专利名称：三维测量方法以及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及进行三维测量的三维测量方法及其装置。
背景技术：
作为进行制品的三维测量的机构，由例如专利文献1中所记载的激光测量器。激光测量器，将激光束投射到被测定物表面并对反射光束进行受光，从而计算被测物表面的位置。在激光测量器中，由于仅能够对激光束触及的表面测定位置，因此进行如下工作即从多个方向进行测量，并且在重叠的部分使所测量的数据位置合并，从而进行合成。
〔专利文献1〕特开平05-312526号公报。
以往的激光测量的测量结果包含误差。为此，在进行对从多个方向测量所得到的数据进行位置合并时，在两个的测量数据的相对位置中产生误差。若进行从较多方向测量的数据的位置合并，则该相对位置的误差蓄积，同一个面并不重合在一起，会产生级差、间隙等。
以图1的部件为例进行说明。对于全体形状101，示出了从各个不同方向进行激光测量的数据102～107。图2是将从该6个方向测量的数据进行位置对应而合成的图。在该例中产生了如下现象即与计测对象的部件不同球的部分201为二重，另外，如部分202那样存在间隙。另外，图2(b)是平面203的剖面图的一部分，实线204是激光测量的数据的剖面线，虚线205表示设计数据的剖面线。如线部206那样，出现了在设计数据中为一根的线而成为两根的部分。
本发明针对这种现象，提供一种即使在组合这些测量数据的情况下，也不产生间隙、级差等的方法以及装置。
发明内容
为实现上述目的，本发明的三维测量装置的特征在于，备有对被对象物进行激光测量的激光测量部；对由该激光测量部从多个方向测量所得的测量数据进行合成的合成机构；对由所述激光测量部所测量的测量数据和由所述合成机构所合成的再现数据进行存储的存储机构，还备有测量条件存储机构，其对针对存储于所述存储机构中的测量数据的测量条件数据，进行存储；校正机构，其基于测量条件数据，对存储于所述存储机构中的测量数据进行校正。
另外，本发明的三维测量装置的特征在于，备有对存储于所述存储机构中的再现数据的级差进行评价的级差评价机构；基于该级差评价机构中的评价数据，对所述测量数据进行校正的校正机构。
此外，本发明的三维测量方法的特征在于，具有激光测量步骤，其中对被对象物进行激光测量；合成步骤，其中对由上述激光测量步骤中从多个方向测量所得的测量数据进行位置合并、合成；还备有测量条件计算步骤，其对与所述激光测量步骤中测量所得的测量数据相关的测量条件数据进行求算；校正步骤，其中基于测量条件数据，对所述激光测量步骤中测量所得的测量数据，进行校正。
另外，本发明的三维测量方法的特征在于，具有级差评价步骤，其中对所述合成步骤中所生成的再现数据的级差进行评价；校正步骤，其中基于所述级差评价步骤中的评价结果和所述测量条件数据，对所述激光测量步骤中所测量的测量数据进行校正。
此外，为了实现上述课题，本发明的程序的特征在于，在计算机系统中进行处理，所述计算机系统具有计算机主体和显示屏，所述计算机主体备有输入数据和处理程序的输入模块、对所输入的数据和程序进行蓄积的存储部、以及运算部等，其特征在于，该程序备有测量条件存储模块，其对针对存储在所述存储模块中的测量数据的测量条件数据，进行存储；校正模块，其基于测量条件数据，对存储于所述存储模块的测量数据进行校正。
另外，本发明的三维测量方法的程序的特征在于，由设于计算机主体中的磁盘读取装置和CD-ROM读取装置所读取，而取入到该计算机主体内部。
在本发明的三维测量方法及其装置中，能够降低对从多个方向进行激光测量所得的数据进行位置合并、合成时所产生的误差。
图1是测量对象部件和来自一方向的测量数据的例子。
图2(a)和图2(b)是再现数据的例子。
图3是构成本发明的第一实施例。
图4是测量数据的例子。
图5是测量条件数据的例子。
图6是测量条件附加部303的详细构成例。
图7是校正部304的详细构成例。
图8是设计数据的例子。
图9是面判定部701的详细的构成例。
图10是面范围的例子。
图11是最小面角度的例子。
图12是校正后的测量数据的例子。
图13(a)和图13(b)是校正后的再现数据的例子。
图14是构成本发明的第二实施例。
图15是级差评价部1401的详细构成例。
图16是构成本发明的第三实施例。
