特許 6976886 形状測定装置および形状測定方法

(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】6976886

(24)【登録日】2021年11月12日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】形状測定装置および形状測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/245 20060101AFI20211125BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/245 H

【請求項の数】10

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2018-42109(P2018-42109)

(22)【出願日】2018年3月8日

(65)【公開番号】特開2019-158406(P2019-158406A)

(43)【公開日】2019年9月19日

【審査請求日】2020年11月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100118049

【弁理士】

【氏名又は名称】西谷 浩治

(72)【発明者】

【氏名】滝下 峰史

(72)【発明者】

【氏名】荒木 要

(72)【発明者】

【氏名】上野 宏和

【審査官】 續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０７５８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０６６１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４８３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５９０２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／２４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像範囲が並べられて設定されており、一体的に移動可能な複数の撮像部と、
並べられた前記撮像範囲で測定範囲が覆われた状態となる前記測定範囲の第１撮像位置に、複数の前記撮像部が位置した状態で、前記測定範囲の部分である部分範囲と、前記部分範囲の断面形状を求めるための複数の測定点との位置ズレ量の平均値を算出する第１処理を、前記測定範囲を複数に分けてできた複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行する第１算出部と、
前記部分範囲と複数の前記測定点との位置ズレ量が、前記第１撮像位置から見て、前記平均値だけ小さくなる方向に、複数の前記撮像部を一体的に移動させ、そして、前記撮像範囲に前記部分範囲を含む前記撮像部に、前記部分範囲の画像を撮像させる第１制御を、複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行する制御部と、
前記第１制御によって撮像された前記部分範囲の画像を基にして、前記部分範囲の断面形状を算出する第２処理を、複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行する第２算出部と、を備える形状測定装置。

【請求項2】

前記制御部が前記第１制御を実行するとき、光切断線上に複数の前記測定点があり、
前記第２算出部は、光切断法によって、複数の前記部分範囲のそれぞれの断面形状を算出する、請求項１に記載の形状測定装置。

【請求項3】

前記部分範囲と複数の前記測定点との位置ズレ量のばらつきを算出する第３処理を、複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行し、前記ばらつきが予め定められたしきい値を超えている前記部分範囲について、前記部分範囲を複数に分けてできた複数の部分を新たな複数の前記部分範囲とし、前記第３処理を実行することにより、新たに前記ばらつきを算出する第３算出部をさらに備え、
前記第３算出部は、前記ばらつきが前記しきい値を超えている前記部分範囲について、前記ばらつきが前記しきい値以下になるまで、前記第３処理を実行し、
前記第１算出部は、前記ばらつきが前記しきい値以下となる前記部分範囲について、前記平均値を算出する、請求項１または２に記載の形状測定装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記平均値の大きさの順に、前記第１制御をする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の形状測定装置。

【請求項5】

前記第１算出部は、並べられた前記撮像範囲のそれぞれに含まれる前記測定範囲の部分を前記部分範囲として、前記平均値を算出する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の形状測定装置。

【請求項6】

前記第１算出部は、並べられた前記撮像範囲のそれぞれに含まれる前記測定範囲の部分をさらに分けた部分を前記部分範囲として、前記平均値を算出する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の形状測定装置。

【請求項7】

前記形状測定装置は、剛体で形成され、複数の前記撮像部を支持する支持部材をさらに備え、
前記制御部は、前記第１制御において、前記支持部材の移動を制御することにより、複数の前記撮像部を一体的に移動させる制御をする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の形状測定装置。

【請求項8】

前記制御部は、並べられた前記撮像範囲で、前記測定範囲の基準となる基準測定範囲が覆われた状態となる前記基準測定範囲の第２撮像位置に、複数の前記撮像部を一体的に移動させる第２制御をした後、前記第２撮像位置で複数の前記撮像部に、前記基準測定範囲の画像を撮像させる第３制御をし、
前記第１算出部は、前記基準測定範囲の部分を示し、前記部分範囲に対応する基準部分範囲と、複数の前記測定点との位置ズレ量の平均を前記平均値とし、前記第１処理の替わりに、前記基準測定範囲の画像を基にして前記平均値を算出する第４処理を、前記基準測定範囲を分けてできた複数の前記基準部分範囲のそれぞれについて実行し、
前記制御部は、複数の前記撮像部を一体的に前記第１撮像位置に移動させる第４制御をした後、前記第１制御をする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の形状測定装置。

