが存在すると特定する。すなわち、三次元形状測定装置100は、投影部3及び第1撮像部1からなる第1測定系により測定点Pを測定した場合には、光路L1及び光路L3’の交点P1の三次元座標を測定点Pの三次元座標として誤って測定してしまう。 However, if there is an error in the optical path through which the light of the projected pixel of the projection unit 3 passes due to distortion of the lens (not shown) of the projection unit 3 or the like, the three-dimensional shape measuring device 100 determines that the measurement point P exists on the optical path L3' shown by the dashed line in FIG. 1(b). In other words, when the three-dimensional shape measuring device 100 measures the measurement point P using the first measurement system consisting of the projection unit 3 and the first imaging unit 1, it erroneously measures the three-dimensional coordinates of the intersection point P1 of the optical paths L1 and L3' as the three-dimensional coordinates of the measurement point P.

また、三次元形状測定装置100は、投影部3及び第2撮像部2からなる第2測定系により測定点Pを測定した場合には、光路L2及び光路L3’の交点P2の三次元座標を測定点Pの三次元座標として測定してしまう。このように測定点P1と測定点P2との間の差が大きいと、三次元形状測定装置100の測定結果の誤差が大きくなってしまう。 Furthermore, when the three-dimensional shape measuring device 100 measures the measurement point P using the second measurement system consisting of the projection unit 3 and the second imaging unit 2, it measures the three-dimensional coordinates of the intersection point P2 of the optical path L2 and the optical path L3' as the three-dimensional coordinates of the measurement point P. If the difference between the measurement point P1 and the measurement point P2 is large in this way, the error in the measurement result of the three-dimensional shape measuring device 100 will be large.

三次元形状測定装置100は、このような三次元座標の測定精度の低下を抑制するため、それぞれの測定系の誤差を補正する。より詳しくは、三次元形状測定装置100は、所定の基準器具を予め測定することにより、複数の測定系における測定データの基準を示す基準データを作成する。 The three-dimensional shape measuring device 100 corrects the errors in each measurement system to prevent such a decrease in the measurement accuracy of the three-dimensional coordinates. More specifically, the three-dimensional shape measuring device 100 creates reference data that indicates the standard of measurement data in multiple measurement systems by measuring a specified reference instrument in advance.

三次元形状測定装置100は、この基準データを用いて、複数の測定系の測定データを補正するための補正値をそれぞれ算出し、算出した補正値を用いて、対応する測定系における測定データをそれぞれ補正する。このようにして、三次元形状測定装置100は、測定点Pの三次元座標の測定精度を向上させ、測定系ごとに測定結果が変化することを抑制することができる。 The three-dimensional shape measuring device 100 uses this reference data to calculate correction values for correcting the measurement data of the multiple measurement systems, and corrects the measurement data in the corresponding measurement systems using the calculated correction values. In this way, the three-dimensional shape measuring device 100 can improve the measurement accuracy of the three-dimensional coordinates of the measurement point P and suppress changes in the measurement results for each measurement system.

[三次元形状測定装置の構成]
図2は、三次元形状測定装置100の内部構成を示す図である。三次元形状測定装置100は、図1に示した第1撮像部1、第2撮像部2、投影部3及び制御部4の他に記憶部5を備える。
[Configuration of three-dimensional shape measuring device]
Fig. 2 is a diagram showing the internal configuration of three-dimensional shape measuring device 100. Three-dimensional shape measuring device 100 includes a storage unit 5 in addition to first imaging unit 1, second imaging unit 2, projection unit 3, and control unit 4 shown in Fig. 1.

記憶部5は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ハードディスク等の記憶媒体を含む。記憶部5は、制御部4が実行するプログラムを記憶している。制御部4は、例えばCPU(Central Processing Unit)である。制御部4は、記憶部5に記憶されたプログラムを実行することにより、測定部41、取得部42、基準データ作成部43、算出部44、補正部45及び形状特定部46として機能する。 The memory unit 5 includes storage media such as a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a hard disk. The memory unit 5 stores the programs executed by the control unit 4. The control unit 4 is, for example, a CPU (Central Processing Unit). The control unit 4 executes the programs stored in the memory unit 5, thereby functioning as a measurement unit 41, an acquisition unit 42, a reference data creation unit 43, a calculation unit 44, a correction unit 45, and a shape identification unit 46.

測定部41は、所定の光パターンを含む投影画像を投影部3により測定対象物等へ投影する。測定部41は、測定対象物等へ投影した投影画像を第1撮像部1及び第2撮像部2により撮像した撮像画像を生成する。測定部41は、所定の基準器具を撮像した撮像画像を生成する。測定部41は、対象測定部411及び予備測定部412を備える。 The measurement unit 41 projects a projection image including a predetermined light pattern onto a measurement object, etc., using the projection unit 3. The measurement unit 41 generates an image by capturing the projection image projected onto the measurement object, etc., using the first imaging unit 1 and the second imaging unit 2. The measurement unit 41 generates an image by capturing an image of a predetermined reference instrument. The measurement unit 41 includes an object measurement unit 411 and a preliminary measurement unit 412.

対象測定部411は、測定対象物の測定点を複数の測定系において測定することにより、測定結果を示す複数の対象測定データを作成する。複数の測定系は、一例としては、以下の第1測定系~第4測定系である。 The object measurement unit 411 creates multiple object measurement data indicating the measurement results by measuring the measurement points of the measurement object using multiple measurement systems. Examples of the multiple measurement systems include the following first to fourth measurement systems.

第1測定系:第1撮像部1及び投影部3
第2測定系:第2撮像部2及び投影部3
第3測定系:第1撮像部1、第2撮像部2及び投影部3
第4測定系:第1撮像部1及び第2撮像部2
First measurement system: first imaging unit 1 and projection unit 3
Second measurement system: second imaging unit 2 and projection unit 3
Third measurement system: first imaging unit 1, second imaging unit 2, and projection unit 3
Fourth measurement system: first imaging unit 1 and second imaging unit 2

[第1測定系による測定]
対象測定部411は、第1測定系では、一台の撮像部と一台の投影部との組み合わせにより測定対象物の測定点を測定する。対象測定部411は、所定の光パターンを含む投影画像を投影部3により測定対象物に投影する。図3は、対象測定部411が投影する2値の縞のパターンを含む投影画像の種類の例を示す図である。図3における黒色の領域は、投影部3が光を投影しない非投影領域を示しており、白色の領域は、投影部3が光を投影する光投影領域を示している。
[Measurement by the first measurement system]
In the first measurement system, the object measurement unit 411 measures a measurement point of the measurement object by combining one imaging unit and one projection unit. The object measurement unit 411 projects a projection image including a predetermined light pattern onto the measurement object by the projection unit 3. Fig. 3 is a diagram showing an example of a type of projection image including a binary stripe pattern projected by the object measurement unit 411. The black area in Fig. 3 indicates a non-projection area where the projection unit 3 does not project light, and the white area indicates a light projection area where the projection unit 3 projects light.

図3(a)は、測定対象物の全体に光を投影しない基準パターン(全黒パターン)である。図3(b)は、測定対象物の全体に光を投影する基準パターン(全白パターン)である。図3(c)~(f)は、光投影領域及び非投影領域から構成され、投影画像ごとに幅の異なる縞が同一方向に配列された2値の縞のパターンを示している。 Figure 3(a) is a reference pattern (all black pattern) in which no light is projected onto the entire object to be measured. Figure 3(b) is a reference pattern (all white pattern) in which light is projected onto the entire object to be measured. Figures 3(c) to (f) show binary stripe patterns consisting of light projection areas and non-projection areas, with stripes of different widths arranged in the same direction for each projected image.

図3(c)~(f)に示す縞のパターンは、グレイコードに対応しており、撮像画像の第1撮像画素に対応する投影画像の投影画素の位置を示す投影座標を特定するために用いられる。図4は、図3(c)~(f)に示す2値の縞のパターンに対応するグレイコードの例を示す。グレイコードにおける0を非投影領域に対応させ、1を光投影領域に対応させることで、図3(c)~(f)に示す2値の縞のパターンが生成される。 The stripe patterns shown in Figures 3(c) to (f) correspond to a gray code and are used to identify projection coordinates indicating the position of a projected pixel in a projected image corresponding to a first captured pixel in a captured image. Figure 4 shows an example of a gray code corresponding to the binary stripe patterns shown in Figures 3(c) to (f). By associating 0 in the gray code with a non-projected area and 1 with a light projection area, the binary stripe patterns shown in Figures 3(c) to (f) are generated.

図3及び図4におけるx方向の各位置は、各グレイコードの対応する位置の0又は1の数字を組み合わせたコード値によって表される。図4における位置0はコード値「0000」に対応し、位置1はコード値「0001」に対応し、位置15はコード値「1000」に対応する。 Each position in the x-direction in Figures 3 and 4 is represented by a code value that combines the numbers 0 or 1 at the corresponding positions of each Gray code. Position 0 in Figure 4 corresponds to the code value "0000", position 1 corresponds to the code value "0001", and position 15 corresponds to the code value "1000".

対象測定部411は、正弦波状の輝度分布を有する階調の縞のパターンを含む投影画像を測定対象物に投影する。図5(a)~(d)は、正弦波状の輝度分布を有する階調の縞のパターンの例を示す。図3(c)~(f)の2値の縞のパターンは、黒色の領域と白色の領域とからなる2値画像であるのに対し、図5(a)~(d)の階調の縞のパターンでは、縞の幅方向に沿って、白色の領域から黒色の領域まで濃淡が正弦波状に変化する。図5(a)~(d)の階調の縞のパターンの縞の間隔は一定であり、これらの階調の縞のパターンの縞の空間周波数は、例えば、図3(f)の2値の縞のパターンの4倍である。 The object measurement unit 411 projects a projection image including a grayscale stripe pattern having a sinusoidal luminance distribution onto the measurement object. Figures 5(a) to (d) show examples of grayscale stripe patterns having a sinusoidal luminance distribution. The binary stripe patterns of Figures 3(c) to (f) are binary images consisting of black and white areas, whereas the grayscale stripe patterns of Figures 5(a) to (d) have a sine wave-like change in shading from the white area to the black area along the stripe width direction. The grayscale stripe patterns of Figures 5(a) to (d) have a constant stripe spacing, and the spatial frequency of the stripes of these grayscale stripe patterns is, for example, four times that of the binary stripe pattern of Figure 3(f).