图17是测量条件附加步骤1602的详细的构成例。
图18是校正步骤1603的详细构成例。
图19是面判定步骤1801的详细构成例。
图20是构成本发明的第四构成例。
图21是级差评价步骤2001的详细构成例。
图22是计算机系统的一个例子。
图23是磁盘的一个例子。
图24是CD-ROM的一个例子。
图中102-来自一方向的测量数据例1，103-来自一方向的测量数据例2，104-来自一方向的测量数据例3，105-来自一方向的测量数据例4，106-来自一方向的测量数据例5，107-来自一方向的测量数据例6，301-激光测量部，302-存储器部，303-测量条件附加部，304-校正部，305-合成部，306-显示部，501-基准平面，502-测量方向1，503-测量方向2，504-测量方向3、505-测量方向4，601-测量条件输入部，602-测量条件注册部，701-面判定部，702-对应点提取部，703-删除部，801-设计数据的面、线数据，802-设计数据的几何数据，901-测量面范围提取部，902-角度计算部，903-判定部，1401-级差评价部，1501-剖面形状生成部，1502-级差提取部，1601-激光测量步骤，1602-测量条件附加步骤，1603-校正步骤，1604-合成步骤，1605-显示步骤，1701-测量条件输入步骤，1702-测量条件注册步骤，1801-面判定步骤，1802-对应点提取步骤，1803-删除步骤，1901-测量面范围提取步骤，1902-角度计算步骤，1903-判定步骤，2001-级差评价步骤，2101-剖面形状生成步骤，2102-级差提取步骤，2201-键盘，2202-计算机本体，2203-磁盘播放器，2301-磁盘，2401～CD-ROM。
具体实施例方式
以下，使用图面说明本发明的实施例。
图3表示本发明的第一实施例。激光测量部301，进行被对象物的激光测量。激光测量所得的数据被存储在作为存储机构的存储器部302。测量条件附加部303，在存储于存储器部302中的激光测量数据上附加测量条件数据。校正部304，对存储于存储器部302中的测量数据进行校正。合成部305，进行存储于存储器部302的、从多个方向测量的测量数据的位置合并(合わせ)，并进行合成，从而生成再现数据。所生成的再现数据，存储于存储器部302。显示部306，显示存储于存储器部302中的再现数据。
激光测量数据和再现数据，作为例如图4那样的3维坐标数据(X坐标、Y坐标、Z坐标)，而存储于存储器部302。所谓测量条件数据，为例如图5所示那样的测量时的测量角度的值。并对成为基准的平面501进行定义，将相对于该平面的角度作为测量角度。方向502是0°，方向503是90°，方向504是180°，方向505是270°。
测量条件附加部303，详细来说，是例如图6所示那样的运算处理模块的构成。在测量条件输入部601中，由用户输入测量条件。测量条件注册部602，将测量条件作为属性而注册于存储在存储器部302中的测量数据。
校正部304，成为例如图7所示那样的运算处理模块。面判定部701，根据设计数据和存储于存储器部302中的测量数据的测量条件，判定是保留于面单位还是删除。对应点提取部702，根据存储于存储器部302的测量数据，对与在上述面判定部701中判定为删除的面相对应的点进行提取。删除部703，从测量数据中，对在上述对应点提取部702中得到的与删除的面相对应的点进行删除。
设计数据，由例如图8所示的那样构成形状的面和线的数据801，以及面、线的几何信息802所构成。
面判定部701，成为例如图9那样的构成。测量面范围提取部901，根据测量条件可知激光测量时的角度，因此，根据设计数据计算可测量的面以及面的范围。图10表示主面的范围。角度计算部902，得到测量时的各面的最小角度。图11表示主面的最小角度数据。判定部903在各面的最小角度比容许值大的情况下，判定为将该面删除。在将容许值设定为60度的情况下，判定为删除面1003、1004。
面判定部701，也可以另外设计为如下构成即例如由用户根据设定数据预先指定删除的面。
在对应点提取部702中，根据测量数据的各点提取与上述面1003、1004相对应的点。设计数据的面和测量数据的点的对应关系，可以通过求算例如距离测量数据的各点最近的面而进行。