【請求項9】

前記基準測定範囲となるエッジを有する基準物をさらに備える、請求項８に記載の形状測定装置。

【請求項10】

撮像範囲が並べられて設定されており、一体的に移動可能な複数の撮像部を用いた形状測定方法であって、
並べられた前記撮像範囲で測定範囲が覆われた状態となる前記測定範囲の第１撮像位置に、複数の前記撮像部が位置した状態で、前記測定範囲の部分である部分範囲と、前記部分範囲の断面形状を求めるための複数の測定点との位置ズレ量の平均値を算出する第１処理を、前記測定範囲を複数に分けてできた複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行する第１算出ステップと、
前記部分範囲と複数の前記測定点との位置ズレ量が、前記第１撮像位置から見て、前記平均値だけ小さくなる方向に、複数の前記撮像部を一体的に移動させ、そして、前記撮像範囲に前記部分範囲を含む前記撮像部に、前記部分範囲の画像を撮像させる第１制御を、複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行する制御ステップと、
前記第１制御によって撮像された前記部分範囲の画像を基にして、前記部分範囲の断面形状を算出する第２処理を、複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行する第２算出ステップと、を備える形状測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の撮像部を用いて測定対象物を撮像して得られた複数の画像を基にして、測定対象物の形状を測定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

光切断法を用いた形状測定において、一つの撮像部の画角では撮像できない範囲の形状（例えば、比較的広い範囲の形状）を測定するために、複数の撮像部を用いる技術がある（例えば、特許文献１、特許文献２）。この技術では、測定範囲を複数に分け、複数の撮像部のそれぞれに、測定範囲の一部の撮像を割り当てることにより得られた複数の画像を基にして、測定範囲の形状を測定する。

【0003】

特許文献１の技術は、一つのカメラによるデータ１と他のカメラによるデータ２との重複区間について、これらのデータの加重平均を算出し、加重平均を重複区間のデータにする。これにより、複数のデータを繋ぎ合わせて、被計測物体の三次元形状を測定する。

【0004】

特許文献１の技術では、複数のデータを繋ぎ合わせるために、重複区間を設けている。重複区間では、加重平均がデータとなるので、重複区間では正確な三次元形状を測定できない。

【0005】

そこで、特許文献２の技術は、重複区間が発生しないように、複数の測定部がそれぞれ割り当てられた部分を撮像し、これにより得られた複数の画像のそれぞれを基にして複数の測定結果を算出し、所定の方法を用いて算出した、位置ズレ量および傾斜角を用いて、複数の測定結果を繋ぎ合わせて、測定対象物の三次元形状を測定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平３−２０９１１２号公報

【特許文献2】特開２０１７−７５８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献２の技術では、測定結果を繋ぎ合わせるために、位置ズレ量および傾斜角を算出する。傾斜角は、測定対象物の設計データから得られ、または、測定対象物に対して実際に傾斜角を測定（実測）して得られる。しかしながら、設計データと実際の傾斜角とが必ずしも一致しないことがある。設計データと実際の傾斜角との差が大きければ、形状の測定精度が低下する。実測の場合、傾斜角の測定装置の精度が良くなければ、形状の測定精度が低下する。このように、本発明者は、測定結果を繋ぎ合わせるために、位置ズレ量および傾斜角を算出しても、傾斜角が原因で形状の測定精度が低下する場合があることを見出した。

【0008】

本発明の目的は、測定範囲を複数に分け、複数の撮像部のそれぞれに、測定範囲の一部の撮像を割り当て、これにより得られた複数の画像を基にして測定範囲の断面形状を測定する場合において、測定精度を向上させることができる形状計測装置および形状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】

本発明の一態様に係る形状測定装置は、撮像範囲が並べられて設定されており、一体的に移動可能な複数の撮像部と、並べられた前記撮像範囲で測定範囲が覆われた状態となる前記測定範囲の第１撮像位置に、複数の前記撮像部が位置した状態で、前記測定範囲の部分である部分範囲と、前記部分範囲の断面形状を求めるための複数の測定点との位置ズレ量の平均値を算出する第１処理を、前記測定範囲を複数に分けてできた複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行する第１算出部と、前記部分範囲と複数の前記測定点との位置ズレ量が、前記第１撮像位置から見て、前記平均値だけ小さくなる方向に、複数の前記撮像部を一体的に移動させ、そして、前記撮像範囲に前記部分範囲を含む前記撮像部に、前記部分範囲の画像を撮像させる第１制御を、複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行する制御部と、前記第１制御によって撮像された前記部分範囲の画像を基にして、前記部分範囲の断面形状を算出する第２処理を、複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行する第２算出部と、を備える。

