特許 6121123 計測装置および計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6121123

(24)【登録日】2017年4月7日

(45)【発行日】2017年4月26日

(54)【発明の名称】計測装置および計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/02 20060101AFI20170417BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20170417BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/02 H

   G01B11/00 H

【請求項の数】10

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2012-213740(P2012-213740)

(22)【出願日】2012年9月27日

(65)【公開番号】特開2014-66669(P2014-66669A)

(43)【公開日】2014年4月17日

【審査請求日】2015年3月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】100090181

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 義人

(72)【発明者】

【氏名】宮田 浩平

(72)【発明者】

【氏名】山口 幸太郎

(72)【発明者】

【氏名】渡部 裕嗣

【審査官】 八木 智規

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３６５０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０６８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２２９６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２４１９１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

計測対象物を撮影した撮影画像に基づいて当該計測対象物の表面に形成された形成物に関する寸法を計測する計測装置であって、
前記形成物が形成された前記表面のうちの上面の全体を撮影するカメラと、
前記上面の全体の外側から内向きで当該上面に対して水平またはほぼ水平に光を照射し、前記形成物のエッジを光らせる水平照射部を備えた少なくとも一対の光源を、前記計測対象物を挟んで設けた照明装置と、
前記カメラで撮影する画像において、前記形成物のエッジが所望の輝度となるように前記照明装置に設けた各々の光源の明るさを調整する調整部を備える、計測装置。

【請求項2】

前記水平照射部は、前記計測対象物の平坦な前記上面に形成され当該上面から凹んだ前記エッジを有している前記形成物に光を照射し、当該エッジを光らせる、請求項１記載の計測装置。

【請求項3】

前記光源は前記形成物が形成された前記上面に対して所定角度だけ斜めに光を照射する斜め照射部をさらに備え、
前記斜め照射部は、前記水平照射部から照射される光が入り難い前記形成物のエッジを光らせる、請求項１または２記載の計測装置。

【請求項4】

計測対象物を撮影した撮影画像に基づいて当該計測対象物の表面に形成された形成物に関する寸法を計測する計測装置であって、
前記形成物が形成された前記表面のうちの上面の全体を撮影するカメラと、
前記上面に光を照射し、当該計測対象物を挟んで設けられる少なくとも一対の光源を設けた照明装置と、
少なくとも前記光源の各々の点灯および消灯を制御する光源制御部を備え、
前記光源は、前記上面の全体の外側から内向きで当該上面に対して水平またはほぼ水平に光を照射し、当該形成物のエッジを光らせる水平照射部と、当該水平照射部の上段に設けられ、当該計測対象物の上面に対して所定角度だけ斜めに光を照射する斜め照射部を含み、
前記光源制御部は、前記光源の各々について水平照射部または斜め照射部を点灯させる、計測装置。

【請求項5】

前記光源制御部は、前記光源の各々について、点灯させる前記水平照射部または前記斜め照射部の明るさをさらに調整する調整部を含む、請求項４記載の計測装置。

【請求項6】

左右の２つのカメラで前記計測対象物を撮影するステレオカメラをさらに備え、
前記調整部は、左右のカメラのそれぞれの撮影に対して前記照明装置に設けられる各々の前記光源の明るさを調整し、
前記調整部によって明るさを調整された場合における前記左右の２つのカメラのそれぞれの前記撮影画像に基づいて当該計測対象物に関する寸法を計測する寸法計測部をさらに備える、請求項１ないし３または５のいずれかに記載の計測装置。

【請求項7】

前記照明装置は、前記表面に対し少なくとも８方向から光を照射する、請求項１ないし６のいずれかに記載の計測装置。

【請求項8】

前記計測対象物は鋳物であり、
前記計測対象物の温度を計測する温度計測部と、
前記温度計測部によって計測された温度に基づいて前記寸法計測部で計測された寸法を補正する補正部をさらに備える、請求項６または７記載の計測装置。

【請求項9】

計測対象物の表面に形成された形成物に関する寸法を計測するコンピュータの計測方法であって、
（ａ）前記計測対象物の周囲から当該計測対象物の表面のうちの上面に、当該上面の全体の外側から内向きで当該上面に対して水平またはほぼ水平に光を照射し、前記形成物のエッジを光らせる複数の光源を用いて、異なる明るさで変化する光を照射し、
（ｂ）前記ステップ（ａ）において前記複数の光源を用いて異なる明るさで変化する光を照射した場合に、それぞれの明るさについて前記計測対象物の上面を撮影した複数の第１撮影画像を取得し、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）において取得した前記複数の第１撮影画像のそれぞれについて、前記計測対象物の上面に形成された形成物のエッジの輝度を検出し、
（ｄ）前記複数の光源の各々について、前記ステップ（ｃ）において検出したエッジの輝度が所望の値となる場合の明るさを判定し、
（ｅ）前記複数の光源の各々の明るさを、前記ステップ（ｄ）において判定した明るさに調整し、
（ｆ）前記ステップ（ｅ）において調整した明るさの光を照射した場合の前記計測対象物の上面を撮影した第２撮影画像を取得し、そして
（ｇ）前記ステップ（ｆ）において取得した第２撮影画像に基づいて前記計測対象物の上面に形成された形成物に関する寸法を計測する、計測方法。

【請求項10】

前記コンピュータに接続され、左右の２つのカメラで前記計測対象物を撮影するステレオカメラを備え、
前記左右の２つのカメラのうちの一方のカメラに対して前記ステップ（ａ）から前記ステップ（ｈ）までを行うことにより各形成物の第２撮影画像を取得し、
前記左右の２つのカメラのうちの他方のカメラに対して前記ステップ（ａ）から前記ステップ（ｈ）までを行うことにより各形成物の第２撮影画像を取得し、
前記左右の２つのカメラの各々について取得した全ての前記第２撮影画像に基づいて前記計測対象物の上面に形成された形成物に関する寸法を計測する、請求項９記載の計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は計測装置および計測方法に関し、特にたとえば、鋳物のような計測対象物の表面に形成された形成物に関する寸法を計測する、計測装置および計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

この発明の背景技術の一例が特許文献１に開示される。この特許文献１の三次元測定機では、ＣＣＤカメラと、レーザプローブとを併設して１つの撮像ユニットを構成し、この撮像ユニットを各測定値に基づいて、ＸＹＺ方向に駆動する。ＣＣＤカメラで比較的大きい範囲でワークの撮像を行って形状測定する一方、合焦判定が難しいワークの微小変位をレーザプローブで測定する。ＣＣＤカメラで得られた二次元画像情報を用いると、測定軌道を容易に設定することができる。また、設定された測定軌道に沿ってレーザプローブがワークの変位量を測定していく。