図5(a)~(d)の階調の縞のパターンは、輝度分布を示す正弦波の位相がそれぞれ90度ずつ異なる点を除き、互いに同一の輝度分布を示す。対象測定部411は、図3(a)及び(b)に示す2枚の基準パターン、図3(c)~(f)に示す4枚の2値の縞のパターン、及び図5(a)~(d)に示す4枚の階調の縞のパターンの合計10枚の投影画像を投影する。図5に示す階調の縞のパターンは、図3に示す縞のパターンとともに、投影座標を特定するために用いられる。 The gradation stripe patterns in Figures 5(a) to (d) show the same luminance distribution, except that the phases of the sine waves showing the luminance distribution differ by 90 degrees. The object measurement unit 411 projects a total of 10 projection images: two reference patterns shown in Figures 3(a) and (b), four binary stripe patterns shown in Figures 3(c) to (f), and four gradation stripe patterns shown in Figures 5(a) to (d). The gradation stripe pattern shown in Figure 5 is used to identify the projection coordinates, along with the stripe pattern shown in Figure 3.

対象測定部411は、第1測定系では、測定対象物に投影された投影画像を第1撮像部1により撮像した第1撮像画像を生成する。対象測定部411は、第1撮像画像に含まれるパターンに基づいて、第1撮像画像の第1撮像画素に対応する投影座標を特定する。例えば、対象測定部411は、第1撮像画像に含まれるパターンにおける濃淡の変化を解析することにより、第1撮像画像に含まれる第1撮像画素に対応する投影画素の位置を示す投影座標を特定する。 In the first measurement system, the object measurement unit 411 generates a first captured image by capturing a projected image projected onto the measurement object using the first imaging unit 1. The object measurement unit 411 identifies the projection coordinates corresponding to the first captured pixel of the first captured image based on the pattern included in the first captured image. For example, the object measurement unit 411 identifies the projection coordinates indicating the position of the projected pixel corresponding to the first captured pixel included in the first captured image by analyzing the change in shading in the pattern included in the first captured image.

対象測定部411は、図3(a)に示す全黒パターンを投影した場合の輝度値と、図3(b)に示す全白パターンを投影した場合の輝度値との平均を画素ごとに中間値として算出する。同様に、対象測定部411は、図3(c)~図3(f)の2値の縞のパターンを測定対象物に投影した状態の第1撮像画像のそれぞれについて、4枚の第1撮像画像における各第1撮像画素の輝度値をそれぞれ対応する中間値と比較することにより、各第1撮像画素のコード値を特定する。対象測定部411は、コード値を特定することより、各第1撮像画素の位置に、どの位置に向けて投影された2値の縞が写っているかを特定することができる。対象測定部411は、第1撮像画像に含まれる各第1撮像画素が、図4に示す位置0から位置15までのどの位置に含まれるかを特定する。 The object measurement unit 411 calculates the average of the luminance value when the all-black pattern shown in FIG. 3(a) is projected and the luminance value when the all-white pattern shown in FIG. 3(b) is projected for each pixel as an intermediate value. Similarly, the object measurement unit 411 identifies the code value of each first captured pixel by comparing the luminance value of each first captured pixel in each of the four first captured images in which the binary stripe patterns of FIG. 3(c) to FIG. 3(f) are projected onto the measurement object. By identifying the code value, the object measurement unit 411 can identify the position toward which the binary stripes are projected at the position of each first captured pixel. The object measurement unit 411 identifies the position from position 0 to position 15 shown in FIG. 4 in which each first captured pixel included in the first captured image is included.

さらに、対象測定部411は、正弦波状の輝度分布を有する階調の縞のパターンを測定対象物に投影した際の第1撮像画像において第1撮像画素に対応する正弦波の位相を特定し、特定した位相に基づいて、投影座標を特定する。投影画像の階調の縞のパターンは、周期性を有するため、投影画像において複数の投影画素が同じ投影座標を有する。以下、投影画像において周期性を有する投影座標を相対投影座標とも呼ぶ。一方、投影画像において一意に定められる投影座標を特に絶対投影座標とも呼ぶ。 Furthermore, the object measurement unit 411 identifies the phase of the sine wave corresponding to the first captured pixel in the first captured image when a gradation stripe pattern having a sine wave-like luminance distribution is projected onto the measurement object, and identifies the projection coordinates based on the identified phase. Since the gradation stripe pattern of the projected image has periodicity, multiple projected pixels have the same projection coordinates in the projected image. Hereinafter, the projection coordinates having periodicity in the projected image are also referred to as relative projection coordinates. On the other hand, the projection coordinates that are uniquely determined in the projected image are also referred to as absolute projection coordinates.

図6は、絶対投影座標と相対投影座標との関係を示す図である。図6の縦軸は、投影座標を示す。図6の横軸は、投影画像に含まれる縞の幅方向における投影画素の位置を示す。幅方向は、縞の延びる方向と直交する方向である。図6の実線が示すように、相対投影座標は周期性を有する。相対投影座標は、正弦波状の輝度分布を有する階調の縞のパターンの繰り返しの1周期ごとに同じ値を示す。一方、図6の斜めに延びる破線が示すように、絶対投影座標は、投影画像において一意に定められる。 Figure 6 is a diagram showing the relationship between absolute projection coordinates and relative projection coordinates. The vertical axis in Figure 6 indicates the projection coordinates. The horizontal axis in Figure 6 indicates the position of the projection pixel in the width direction of the stripes included in the projection image. The width direction is a direction perpendicular to the direction in which the stripes extend. As the solid lines in Figure 6 indicate, the relative projection coordinates are periodic. The relative projection coordinates indicate the same value for each period of the repetition of the gradation stripe pattern having a sinusoidal luminance distribution. On the other hand, as the diagonally extending dashed lines in Figure 6 indicate, the absolute projection coordinates are uniquely determined in the projection image.

対象測定部411は、階調の縞のパターンの濃淡を解析することにより、第1撮像画素に対応する相対投影座標を特定する。対象測定部411は、2値の縞のパターンが示すグレイコードに基づいて、この第1撮像画素が位置0から位置15のどの位置に対応するかを特定する。対象測定部411は、グレイコードにより特定した位置中において相対投影座標が示す相対的な位置に基づいて、第1撮像画素に対応する絶対投影座標を特定する。対象測定部411は、第1撮像画素の二次元座標と、特定した一次元の絶対投影座標とを用いて、三角測量法の原理を利用することにより、第1撮像画素に対応する測定対象物上の測定点の三次元座標を特定する。 The object measurement unit 411 identifies the relative projection coordinates corresponding to the first imaging pixel by analyzing the shading of the gradation stripe pattern. Based on the gray code indicated by the binary stripe pattern, the object measurement unit 411 identifies which position, from position 0 to position 15, the first imaging pixel corresponds to. Based on the relative position indicated by the relative projection coordinates among the positions identified by the gray code, the object measurement unit 411 identifies the absolute projection coordinates corresponding to the first imaging pixel. Using the two-dimensional coordinates of the first imaging pixel and the identified one-dimensional absolute projection coordinates, the object measurement unit 411 identifies the three-dimensional coordinates of the measurement point on the measurement object corresponding to the first imaging pixel by utilizing the principles of triangulation.

対象測定部411は、縞の延びる方向が異なる複数の投影画像を投影してもよく、縞の延びる方向が異なる投影画像ごとに、第1撮像画素に対応する投影座標をそれぞれ特定してもよい。対象測定部411は、縞の延びる方向が異なる複数の投影画像を測定対象物に投影し、縞の延びる方向が異なる投影画像ごとに、第1撮像画素に対応する投影座標をそれぞれ特定してもよい。 The object measurement unit 411 may project multiple projection images with different stripe extension directions, and may identify projection coordinates corresponding to the first imaging pixel for each projection image with different stripe extension directions. The object measurement unit 411 may project multiple projection images with different stripe extension directions onto the measurement object, and may identify projection coordinates corresponding to the first imaging pixel for each projection image with different stripe extension directions.

[第2測定系による測定]
対象測定部411は、第2測定系において第1測定系と同様にして、第2撮像部2と投影部3との組み合わせにより測定対象物の測定点の三次元座標を測定する。
[Measurement by the second measurement system]
The object measuring unit 411 measures the three-dimensional coordinates of a measurement point on the measurement object in the second measurement system by combining the second imaging unit 2 and the projection unit 3 in the same manner as the first measurement system.

[第3測定系による測定]
対象測定部411は、第3測定系において第1撮像部1と、第2撮像部2と、投影部3との組み合わせにより測定対象物の測定点を測定する。対象測定部411は、第1測定系と同様にして、第1撮像画像に含まれる第1撮像画素に対応する投影画素の位置を示す投影座標を特定する。対象測定部411は、第2撮像画像に含まれる第2撮像画素に対応する投影画素の位置を示す投影座標を特定する。
[Measurement by the third measurement system]
The object measurement unit 411 measures a measurement point of the measurement object by a combination of the first imaging unit 1, the second imaging unit 2, and the projection unit 3 in the third measurement system. The object measurement unit 411 specifies projection coordinates indicating the position of a projected pixel corresponding to a first imaging pixel included in the first captured image, in the same manner as the first measurement system. The object measurement unit 411 specifies projection coordinates indicating the position of a projected pixel corresponding to a second imaging pixel included in the second captured image.