【0010】

第１算出部は、測定範囲を複数に分けてできた部分範囲の断面形状を求めるための複数の測定点と、この部分範囲との位置ズレ量の平均値を算出する第１処理を、複数の部分範囲のそれぞれについて実行する。

【0011】

制御部は、位置ズレ量が、第１撮像位置から見て、予め算出された平均値だけ小さくなる方向に、複数の撮像部を一体的に移動させ、そして、撮像範囲に部分範囲を含む撮像部に、部分範囲の画像を撮像させる第１制御を、複数の部分範囲のそれぞれについて実行する。これにより、複数の部分範囲のそれぞれの画像撮像時において、部分範囲の断面形状を測定するための複数の測定点と、この部分範囲との位置ズレ量の平均値を、第１算出部によって算出された平均値より小さくすることができる。従って、本発明の一態様に係る形状測定装置によれば、測定範囲を複数に分け、複数の撮像部のそれぞれに、測定範囲の一部（部分範囲）の撮像を割り当て、これにより得られた複数の画像を基にして測定範囲の断面形状を測定する場合において、測定精度を向上させることができる。なお、一体的に移動とは、複数の撮像部の相互の位置関係が変化しないで移動することをいう。

【0012】

上記構成において、前記制御部が前記第１制御を実行するとき、光切断線上に複数の前記測定点があり、前記第２算出部は、光切断法によって、複数の前記部分範囲のそれぞれの断面形状を算出する。

【0013】

この構成は、部分範囲の断面形状の測定方法の一例である。

【0014】

上記構成において、前記部分範囲と複数の前記測定点との位置ズレ量のばらつきを算出する第３処理を、複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行し、前記ばらつきが予め定められたしきい値を超えている前記部分範囲について、前記部分範囲を複数に分けてできた複数の部分を新たな複数の前記部分範囲とし、前記第３処理を実行することにより、新たに前記ばらつきを算出する第３算出部をさらに備え、前記第３算出部は、前記ばらつきが前記しきい値を超えている前記部分範囲について、前記ばらつきが前記しきい値以下になるまで、前記第３処理を実行し、前記第１算出部は、前記ばらつきが前記しきい値以下となる前記部分範囲について、前記平均値を算出する。

【0015】

部分範囲と、この部分範囲の断面形状を測定するための複数の測定点との位置ズレ量のばらつきが大きい場合、この部分範囲と複数の測定点との位置ズレ量が、位置ズレ量の平均値だけ小さくなる方向に複数の撮像部が移動しても、この部分範囲の断面形状の測定精度は良くならない。ばらつきが大きい場合、位置ズレ量が十分小さくならない測定点が発生するからである。

【0016】

この構成によれば、第３算出部は、ばらつきがしきい値を超える部分範囲について、これを分割する処理を、ばらつきがしきい値以下になるまで実行する。このため、複数の部分範囲の全てについて、ばらつきを小さくした状態で平均値が算出される。従って、測定範囲の断面形状の測定精度を向上させることができる。

【0017】

上記構成において、前記制御部は、前記平均値の大きさの順に、前記第１制御をする。

【0018】

この構成によれば、複数の撮像部の移動を効率的にすることができるので、断面形状の測定速度を向上させることができる。平均値の大きさの順とは、平均値が小さい順でもよいし、平均値が大きい順でもよい。

【0019】

上記構成において、前記第１算出部は、並べられた前記撮像範囲のそれぞれに含まれる前記測定範囲の部分を前記部分範囲として、前記平均値を算出する。

【0020】

この構成は、部分範囲の一例を示す。この構成では、測定範囲のうち、撮像範囲に位置する部分が部分範囲となる。従って、部分範囲の数と撮像部の数とが同じとなる。

【0021】

上記構成において、前記第１算出部は、並べられた前記撮像範囲のそれぞれに含まれる前記測定範囲の部分をさらに分けた部分を前記部分範囲として、前記平均値を算出する。

【0022】

この構成は、部分範囲の他の例を示す。この構成では、部分範囲の数が撮像部の数より多くなる。

【0023】

上記構成において、前記形状測定装置は、剛体で形成され、複数の前記撮像部を支持する支持部材をさらに備え、前記制御部は、前記第１制御において、前記支持部材の移動を制御することにより、複数の前記撮像部を一体的に移動させる制御をする。