【0003】

また、この発明の背景技術の他の例が特許文献２に開示される。この特許文献２の画像計測装置では、計測対象物である圧力容器をカメラで撮像して撮像画像を取得し、その撮像画像をカメラパラメータに基づいて補正し、補正した計測用画像から計測対象であるボルト孔と同一平面に存在する基準円を抽出し、その基準円からカメラの撮像位置を推定し、計測用画像から２つのボルト孔を検出して、この検出した情報と撮像位置の情報に基づいて、２つのボルト孔間の距離を算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−３５１８５８

【特許文献2】特開２０１２−３２１７３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１の技術では、設定された測定軌道に沿って測定範囲が非常に狭いレーザプローブがワークの変位量を測定する際、所定の微小な間隔で測定軌道（エッジ）を逐一認識するため、ワーク全体を測定するのに膨大な時間を要する。また、比較的大きなワークを測定できない構造である。さらに、撮像ユニットをＸＹＺ方向に駆動するための機構も必要である。

【0006】

一方、特許文献２の技術では、比較的大きなワークを計測することができるが、単一のカメラで撮影した撮影画像に基づいて当該カメラの撮影位置を求めるため、精度が低く、したがって、２つのボルト孔間の距離の算出精度も低い。

【0007】

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、計測装置および計測方法を提供することである。

【0008】

この発明の他の目的は、比較的短時間で、高精度の計測結果を得ることができる、計測装置および計測方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１の発明は、計測対象物を撮影した撮影画像に基づいて当該計測対象物の表面に形成された形成物に関する寸法を計測する計測装置であって、形成物が形成された表面のうちの上面の全体を撮影するカメラと、上面の全体の外側から内向きで当該上面に対して水平またはほぼ水平に光を照射し、形成物のエッジを光らせる水平照射部を備えた少なくとも一対の光源を、計測対象物を挟んで設けた照明装置と、カメラで撮影する画像において、形成物のエッジが所望の輝度となるように照明装置に設けた各々の光源の明るさを調整する調整部を備える、計測装置である。

【0010】

第１の発明では、計測装置は、計測対象物を撮影した撮影画像に基づいて当該計測対象物の表面に形成された穴、溝、突起などの形成物に関する寸法を計測する。たとえば、計測対象物の表面に形成された穴の直径や、溝または突起の幅や、穴と穴、溝と溝、突起と突起の間の距離（ピッチ）が計測される。この計測装置は、形成物が形成された表面のうちの上面の全体を撮影するカメラを備える。また、計測装置は、上面の全体の外側から内向きで当該上面に対して水平またはほぼ水平に光を照射し、形成物のエッジを光らせる水平照射部を備えた少なくとも一対の光源を、計測対象物を挟んで設けた照明装置を備える。たとえば、計測対象物の上面に溝が形成される場合には、溝のエッジを照明するように当該計測対象物を挟んで一対の直線状の光源が設けられる。また、たとえば、計測対象物の上面に穴が形成される場合には、穴のエッジを照明するように当該計測対象物を囲むように多角形ないし円形の光源が設けられる。計測対象物の周囲から強度が一様な光を照射した場合、形成物と光源までの距離や、エッジの加工状態の違いや汚れなどにより、形成物毎、あるいは一つの形成物のエッジの領域（たとえば、穴の右側と左側）毎で反射する光の強度が異なるが、調整部は、カメラで撮影する画像において、形成物のエッジが所望の輝度となるように照明装置に設けた各々の光源の明るさを調整し、各形成物の位置やエッジの加工状態に応じて適切な明るさになるようにする。

【0011】

第１の発明によれば、カメラで撮影する画像において、形成物のエッジが所望の輝度となるように、計測対象物を挟んで設けられる各々の光源の明るさを細かく調整することにより、計測対象物の上面に形成された各形成物のエッジを所望の輝度で確実に光らせるので、計測対象物を撮影した撮影画像のコントラストから各形成物のエッジを正確に認識することができる。つまり、形成物のエッジの傾斜面と対面する光源までの距離や、エッジの傾斜面の加工状態などに応じて、各々の光源から適切な明るさの光を照射することができ、計測対象物を広い範囲で撮影した撮影画像から、各形成物のエッジを正確に認識することができるので、比較的短時間で、高精度の計測結果を得ることができる。
また、第１の発明によれば、計測対象物の上面に対してほぼ水平に光を照射するので、ほとんどの計測対象物の上面の形成物（穴、溝、突起など）のエッジの傾斜面のみを光らすことができ、撮影画像から各形成物のエッジの抽出を容易にすることができる。

【0012】

第２の発明は、第１の発明に従属し、水平照射部は、計測対象物の平坦な上面に形成され当該上面から凹んだエッジを有している形成物に光を照射し、当該エッジを光らせる。

【0014】

第３の発明は、第１または第２の発明に従属し、光源は形成物が形成された上面に対して所定角度だけ斜めに光を照射する斜め照射部をさらに備え、斜め照射部は、水平照射部から照射される光が入り難い形成物のエッジを光らせる。

【0015】

第３の発明によれば、計測対象物の上面に対して斜めに光を照射するので、たとえば水平照射では光が入り難い、光源より遠距離にある小径の穴や幅の狭い溝のエッジの傾斜面を光らせることができるようになり、エッジを確実に光らすことができる。

【0016】

第４の発明は、計測対象物を撮影した撮影画像に基づいて当該計測対象物の表面に形成された形成物に関する寸法を計測する計測装置であって、形成物が形成された表面のうちの上面の全体を撮影するカメラと、上面に光を照射し、当該計測対象物を挟んで設けられる少なくとも一対の光源を設けた照明装置と、少なくとも光源の各々の点灯および消灯を制御する光源制御部を備え、光源は、上面の全体の外側から内向きで当該上面に対して水平またはほぼ水平に光を照射し、当該形成物のエッジを光らせる水平照射部と、当該水平照射部の上段に設けられ、当該計測対象物の上面に対して所定角度だけ斜めに光を照射する斜め照射部を含み、光源制御部は、光源の各々について水平照射部または斜め照射部を点灯させる。

【0017】

第４の発明では、計測装置は、計測対象物を撮影した撮影画像に基づいて当該計測対象物に関する寸法を計測する。この計測装置は、カメラを備え、このカメラは、形成物が形成された表面のうちの上面の全体を撮影する。また、この計測装置は、上面に光を照射し、当該計測対象物を挟んで設けられる少なくとも一対の光源を設けた照明装置と、少なくとも光源の各々の点灯および消灯を制御する光源制御部を備える。光源は、水平照射部と斜め照射部を含む。水平照射部は、計測対象物の上面の全体の外側から内向きで当該上面に対して水平またはほぼ水平に光を照射し、当該形成物のエッジを光らせる。斜め照射部は、その水平照射部の上段に設けられ、計測対象物の上面に対して所定角度だけ斜めに光を照射する。光源制御部は、光源の各々について水平照射部または斜め照射部を点灯させる。たとえば、光源制御部は、使用する照射部を切り替える。