図7は、第1撮像画素Aに対応する第2撮像画像のエピポーラ線EBAの例を示す。第1撮像部1のレンズ11の焦点をO1とする。第1撮像画素Aに対応する光路は、焦点O1から測定点MPに延びる直線であり、この光路を示す直線を図7の左側の第2撮像部2の画像平面に投影した直線をエピポーラ線EBAとする。第1撮像画素Aと同じ測定点MPに対応する図7の左側の第2撮像部2の画像平面における第2撮像画素Bは、幾何学的拘束により、エピポーラ線EBA上のいずれかの位置にある。対象測定部411は、記憶部5に予め記憶されている第1撮像部1と第2撮像部2との配置を示す配置情報を読み出し、読み出した配置情報に基づいて、第1撮像画素Aに対応する第2撮像画像のエピポーラ線EBAを特定する。配置情報は、例えば、焦点距離、位置及び向きを示す情報である。 FIG. 7 shows an example of an epipolar line EBA of the second captured image corresponding to the first captured pixel A. The focal point of the lens 11 of the first image capturing unit 1 is O1. The optical path corresponding to the first captured pixel A is a straight line extending from the focal point O1 to the measurement point MP, and the straight line indicating this optical path projected onto the image plane of the second image capturing unit 2 on the left side of FIG. 7 is the epipolar line EBA . The second captured pixel B in the image plane of the second image capturing unit 2 on the left side of FIG. 7, which corresponds to the same measurement point MP as the first captured pixel A, is located somewhere on the epipolar line EBA due to geometric constraints. The target measurement unit 411 reads out arrangement information indicating the arrangement of the first image capturing unit 1 and the second image capturing unit 2 stored in advance in the storage unit 5, and specifies the epipolar line EBA of the second captured image corresponding to the first captured pixel A based on the read out arrangement information. The arrangement information is, for example, information indicating the focal length, position, and orientation.

対象測定部411は、図7に示すように、特定したエピポーラ線EBA上に位置する第2撮像画素のうち、第1撮像画素Aと同じ絶対投影座標に対応する第2撮像画素Bを選択する。対象測定部411は、第1撮像画素Aと、選択した第2撮像画素Bとにおいて三角測量法の原理を利用することにより、第1撮像画素Aと選択した第2撮像画素Bとに対応する共通の測定点MPの三次元座標を測定する。 7 , of the second imaging pixels located on the identified epipolar line EBA , the object measurement unit 411 selects a second imaging pixel B that corresponds to the same absolute projection coordinates as the first imaging pixel A. The object measurement unit 411 measures the three-dimensional coordinates of a common measurement point MP corresponding to the first imaging pixel A and the selected second imaging pixel B by utilizing the principle of triangulation between the first imaging pixel A and the selected second imaging pixel B.

[第4測定系による測定]
対象測定部411は、第4測定系において第1撮像画像の第1撮像画素と第2撮像画像の第2撮像画素との間の対応関係を特定する。対象測定部411は、測定対象物がテクスチャやエッジ等の特徴点を有する場合、投影画像を測定対象物に投影することなく、この特徴点の三次元座標を測定することが可能である。
[Measurement by the fourth measurement system]
The object measuring unit 411 specifies a correspondence relationship between the first captured pixel of the first captured image and the second captured pixel of the second captured image in the fourth measurement system. When the measurement object has a feature point such as a texture or an edge, the object measuring unit 411 can measure the three-dimensional coordinates of the feature point without projecting a projection image onto the measurement object.

対象測定部411は、測定対象物の特徴点に対応する第1撮像画素を特定する。また、対象測定部411は、同じ特徴点に対応する第2撮像画素を特定する。対象測定部411は、特徴点に対応する第1撮像画素と、同じ特徴点に対応する第2撮像画素とを用いて三角測量法の原理を利用することにより、この特徴点の三次元座標を測定する。 The object measurement unit 411 identifies a first imaging pixel that corresponds to a feature point of the measurement object. The object measurement unit 411 also identifies a second imaging pixel that corresponds to the same feature point. The object measurement unit 411 measures the three-dimensional coordinates of this feature point by utilizing the principle of triangulation using the first imaging pixel that corresponds to the feature point and the second imaging pixel that corresponds to the same feature point.

[二方向の縞パターン]
なお、対象測定部411は、一方向に延びる縞のパターンを含む投影画像のみを用いて対象測定データを作成する例に限定されない。例えば、対象測定部411は、縦方向に延びる縞のパターンを含む投影画像に加えて、横方向に延びる縞のパターンを含む投影画像を測定対象物に投影することにより対象測定データを作成してもよい。対象測定部411は、横方向に延びる縞のパターンを含む投影画像を測定対象物に投影することにより、撮像画素に対応する縦方向の投影座標と、横方向の投影座標との両方を特定することができる。この場合、対象測定部411は、エピポーラ線を用いることなく、撮像画素に対応する投影画素を一意に特定することができる。
[Bidirectional stripe pattern]
In addition, the object measurement unit 411 is not limited to the example of creating the object measurement data using only a projection image including a stripe pattern extending in one direction. For example, the object measurement unit 411 may create the object measurement data by projecting a projection image including a stripe pattern extending in the horizontal direction in addition to a projection image including a stripe pattern extending in the vertical direction onto the measurement object. The object measurement unit 411 can identify both the vertical projection coordinates and the horizontal projection coordinates corresponding to the imaging pixel by projecting a projection image including a stripe pattern extending in the horizontal direction onto the measurement object. In this case, the object measurement unit 411 can uniquely identify the projection pixel corresponding to the imaging pixel without using an epipolar line.

[基準器具の測定]
予備測定部412は、複数の光学装置のうち、異なる光学装置の組み合わせからなる複数の測定系において所定の基準器具をそれぞれ撮像することにより、基準器具上の基準点の三次元座標を示す複数の予備測定データを作成する。基準器具には、複数の基準点が配置されている。例えば、予備測定部412は、第1測定系~第4測定系のそれぞれにおいて対象測定部411と同様の方法により、基準点の三次元座標を測定する。
[Measurement of reference instrument]
The preliminary measurement unit 412 creates a plurality of preliminary measurement data indicating the three-dimensional coordinates of a reference point on a reference instrument by capturing images of the reference instrument in a plurality of measurement systems each consisting of a combination of different optical devices among a plurality of optical devices. A plurality of reference points are arranged on the reference instrument. For example, the preliminary measurement unit 412 measures the three-dimensional coordinates of the reference points in each of the first to fourth measurement systems by a method similar to that of the target measurement unit 411.

図8(a)及び図8(b)は、基準器具の例を示す図である。基準器具を上から見た様子を示す。図8(a)は、複数の黒色の円が縦方向及び横方向に整列して配置された基準器具を示す。図8(b)は、市松模様が付された基準器具を示す。図8(a)に示す基準器具を用いる場合、予備測定部412は、黒色の円の中心を基準点として定め、この基準点の三次元座標を示す予備測定データを作成する。図8(b)に示す基準器具を用いる場合、予備測定部412は、市松模様を構成する白色及び黒色の正方形の各頂点を基準点として定め、定めた基準点の三次元座標を示す予備測定データをそれぞれ作成する。予備測定データは、基準器具上の複数の基準点の三次元座標を示す情報をそれぞれ含む。 Figures 8(a) and 8(b) are diagrams showing examples of a reference instrument. The reference instrument is shown as viewed from above. Figure 8(a) shows a reference instrument in which multiple black circles are aligned vertically and horizontally. Figure 8(b) shows a reference instrument with a checkered pattern. When using the reference instrument shown in Figure 8(a), the preliminary measurement unit 412 determines the center of the black circle as a reference point and creates preliminary measurement data indicating the three-dimensional coordinates of this reference point. When using the reference instrument shown in Figure 8(b), the preliminary measurement unit 412 determines each vertex of the white and black squares that make up the checkered pattern as a reference point and creates preliminary measurement data indicating the three-dimensional coordinates of the determined reference points. The preliminary measurement data each includes information indicating the three-dimensional coordinates of multiple reference points on the reference instrument.

図9は、基準器具51の測定の様子を示す図である。図9の例では、基準器具51は、平板状の部材であるが、これに限定されず、基準器具として任意の形状のものを用いることができる。予備測定部412は、1回以上にわたって基準器具51を撮像する。基準器具51は、測定において図9の矢印に示す奥行方向の座標が異なる複数の設置位置に順に設置される。基準器具51の設置位置は精密に決める必要はなく概略のものでよい。また、基準器具51の設置位置の三次元座標は予め測定されていなくてもよく、任意の設置位置に基準器具51を設置することが可能である。したがって、三次元形状測定装置100では、基準器具51の位置決めのための器具や別の測定器等を用意する必要がないので、基準器具51の測定を簡便且つ低コストに実施することができる。 Figure 9 is a diagram showing how the reference instrument 51 is measured. In the example of Figure 9, the reference instrument 51 is a flat plate-shaped member, but is not limited to this, and any shape can be used as the reference instrument. The preliminary measurement unit 412 images the reference instrument 51 one or more times. The reference instrument 51 is sequentially installed at multiple installation positions with different depth coordinates as indicated by the arrow in Figure 9 during measurement. The installation position of the reference instrument 51 does not need to be determined precisely, but may be approximate. In addition, the three-dimensional coordinates of the installation position of the reference instrument 51 do not need to be measured in advance, and the reference instrument 51 can be installed at any installation position. Therefore, in the three-dimensional shape measuring device 100, there is no need to prepare an instrument for positioning the reference instrument 51 or another measuring instrument, so that the measurement of the reference instrument 51 can be performed easily and at low cost.

予備測定部412は、基準器具51がそれぞれの設置位置に配置された状態において基準器具51を撮像する。予備測定部412は、複数の設置位置に設置された基準器具51の撮像画像に基づいて、複数の設置位置における基準器具51の基準点の三次元座標を示す予備測定データをそれぞれ作成する。また、奥行方向の座標が互いに異なるように基準器具51を平行移動させることにより,複数の設置位置が決定される例に限定されず、基準器具51の姿勢を変えることにより三次元座標が互いに異なるように決定されてもよい。 The preliminary measurement unit 412 captures an image of the reference instrument 51 when the reference instrument 51 is placed at each installation position. The preliminary measurement unit 412 creates preliminary measurement data indicating the three-dimensional coordinates of the reference points of the reference instrument 51 at each of the installation positions based on the captured images of the reference instrument 51 installed at each of the installation positions. In addition, the present invention is not limited to an example in which multiple installation positions are determined by translating the reference instrument 51 so that the coordinates in the depth direction are different from each other, and the three-dimensional coordinates may be determined to be different from each other by changing the posture of the reference instrument 51.