【0024】

複数の撮像部の相互の位置関係が変化すれば、測定範囲の断面形状の測定精度が低下する。この構成では、剛体で形成される支持部材で複数の撮像部を支持し、支持部材の移動を制御することにより、複数の撮像部を一体的に移動させる制御をする。従って、複数の撮像部の相互の位置関係が変化しないようにすることができる。

【0025】

上記構成において、前記制御部は、並べられた前記撮像範囲で、前記測定範囲の基準となる基準測定範囲が覆われた状態となる前記基準測定範囲の第２撮像位置に、複数の前記撮像部を一体的に移動させる第２制御をした後、前記第２撮像位置で複数の前記撮像部に、前記基準測定範囲の画像を撮像させる第３制御をし、前記第１算出部は、前記基準測定範囲の部分を示し、前記部分範囲に対応する基準部分範囲と、複数の前記測定点との位置ズレ量の平均を前記平均値とし、前記第１処理の替わりに、前記基準測定範囲の画像を基にして前記平均値を算出する第４処理を、前記基準測定範囲を分けてできた複数の前記基準部分範囲のそれぞれについて実行し、前記制御部は、複数の前記撮像部を一体的に前記第１撮像位置に移動させる第４制御をした後、前記第１制御をする。

【0026】

測定範囲自体を用いて、位置ズレ量の平均値が算出される場合、画像上での測定範囲の位置を明確にする必要がある。このために、例えば、測定範囲を示すけがき線が、測定対象物に描かれる。しかしながら、けがき線を測定対象物に描きたくない場合もある。この構成によれば、基準測定範囲を用いて、位置ズレ量の平均値を算出するので、測定対象物に測定範囲を示すけがき線を描かなくてもよい。

【0027】

上記構成において、前記基準測定範囲となるエッジを有する基準物をさらに備える。

【0028】

この構成によれば、基準測定範囲を示す線（例えば、けがき線）を基準物に描く手間を省くことができる。

【0029】

本発明の他の態様に係る形状測定方法は、撮像範囲が並べられて設定されており、一体的に移動可能な複数の撮像部を用いた形状測定方法であって、並べられた前記撮像範囲で測定範囲が覆われた状態となる前記測定範囲の第１撮像位置に、複数の前記撮像部が位置した状態で、前記測定範囲の部分である部分範囲と、前記部分範囲の断面形状を求めるための複数の測定点との位置ズレ量の平均値を算出する第１処理を、前記測定範囲を複数に分けてできた複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行する第１算出ステップと、前記部分範囲と複数の前記測定点との位置ズレ量が、前記第１撮像位置から見て、前記平均値だけ小さくなる方向に、複数の前記撮像部を一体的に移動させ、そして、前記撮像範囲に前記部分範囲を含む前記撮像部に、前記部分範囲の画像を撮像させる第１制御を、複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行する制御ステップと、前記第１制御によって撮像された前記部分範囲の画像を基にして、前記部分範囲の断面形状を算出する第２処理を、複数の前記部分範囲のそれぞれについて実行する第２算出ステップと、を備える。

【0030】

本発明の他の態様に係る形状測定方法は、本発明の一態様に係る形状測定装置を方法の観点から規定しており、本発明の一態様に係る形状測定装置と同様の作用効果を有する。

【発明の効果】

【0031】

本発明によれば、測定範囲を複数に分け、複数の撮像部のそれぞれに、測定範囲の一部の撮像を割り当て、これにより得られた複数の画像を基にして測定範囲の断面形状を測定する場合において、測定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】実施形態に係る形状測定装置を示す全体構成図である。