【0018】

第４の発明においても、第１の発明と同様に、エッジを正確に認識することができるので、比較的短時間で、高精度の計測結果を得ることができる。

【0019】

第５の発明は、第４の発明に従属し、光源制御部は、光源の各々について、点灯させる水平照射部または斜め照射部の明るさをさらに調整する調整部を含む。

【0020】

第５の発明によれば、たとえば、光源とエッジとの距離、形成物の大きさ、エッジの傾斜面の加工状態に応じて適切な明るさの光を照射することができる。

【0021】

第６の発明は、第１ないし第３または第５の発明のいずれかに従属し、計測装置は、左右の２つのカメラで計測対象物を撮影するステレオカメラをさらに備える。調整部は、左右のカメラのそれぞれの撮影に対して照明装置に設けられる各々の光源の明るさを調整する。また、計測装置は、調整部によって明るさを調整された場合における左右の２つのカメラのそれぞれの撮影画像に基づいて当該計測対象物に関する寸法を計測する寸法計測部をさらに備える。

【0022】

第６の発明によれば、計測対象物の形成物のエッジについての３次元位置を知ることができる。また、左右の２つのカメラは位置が異なるために、同じエッジ部でも撮影画像の明るさに差異が発生し、それが寸法計測の誤差となるが、左右の２つのカメラでの撮影毎に適切な明るさの光を照射することによって、極めて高精度な計測が可能となる。したがって、たとえば、穴同士の３次元空間における距離を精度良く計測することができる。
第７の発明は、第１ないし第６の発明のいずれかに従属し、照明装置は、表面に対し少なくとも８方向から光を照射する。

【0023】

第８の発明は、第６または第７の発明に従属し、計測対象物は鋳物であり、計測対象物の温度を計測する温度計測部と、温度計測部によって計測された温度に基づいて寸法計測部で計測された寸法を補正する補正部をさらに備える。

【0024】

第８の発明では、計測対象物は鋳物である。計測装置は、温度計測部と補正部をさらに備える。温度計測部は、計測対象物の温度を計測する。補正部は、計測された温度に基づいて計測された寸法を補正する。たとえば、熱膨張による寸法の変化を是正する。

【0025】

第８の発明によれば、計測対象物の温度に基づいて寸法を補正するので、計測時の温度に起因する測定誤差を吸収することができる。

【0026】

第９の発明は、計測対象物の表面に形成された形成物に関する寸法を計測するコンピュータの計測方法であって、（ａ）計測対象物の周囲から当該計測対象物の表面のうちの上面に、当該上面の全体の外側から内向きで当該上面に対して水平またはほぼ水平に光を照射し、形成物のエッジを光らせる複数の光源を用いて、異なる明るさで変化する光を照射し、（ｂ）ステップ（ａ）において複数の光源を用いて異なる明るさで変化する光を照射した場合に、それぞれの明るさについて計測対象物の上面を撮影した複数の第１撮影画像を取得し、（ｃ）ステップ（ｂ）において取得した複数の第１撮影画像のそれぞれについて、計測対象物の上面に形成された形成物のエッジの輝度を検出し、（ｄ）複数の光源の各々について、ステップ（ｃ）において検出したエッジの輝度が所望の値となる場合の明るさを判定し、（ｅ）複数の光源の各々の明るさを、ステップ（ｄ）において判定した明るさに調整し、（ｆ）ステップ（ｅ）において調整した明るさの光を照射した場合の計測対象物の上面を撮影した第２撮影画像を取得し、そして（ｇ）ステップ（ｆ）において取得した第２撮影画像に基づいて計測対象物の上面に形成された形成物に関する寸法を計測する、計測方法である。

【0027】

第９の発明においても、第１の発明と同様に、比較的短時間で、高精度の計測結果を得ることができる。
第１０の発明は、第９の発明に従属し、コンピュータに接続され、左右の２つのカメラで計測対象物を撮影するステレオカメラを備え、左右の２つのカメラのうちの一方のカメラに対してステップ（ａ）からステップ（ｈ）までを行うことにより各形成物の第２撮影画像を取得し、左右の２つのカメラのうちの他方のカメラに対してステップ（ａ）からステップ（ｈ）までを行うことにより各形成物の第２撮影画像を取得し、左右の２つのカメラの各々について取得した全ての第２撮影画像に基づいて計測対象物の上面に形成された形成物に関する寸法を計測する。

【発明の効果】

【0028】

この発明によれば、計測対象物を挟んで対に設けられる光源のそれぞれの明るさを調整することにより、計測対象物の表面に形成される形成物のエッジを所望の明るさで確実に光らせるので、撮影画像のコントラストからエッジを正確に認識することができる。つまり、比較的大きな撮影画像から各形成物のエッジを正確に認識することができるので、比較的短時間で、高精度の計測結果を得ることができる。

【0029】

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】図１はこの発明の計測装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図２はこの発明の計測装置の全体的な構成の一例を示す図解図である。

【図3】図３は図２に示す照明装置の構成を説明するための図解図である。

【図4】図４は図２および図３に示す照明装置における光源に含まれる照射部の取り付け角度および照射方法の一例を示す図解図である。

【図5】図５は照射部の明るさ判定の一例を示す図解図である。

【図6】図６は照射部の明るさ判定の他の例を示す図解図である。

【図7】図７は照射部の明るさ判定のその他の例を示す図解図である。

【図8】図８は照射部の明るさ判定のさらに他の例を示す図解図である。

【図9】図９は上段の照射部を使用しない領域およびその理由を説明するための図解図である。

【図10】図１０は画像を合成する方法を説明するための図解図である。

【図11】図１１は照明装置の他の構成例を示す図解図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

図１はこの実施例の計測装置１０の電気的な構成を示す。図１を参照して、計測装置１０は、コンピュータ１２を含み、コンピュータ１２には、ステレオカメラ１４、照明装置１６および温度計１８が接続される。

【0032】

コンピュータ１２は、汎用のパーソナルコンピュータまたはワークステーションである。ステレオカメラ１４は、２つのカメラ（左カメラ１４ａ、右カメラ１４ｂ）を含む。左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂとしては、ＣＣＤまたはＣＭＯＳのような撮像装置を用いた汎用のカメラを用いることができる。

【0033】

照明装置１６は、複数（この実施例では、８個）の光源を含み、後述するように、各光源は複数段（この実施例では、２段）に設けられた照射部を備える。温度計１８は、汎用の赤外線温度計である。

【0034】

この実施例では、コンピュータ１２は、ステレオカメラ１４に撮影指示を送信する。ただし、左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂに対して、個別に撮影指示を与えることができる。コンピュータ１２は、ステレオカメラ１４から送信される撮影された画像（撮影画像）に対応する撮影画像データを受信し、内部のメモリ（ＨＤＤやＲＡＭなど）に記憶する。