また、予備測定部412は、基準器具51上に予め配置されている基準点の三次元座標を測定する例に限定されない。例えば、予備測定部412は、基準器具51に対して、特定の位置を基準点として用いるための目印を含む投影画像を投影部3により投影してもよい。予備測定部412は、目印が投影された位置を基準点として定め、この基準点の三次元座標を測定してもよい。 The preliminary measurement unit 412 is not limited to the example of measuring the three-dimensional coordinates of a reference point that is placed in advance on the reference instrument 51. For example, the preliminary measurement unit 412 may project, onto the reference instrument 51, a projection image including a mark for using a specific position as a reference point, using the projection unit 3. The preliminary measurement unit 412 may determine the position where the mark is projected as a reference point, and measure the three-dimensional coordinates of this reference point.

また、予備測定部412は、基準点を特定するためのパターンを含む投影画像を基準器具51に投影してもよい。基準点を特定するためのパターンを含む投影画像は、例えば、一方向に延びる縞パターンを含む投影画像である。予備測定部412は、基準器具51に投影した投影画像を撮像した第1撮像画像及び第2撮像画像を取得してもよい。この場合、予備測定部412は、対象測定部411と同様にして、第1撮像画素に対応する投影座標や、第2撮像画素に対応する投影座標を特定し、第1撮像画素、第2撮像画素及び投影画像の間の対応関係を利用することにより、基準器具51上の特定の位置の三次元座標を測定する。予備測定部412は、この特定の位置を基準点として用いてもよい。つまり、予備測定部412は、基準器具51に縞パターンを投影して、複数の測定系で共通に測定したある特定の位置を基準点として用いることもできる。 The preliminary measurement unit 412 may also project a projection image including a pattern for identifying a reference point onto the reference instrument 51. The projection image including a pattern for identifying a reference point is, for example, a projection image including a stripe pattern extending in one direction. The preliminary measurement unit 412 may acquire a first captured image and a second captured image obtained by capturing the projection image projected onto the reference instrument 51. In this case, the preliminary measurement unit 412, like the target measurement unit 411, identifies the projection coordinates corresponding to the first imaging pixel and the projection coordinates corresponding to the second imaging pixel, and measures the three-dimensional coordinates of a specific position on the reference instrument 51 by utilizing the correspondence between the first imaging pixel, the second imaging pixel, and the projection image. The preliminary measurement unit 412 may use this specific position as a reference point. In other words, the preliminary measurement unit 412 may project a stripe pattern onto the reference instrument 51 and use a specific position commonly measured by multiple measurement systems as a reference point.

また、予備測定部412は、縦方向に延びる縞パターンを含む投影画像と、横方向に延びる縞パターンを含む投影画像とを測定対象物に投影することにより、第1撮像画像に対応する投影座標や、第2撮像画素に対応する投影座標を求めてもよい。この場合、予備測定部412は、縦方向に延びる縞パターンを含む投影画像と、横方向に延びる縞パターンを含む投影画像とを用いることにより、エピポーラ線を用いることなく、第1撮像画素及び第2撮像画素の間の対応関係を求めることができる。このため、予備測定部412は、エピポーラ線を特定する際に誤差が生じて測定精度が低下するリスクを低減させることができる。 The preliminary measurement unit 412 may also obtain the projection coordinates corresponding to the first captured image and the projection coordinates corresponding to the second captured pixel by projecting a projection image including a stripe pattern extending vertically and a projection image including a stripe pattern extending horizontally onto the measurement object. In this case, the preliminary measurement unit 412 can obtain the correspondence between the first captured pixel and the second captured pixel without using the epipolar line by using a projection image including a stripe pattern extending vertically and a projection image including a stripe pattern extending horizontally. Therefore, the preliminary measurement unit 412 can reduce the risk of an error occurring when identifying the epipolar line, resulting in a decrease in measurement accuracy.

取得部42は、基準器具51に含まれる複数の基準点の位置関係を示す相対位置情報を記憶部5から取得する。複数の基準点の位置関係は、他の測定器具により予め測定されているものとする。複数の基準点の位置関係は、例えば、基準器具51の基準点の一つを原点と仮定した場合の他の基準点の二次元座標である。 The acquisition unit 42 acquires from the storage unit 5 relative position information indicating the positional relationship of multiple reference points included in the reference instrument 51. The positional relationship of the multiple reference points is assumed to have been measured in advance by other measuring instruments. The positional relationship of the multiple reference points is, for example, the two-dimensional coordinates of one of the reference points of the reference instrument 51 when the other reference point is assumed to be the origin.

[基準データの作成]
基準データ作成部43は、複数の測定系に対応する複数の予備測定データのうちの一つ以上に基づいて基準データを作成する。基準データは、複数の測定系それぞれの測定データが、他の測定系における測定データに一致するようにするためのデータである。
[Creating reference data]
The reference data generating unit 43 generates reference data based on one or more of the plurality of preliminary measurement data corresponding to the plurality of measurement systems. The reference data is data for making the measurement data of each of the plurality of measurement systems coincide with the measurement data of the other measurement systems.

例えば、第1測定系において投影部3から特定の基準点の位置までの距離が199ミリメートルであることが示され、第2測定系において投影部3から同じ基準点の位置までの距離が201ミリメートルであることが示され、第3測定系において投影部3から同じ基準点の位置までの距離が200ミリメートルであることが示されたとする。この場合、例えば、基準データ作成部43は、第1測定系で測定された199ミリメートルを基準データとして定め、第2測定系で測定されたデータから2ミリメートルを減算する補正を行い、第3測定系で測定されたデータから1ミリメートルを減算する補正を行うことにより、各測定系の測定データを一致させる。一例として、距離を補正する方法について説明したが、実際には三次元座標を補正することが望ましい。 For example, suppose that the first measurement system indicates that the distance from the projection unit 3 to a specific reference point is 199 millimeters, the second measurement system indicates that the distance from the projection unit 3 to the same reference point is 201 millimeters, and the third measurement system indicates that the distance from the projection unit 3 to the same reference point is 200 millimeters. In this case, for example, the reference data creation unit 43 determines the 199 millimeters measured by the first measurement system as the reference data, corrects the data measured by the second measurement system by subtracting 2 millimeters, and corrects the data measured by the third measurement system by subtracting 1 millimeter, thereby matching the measurement data of each measurement system. Although a method of correcting the distance has been described as an example, in practice it is desirable to correct the three-dimensional coordinates.

基準データ作成部43は、例えば、異なる測定系に対応する複数の予備測定データに含まれる同一の基準点の三次元座標の平均値又は中央値等の統計量を算出する。基準データ作成部43は、算出した統計量をこの基準点の三次元座標とする基準データを作成してもよい。例えば、基準データ作成部43は、第1測定系~第3測定系により測定された同一の基準点の三次元座標の平均値を算出する。基準データ作成部43は、算出した平均値をこの基準点の三次元座標とする基準データを作成する。 The reference data creation unit 43 calculates, for example, a statistical quantity such as the average or median of the three-dimensional coordinates of the same reference point contained in multiple preliminary measurement data corresponding to different measurement systems. The reference data creation unit 43 may create reference data in which the calculated statistical quantity is the three-dimensional coordinate of this reference point. For example, the reference data creation unit 43 calculates the average value of the three-dimensional coordinates of the same reference point measured by the first to third measurement systems. The reference data creation unit 43 creates reference data in which the calculated average value is the three-dimensional coordinate of this reference point.

また、基準データ作成部43は、取得部42が取得した相対位置情報を参照して、この相対位置情報が示す位置関係と、予備測定データが示す複数の基準点の位置関係との誤差を求め、求めた誤差に基づいて、いずれかの予備測定データを選択してもよい。 The reference data creation unit 43 may also refer to the relative position information acquired by the acquisition unit 42, determine the error between the positional relationship indicated by this relative position information and the positional relationship of the multiple reference points indicated by the preliminary measurement data, and select one of the preliminary measurement data based on the determined error.

例えば、基準データ作成部43は、基準器具51の基準点の一つを原点としたときの相対位置情報における他の基準点の相対座標と、予備測定データにおいて同じ基準点を原点とした場合の他の基準点の相対座標とをそれぞれ求める。基準データ作成部43は、相対位置情報における他の基準点の相対座標と、予備測定データにおける対応する基準点との誤差を基準点ごとに求める。基準データ作成部43は、基準器具51の複数の基準点における誤差の総和や標準偏差等の、誤差の統計量を測定系ごとに求め、複数の測定系のうち、求めた誤差の平均等の統計量が最も小さくなる測定系の予備測定データを選択する。なお、基準データ作成部43は、原点からの相対座標の代わりに、原点からの相対距離を使用してもよい。 For example, the reference data creation unit 43 determines the relative coordinates of other reference points in the relative position information when one of the reference points of the reference instrument 51 is set as the origin, and the relative coordinates of other reference points in the preliminary measurement data when the same reference point is set as the origin. The reference data creation unit 43 determines the error between the relative coordinates of other reference points in the relative position information and the corresponding reference point in the preliminary measurement data for each reference point. The reference data creation unit 43 determines error statistics such as the sum of errors and standard deviation at multiple reference points of the reference instrument 51 for each measurement system, and selects the preliminary measurement data of the measurement system that has the smallest statistical amount such as the average of the errors among the multiple measurement systems. Note that the reference data creation unit 43 may use the relative distance from the origin instead of the relative coordinate from the origin.

また、基準データ作成部43は、複数の基準点が基準器具51における単一の平面上に配置されている場合、最小二乗法等を用いて、予備測定データが示す基準器具51上の複数の基準点との距離の総和が最も小さくなる仮想的な平面を特定する。基準データ作成部43は、異なる測定系に対応する複数の予備測定データにおいてこの平面をそれぞれ特定する。基準データ作成部43は、特定した平面と、この平面に対応する測定系の予備測定データにおける基準器具51上の複数の基準点との距離の総和を測定系ごとに算出する。基準データ作成部43は、算出した距離の総和が最も小さくなる測定系の予備測定データを選択してもよい。 When multiple reference points are located on a single plane on the reference instrument 51, the reference data creation unit 43 uses the least squares method or the like to identify a virtual plane that has the smallest sum of distances to the multiple reference points on the reference instrument 51 indicated by the preliminary measurement data. The reference data creation unit 43 identifies this plane in multiple pieces of preliminary measurement data corresponding to different measurement systems. The reference data creation unit 43 calculates, for each measurement system, the sum of distances between the identified plane and the multiple reference points on the reference instrument 51 in the preliminary measurement data of the measurement system corresponding to this plane. The reference data creation unit 43 may select the preliminary measurement data of the measurement system that has the smallest sum of calculated distances.