【図2】形状測定装置にセットされた測定対象物および基準物を上方から見た平面図である。

【図3】前方から後方に見た場合の形状測定装置を示す図である。

【図4】センサ部の構成図である。

【図5】実施形態において、測定範囲と、部分範囲と、光切断線と、撮像範囲との平面的な位置関係を説明する説明図である。

【図6】実施形態に係る形状測定装置の構成を示すブロック図である。

【図7】光切断線が形成された溝の斜視図である。

【図8】実施形態において、基準測定範囲と、基準部分範囲と、光切断線と、撮像範囲との平面的な位置関係を説明する説明図である。

【図9】１つ撮像範囲において、基準部分範囲と光切断線との位置関係を説明する説明図である。

【図10】実施形態に係る形状測定装置の動作を説明するフローチャートである。

【図11A】実施形態で実行される第１制御の第１工程を説明する説明図である。

【図11B】同第２工程を説明する説明図である。

【図11C】同第３工程を説明する説明図である。

【図11D】同第４工程を説明する説明図である。

【図12】第１変形例において、測定範囲と、部分範囲と、光切断線と、撮像範囲との平面的な位置関係を説明する説明図である。

【図13】第１変形例において、基準測定範囲と、基準部分範囲と、光切断線と、撮像範囲との平面的な位置関係を説明する説明図である。

【図14A】第１変形例で実行される第１制御の第１工程を説明する説明図である。

【図14B】同第２工程を説明する説明図である。

【図14C】同第３工程を説明する説明図である。

【図14D】同第４工程を説明する説明図である。

【図14E】同第５工程を説明する説明図である。

【図14F】同第６工程を説明する説明図である。

【図14G】同第７工程を説明する説明図である。

【図14H】同第８工程を説明する説明図である。

【図14I】同第９工程を説明する説明図である。

【図14J】同第１０工程を説明する説明図である。

【図15A】第２変形例で実行される第１制御の第１工程を説明する説明図である。

【図15B】同第２工程を説明する説明図である。

【図15C】同第３工程を説明する説明図である。

【図15D】同第４工程を説明する説明図である。

【図16】第３変形例に係る形状測定装置の構成を示すブロック図である。

【図17】第３変形例に係る形状測定装置の動作を説明するフローチャートである。

【図18A】位置ズレ量の測定方法の一例を説明する説明図のうち、要部全体図である。

【図18B】位置ズレ量の測定方法の一例を説明する説明図のうち、拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し（例えば、センサ１３）、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す（例えば、センサ１３−１）。

【0034】

図１は、実施形態に係る形状測定装置１を示す全体構成図である。図２は、形状測定装置１にセットされた測定対象物３００および基準物４００を上方から見た平面図である。形状測定装置１は、溝３０２が螺旋状に形成された測定対象物３００に対して、溝３０２の断面形状を測定する装置である。形状測定装置１は、機械部ＭＥと、コンピュータ部ＣＰと、を備える。機械部ＭＥは、溝３０２の断面形状の測定に必要となる画像を取得するために必要な各種の作業をする。コンピュータ部ＣＰは、機械部ＭＥを制御すると共に、機械部ＭＥで取得された画像を基にして、溝３０２の断面形状を測定する。

【0035】

図１および図２において、Ｚ方向は、測定対象物３００の長手方向を指し、＋Ｚ方向は、長手方向の前方を指し、−Ｚ方向は、長手方向の後方を指す。Ｙ方向は、上下方向を指し、＋Ｙ方向は、上方を指し、−Ｙ方向は、下方を指す。Ｘ方向は、Ｙ方向およびＺ方向のそれぞれと直行する左右方向を指し、＋Ｘ方向は、後方から前方を見て右方を指し、−Ｘ方向は、後方から前方を見て左方を指す。

【0036】

図１を参照して、機械部ＭＥは、台座部１００と、ステージ１１０と、支持部１２０と、センサ部１３０と、取付部１４０と、天井部１５０と、を備える。

【0037】

測定対象物３００の表面には、測定対象物３００の中心軸ＣＺに対して螺旋状に溝３０２が形成されている。本明細書の図面では示されていないが、溝３０２は、捻れながら螺旋状に延びている。測定対象物３００としては、例えば、スクリュー、プロペラ、ドリル等が採用される。

【0038】

台座部１００は、例えば、平板状であり、地上に対して固定されている。ステージ１１０は、台座部１００に対して＋Ｚ方向、−Ｚ方向に移動可能、つまり、測定対象物３００の長手方向に対して移動可能に取り付けられている。