【0035】

また、コンピュータ１２は、照明装置１６を制御する。この実施例では、照明装置１６に含まれる光源（照射部）の点灯および消灯を制御するとともに、点灯する光源（照射部）の明るさを制御する。さらに、コンピュータ１２は、温度計１８に温度計測の指示を与え、これに応じて、温度計１８から送信される温度に対応するデータを取得（受信）する。

【0036】

図２はこの実施例の計測装置１０の全体的な構成を示す図解図である。ただし、図２では、内部を見えるように示すために、一部の構成を断面で示してある。この図２を参照して、計測装置１０は、四角形の台座３０を含み、台座３０の下面の四隅には脚部３２が設けられる。脚部３２は、計測装置１０を所定の位置に配置する際に台座３０を支持する。また、台座３０の上面には定石盤（ステージ）３８が設けられる。このステージ３８上に鋳物のような計測対象物（ワーク）Ｗが載置される。

【0037】

この実施例では、ワークＷは、ほぼ立方体形状であり、図２では分からないが、表面（上面）に大小様々な複数の穴が形成される。また、ワークＷの表面に現れる穴の形状は、円（真円）である。ただし、これらの形状は設計上の理想的な形状であり、実際には、少しずれている。

【0038】

また、ステージ３８上には、フレーム４０が形成され、フレーム４０に固定された板部材４２にステレオカメラ１４が取り付けられる。図２に示すように、左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂは、地面から同じ高さであり、水平方向において所定の間隔（この実施例では、２００ｍｍ）を隔てて、少し傾けて設置される。少し傾けるのは、左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂのそれぞれの撮影方向（視線方向）がワークＷの上面（撮影面）の中心またはほぼ中心を向き、ワークＷの上面の全体を撮影するようにするためである。また、ステージ３８上には、固定部材４４が設けられ、この固定部材４４に温度計１８が固定される。ただし、温度計１８は、ワークＷの表面（側面）の中心付近の温度を計測する向きで固定される。

【0039】

さらに、台座３０上には、ステレオカメラ１４、温度計１８、フレーム４０およびワークＷを覆うようにカバー４６が設けられる。たとえば、カバー４６は、照明装置１６からの光以外の光がワークＷに照射されるのを防止する。このカバー４６の内側の側面には、固定部材４８が設けられ、固定部材４８に各光源（照射部）が固定される。

【0040】

なお、この実施例の計測装置１０では、ステレオカメラ１４（左カメラ１４ａ、右カメラ１４ｂ）の位置（レンズの位置）からワークＷの上面までの距離は８００〜１０００ｍｍに設定される。

【0041】

また、図２では、コンピュータ１２を省略してあるが、コンピュータ１２は、ステレオカメラ１４、照明装置１６および温度計１８と電気的に接続され、カバー４６の外部に設けられる。

【0042】

なお、図２に示すように、３次元空間の座標系が示される。図２における横方向がＸ軸方向であり、奥行き方向がＹ軸方向であり、垂直方向がＺ軸方向である。

【0043】

このような構成の計測装置１０では、ワークＷの表面（上面）の全体をステレオカメラ１４で撮影し、撮影された画像（撮影画像）に基づいて、ワークＷに形成された穴同士（穴間）の距離（ピッチ）を計測する。つまり、穴間の寸法が計測される。穴間のピッチを正確に計測するためには、撮影画像から穴の位置および大きさを正確に把握する必要がある。このため、ワークＷの表面に形成された穴のエッジを適切な明るさで光らせて、ステレオカメラ１４で撮影された撮影画像のコントラストからくっきりとしたエッジを認識できるようにしてある。具体的には、図３に示すように、照明装置１６を構成するとともに、穴毎に、寸法を計測するための撮影画像を取得するための撮影（以下、「計測時の撮影」という。）において点灯する（使用する）照射部１６０ａ−１７４ｂを予め決定するようにしてある。したがって、穴毎に、計測時の撮影において点灯しない（使用しない）照射部１６０ａ−１７４ｂも予め決定される。

【0044】

まず、照明装置１６の構成について説明する。上述したように、この実施例では、照明装置１６は、８個の光源１６０、１６２、１６４、１６６，１６８、１７０、１７２、１７４を含む。図３（Ａ）に示すように、照明装置１６を上方から見ると、正八角形を形成するように、光源１６０−１７４は配置される。したがって、光源１６０−１７４によってワークＷは囲まれる。また、光源１６０−１７４は、正八角形を形成するように配置されるので、ワークＷを挟んで対になるように構成されている。さらに、図３（Ａ）からも分かるように、照明装置１６では、光源１６０と光源１６８が対向し、光源１６２と光源１７０が対向し、光源１６４と光源１７２が対向し、そして、光源１６６と光源１７４が対向する。この実施例では、各光源１６０−１７４は、正八角形の内部に向けて光を照射する。したがって、ワークＷの表面（上面）全体の外側から内向きに、全周（３６０°方向）から照明が当てられる。このようにワークＷの上面全体が照明され、その上面全体が撮影されるので、ステレオカメラ１４を動かす構造を設ける必要がない。

【0045】

また、図３（Ｂ）に示すように、光源１６０は、上段の照射部１６０ａおよび下段の照射部１６０ｂを含む。たとえば、照射部１６０ａおよび照射部１６０ｂは、所定長さの線状に形成され、図示しない複数のＬＥＤを直線状に並べて構成される。ただし、ＬＥＤに限定される必要はなく、有機ＥＬのような明るさを調整できる任意の発光装置を用いることができる。後述するように、この実施例では、計測時の撮影を行う毎に、使用する照射部１６０ａまたは照射部１６０ｂが決定されるとともに、使用する照射部１６０ａまたは照射部１６０ｂの明るさが調整される。

【0046】

図２からも分かるように、上段の照射部１６０ａは、発光方向（光の照射方向）が斜め下向き（たとえば、水平方向から下向きに１５°）になるように設置され、所定角度（たとえば、入射角が１５°）でワークＷの上面に光が照射される。また、下段の照射部１６０ｂは、光の照射方向が水平方向になるように設置され、ワークＷの上面に水平またはほぼ水平に光が照射される。さらに、この実施例では、下段の照射部１６０ｂの上方に８０ｍｍ〜１００ｍｍ程度隔てて上段の照射部１６０ａが設置される。

【0047】

このように、二段に照射部１６０ａ、１６０ｂを設けるのは、径の大きさの異なる穴のエッジを確実に照明するためである。ただし、穴のエッジのうち、その傾斜面と対面（対向）するように照射面が設けられた照射部から照射された光が当る当該エッジの部分で当該光は反射される。したがって、この実施例では、ワークＷを囲むように照明装置１６を構成し、円形の穴のエッジを確実に光らせるようにしてある。

【0048】

この実施例では、基本的には、上段の照射部１６０ａは小径の穴のエッジを光らす（照明する）ために設けられ、下段の照射部１６０ｂは大径の穴のエッジを照明するために設けられる。