このような構成により、基準データ作成部43は、基準器具51において複数の基準点が配置された平面を最も精度よく再現した測定系の予備測定データを利用することができる。基準データ作成部43は、選択した予備測定データに基づいて、基準データを作成する。例えば、基準データ作成部43は、選択した予備測定データをそのまま基準データとして用いる。 With this configuration, the reference data creation unit 43 can use the preliminary measurement data of the measurement system that most accurately reproduces the plane on which multiple reference points are arranged in the reference instrument 51. The reference data creation unit 43 creates reference data based on the selected preliminary measurement data. For example, the reference data creation unit 43 uses the selected preliminary measurement data as it is as the reference data.

基準データ作成部43は、複数の測定系に対応する複数の予備測定データ間のずれが所定値以上である場合に、基準データの作成を行わず、予備測定データ間のずれが大きいことを示すエラーを表示部(不図示)に表示してもよい。このようにして、基準データ作成部43は、光学装置の向きがずれていること等の不具合に起因して三次元形状の測定精度が低下することを抑制することができる。 When the deviation between multiple preliminary measurement data corresponding to multiple measurement systems is equal to or greater than a predetermined value, the reference data creation unit 43 may not create reference data and may display an error on a display unit (not shown) indicating that the deviation between the preliminary measurement data is large. In this way, the reference data creation unit 43 can prevent a decrease in the measurement accuracy of the three-dimensional shape due to a malfunction such as a misalignment of the optical device.

[補正値の算出]
算出部44は、基準データに一致しない予備測定データと、基準データ作成部43が作成した基準データとに基づいて、補正値を算出する。基準データに一致しない予備測定データは、例えば、基準データ作成部43が単一の測定系に対応する予備測定データを基準データとして用いる場合には、基準データに対応する測定系とは異なる測定系により測定された予備測定データである。
[Calculation of correction value]
The calculation unit 44 calculates a correction value based on the preliminary measurement data that does not match the reference data and the reference data created by the reference data creation unit 43. For example, when the reference data creation unit 43 uses preliminary measurement data corresponding to a single measurement system as reference data, the preliminary measurement data that does not match the reference data is preliminary measurement data measured by a measurement system different from the measurement system corresponding to the reference data.

算出部44は、基準データ作成部43が第3測定系による予備測定データを基準データとして用いたと仮定する。算出部44は、第3測定系とは異なる第1測定系において所定の基準点を示す三次元座標を特定し、基準データにおいて同じ基準点を示す三次元座標を特定する。算出部44は、2つの三次元座標における差分ΔC(x1,i,j, y1,i,j, z1,i,j)を以下の式(1)により求める。
ΔC(x1,i,j, y1,i,j, z1,i,j) = [x1,i,j, y1,i,j, z1,i,j] - [xr,i,j, yr,i,j zr,i,j]...(1)
The calculation unit 44 assumes that the reference data creation unit 43 has used the preliminary measurement data by the third measurement system as the reference data. The calculation unit 44 identifies three-dimensional coordinates indicating a predetermined reference point in the first measurement system different from the third measurement system, and identifies three-dimensional coordinates indicating the same reference point in the reference data. The calculation unit 44 calculates the difference ΔC(x 1,i,j , y 1,i,j , z 1,i,j ) between the two three-dimensional coordinates by the following formula (1).
ΔC(x 1,i,j , y 1,i,j , z 1,i,j ) = [x 1,i,j , y 1,i,j , z 1,i,j ] - [x r,i,j , y r,i,j z r,i,j ]. .. .. (1)

式(1)中、「x1,i,j」の「1」は、第1測定系であることを示すインデックスである。iは、基準点を識別するためのインデックスである(i = 1, 2, …)。jは、基準器具51の設置位置を識別するためのインデックスである(j = 1, 2, …)。[x1,i,j, y1,i,j, z1,i,j]は、第1測定予備測定データが示す三次元座標である。[xr,i,j, yr,i,j, zr,i,j]は、基準データが示す三次元座標である。 In formula (1), the "1" in "x1 ,i,j " is an index indicating the first measurement system. i is an index for identifying the reference point (i = 1, 2, ...). j is an index for identifying the installation position of the reference instrument 51 (j = 1, 2, ...). [x1 ,i,j , y1 ,i,j , z1 ,i,j ] are three-dimensional coordinates indicated by the first measurement preliminary measurement data. [ xr,i,j , yr,i,j , zr ,i,j ] are three-dimensional coordinates indicated by the reference data.

算出部44は、求めた差分ΔC(x1,i,j, y1,i,j, z1,i,j)に基づいて、第1測定系による対象測定データを補正するための補正値を算出する。一例としては、算出部44は、差分ΔC(x1,i,j, y1,i,j, z1,i,j)を補正値として用いるが、差分ΔC(x1,i,j, y1,i,j, z1,i,j)に基づいて、公知の手法により補正値を算出してもよい。 The calculation unit 44 calculates a correction value for correcting the target measurement data by the first measurement system based on the obtained difference ΔC( x1,i,j , y1 ,i,j , z1 ,i,j ). As an example, the calculation unit 44 uses the difference ΔC( x1,i,j , y1,i,j, z1,i,j ) as the correction value, but the correction value may be calculated by a known method based on the difference ΔC(x1 ,i ,j , y1,i,j , z1,i,j ).

基準データ作成部43が異なる測定系に対応する複数の予備測定データが示す基準点の三次元座標を平均すること等により基準データを作成した場合には、基準データの作成に用いた予備測定データと、基準データとは一致しないことがある。このため、算出部44は、複数の予備測定データが示す基準点の三次元座標を平均すること等により基準データを作成した場合には、基準データの作成に用いた予備測定データが示す基準点の三次元座標と、基準データが示す同じ基準点の三次元座標との差分に基づいて、補正値を算出してもよい。 When the reference data creation unit 43 creates the reference data by, for example, averaging the three-dimensional coordinates of the reference points indicated by multiple preliminary measurement data corresponding to different measurement systems, the preliminary measurement data used to create the reference data may not match the reference data. For this reason, when the calculation unit 44 creates the reference data by, for example, averaging the three-dimensional coordinates of the reference points indicated by multiple preliminary measurement data, the calculation unit 44 may calculate a correction value based on the difference between the three-dimensional coordinates of the reference points indicated by the preliminary measurement data used to create the reference data and the three-dimensional coordinates of the same reference points indicated by the reference data.

算出部44は、複数の設置位置に設置された基準器具51の基準点にそれぞれ対応する補正値を算出する。例えば、算出部44は、奥行方向の座標が異なる3か所の設置位置に対応する3つの予備測定データを予備測定部412が作成した場合、この3つの予備測定データに対応する補正値をそれぞれ作成する。算出部44は、基準器具51の設置位置のインデックスと、基準器具51の測定を行った測定系を識別するためのインデックスと、基準点を識別するためのインデックスと、補正値とを関連付けて記憶部5に記憶させる。 The calculation unit 44 calculates correction values corresponding to the reference points of the reference instrument 51 installed at multiple installation positions. For example, when the preliminary measurement unit 412 creates three pieces of preliminary measurement data corresponding to three installation positions with different coordinates in the depth direction, the calculation unit 44 creates correction values corresponding to each of these three pieces of preliminary measurement data. The calculation unit 44 associates an index of the installation position of the reference instrument 51, an index for identifying the measurement system that measured the reference instrument 51, an index for identifying the reference point, and the correction values, and stores them in the memory unit 5.

また、算出部44は、基準データと一致しない予備測定データに対応する測定系により測定される測定点の三次元座標に対応する補正値を算出するための関数を特定してもよい。例えば、算出部44は、第1測定系による予備測定データと対応する補正値との関係を参照して、第1測定系による対象測定データをこの対象測定データに対応する補正値に変換するための多項式関数を、最小二乗法等の公知の手法を用いて特定してもよい。このとき、関数は予め記憶部5にプログラム等の一部として記憶されており、算出部44は、記憶部5に記憶されている関数の複数の係数を特定する。対象測定データを補正値[Δcm,x Δcm,y Δcm,z]に変換するための関数は、以下の式(2)で表すことができる。式(2)中、(xm, ym, zm)は、測定点の三次元座標である。式(2)の関数では、三次元座標の各成分に対応する補正値がそれぞれ算出される。
[Δcm,x Δcm,y Δcm,z]=[fx(xm, ym, zm) fy(xm, ym, zm) fz(xm, ym, zm)]・・・(2)
この関数は、例えばZ方向(奥行方向)に分割して複数用意されていてもよい。このようにすれば、算出部44は、個々の多項式関数としてより高精度な関数を用いて補正値を算出することができるため、より高精度な補正結果が得られる。
The calculation unit 44 may also specify a function for calculating a correction value corresponding to the three-dimensional coordinates of a measurement point measured by a measurement system corresponding to the preliminary measurement data that does not match the reference data. For example, the calculation unit 44 may refer to the relationship between the preliminary measurement data by the first measurement system and the corresponding correction value and specify a polynomial function for converting the target measurement data by the first measurement system into a correction value corresponding to the target measurement data by using a known method such as the least squares method. At this time, the function is stored in advance in the storage unit 5 as a part of a program or the like, and the calculation unit 44 specifies a plurality of coefficients of the function stored in the storage unit 5. The function for converting the target measurement data into a correction value [Δc m,x Δc m,y Δc m,z ] can be expressed by the following formula (2). In formula (2), (x m , y m , z m ) are the three-dimensional coordinates of the measurement point. In the function of formula (2), correction values corresponding to each component of the three-dimensional coordinates are calculated.
[Δc m,x Δc m,y Δc m,z ]=[f x (x m , y m , z m ) f y (x m , y m , z m ) f z (x m , y m , z m )]...(2)
This function may be prepared in a plurality of parts, for example, by dividing it in the Z direction (depth direction). In this way, the calculation unit 44 can calculate the correction value using a more accurate function as each polynomial function, thereby obtaining a more accurate correction result.