在删除部703中，删除与上述面1003、1004相对应的点。图12表示删除后的测量数据。
图13是在合成部中对校正后的测量数据进行位置合并、合成的再现形状数据。若与图2相比，则成为二重的球、间隙、以及剖面(b)的成为二重的线，均被隐去而表示。
〔实施例2〕图14表示本发明的第二实施例。激光测量部301，进行被对象物的激光测量。激光测量后的数据被存储于存储器部302。测量条件附加部303，在存储于存储器部302中的激光测量数据上附加测量条件数据。合成部305，对存储于存储器部302中的、从多个方向测量的测量数据的位置进行合并、合成，从而生成再现数据。所生成的再现数据，被存储于存储器部302。级差(段差)评价部1401，评价在存储器部302中存储的再现数据中是否存在级差。在上述级差评价部1401评价为存在级差时，校正部304，对存储于上述存储器302中的测量数据进行校正。
详细地说，级差评价部1401成为例如图15所示的运算处理模块的构成。剖面形状生成部1501，生成存储于存储器部302中的再现数据和设计数据的剖面形状。级差提取部1502，将剖面形状生成部1502中生成的再现形状和设计数据的剖面形状进行比较，提取线成为二重的、或成为级差的部位。级差的提取，通过例如比较设计数据的剖面线、和再现形状的剖面线的数目，而实现。在图2(b)的例子中，相对于设计数据的剖面线数目为3根，再现数据的剖面线为4根，因此判定为存在级差。
〔实施例3〕图16表示本发明的第3实施例。激光测量步骤1601，从多个方向进行对象物的激光测量，而生成测量数据。测量条件附加步骤1602，在上述激光测量步骤1601中所生成的测量数据上附加测量条件。校正步骤1603，根据上述测量条件附加步骤1602中附加的测量条件，对上述激光测量步骤1601中生成的测量数据进行校正。合成步骤1604，对上述校正步骤1603中校正所得的测量数据进行位置合并，进而合成，而生成再现数据。显示步骤1605，对上述合成步骤1604中生成的再现数据进行显示。
测量条件附加步骤1602，详细来说，成为例如图17那样的结构。测量条件输入步骤1701中，由用户输入测量条件。测量条件注册步骤1702中，将测量条件作为属性而注册于在上述激光测量步骤1601中测量的测量数据。
校正步骤1603，详细来说，成为例如图18那样的构成。面判定步骤1801，根据设计数据和在测定条件附加步骤1602中附加的测量数据的测量条件，而判定是保留于面单位还是删除。对应点提取步骤1802，根据激光测量步骤1601中生成的测量数据，对与上述面判定步骤1801中判定为删除的面相对应的点进行提取。删除步骤1803，根据测量数据，删除上述对应点提取步骤1802中的所得到的、与删除的面相对应的点。
面判定步骤1801成为例如图19那样的处理步骤构成。测量面范围提取步骤1901中，由于根据测量条件可知激光测量时的角度，因此根据设计数据得到可测量的面以及面的范围。角度计算步骤1902，得到测量时的各面的最小角度。判定步骤1903在各面的最小角度大于容许值的情况下，进行删除该面的判定。
〔实施例4〕图20示出了本发明的第四实施例。激光测量步骤1601中，从多个方向对对象物进行激光测量而生成测量数据。测量条件附加步骤1602，在上述激光测量步骤1601中所生成的测量数据附加测量条件。合成步骤1604中，对上述激光测量步骤1601中生成的测量数据进行位置合成、合并，而生成再现数据。级差评价步骤2001中，评价上述合成步骤1604中所生成的再现数据中是否存在级差。在上述级差评价步骤2001中评价为存在级差的情况下，在校正步骤1603中，对上述激光测量步骤1601中生成的测量数据进行校正。合成数据1604，对校正步骤1603中校正的测量数据进行位置合并，并合成，从而生成再现数据。显示步骤1605中，显示在上述合成步骤1604中所生成的再现数据。
详细来说，级差评价步骤2001，成为例如图21那样的构成。剖面形状生成步骤2101，生成合成步骤1604中生成的再现数据和设计数据的剖面形状。级差提取步骤2102中，将剖面形状生成步骤2101中生成的再现形状和设计数据的剖面形状进行比较，由此提取线成为二重、或者成为级差的部位。级差的提取，通过例如比较设计数据的剖面线和再现形状的剖面线的数目而实现。