【0049】

ここで、撮影画像から測定対象物の表面に形成された形成物に関する寸法を計測するために、形成物のエッジを抽出する処理を行うが、そのためには、形成物のエッジのみが光る画像であることが望ましい。

【0050】

下段の照射部１６０ｂを用いて、ワークＷの上面に水平またはほぼ水平に光を照射することで、計測対象物の表面から反射する光はステレオカメラ１４には入射せず、形成物のエッジの部分で反射した光がステレオカメラ１４に入射するので、各形成物のエッジの部分のみが光った撮影画像を取得することが可能となる。

【0051】

しかしながら、小径の穴のエッジを照明するのに、上段の照射部１６０ａを用いるのは、水平方向から照明すると、つまり下段の照射部１６０ｂを使用すると、照明しようとする穴のエッジの部分が、当該穴の反対側の部分（１８０°対向したエッジの部分）で影になってしまい、照明しようとする穴のエッジの部分（面取りにより形成されたテーパ部）の奥まで光が届かないからである。このような現象は、光源１６０（照射部１６０ｂ）から遠い場合に顕著に現れる。

【0052】

なお、小径か否かを判定するための閾値は、予め試験等によって得られた結果に従って決定される。

【0053】

したがって、たとえば、図４に示すようなワークＷに形成された大径の穴５０および小径の穴５２のエッジを照明する場合には、上段の照射部１６０ａおよび照射部１６８ａから照射された光はそれぞれが対向する穴５２のエッジで反射され、反射光はステレオカメラ１４に向けて照射される。また、下段の照射部１６０ｂおよび照射部１６８ｂから照射された光はそれぞれが対向する穴５０のエッジで反射され、反射光はステレオカメラ１４に向けて照射される。

【0054】

ただし、小径の穴が光源（照射部）に近い場合には、上段の照射部を使用すると、穴の奥まで照明されてしまい、撮影画像からエッジを認識する場合に、穴の奥にあるキリ加工痕（輪郭）に影響されて、ワークＷの表面に現れる穴のエッジを正しく認識できない場合がある。したがって、後述するように、所定の範囲については、小径の穴であっても下段の照射部を使用するようにしてある。

【0055】

なお、図示および詳細な説明は省略するが、他の光源１６２−１７４についても光源１６０と同様である。

【0056】

次に、穴毎に、計測時の撮影において使用する照射部１６０ａ−１７４ｂおよびそれぞれの明るさを予め決定する方法について説明する。上述したように、ワークＷの上面に形成された穴毎に、穴の大きさに応じて、各発光部１６０−１７４において、上段の照射部１６０ａ、１６２ａ、１６４ａ、１６６ａ、１６８ａ、１７０ａ、１７２ａ、１７４ａおよび下段の照射部１６０ｂ、１６２ｂ、１６４ｂ、１６６ｂ、１６８ｂ、１７０ｂ、１７２ｂ、１７４ｂのいずれを使用するかを決定する。また、後述する明るさの判定結果に応じて、使用する上段または下段の照射部のそれぞれについての明るさを決定する。以下、計測時の撮影において使用する照射部およびそれぞれの明るさを「照射条件」と言うことがある。

【0057】

計測時の撮影において使用する各照射部の明るさを決定する場合には、たとえば、上段の照射部１６０ａ−１７４ａのみを点灯する場合と、下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂのみを点灯する場合に分けて、各穴のエッジの明るさが判定される。

【0058】

まず、上段の照射部１６０ａ−１７４ａを点灯しないで（オフしたままで）、下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂの明るさが複数の段階（たとえば、１０段階）で変化され、その都度ステレオカメラ１４（左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂ）でワークＷの上面が撮影される。たとえば、下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂの明るさは、最小（０）から最大（２５５）までの間を、１０段階で変化される。したがって、左カメラ１４ａについて１０枚の撮影画像が取得され、対応する撮影画像データはコンピュータ１２のメモリに記憶される。同様に、右カメラ１４ｂについて１０枚の撮影画像が取得され、対応する撮影画像データがコンピュータ１２のメモリに記憶される。ただし、ここでの撮影は、明るさを判定（決定）するための撮影画像を取得するための撮影である。

【0059】

なお、この実施例では、下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂの明るさを１０段階で変化させるようにしてあるが、これは一例であり、明るさを適切に変化させることができるのであれば、１０段階よりも少なくてもよいし、多くてもよい。

【0060】

照射条件は、左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂのそれぞれについて決定される。これは、同じ穴に着目している場合であっても、左カメラ１４ａと右カメラ１４ｂとでは、設置位置が水平方向にずれるとともに、視線方向が異なるため、使用される照射部１６０ｂ−１７４ｂまたは／および照射部１６０ｂ−１７４ｂの明るさが異なるからである。

【0061】

これらのことは、上段の照射部１６０ａ−１７４ａの明るさを変化させる場合も同様である。

【0062】

次に、各撮影画像において、各穴についてのエッジの明るさ（輝度値）に基づいて、下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂの明るさが判定される。この明るさの判定の処理は、コンピュータ１２がメモリに記憶された撮影画像データを用いて行う。図５−図８は、着目する穴における下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂの明るさを判定する方法を説明するための説明図である。

【0063】

ただし、図５（Ａ）、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図８（Ａ）においては、着目する穴のエッジの明るさと下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂの明るさを対比するために、下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂの中央に１つの着目する穴を示してあるが、実際には、着目する穴はワークＷの上面側に形成されたすべての穴である。

【0064】

また、図５（Ａ）、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図８（Ａ）では、下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂのそれぞれによって照明される穴のエッジの部分を８つの均等な部分に分けて示してあるが、これは下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂの各々と照明されるエッジの部分の対応関係を分かり易く示しているだけであり、実際には均等になるとは限らない。

【0065】

さらに、ここでは、着目する穴における下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂの明るさを判定する方法について説明するが、着目する穴における上段の照射部１６０ａ−１７４ａの明るさを判定する方法についても同様である。このため、重複した説明は省略する。

【0066】

図５は、照射部１６０ｂおよび照射部１６８ｂに着目した場合の図である。図５（Ａ）の例では、照射部１６０ｂの明るさおよび照射部１６０ｂで照明される穴のエッジの右側部分の明るさは最適であり、照射部１６８ｂの明るさおよび照射部１６８ｂで照明される穴のエッジの左側部分の明るさは明る過ぎることが示される。

【0067】

ただし、図５（Ａ）、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図８（Ａ）においては、網掛け線を付した範囲は明るさが明る過ぎることを示し、斜線を付した範囲は明るさが最適であることを示し、点を付した範囲は明るさが暗いことを示す。

【0068】

図５（Ａ）、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図８（Ａ）に示すように、着目する穴における下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂの明るさを判定するための四角形（この実施例では、正方形）の領域（以下、「全領域」という）２００が設定される。