算出部44が基準点に対応する補正値をそれぞれ作成する例について説明した。算出部44は、複数の基準点に対応する複数の補正値に基づいて補間することにより、予備測定データが取得された基準点以外の位置に対応する補正値を算出してもよい。算出部44は、各測定系の測定空間を等間隔の立方格子で区切り、個々の格子点に対応する補正値を、複数の基準点に対応する複数の補正値に基づいて補間することにより算出し、格子点の三次元座標と、測定系を識別するためのインデックスと、算出した補正値とを関連付けたテーブルを記憶部5に記憶させてもよい。算出部44が、このような格子点それぞれの補正値を算出しておくことで、測定対象物の三次元座標を測定した結果を補正する場合に、測定した座標値に最も近い格子点の補正値を利用して補正を行うことができる。 An example in which the calculation unit 44 creates correction values corresponding to each reference point has been described. The calculation unit 44 may calculate correction values corresponding to positions other than the reference points at which preliminary measurement data was acquired by interpolating based on a plurality of correction values corresponding to a plurality of reference points. The calculation unit 44 may divide the measurement space of each measurement system into an equally spaced cubic lattice, calculate correction values corresponding to each lattice point by interpolating based on a plurality of correction values corresponding to a plurality of reference points, and store in the storage unit 5 a table in which the three-dimensional coordinates of the lattice points, an index for identifying the measurement system, and the calculated correction values are associated with each other. By the calculation unit 44 calculating the correction values for each of such lattice points, when correcting the results of measuring the three-dimensional coordinates of the measurement object, the correction can be performed using the correction value of the lattice point closest to the measured coordinate value.

[対象測定データの補正]
補正部45は、基準データと一致しない予備測定データに対応する測定系の対象測定データを補正値に基づいて補正する一例としては、補正部45は、基準データ作成部43が第3測定系による予備測定データを選択することにより基準データを作成した場合、第3測定系とは異なる第1測定系の対象測定データを補正する。補正部45は、対象測定データが示す奥行方向の座標と基準点の奥行方向の座標との差が最小になる設置位置のインデックスと、第1測定系であることを示すインデックスと、対象測定データが示す三次元座標に最も近い三次元座標を有する基準点を示すインデックスとに関連付けられた補正値を記憶部5から読み出す。補正部45は、読み出した補正値に基づいて、第1測定系による対象測定データを補正する。
[Correction of target measurement data]
As an example of the correction unit 45 correcting the target measurement data of the measurement system corresponding to the preliminary measurement data that does not match the reference data based on the correction value, when the reference data creation unit 43 creates the reference data by selecting the preliminary measurement data by the third measurement system, the correction unit 45 corrects the target measurement data of the first measurement system different from the third measurement system. The correction unit 45 reads out from the storage unit 5 a correction value associated with an index of an installation position where the difference between the depth coordinate indicated by the target measurement data and the depth coordinate of the reference point is minimum, an index indicating the first measurement system, and an index indicating a reference point having three-dimensional coordinates closest to the three-dimensional coordinates indicated by the target measurement data. The correction unit 45 corrects the target measurement data by the first measurement system based on the read correction value.

補正部45は、対象測定データが示す三次元座標に最も近い格子点の三次元座標と、当該格子点に対応する測定系を示すインデックスとに関連付けられた補正値を記憶部5から読み出し、読み出した補正値に基づいて、対象測定データを補正してもよい。補正部45は、対象測定データが示す三次元座標に比較的近い複数の格子点の三次元座標に関連付けられた補正値を記憶部5からそれぞれ読み出し、読み出した複数の補正値を用いる補間処理により、対象測定データに対応する補正値を求めてもよい。また、補正部45は、対象測定データを補正値に変換するための関数を求めた場合には、この関数を用いて対象測定データを補正値に変換し、変換した補正値に基づいて、対象測定データを補正してもよい。 The correction unit 45 may read from the storage unit 5 correction values associated with the three-dimensional coordinates of the lattice point closest to the three-dimensional coordinates indicated by the target measurement data and an index indicating the measurement system corresponding to the lattice point, and correct the target measurement data based on the read correction values. The correction unit 45 may read from the storage unit 5 correction values associated with the three-dimensional coordinates of multiple lattice points relatively close to the three-dimensional coordinates indicated by the target measurement data, and obtain a correction value corresponding to the target measurement data by an interpolation process using the read correction values. Furthermore, when the correction unit 45 obtains a function for converting the target measurement data into a correction value, it may convert the target measurement data into a correction value using this function, and correct the target measurement data based on the converted correction value.

形状特定部46は、補正部45による補正後の対象測定データを用いて、測定対象物の形状を特定する。形状特定部46は、補正後の複数の対象測定データが示す測定点の三次元座標をつなぎ合わせることにより、測定対象物の三次元形状を特定する。形状特定部46は、異なる測定系に対応する複数の対象測定データが示す三次元座標をつなぎ合わせることにより測定対象物の形状を特定してもよい。 The shape identification unit 46 identifies the shape of the measurement object using the object measurement data corrected by the correction unit 45. The shape identification unit 46 identifies the three-dimensional shape of the measurement object by connecting together the three-dimensional coordinates of the measurement points indicated by the multiple object measurement data after correction. The shape identification unit 46 may also identify the shape of the measurement object by connecting together the three-dimensional coordinates indicated by the multiple object measurement data corresponding to different measurement systems.

補正部45は、基準データに対応する測定系の対象測定データの補正を行わないことがある。このため、形状特定部46は、基準データに対応する測定系の対象測定データを用いる場合には、補正部45による補正が行われていない対象測定データを用いて測定対象物の形状を特定することがあるものとする。形状特定部46は、補正が行われていない基準データに対応する対象測定データが示す測定点の三次元座標と、補正後の対象測定データが示す測定点の三次元座標とをつなぎ合わせることにより測定対象物の形状を特定してもよい。 The correction unit 45 may not correct the target measurement data of the measurement system corresponding to the reference data. Therefore, when using the target measurement data of the measurement system corresponding to the reference data, the shape identification unit 46 may identify the shape of the measurement object using the target measurement data that has not been corrected by the correction unit 45. The shape identification unit 46 may identify the shape of the measurement object by connecting the three-dimensional coordinates of the measurement point indicated by the target measurement data corresponding to the uncorrected reference data with the three-dimensional coordinates of the measurement point indicated by the corrected target measurement data.

[補正値の算出の処理手順]
図10は、三次元形状測定装置100による補正値の算出の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、三次元形状測定装置100の操作受付部(不図示)が各測定系のキャリブレーションを指示するユーザの操作を受け付けたときに開始する。
[Processing procedure for calculating correction value]
10 is a flowchart showing a processing procedure for calculating correction values by three-dimensional shape measuring device 100. This processing procedure starts when an operation receiving unit (not shown) of three-dimensional shape measuring device 100 receives a user operation to instruct calibration of each measurement system.

まず、予備測定部412は、複数の測定系において所定の基準器具51をそれぞれ撮像した撮像画像を生成する(S101)。予備測定部412は、基準点の三次元座標を測定し、測定した三次元座標を示す予備測定データを作成する(S102)。予備測定部412は、S102において複数の測定系に対応する複数の予備測定データを作成するものとする。基準データ作成部43は、作成した複数の予備測定データのうちの一つ以上に基づいて、基準データを作成する(S103)。 First, the preliminary measurement unit 412 generates captured images of a specific reference instrument 51 in each of the multiple measurement systems (S101). The preliminary measurement unit 412 measures the three-dimensional coordinates of the reference point and creates preliminary measurement data indicating the measured three-dimensional coordinates (S102). The preliminary measurement unit 412 creates multiple pieces of preliminary measurement data corresponding to the multiple measurement systems in S102. The reference data creation unit 43 creates reference data based on one or more of the multiple pieces of preliminary measurement data that have been created (S103).

算出部44は、複数の測定系のうち基準データに一致しない予備測定データと、基準データ作成部43が作成した基準データとの差分を算出する。算出部44は、この差分に基づいて、基準データに一致しない予備測定データに対応する測定系により測定した対象測定データを補正するための補正値を算出し(S104)、処理を終了する。 The calculation unit 44 calculates the difference between the preliminary measurement data that does not match the reference data among the multiple measurement systems and the reference data created by the reference data creation unit 43. Based on this difference, the calculation unit 44 calculates a correction value for correcting the target measurement data measured by the measurement system corresponding to the preliminary measurement data that does not match the reference data (S104), and ends the process.

[三次元形状の特定の処理手順]
図11は、三次元形状測定装置100による測定対象物の三次元形状の特定の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、三次元形状測定装置100の操作受付部が三次元形状の測定の開始を指示するユーザの操作を受け付けたときに開始する。
[Procedure for identifying three-dimensional shapes]
11 is a flowchart showing a process for identifying the three-dimensional shape of a measurement object by three-dimensional shape measuring device 100. This process starts when an operation receiving unit of three-dimensional shape measuring device 100 receives a user operation to instruct the start of measurement of the three-dimensional shape.

まず、対象測定部411は、所定の光パターンを含む投影画像を投影部3により測定対象物等へ投影する(S201)。対象測定部411は、測定対象物に投影された投影画像を第1撮像部1により撮像した第1撮像画像を生成する(S202)。対象測定部411は、測定対象物の測定点を測定することにより、測定結果を示す対象測定データを作成する(S203)。補正部45は、対象測定データを補正値に基づいて補正する(S204)。形状特定部46は、補正部45による補正後の対象測定データに基づいて、測定対象物の形状を特定する(S205)。 First, the object measurement unit 411 projects a projection image including a predetermined light pattern onto the measurement object, etc., using the projection unit 3 (S201). The object measurement unit 411 generates a first captured image by capturing the projection image projected onto the measurement object using the first capture unit 1 (S202). The object measurement unit 411 creates object measurement data indicating the measurement results by measuring the measurement points of the measurement object (S203). The correction unit 45 corrects the object measurement data based on the correction value (S204). The shape identification unit 46 identifies the shape of the measurement object based on the object measurement data corrected by the correction unit 45 (S205).

