形状测定装置、构造物制造系统、形状测定方法、构造物制造方法、及形状测定程式的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明是关于以非接触光学扫描进行形状测定的形状测定装置、构造物制造系 统、形状测定方法、构造物制造方法、及形状测定程序。
【背景技术】
[0002] 作为以非接触方式测定测定对象的3维形状的方法，有一种对测定对象投影狭缝 状光束，以此狭缝状光束拍摄由对应测定对象轮廓形状的曲线或直线构成的线状的像（以 下，称光切断线），从拍摄此光切断线的图像数据生成测定对象的点群数据（data)的光切 断法（例如，参照专利文献1)。
[0003] [先行技术文献]
[0004] 专利文献
[0005] [专利文献1]日本特表2009 - 534969号公报
[0006] [专利文献2]日本特开2009 - 68998号公报
【发明内容】
[0007] 发明欲解决的课题
[0008] 上述光切断法，是沿测定对象表面以线状光束加以扫描，从拍摄此测定对象表面 产生的光切断线的拍摄图像生成点群数据，据以测定测定对象的3维形状。然而，此拍摄图 像中会有包含因光切断线的多重反射等而产生的与光切断线的像不同的像（例如，不连续 点等）。因此，一直以来，是于拍摄图像的显示画面中，于画面上确认可能包含该种像的区域 来设定取得点群数据的范围（抽出区域）。
[0009] 然而，上述抽出区域的设定方法，在测定对象为复杂形状的情形等时，于扫描过程 中，与光切断线不同的光的光点（以下，称异常点）的产生区域会有变化的情形，此时，正确 的省略异常点进行用以生成点群数据的抽出区域的设定是非常繁琐的。
[0010] 本发明为解决上述问题而成，其目的在提供一种能减少用以设定算出测定对象的 3维形状所使用的点群数据的抽出区域的繁琐的形状测定装置、构造物制造系统、形状测定 方法、构造物制造方法、及形状测定程序。
[0011] 用以解决课题的手段
[0012] 本发明的一实施形态，是一种形状测定装置，具备：投影部，将测定光投影至测定 对象的测定区域；摄影部，拍摄该测定光所投影的该测定区域的像；移动机构，相对该测定 对象使该投影部或该摄影部移动，以改变该测定对象的测定区域的位置；以及抽出区域设 定部，根据分别往不同测定区域投影该测定光时以该摄影部拍摄的该测定光的像的位置， 设定用以从该摄影部拍摄的拍摄图像算出该测定对象的位置的图像信息的抽出区域。
[0013] 又，本发明的另一实施形态，是一种形状测定装置，具有：投影部，是将测定光投影 至测定对象的测定区域；摄影部，是拍摄该测定光投影的该测定区域的像；移动机构，是相 对该测定对象使该投影部或该摄影部相对移动，以改变该测定对象的测定区域的位置；显 示部，是重复显示以该摄影部拍摄将该测定光投影于各个不同的测定区域时的多个拍摄图 像；输入部，是输入与选择该拍摄图像的一部分的选择区域相关的信息；抽出区域设定部， 是依据与该选择区域相关的信息设定抽出区域；以及位置算出部，是从以该摄影部拍摄的 拍摄图像中、该抽出区域内的拍摄图像，算出测定对象的位置。
[0014] 又，本发明的另一实施形态，是一种构造物制造系统，包含：设计装置，是制作与构 造物形状相关的构造物设计信息；成形装置，是根据该构造物设计信息制作该构造物；权 利要求1或权利要求10的形状测定装置，根据拍摄图像测定所做成的该构造物的形状；以 及检查装置，是比较通过该测定所得的形状信息与该构造物设计信息。
[0015] 又，本发明的另一实施形态，是一种形状测定方法，具有：拍摄程序，是生成拍摄测 定对象的测定区域的拍摄图像；投影程序，为使该拍摄程序中拍摄的拍摄图像成为于该测 定对象投影有图案的图像而被拍摄，从与该拍摄程序中拍摄的方向不同的方向将该图案投 影于该测定对象的测定区域；抽出区域设定程序，是从该拍摄程序中拍摄该测定对象的各 个不同测定区域的多个该拍摄图像中、至少具有该测定区域中的该图案的像位于最外侧时 的拍摄图像的图像，于该拍摄图像设定显示抽出对象的图像的抽出区域；以及位置算出程 序，是根据该拍摄程序中生成的该拍摄图像内的该抽出区域的该拍摄图像，算出该测定对 象的位置。