【0069】

なお、着目する穴の位置および大きさはワークＷの設計図等から予め分かるため、それによって全領域２００を設定する位置および大きさは予め設定される。

【0070】

図５（Ａ）に示すように、全領域２００のうちの右半分の領域が照射部１６０ｂの判定領域として設定され、全領域２００のうちの左半分の領域が照射部１６８ｂの判定領域として設定される。そして、設定された判定領域において、画素毎の輝度値が検出され、各輝度値についての画素数の分布が求められる。

【0071】

図５（Ａ）に示した場合においては、左半分の判定領域についての各輝度値における画素数の分布は、図５（Ｂ）のように示される。この実施例では、撮影画像における穴のエッジの明るさ（輝度値）についての目標値（目標輝度値）が設定されている。具体的には、目標輝度値は１５５に設定され、理想輝度範囲は１５０−１６０に設定される。たとえば、反射して光っている画素（輝度値１００以上）の集合から輝度値の重心を求めたときの数値が目標輝度値として１５５に設定される。そして、画素数のピークが目標輝度値を含む所定範囲（理想輝度範囲）に収まる場合には、最適な明るさであることが判定される。さらに、輝度の許容範囲（輝度許容範囲）が設定されている。この実施例では、輝度許容範囲は、１１０−１８０に設定される。このように輝度許容範囲を設定するのは、画素数のピークが輝度許容範囲内に収まらない場合には、暗過ぎたり明る過ぎたりするため、情報の信憑性が低いと考えられ、そのような明るさでワークＷを照明するのは適切ではないからである。

【0072】

ただし、図５（Ｂ）では、目標輝度値は点線で示され、理想輝度範囲は斜線を付して示され、輝度許容範囲は二本の実線で示され、そして、画素数のピークは丸印を付して示される。後述する図５（Ｃ）、図６（Ｂ）、（Ｃ）、図７（Ｂ）、（Ｃ）および図８（Ｂ）、（Ｃ）においても同じである。

【0073】

なお、図５（Ａ）では分かり易く示すために、穴の内部およびエッジの外側を白色で示してあるが、実際には、穴の内部はほとんど黒であり、また、エッジの外側も黒または灰色である。このため、図５（Ｂ）からも分かるように、輝度値が０およびその近傍の値となる画素数も多い。つまり、実際の画素数のピークは、輝度値が０またはその近傍に現れるが、これは下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂの明るさを決定する場合には対象外であることは明らかである。したがって、所定の輝度値（たとえば、１００）未満についての画素数は、明るさを決定する際には無視される。

【0074】

図５（Ｂ）では、画素数のピークが理想輝度範囲よりも右側である。したがって、照射部１６８ｂの明るさが明る過ぎると判定される。

【0075】

また、図５（Ａ）に示した場合においては、右半分の判定領域についての各輝度値における画素数の分布は、図５（Ｃ）のように示される。図５（Ｃ）では、画素数のピークが理想輝度範囲内に収まっている。したがって、照射部１６０ｂの明るさは最適であると判定される。

【0076】

図６は、照射部１６６ｂおよび照射部１７４ｂに着目した場合の図である。図６（Ａ）の例では、照射部１６６ｂおよび照射部１７４ｂの明るさは暗く、また、照射部１７４ｂで照明される穴の右斜め下側のエッジ部分の明るさおよび照射部１６６ｂで照明される穴の左斜め上側のエッジ部分の明るさは暗いことを示す。

【0077】

図６（Ａ）に示すように、照射部１７４ｂに対しては、全領域２００を右上頂点と左下頂点とを結ぶ対角線で分割した場合の右斜め半分の領域が判定領域として設定され、照射部１６６ｂに対しては、その場合の左斜め半分の領域が判定領域として設定される。図６（Ｂ）は、左斜め半分の判定領域についての各輝度値に対応する画素数の分布を示す。また、図６（Ｃ）は、右斜め半分の判定領域についての各輝度値に対応する画素数の分布を示す。

【0078】

図６（Ｂ）では、画素数のピークは理想輝度範囲の左側であり、照射部１６６ｂの明るさが暗いことが判定される。また、図６（Ｃ）においても、画素数のピークは理想輝度範囲の左側であり、照射部１７４ｂの明るさが暗いことが判定される。

【0079】

図７は、照射部１６４ｂおよび照射部１７２ｂに着目した場合の図である。図７（Ａ）の例では、照射部１７２ｂの明るさおよび照射部１７２ｂで照明される穴の下側のエッジ部分の明るさは明る過ぎであり、照射部１６４ｂの明るさおよび照射部１６４ｂで照明される穴の上側のエッジ部分の明るさは暗いことを示す。

【0080】

図７（Ａ）に示すように、照射部１６４ｂに対しては、全領域２００のうちの上半分が判定領域として設定され、照射部１７２ｂに対しては、全領域２００のうちの下半分が判定領域として設定される。図７（Ｂ）は、上半分の判定領域についての各輝度値に対応する画素数の分布を示す。また、図７（Ｃ）は、下半分の判定領域についての各輝度値に対応する画素数の分布を示す。

【0081】

図７（Ｂ）では、画素数のピークは理想輝度範囲の左側であり、照射部１６４ｂの明るさが暗いことが判定される。一方、図７（Ｃ）では、画素数のピークは理想輝度範囲の右側であり、照射部１７２ｂの明るさが明る過ぎることが判定される。

【0082】

図８は、照射部１６２ｂおよび照射部１７０ｂに着目した場合の図である。図８（Ａ）の例では、照射部１６２ｂの明るさおよび照射部１６２ｂで照明される穴の右上のエッジ部分の明るさは暗く、照射部１７０ｂの明るさおよび照射部１７０ｂで照明される穴の左下のエッジ部分の明るさは明る過ぎることを示す。

【0083】

図８（Ａ）に示すように、照射部１６２ｂに対しては、全領域２００を左上頂点と右下頂点とを結ぶ対角線で分割した場合の右斜め半分の領域が判定領域として設定され、照射部１７０ｂに対しては、その場合の左斜め半分の領域が判定領域として設定される。図８（Ｂ）は、左斜め半分の判定領域についての各輝度値に対応する画素数の分布を示す。また、図８（Ｃ）は、右斜め半分の判定領域についての各輝度値に対応する画素数の分布を示す。

【0084】

図８（Ｂ）では、画素数のピークは理想輝度範囲の右側であり、照射部１７０ｂの明るさが明る過ぎると判定される。一方、図８（Ｃ）では、画素数のピークは理想輝度範囲の左側であり、照射部１６２ｂの明るさが暗いことが判定される。

【0085】

このように、各穴について下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂの明るさを各々１０段階で変化させた場合の各段階における判定結果がコンピュータ１２のメモリに記憶される。