[本実施形態の三次元形状測定装置による効果]
本実施形態によれば、補正部45は、複数の測定系について基準データを用いて対象測定データを補正することができる。したがって、補正部45は、測定系における誤差に起因して測定精度が低下することを抑制することができる。
[Effects of the three-dimensional shape measuring device of this embodiment]
According to the present embodiment, the correction unit 45 can correct the target measurement data by using the reference data for a plurality of measurement systems. Therefore, the correction unit 45 can suppress a decrease in measurement accuracy caused by an error in the measurement system.

形状特定部46は、複数の測定系の対象測定データを高精度につなぎ合わせて測定することができるため、影や飽和等の影響で、ある測定系で対象測定データが取得できない箇所が生じても、別の測定系の対象測定データを用いて測定対象物の形状を特定することができる。このため、形状特定部46は、より効率的かつ高精度に測定対象物の形状を特定することができる。 The shape identification unit 46 can connect and measure the target measurement data from multiple measurement systems with high accuracy, so even if a location occurs where target measurement data cannot be obtained in one measurement system due to the effects of shadows, saturation, etc., the shape of the measured object can be identified using the target measurement data from another measurement system. This allows the shape identification unit 46 to identify the shape of the measured object more efficiently and with high accuracy.

[変形例]
本実施形態では、基準データ作成部43は、単一の測定系に対応する予備測定データを用いて複数の基準点の三次元座標を含む基準データを作成する場合の例について説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。基準データ作成部43は、異なる測定系に対応する複数の予備測定データのいずれかを基準点ごとに選択することにより、一つの基準データを作成してもよい。例えば、基準データ作成部43は、異なる測定系に対応する複数の予備測定データのうち、基準点に対する三角測量の精度が最も高くなるように、例えば視差が最も大きくなる光学装置の組み合わせからなる測定系に対応する予備測定データを選択してもよい。
[Modification]
In this embodiment, an example has been described in which the reference data creation unit 43 creates reference data including three-dimensional coordinates of multiple reference points using preliminary measurement data corresponding to a single measurement system. However, the present invention is not limited to this. The reference data creation unit 43 may create one reference data by selecting one of multiple preliminary measurement data corresponding to different measurement systems for each reference point. For example, the reference data creation unit 43 may select, from the multiple preliminary measurement data corresponding to different measurement systems, the preliminary measurement data corresponding to a measurement system consisting of a combination of optical devices with the largest parallax, for example, so that the accuracy of triangulation for the reference point is the highest.

図12(a)及び図12(b)は、基準データ作成部43による基準データの作成における測定系の選択の様子を示す図である。基準器具51を上から見た様子を示す。図12の例では、三次元形状測定装置は、第1撮像部1及び第2撮像部2に加え、第3撮像部300を備える。図12の例では、投影部3は、省略されている。例えば、予備測定部412は、基準器具51上の基準点を利用する場合、以下の第4測定系~第6測定系により予備測定データを作成可能である。 Figures 12(a) and 12(b) are diagrams showing the selection of a measurement system when the reference data creation unit 43 creates reference data. The reference instrument 51 is shown as viewed from above. In the example of Figure 12, the three-dimensional shape measuring device includes a third imaging unit 300 in addition to the first imaging unit 1 and second imaging unit 2. In the example of Figure 12, the projection unit 3 is omitted. For example, when the preliminary measurement unit 412 uses a reference point on the reference instrument 51, it can create preliminary measurement data using the following fourth to sixth measurement systems.

第4測定系:第1撮像部1及び第2撮像部2
第5測定系:第1撮像部1及び第3撮像部300
第6測定系:第2撮像部2及び第3撮像部300
Fourth measurement system: first imaging unit 1 and second imaging unit 2
Fifth measurement system: first imaging unit 1 and third imaging unit 300
Sixth measurement system: second imaging unit 2 and third imaging unit 300

図12(a)は、基準器具51の最下段の右端の基準点に対応する測定系の選択の様子を示す図である。基準データ作成部43は、基準点に対する視差が最も大きくなる光学装置の組み合わせからなる測定系を選択する。基準データ作成部43が第4測定系を選択した場合、最下段の右端の基準点に対し、第1撮像部1及び第2撮像部2がなす視差はα1となる。一方、基準データ作成部43が第5測定系を選択した場合、最下段の右端の基準点に対し、第1撮像部1及び第3撮像部300がなす視差はα2となり、この視差は、第4測定系~第6測定系において最大となる。このため、基準データ作成部43は、最下段の右端の基準点に対応する基準データの作成において第5測定系により測定した予備測定データを選択する。 Figure 12 (a) is a diagram showing the selection of a measurement system corresponding to the reference point at the right end of the bottom row of the reference instrument 51. The reference data creation unit 43 selects a measurement system consisting of a combination of optical devices that has the largest parallax relative to the reference point. When the reference data creation unit 43 selects the fourth measurement system, the parallax formed by the first imaging unit 1 and the second imaging unit 2 with respect to the reference point at the right end of the bottom row is α1. On the other hand, when the reference data creation unit 43 selects the fifth measurement system, the parallax formed by the first imaging unit 1 and the third imaging unit 300 with respect to the reference point at the right end of the bottom row is α2, and this parallax is the largest among the fourth to sixth measurement systems. Therefore, the reference data creation unit 43 selects the preliminary measurement data measured by the fifth measurement system in creating the reference data corresponding to the reference point at the right end of the bottom row.

図12(b)は、基準器具51の最上段の左端の基準点に対応する測定系の選択の様子を示す図である。基準データ作成部43が第4測定系を選択した場合、最上段の左端の基準点に対し、第1撮像部1及び第2撮像部2がなす視差はβ1となる。一方、基準データ作成部43が第6測定系を選択した場合、最上段の左端の基準点に対し、第2撮像部2及び第3撮像部300がなす視差はβ2となり、この視差は、第4測定系~第6測定系において最大となる。このため、基準データ作成部43は、最上段の左端の基準点に対応する基準データの作成において第6測定系により測定した予備測定データを選択する。基準データ作成部43は、基準器具51の基準点ごとに選択した予備測定データを組み合わせることにより単一の基準データを作成する。 Figure 12 (b) is a diagram showing the selection of a measurement system corresponding to the reference point at the left end of the top row of the reference instrument 51. When the reference data creation unit 43 selects the fourth measurement system, the parallax formed by the first imaging unit 1 and the second imaging unit 2 with respect to the reference point at the left end of the top row is β1. On the other hand, when the reference data creation unit 43 selects the sixth measurement system, the parallax formed by the second imaging unit 2 and the third imaging unit 300 with respect to the reference point at the left end of the top row is β2, and this parallax is the largest among the fourth to sixth measurement systems. Therefore, the reference data creation unit 43 selects the preliminary measurement data measured by the sixth measurement system in creating the reference data corresponding to the reference point at the left end of the top row. The reference data creation unit 43 creates a single reference data by combining the preliminary measurement data selected for each reference point of the reference instrument 51.

このような構成により、基準データ作成部43は、各基準点に対する視差が最大となる測定系による予備測定データを用いて基準データを作成するので、三角測量法による三次元座標の測定精度を向上させることができる。 With this configuration, the reference data creation unit 43 creates reference data using preliminary measurement data from a measurement system that maximizes the parallax for each reference point, thereby improving the measurement accuracy of three-dimensional coordinates using the triangulation method.

基準データ作成部43は、1台以上の投影部により基準器具51に投影した基準点を利用する場合、2つの撮像部のペアがなす視差が最大となる測定系による予備測定データを基準点ごとに選択する例に限定されない。例えば、基準データ作成部43は、2つの撮像部のペアがなす視差や、投影部と撮像部とのペアがなす視差を考慮し、視差が最大となるペアを含む測定系による予備測定データを基準点ごとに選択してもよい。 When using reference points projected onto the reference instrument 51 by one or more projection units, the reference data creation unit 43 is not limited to the example of selecting, for each reference point, preliminary measurement data by a measurement system in which the parallax between two pairs of imaging units is maximum. For example, the reference data creation unit 43 may take into consideration the parallax between two pairs of imaging units and the parallax between a projection unit and an imaging unit, and select, for each reference point, preliminary measurement data by a measurement system including a pair with the maximum parallax.

複数の撮像部の仕様が互いに異なっていたり、複数の撮像部から基準点までの距離が互いに異なっていたりする状態では、視差が最大となる測定系と、測定精度が最も良くなる測定系とが一致しないことがある。基準データ作成部43は、基準点の三次元座標の概略値と、測定精度が最も良好になる測定系とを関連付けたテーブルを記憶部5から読み出し、このテーブルを参照して、測定精度が最も良好になる測定系の予備測定データを選択してもよい。 When the specifications of the multiple imaging units are different from one another, or when the distances from the multiple imaging units to the reference point are different from one another, the measurement system that produces the largest parallax may not match the measurement system that produces the best measurement accuracy. The reference data creation unit 43 may read from the storage unit 5 a table that associates approximate values of the three-dimensional coordinates of the reference point with the measurement system that produces the best measurement accuracy, and may refer to this table to select preliminary measurement data for the measurement system that produces the best measurement accuracy.

また、基準データ作成部43は、原点から基準点までの相対的な距離に基づいて、測定精度が最も良好になる測定系の予備測定データを選択してもよい。基準データ作成部43は、例えば基準器具51を測定した際に、基準器具51上のいずれかの基準点を原点として指定する。基準データ作成部43は、指定した原点から他の基準点Cまでの距離を測定する。一方、基準データ作成部43は、原点から基準点Cまでの距離として予め記憶されている値を記憶部5から読み出す。基準データ作成部43は、測定した距離と、記憶部5から読み出した距離との差が最も小さくなる測定系の予備測定データを基準点Cの測定精度が最も良好なものとして選択してもよい。 The reference data creation unit 43 may also select the preliminary measurement data of the measurement system that provides the best measurement accuracy based on the relative distance from the origin to the reference point. For example, when measuring the reference instrument 51, the reference data creation unit 43 designates one of the reference points on the reference instrument 51 as the origin. The reference data creation unit 43 measures the distance from the designated origin to another reference point C. Meanwhile, the reference data creation unit 43 reads out from the storage unit 5 a value that is pre-stored as the distance from the origin to the reference point C. The reference data creation unit 43 may select the preliminary measurement data of the measurement system that provides the smallest difference between the measured distance and the distance read out from the storage unit 5 as the best measurement accuracy of the reference point C.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Although the present invention has been described above using embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist of the invention. For example, all or part of the device can be configured by distributing or integrating functionally or physically in any unit. In addition, new embodiments resulting from any combination of multiple embodiments are also included in the embodiments of the present invention. The effect of the new embodiment resulting from the combination also has the effect of the original embodiment.