【0039】

例えば、台座部１００の上面にはＺ方向に沿って案内溝（図略）が設けられ、ステージ１１０の底面にはこの案内溝に勘合するローラ（図略）が設けられている。これにより、ステージ１１０はこの案内溝に沿ってローラが案内されることで、台座部１００の上をＺ方向に沿って移動できる。

【0040】

ステージ１１０のＺ方向の両端には一対の支持部１２０が立設されている。−Ｚ方向側の支持部１２０は測定対象物３００の−Ｚ方向側の端部３２０を支持し、＋Ｚ方向側の支持部１２０は測定対象物３００の＋Ｚ方向側の端部３２０を支持する。ここで、一対の支持部１２０は、測定対象物３００の長手方向がＺ方向と平行になるように測定対象物３００を支持する。

【0041】

図２を参照して、測定対象物３００は、螺旋状に溝３０２が形成された測定対象領域３１０と、一対の端部３２０と、を備える。一対の端部３２０は、それぞれ、測定対象領域３１０のＺ方向側の端部から中心軸ＣＺに沿って延びる円柱形状の部材である。

【0042】

図１を参照して、測定対象物３００は、長手方向の中心軸ＣＺを回転軸として回転可能に一対の支持部１２０により支持されている。具体的には、一対の支持部１２０は、それぞれ、端部３２０が挿入される軸受（図略）を備え、軸受を介して、測定対象物３００を回転可能に支持する。

【0043】

天井部１５０は、例えば平板状であり、台座部１００の上側に設けられている。天井部１５０には、取付部１４０がＺ方向に移動可能に取り付けられている。例えば、天井部１５０には、Ｚ方向と平行に案内溝（図略）が設けられ、取付部１４０の上面には、この案内溝に嵌合するローラ（図略）が設けられている。取付部１４０は、この案内溝にローラが案内され、天井部１５０に対してＺ方向に移動できる。

【0044】

取付部１４０の下面には、センサ部１３０が着脱可能に取り付けられている。

【0045】

センサ部は、物体の断面形状を測定するための画像を取得する。実施形態では、光切断法を用いて、物体の断面形状を非接触で測定する。光切断法は、シート光を物体の表面に照射することにより、その表面に光切断線を形成し、シート光の照射方向と所定の角度（例えば、４５度）を有する撮像方向から、光切断線を含む領域の画像を撮像し、その画像を基にして、光切断線に沿ってその物体を切断した断面の高さデータを算出する。光切断法では、光切断線が延びる方向と直交する方向に物体を走査することにより、その物体の三次元形状を測定することができる。

【0046】

図１および図２を参照して、光切断法を用いて測定される溝断面の１つとして、溝３０２の断面Ｃ１がある。断面Ｃ１は、交点Ｐ２１において、溝３０２の延設方向Ｌ２１と直交する面（言い換えれば、溝３０２の幅方向に沿った面）で溝３０２を切断したときの溝３０２の形状を示す面である。交点Ｐ２１について説明する。交点Ｐ２１は、中心軸ＣＺの上方に位置する。交点Ｐ２１は、溝３０２の底部を通る溝底線Ｌ２３と中心軸ＣＺとが立体交差する箇所において、溝３０２の溝底が位置する点を示す。交点Ｐ２１の真上にある位置Ｚ１において、センサ部１３０は、断面Ｃ１の形状を非接触で測定するための画像を撮像する。この撮像において、センサ部１３０の光源は、延設方向Ｌ２１と直交する方向（溝３０２の幅方向）に光切断線を照射する。

【0047】

基準物４００には、断面Ｃ２を有する溝４０２が形成されている。基準物４００の材料は、測定対象物３００の材料と同じである。断面Ｃ２の設計値は、断面Ｃ１の設計値と同じである。設計値とは、言い換えれば、設計形状および設計寸法である。

【0048】

基準物４００は、＋Ｚ方向側の支持部１２０の上面に設置されている。溝４０２の延設方向Ｌ１１は、溝３０２の延設方向Ｌ２１と平行である。センサ部１３０は、取付部１４０によって基準物４００の上方の所定の位置Ｚ２に位置決めされて、基準物４００の溝４０２に形成された基準測定範囲ｍｒ（図７）の画像を撮像する。