【0086】

また、下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂのみを照射した場合の各穴のエッジの明るさが判定されると、次に、上段の照射部１６０ａ−１７４ａのみを点灯する場合について、各穴のエッジの輝度に基づいて、上段の照射部１６０ａ−１７４ａの明るさが判定される。明るさの判定方法は、下段の照射部１６０ｂ−１７４ｂに変えて上段の照射部１６０ａ−１７４ａを使用する以外は、上述したとおりであるため、重複した説明は省略する。したがって、各穴について上段の照射部１６０ａ−１７４ａの明るさを各々１０段階で変化させた場合の各段階における判定結果がコンピュータ１２のメモリに記憶される。

【0087】

このようにして得られたすべての判定結果から、コンピュータ１２は、各穴に着目して計測時の撮影処理を実行する場合の照射条件を決定する。ただし、左カメラ１４ａと右カメラ１４ｂとは別々に照射条件が決定される。

【0088】

照射条件を決定する場合には、各穴について、各光源１６０−１７４単位で使用する照射部およびその明るさが決定される。たとえば、光源１６０について説明すると、或る穴についての当該穴の径の大きさに応じて使用する照射部１６０ａまたは照射部１６０ｂが決定される。上述したように、基本的には、下側の光源１６０ｂが使用され、小径の穴については上側の光源１６０ａが使用される。そして、決定された使用する照射部１６０ａまたは照射部１６０ｂのすべての判定結果から、画素数のピークが理想輝度範囲内である判定結果を抽出する。そして、抽出された判定結果を得たときの明るさ（１０段階のうちのいずれかの段階）を使用する照射部（１６０ａまたは１６０ｂ）の明るさに決定する。このような決定処理が、各穴について、各光源１６０−１７４で行われる。

【0089】

ただし、画素数のピークが理想輝度範囲内である判定結果が複数有る場合には、目標輝度値にもっとも近い判定結果が抽出される。

【0090】

なお、ここでは、画素数のピークが理想輝度範囲内である判定結果があることを前提に説明してあるが、場合によっては、そのような判定結果を有していない光源１６０−１７４が存在することもあり得る。かかる場合には、輝度許容範囲内で最も理想輝度範囲に近い場合の判定結果が抽出される。

【0091】

また、上述したように、基本的には、小径の穴のエッジを光らせる場合には、上段の照射部（１６０ａなど）を使用するようにしてあるが、所定の領域内に形成された小径の穴を撮影する場合には、上段の照射部（１６０ａなど）を使用しないようにしてある。

【0092】

たとえば、図９（Ａ）に示すように、所定の領域２１０は、ワークＷの上面のうち、光源１６２、１６６、１７０および１７４に近い四隅の領域に設定される。図９（Ａ）においては、所定の領域２１０を、網掛け線を付した四角形で示してある。このような所定の領域２１０においては、図９（Ｂ）に示すように、上段の照射部（ここでは、１７４ａ）を使用すると、小径の穴５４の底のエッジ（キリ加工痕）を光らせてしまい、撮影画像において所望でないエッジを認識してしまうからである。

【0093】

したがって、着目する小径の穴が左上の所定の領域２１０内にある場合には、計測時の撮影において上段の照射部１７４ａを使用せずに、下段の照射部１７４ｂを使用することが判断される。また、着目する小径の穴が左下の所定の領域２１０内にある場合には、計測時の撮影において上段の照射部１６２ａを使用せずに、下段の照射部１６２ｂを使用することが判断される。同様に、着目する小径の穴が右下の所定の領域２１０内にある場合には、計測時の撮影において上段の照射部１６６ａを使用せずに、下段の照射部１６６ｂを使用することが判断される。そして、着目する小径の穴が右上の所定の領域２１０内にある場合には、計測時の撮影において上段の照射部１７０ａを使用せずに、下段の照射部１７０ｂを使用することが判断される。

【0094】

このように、ワークＷの上面に形成された各穴における照射部１６０ａ−１７４ｂの明るさの判定処理が行われることにより、計測時の撮影において使用する照射部１６０ａ−１７４ｂの明るさが決定され、照射条件が事前にメモリに記憶される。そして、計測時の撮影処理が実行される場合に、着目する穴に応じて照射条件に従って、使用する照射部１６０ａ−１７４ｂが決定されるとともに、それぞれの明るさが設定（調整）される。つまり、照明装置１６がコンピュータ１２によって制御される。したがって、使用する照射部１６０ａ−１７４ｂの明るさが細かく調整される。

【0095】

なお、上述したように、各穴に応じて照射条件が異なるため、後述するように、計測時の撮影処理では、各穴に応じた照射条件で穴の数だけ撮影が行われる。また、上述したように、同じ穴に着目して撮影する場合であっても、左カメラ１４ａと右カメラ１４ｂでは照射条件が異なるため、後述するように、左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂは別々で撮影を行う。

【0096】

続いて、計測時の撮影処理および計測処理について説明する。上述したように、計測時の撮影処理は、左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂで別々に実行される。また、計測時の撮影処理は、左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂのそれぞれについて、ワークＷの上面に形成された穴の数だけワークＷの上面が撮影される。このとき、撮影毎に、着目する穴が変化され、その都度、着目する穴に応じた照射条件が設定されるのである。ただし、着目する穴の順番は予め決定されており、その順番に従って照射条件が設定される。

【0097】

左カメラ１４ａで撮影された撮影画像に対応する撮影画像データおよび右カメラ１４ｂで撮影された撮影画像に対応する撮影画像データは、それぞれ、識別可能にメモリに記憶される。そして、左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂのそれぞれについての合成画像が得られる。つまり、左カメラ１４ａで各穴に着目して撮影された複数の撮影画像から合成画像が生成される。また、右カメラ１４ｂで各穴に着目して撮影された複数の撮影画像から合成画像が生成される。合成画像を生成する場合には、撮影画像から当該撮影画像を撮影したときに着目した穴についての画像が切り取られ、１つの画像に貼りつけられる。この切り取りおよび貼り付け処理が各撮影画像について行われる。また、画像を貼りつける位置は、左カメラ１４ａの撮影画像および右カメラ１４ｂの撮影画像のそれぞれにおける２次元画像での絶対座標で決定される。

【0098】

ただし、合成画像を生成する場合には、メモリに記憶された左カメラ１４ａの撮影画像データおよび右カメラ１４ｂの撮影画像データのそれぞれが用いられる。詳細な説明は省略するが、ノイズが除去された撮影画像データが使用される。

【0099】

具体的には、図１０（Ａ）に示す第１撮影画像は、着目する穴５４について撮影した場合の撮影画像であり、図１０（Ｂ）に示す第２撮影画像は、着目する穴５６について撮影した場合の撮影画像である。図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）においては、着目する穴のエッジがはっきりしていることを太線で示してある。このことは、図１０（Ｃ）の合成画像においても同じである。また、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）においては、点線で示す穴はワークＷには設けられるが撮影画像においてそのエッジが現れていないことを示し、細線で示す穴は明るさが十分でない、つまりエッジがはっきりしないことを示す。図１０（Ｃ）に示すように、合成画像では、第１撮影画像から穴５４についての画像が切り取られて貼り付けられ、第２撮影画像から穴５６についての画像が切り取られて貼り付けられる。図示は省略するが、他の穴の画像についても同様である。