[0016] 又，本发明的再一实施形态，是一种构造物制造方法，包含：制作与构造物形状相 关的构造物设计信息的步骤；根据该构造物设计信息制作该构造物的步骤；将所做成的该 构造物的形状，根据使用上述形状测定方法生成的拍摄图像加以测定的步骤；以及比较通 过该测定所得的形状信息与该构造物设计信息的步骤。
[0017] 又，本发明的再一实施形态，是一种形状测定程序，该形状测定程序用以使电脑实 施：拍摄程序，生成拍摄测定对象的拍摄图像；投影程序，为使该拍摄程序中拍摄的拍摄图 像成为于该测定对象投影有图案的图像而被拍摄，从与该拍摄程序中拍摄的方向不同的方 向将该图案投影于该测定对象的测定区域；以及抽出区域设定程序，根据在该拍摄程序中 拍摄该测定对象的各个不同测定区域的该图案的像，设定为从拍摄图像抽出算出该测定对 象位置所使用的图像信息的抽出区域。
[0018] 发明效果
[0019] 根据本发明，能减少为设定用于算出测定对象3维形状的点群数据的抽出区域的 麻烦。
【附图说明】
[0020] 图1是用以说明本发明的概要的示意图。
[0021] 图2是显示拍摄图像的一例的示意图。
[0022] 图3是显示本发明的第1实施形态的形状测定装置的概略构成的一例的构成图。
[0023] 图4是显示本实施形态的测定机本体的构成的一例的构成图。
[0024] 图5显示本实施形态的形状测定装置所测定的测定对象的一例的图。
[0025] 图6是显示本实施形态中的齿形外周侧的拍摄图像的一例的示意图。
[0026] 图7是显示本实施形态中的齿形中央部分的拍摄图像的一例的示意图。
[0027] 图8是显示本实施形态中的齿形内周侧的拍摄图像的一例的示意图。
[0028] 图9是显示本实施形态的逻辑和图像生成部所生成的逻辑和图像的一例的示意 图。
[0029] 图10是显示本实施形态的抽出区域设定部可设定的抽出区域的一例的示意图。
[0030] 图11是显示本实施形态的形状测定装置一动作例的流程图。
[0031] 图12是显示本发明第2实施形态的形状测定装置的构成的方块图。
[0032] 图13是显示本发明第3实施形态的构造物制造系统的构成的方块图。
[0033] 图14是显示构造物制造系统进行的处理流程的流程图。
[0034] 图15是显示第2实施形态的形状测定装置的一动作例的流程图。
[0035] 图16(a)、图16(b)、图16(c)是显示本实施形态的抽出区域设定部所设定的抽出 区域的一例的示意图。
[0036] 附图标号
[0037] 1…测定机本体
[0038] 2…基台
[0039] 3…测定对象
[0040] 20…检测部
[0041] 21…投影部
[0042] 22…摄影部
[0043] 40…控制单元
[0044] 41…输入装置
[0045] 42…鼠标
[0046] 43…键盘
[0047] 45…显示装置
[0048] 46…显示画面
[0049] 51…控制部
[0050] 52…坐标检测部
[0051] 53…间隔调整部
[0052] 54…驱动控制部
[0053] 55…移动指令部
[0054] 56…位置算出部
[0055] 56A…点群数据生成部
[0056] 57…数据输出部
[0057] 60…记忆部
[0058] 61 …CAD 数据
[0059] 62…形状数据
[0060] 70、70A…抽出区域设定部
[0061] 76…逻辑和图像生成部
[0062] 100、100A…形状测定装置
[0063] 110…设计装置
[0064] 120…成形装置
[0065] 140…修理装置
[0066] 150…控制装置
[0067] 151…坐标记忆部