以上，虽然对于多个功能进行了说明，但是实际上能够以将这些多个功能复合的形式来实施。在具体的装置中，虽然作为专用的装置而构成是可能的，但是也可以如图22所例示那样，在由如下模块构成的通用的计算机以及在其上安装的处理程序所实现即键盘2201；输入前述那样的数据或处理程序的输入机构；备有对所输入的数据和程序进行蓄积的存储部和运算部等的计算机本体2202；以及显示屏2203等。当通过在这种通用的计算机系统中附加处理程序而实现时，处理程序被记录在如图23所示的磁盘2301和如图24所示那样的CD-ROM2401等介质中而配送、保管、安装，由设于计算机主体2202上的磁盘读取装置和CD-ROM读取装置所读取，并取入到该计算机主体2202中。对于通过输入机构对借助于通信网络而配送的处理程序进行取入而实现的情况，将所取入的处理程序存储于磁盘等介质并保存，从而能够反复使用。
如以上所示那样，在本发明的实施方式的三维测量方法以及装置中，能够实现降低对从多个方向激光测量的数据进行位置合并且合成时所产生的误差。
本发明涉及进行三维测量的三维测量方法及其装置，特别是涉及能够降低对从多个方向激光测量的数据进行位置合并且合成时所产生的误差的三维测量方法及其装置。
权利要求
1.一种三维测量装置，其特征在于，备有对被对象物进行激光测量的激光测量部；对由该激光测量部从多个方向测量所得的测量数据进行合成的合成机构；对由所述激光测量部所测量的测量数据和由所述合成机构所合成的再现数据进行存储的存储机构，还备有存储机构，其对针对存储在所述存储机构中的测量数据的测量条件数据，进行存储；校正机构，其基于测量条件数据对存储于所述存储机构中的测量数据进行校正。
2.根据权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于，备有级差评价机构，其对存储于所述存储机构中的再现数据的级差进行评价；校正机构，其基于该级差评价机构中的评价数据，对所述测量数据进行校正。
3.一种三维测量方法，其特征在于，具有激光测量步骤，其中对被对象物进行激光测量；合成步骤，其中对由上述激光测量步骤中从多个方向测量所得的测量数据进行位置合并、合成；显示步骤，其中对由所述激光测量步骤测量所得到的测量数据和由所述合成步骤所合成的再现数据进行显示，还具有测量条件计算步骤，其中对与所述激光测量步骤中测量所得的测量数据相关的测量条件数据，进行求算；校正步骤，其中基于测量条件数据，对所述激光测量步骤中测量所得的测量数据，进行校正。
4.根据权利要求3所述的三维测量方法，其特征在于，具有级差评价步骤，其中对所述合成步骤中所生成的再现数据的级差进行评价；校正步骤，其中基于所述级差评价步骤中的评价结果和所述测量条件数据，对所述激光测量步骤中所测量的测量数据进行校正。
5.一种程序，在计算机系统中进行处理，所述计算机系统具有计算机主体和显示屏，所述计算机主体备有输入数据和处理程序的输入模块、对所输入的数据和程序进行蓄积的存储部、以及运算部等，其特征在于，该程序备有测量条件存储模块，其对针对存储在所述存储模块中的测量数据的测量条件数据，进行存储；校正模块，其基于测量条件数据，对存储于所述存储模块的测量数据进行校正。
6.根据权利要求5所述的程序，其特征在于，所述程序，由设于计算机主体中的磁盘读取装置和CD-ROM读取装置所读取，而取入到该计算机主体内部。
全文摘要
本发明公开一种三维测量方法以及装置，其特征在于，备有对被对象物进行激光测量的激光测量部；对由该激光测量部从多个方向测量所得的测量数据进行合成的合成机构；对由所述激光测量部所测量的测量数据和由所述合成机构所合成的再现数据进行存储的存储机构，还备有对针对存储于所述存储机构中的测量数据的测量条件数据进行存储的测量条件存储机构；基于测量条件数据，对存储于所述存储机构中的测量数据进行校正的校正机构。从而能够降低对从多个方向测量的数据进行位置合并、合成时所产生的误差。并且能够降低激光测量的测量结果中包含的误差，即将从多个方向测量的数据位置合并时因误差而在两个测量数据的相对位置中产生的误差。
文档编号G01B11/24GK101074870SQ20071010192
公开日2007年11月21日 申请日期2007年4月27日 优先权日2006年4月27日
发明者城山孝二, 荒木宪司, 门胁勇 申请人:株式会社日立制作所