【0100】

また、左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂの撮影画像から着目する穴の３次元位置、直径および法線ベクトルが求められる。具体的には、撮影画像が取得されると、撮影画像からノイズ成分が除去される。そして、撮影画像の輝度の変化の閾値を元にエッジ候補を検出する。これらの処理は、左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂの撮影画像のそれぞれについて実行される。さらに、検出したエッジ候補から、着目する穴のおおよその姿勢および位置を認識する。

【0101】

次に、左カメラ１４ａおよび右カメラ１４ｂの各々の撮影画像のエッジ情報から、それぞれに最もマッチングする楕円を計算する（楕円マッチング）。ただし、楕円マッチングの処理は、着目する穴毎に実行される。そして、着目する穴の開口が真円であることを前提として、当該穴の中心の３次元位置、直径および法線ベクトルが求められる（計測される）。ただし、穴の中心のＺ座標は、当該穴に着目して撮影した場合の左カメラ１４ａの撮影画像および右カメラ１４ｂの撮影画像を用いて、ステレオマッチング法（ステレオカメラ法）に従って算出され、ステレオカメラ１４から穴の中心までの距離で決定される。

【0102】

したがって、穴の中心の３次元位置（３次元座標）を用いることにより、合成画像において穴間の２次元平面におけるピッチを算出（計測）することができるだけでなく、穴の３次元位置に基づいて、穴間の３次元空間におけるピッチを算出（計測）することもできる。このため、ワークＷの上面が傾斜している場合にも正しいピッチを知ることができる。

【0103】

なお、この実施例では、図２に示したように、３次元空間の座標系は設定されている。

【0104】

たとえば、或る穴の中心の３次元座標が（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）であり、他の穴の中心の３次元座標が（ｘ_２，ｙ_２，ｚ_３）である場合に、それら２つの穴間の２次元平面におけるピッチＬ１は、数１に従って算出され、３次元空間におけるピッチＬ２は、数２に従って算出される。

【0105】

［数１］
Ｌ１＝√｛（ｘ_１−ｘ_２）^２＋（ｙ_１−ｙ_２）^２｝
［数２］
Ｌ２＝√｛（ｘ_１−ｘ_２）^２＋（ｙ_１−ｙ_２）^２＋（ｚ_１−ｚ_２）^２｝
さらに、この実施例では、ワークＷの温度が温度計１８で計測され、計測されたワークＷの温度に応じて穴間のピッチが補正される。これは温度の違いによる測定誤差を吸収するためである。この実施例では、計測されたピッチＬ２の補正値ΔＬ（伸び）は数３に従って算出され、この補正値ΔＬがピッチＬ２に加算される（Ｌ２＋ΔＬ）。数１において、αはワークＷの材料に応じた線膨張率であり、ΔＴは温度差（計測温度−基準温度）である。ただし、ΔＴは正数である。

【0106】

［数３］
ΔＬ＝Ｌ２×α×ΔＴ
なお、ワークＷの温度は、計測時の撮影処理が開始される前、計測時の撮影処理の途中、または計測時の撮影処理の終了後のように、任意のタイミングで計測される。

【0107】

この実施例によれば、ステレオカメラを用いて、着目する穴毎に最適な明るさでワークの上面を照明して撮影処理を行うだけなので、撮影画像のコントラストからワークのエッジを正確に認識することができる。したがって、比較的短時間で正確な穴の３次元位置を計測することができる。よって、３次元空間における穴間のピッチを正確に計測することができる。

【0108】

なお、この実施例では、照明装置を上方から見た場合に正八角形になるように線状の光源（照射部）を配置したが、部分ごとに明るさを調整できるのであれば、光源は、正十六角形や正三十二角形のような他の偶数の正多角形、または、正七角形のような奇数の正多角形、或いは、各辺の長さが均一でない多角形になるように配置されてよく、さらには、円形になるように配置（構成）されてもよい。ただし、正十六角形や正三十二角形などの一辺の長さが短い形状で照明装置を構成する場合には、実施例で示したように、線分単位で明るさを調整する必要はなく、隣接する複数の線分単位で明るさを調整するようにしてもよい。

【0109】

また、この実施例では、ワークの上面に形成された円形の穴間のピッチを計測するため、円形の穴を正確に検出するために、ワークを囲むように照明装置を設けたが、これに限定される必要はない。検出する対象によって照明装置は適宜変更することができる。

【0110】

たとえば、図１１に示すように、横長の溝が形成された横長のワークに対しては、当該ワークの溝と平行であり、当該ワークを挟んで対向する（対となる）２つの直線状の光源によって構成される照明装置を設けることができる。図示は省略するが、各光源は、上段および下段の照射部を有している。ただし、図１１は、ワークおよび照明装置を上方から見た図である。このように構成することにより、ワークの表面に形成される溝のエッジを所望の明るさで光らせることができる。

【0111】

また、この実施例では、光源の明るさを調整するようにしたが、光源の明るさを調整せずに、使用する上段または下段の照射部を切り替えるようにするだけでもよい場合がある。たとえば、ワークの上面に、大きさが均等であり、均等な間隔で整列した複数の穴が形成されているような場合には、距離に応じて上段と下段とを切り替えるだけで、各穴のエッジを最適な明るさで光らすことができる場合がある。

【0112】

さらに、この実施例では、光源から比較的離れた位置のエッジを光らせる必要があるため、２段の照射部を設けるようにしたが、これに限定される必要はない。たとえば、ワークの中央にのみ比較的大きい穴が形成されるような場合には、ワークの上面と平行またはほぼ平行に水平方向に照射する１段の照射部のみを設けても穴のエッジを適切な明るさで光らせることができる。また、たとえば、ワークがかなり大きく、ワークの上面に設けられる複数の小径の穴が分散しているような場合には、３段以上の照明部を設けて、穴のエッジを適切な明るさで光らせるようにしてもよい。つまり、照明装置において、照射部を単数（１段）にするか、複数（２段以上）にするかは計測するワークに応じて決定される。

【0113】

また、この実施例では、ワークの表面に形成された形成物としての穴間のピッチを計測するようにしたが、これに限定される必要はない。たとえば、ワークの表面に形成された穴の直径、他の形成物としての突起や溝の幅、突起間のピッチ、溝間のピッチまたは異なる形成物間のピッチを計測するようにしてもよい。

【0114】

さらに、この実施例では、鋳物のようなワークに関する寸法を計測するようにしたが、これに限定される必要はない。プラスチックのような樹脂で形成された成形品に関する寸法を計測することもできる。

【0115】

なお、この実施例で示した具体的な数値は単なる一例であり、限定されるべきではなく、実際の装置ないし製品等に応じて適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0116】

１０ …計測装置
１２ …コンピュータ
１４ …ステレオカメラ
１６ …照明装置
１８ …温度計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】