[0068] 152…检查部
[0069] 200…构造物制造系统
【具体实施方式】
[0070] 以下，参照图式说明本发明的实施形态。
[0071] [概要]
[0072] 图1是用以说明本发明的形状测定装置100的概要的示意图。
[0073] 此形状测定装置100,是以光切断线PCL扫描测定对象3,以此光切断线PCL的拍 摄图像为基础生成显示此测定对象3的3维形状的点群数据。此外，形状测定装置100的 特征点在于，可于光切断线PCL的拍摄图像中设定用以取舍选择在点群数据取得时利用的 像的抽出区域Ap。
[0074] 形状测定装置100,如图1所示，由投影部21朝向测定对象3,从对应此测定对象 3表面的法线方向所定的照射方向DR1，照射线状的测定光La。通过此线状的测定光La，于 测定对象3表面形成光切断线PCL。以此测定对象3为蜗线伞齿轮SBG的情形为例，说明如 下。此例中，投影部21朝向蜗线伞齿轮3(SBG)的某一齿面的测定对象范围Hsl内的测定 区域照射线状的测定光La。摄影部22,以测定对象3的凹凸形状延伸的方向（齿形方向） 拍摄方向DR2,拍摄投影至蜗线伞齿轮3 (SBG)的某一齿面的测定对象范围Hsl内表面的光 切断线PCL，生成拍摄图像。
[0075] 又，本说明书中的"测定区域"，于测定对象3的表面，至少包含摄影部22的拍摄范 围内、且从投影部21投影的线状测定光La照射的范围。不过，亦可以不是满足摄影部22的 拍摄范围且测定光La的照射范围的两条件的测定对象3表面上的全区域。例如，可将除了 线状测定光La的线端部及其近旁外，设定为测定区域。此外，线状测定光La对测定对象3 的齿轮是照设于多个齿的情形时，亦可以是其中的被设定为测定对象范围的齿该当部分的 测定光La照射的范围内。本发明中，是以测定对象范围Hs 1内，测定光La的照射范围且位 于摄影部的拍摄范围内的部分作为测定区域来进行说明。
[0076] 当使测定对象3移动于齿轮的圆周方向（也就是移动方向DR3)时，光切断线PCL 投影的测定区域即会移动，因此藉此扫描测定对象3的表面。如此，例如，图2所示，于显示 画面46上获得对应光切断线PCL的投影位置的拍摄图像Ll。
[0077] 图2是拍摄图像的一例的示意图。如该图所示，于拍摄图像Ll中，会有测定光的一 部分于测定区域反射，而到达与测定区域不同的位置的情形。此种测定光亦会到达与测定 区域不同位置的情形，导致所生成的像是由多重反射而成。此种多重反射光即为使形状测 定结果产生误差的噪声（noise)成分Np。再者，从与测定对象范围Hsl中所含的齿面（以 下，亦仅称为齿面Hsl)相邻接的齿面亦会有因环境光造成的噪声成分NL重叠的情形。此 图2所示例中，于拍摄图像中出现了光切断线PCL周围的多重反射光像（噪声Npl)、及相邻 齿面的像（噪声NL1、噪声NL2)的异常点。
[0078] 因此，从此拍摄图像生成点群数据以进行测定对象3的3维形状测定时，必须于拍 摄图像中设定不包含多重反射光像及相邻齿面的像等异常点的抽出区域Ap以生成点群数 据。然而，例如，齿轮的点群数据是根据在齿形方向的多个位置拍摄光切断线PCL的拍摄图 像、也就是根据多张拍摄图像来生成。此时，由于多重反射光像及相邻齿面的像的位置会因 拍摄位置而变化，因此，拍摄图像内包含异常点的位置会随着每一拍摄图像而不同。是以， 针对多张拍摄图像的各个设定排除异常点的抽出区域Ap的话，即能就用已做成点群数据 的所有拍摄图像设定不包含异常点的抽出区域Ap。然而，一直以来，是就多张拍摄图像一张 一张设定抽出区域Ap，因此存在抽出区域Ap的设定非常耗时的问题。
[0079] 本发明的形状测定装置100,可一次设定多张拍摄图像的抽出区域Ap。本发明，是 从以摄影部拍摄的各个不同测定区域中的多个拍摄图像中、至少具有前述测定光的像位于 前记测定区域的最外侧时的拍摄图像的图像设定抽出区域。例如，参照图10如后所述，通 过显示多