1 第1撮像部
2 第2撮像部
3 投影部
4 制御部
5 記憶部
11 レンズ
12 撮像素子
21 レンズ
22 撮像素子
41 測定部
42 取得部
43 基準データ作成部
44 算出部
45 補正部
46 形状特定部
100 三次元形状測定装置
300 第3撮像部
411 対象測定部
412 予備測定部
Reference Signs List 1 First imaging unit 2 Second imaging unit 3 Projection unit 4 Control unit 5 Memory unit 11 Lens 12 Imaging element 21 Lens 22 Imaging element 41 Measurement unit 42 Acquisition unit 43 Reference data creation unit 44 Calculation unit 45 Correction unit 46 Shape specification unit 100 Three-dimensional shape measuring device 300 Third imaging unit 411 Object measurement unit 412 Preliminary measurement unit

Claims (9)

測定対象物を撮像した撮像画像に基づいて、当該測定対象物の三次元形状を測定する三次元形状測定装置であって、
複数の光学装置と、
前記複数の光学装置のうち、異なる光学装置の組み合わせからなる複数の測定系において基準器具をそれぞれ撮像することにより、前記基準器具上の複数の基準点の三次元座標を示す複数の予備測定データを作成する予備測定部と、
前記複数の予備測定データのうちの一つ以上に基づいて、前記複数の測定系に対応する前記複数の予備測定データのいずれかを前記基準点ごとに選択することにより、一つの基準データを作成する基準データ作成部と、
前記複数の予備測定データのうち、前記基準データとは一致しない前記予備測定データと、前記基準データとに基づいて、補正値を算出する算出部と、
前記測定対象物の測定点を前記複数の測定系において測定した結果を示す複数の対象測定データを作成する対象測定部と、
前記基準データとは一致しない前記予備測定データに対応する前記測定系における前記対象測定データを前記補正値に基づいて補正する補正部と、
前記補正部による補正後の対象測定データを用いて、前記測定対象物の形状を特定する形状特定部と、
を備える、三次元形状測定装置。
A three-dimensional shape measuring device that measures a three-dimensional shape of a measurement object based on an image of the measurement object, comprising:
A plurality of optical devices;
a preliminary measurement unit that creates a plurality of preliminary measurement data indicating three-dimensional coordinates of a plurality of reference points on the reference instrument by capturing images of the reference instrument using a plurality of measurement systems each consisting of a combination of different optical devices among the plurality of optical devices;
a reference data creation unit that creates one reference data by selecting, for each reference point, one of the plurality of preliminary measurement data corresponding to the plurality of measurement systems based on one or more of the plurality of preliminary measurement data;
a calculation unit that calculates a correction value based on the preliminary measurement data that does not match the reference data among the plurality of preliminary measurement data and the reference data;
an object measurement unit that generates a plurality of object measurement data indicating results of measuring a measurement point of the measurement object in the plurality of measurement systems;
a correction unit that corrects the target measurement data in the measurement system corresponding to the preliminary measurement data that does not match the reference data based on the correction value;
a shape specifying unit that specifies a shape of the measurement object using the object measurement data corrected by the correction unit;
A three-dimensional shape measuring apparatus comprising:
前記予備測定部は、複数の設置位置に設置された前記基準器具を撮像することにより、前記複数の設置位置における前記基準器具の前記基準点の三次元座標を示す前記予備測定データを作成し、
前記算出部は、前記複数の設置位置における前記基準点に対応する前記補正値を算出する、
請求項1に記載の三次元形状測定装置。
the preliminary measurement unit creates the preliminary measurement data indicating three-dimensional coordinates of the reference point of the reference instrument at the multiple installation positions by capturing images of the reference instrument installed at multiple installation positions;
The calculation unit calculates the correction value corresponding to the reference point at the plurality of installation positions.
The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1 .
前記基準データ作成部は、前記複数の測定系に対応する複数の前記予備測定データが示す前記基準点の三次元座標の統計量を算出することにより、前記基準データを作成する、
請求項1又は2に記載の三次元形状測定装置。
the reference data creation unit creates the reference data by calculating statistics of three-dimensional coordinates of the reference points indicated by the plurality of preliminary measurement data corresponding to the plurality of measurement systems.
The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1 or 2.
前記基準器具に含まれる複数の前記基準点の位置関係を示す相対位置情報を取得する取得部をさらに備え、
前記予備測定部は、前記複数の基準点の三次元座標を示す前記予備測定データを作成し、
前記基準データ作成部は、前記相対位置情報が示す位置関係との誤差に基づいて前記複数の基準点の三次元座標を示す前記予備測定データを選択することにより、前記基準データを作成する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の三次元形状測定装置。
An acquisition unit that acquires relative position information indicating a positional relationship between a plurality of the reference points included in the reference instrument,
the preliminary measurement unit creates the preliminary measurement data indicating three-dimensional coordinates of the plurality of reference points;
the reference data creation unit creates the reference data by selecting the preliminary measurement data indicating three-dimensional coordinates of the plurality of reference points based on an error from the positional relationship indicated by the relative position information.
The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1 .
前記基準データ作成部は、前記複数の測定系に対応する複数の前記予備測定データのうち、前記基準点に対する三角測量精度が最も良好となる前記光学装置の組み合わせに対応する前記予備測定データを選択する、
請求項に記載の三次元形状測定装置。
the reference data creation unit selects, from among the plurality of pieces of preliminary measurement data corresponding to the plurality of measurement systems, the preliminary measurement data corresponding to a combination of the optical devices that provides the best triangulation accuracy with respect to the reference point.
The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1 .
前記予備測定部は、前記基準点を特定するためのパターンを含む投影画像を前記基準器具に投影する、
請求項1からのいずれか一項に記載の三次元形状測定装置。
The preliminary measurement unit projects a projection image including a pattern for identifying the reference point onto the reference instrument.
The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1 .
前記算出部は、前記基準データと一致しない前記予備測定データに対応する前記測定系により測定される前記基準点の前記三次元座標に対応する前記補正値を算出するための関数を特定し、特定した当該関数を用いて前記補正値を算出する、
請求項1からのいずれか一項に記載の三次元形状測定装置。
the calculation unit specifies a function for calculating the correction value corresponding to the three-dimensional coordinates of the reference point measured by the measurement system corresponding to the preliminary measurement data that does not match the reference data, and calculates the correction value using the specified function.
The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1 .
前記算出部は、前記複数の測定系の測定空間を等間隔の立方格子で区切った個々の格子点の三次元座標と、複数の前記補正値と、前記複数の測定系それぞれを識別するためのインデックスと、を関連付けたテーブルを記憶する記憶部をさらに備え、
前記補正部は、前記対象測定データが示す三次元座標に最も近い前記格子点の三次元座標と、当該格子点に対応する前記測定系を示すインデックスとに関連付けられた前記補正値を前記記憶部から読み出し、読み出した前記補正値に基づいて、前記対象測定データを補正する、
請求項1からのいずれか一項に記載の三次元形状測定装置。
the calculation unit further includes a storage unit configured to store a table in which three-dimensional coordinates of individual lattice points obtained by dividing a measurement space of the plurality of measurement systems by an equally spaced cubic lattice, the plurality of correction values, and an index for identifying each of the plurality of measurement systems are associated with each other;
the correction unit reads out from the storage unit the correction value associated with the three-dimensional coordinate of the lattice point closest to the three-dimensional coordinate indicated by the object measurement data and an index indicating the measurement system corresponding to the lattice point, and corrects the object measurement data based on the read correction value.
The three-dimensional shape measuring apparatus according to claim 1 .
測定対象物を撮像した撮像画像に基づいて、当該測定対象物の三次元形状を測定する三次元形状測定方法であって、
複数の光学装置のうち、異なる光学装置の組み合わせからなる複数の測定系において基準器具をそれぞれ撮像することにより、前記基準器具上の複数の基準点の三次元座標を示す複数の予備測定データを作成するステップと、
前記複数の予備測定データのうちの一つ以上に基づいて、前記複数の測定系に対応する前記複数の予備測定データのいずれかを前記基準点ごとに選択することにより、一つの基準データを作成するステップと、
前記複数の予備測定データのうち、前記基準データとは一致しない前記予備測定データと、前記基準データとに基づいて、補正値を算出するステップと、
前記測定対象物の測定点を前記複数の測定系において測定した結果を示す複数の対象測定データを作成するステップと、
前記基準データとは一致しない前記予備測定データに対応する前記測定系における前記対象測定データを前記補正値に基づいて補正するステップと、
補正後の対象測定データを用いて、前記測定対象物の形状を特定するステップと、
を備える、三次元形状測定方法。
A three-dimensional shape measuring method for measuring a three-dimensional shape of a measurement object based on an image obtained by capturing an image of the measurement object, comprising:
A step of generating a plurality of preliminary measurement data indicating three-dimensional coordinates of a plurality of reference points on the reference instrument by capturing images of the reference instrument using a plurality of measurement systems each formed of a combination of different optical instruments among a plurality of optical instruments;
creating one reference data by selecting, for each reference point, any of the plurality of preliminary measurement data corresponding to the plurality of measurement systems based on one or more of the plurality of preliminary measurement data ;
calculating a correction value based on the preliminary measurement data that does not match the reference data among the plurality of preliminary measurement data and the reference data;
creating a plurality of object measurement data representing results of measuring the measurement points of the measurement object in the plurality of measurement systems;
correcting the target measurement data in the measurement system corresponding to the preliminary measurement data that does not match the reference data based on the correction value;
identifying a shape of the measurement object using the corrected object measurement data;
A three-dimensional shape measuring method comprising:
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