【0049】

断面Ｃ２は、交点Ｐ１１において、溝４０２の延設方向Ｌ１１と直交する面（言い換えれば、溝４０２の幅方向に沿った面）で溝４０２を切断したときの溝４０２の形状を示す面である。交点Ｐ１１について説明する。交点Ｐ１１は、中心軸ＣＺの上方に位置する。交点Ｐ１１は、溝４０２の底部を通る溝底線Ｌ１３と中心軸ＣＺとが立体交差する箇所において、溝４０２の溝底が位置する点を示す。交点Ｐ１１の真上にある位置Ｚ２において、センサ部１３０は、基準測定範囲ｍｒの画像を撮像する。この撮像において、センサ部１３０の光源は、延設方向Ｌ１１と直交する方向（溝４０２の幅方向）に光切断線を照射する。

【0050】

位置Ｚ１は、測定対象物３００を上方から下方に見た場合、中心軸ＣＺ上にある。そのため、センサ部１３０を位置Ｚ２に位置決めして、基準測定範囲ｍｒの画像を撮像した後、センサ部１３０を−Ｚ方向に移動させて位置Ｚ１に位置決めするだけで、断面Ｃ１の形状の測定に必要な画像を撮像できる。

【0051】

実施形態では、測定対象物３００がＺ方向へのみ移動され、中心軸ＣＺ回りに回転されないものとする。そのため、形状測定装置１は、測定対象物３００の溝３０２の全域の形状を測定できない。そこで、形状測定装置１は、溝３０２の１カ所または数カ所の断面の形状を測定する。ここでは、１カ所の断面（断面Ｃ１）を例に説明する。

【0052】

形状測定装置１は、切削加工機で構成されてもよい。この場合、形状測定装置１は、センサ部１３０が加工刃に交換されることで、切削加工機になる。切削加工する際には、ステージ１１０上には円筒状の加工対象物が取り付けられる。そして、加工刃が取り付けられた取付部１４０は、位置Ｚ１に位置決めされた後、−Ｙ方向に移動して加工刃を加工対象物に当接させる。そして、加工対象物は、支持部１２０により中心軸ＣＺを回転軸として回転されながら、ステージ１１０により−Ｚ方向または＋Ｚ方向に移動されることで、螺旋状の溝３０２が形成される。これにより、測定対象物３００が加工される。

【0053】

図３は、前方から後方に見た場合の形状測定装置１を示す図である。支持部１２０は、ステージ１１０に立設された柱部１２０２と、柱部１２０２の上側に設けられた治具１２０１とを備える。治具１２０１は、上面に基準物４００が載置される。そのため、治具１２０１のＸ方向の幅は柱部１２０２の幅よりも多少広くなっている。

【0054】

治具１２０１は、端部３２０の上半分と当接する半円筒状の孔１２０３を備えている。また、治具１２０１は、端部の３２０の下半分と当接する孔１２０４を備えている。孔１２０３と孔１２０４とは、端部３２０を挟持することで軸受を構成する。

【0055】

センサ部１３０について詳しく説明する。図４は、センサ部１３０の構成図である。この図は、センサ部１３０によって、溝３０２の断面Ｃ１の形状を測定している状態を示している。断面Ｃ１は、円弧状の形状を有する。センサ部１３０は、断面Ｃ１の形状を測定する場合、断面Ｃ１上の溝３０２の表面に、線状の測定範囲ＭＲを設定する。従って、測定範囲ＭＲは、円弧状の線である。測定範囲ＭＲに沿って、溝３０２を切断した断面が、断面Ｃ１である。

【0056】

センサ部１３０は、３つのセンサ１３を備える。各センサ１３は、光源１１と撮像部１２とを備える。一つの撮像部１２の画角では、測定範囲ＭＲの画像の全体を撮像できないので、複数の撮像部１２が用いられる。実施形態では、撮像部１２の数が３個の場合である。

【0057】

光源１１は、シート光ＳＬを出射するレーザ光源である。シート光ＳＬの先端は、直線状である。これにより、シート光ＳＬが照射された測定対象物の表面には、光切断線が形成される。撮像部１２は、例えば、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサを備える、動画撮影が可能なカメラである。光源１１の光軸（図略）と撮像部１２の光軸（図略）とで所定の角度（例えば、４５度）が形成されている。

【0058】

３個（複数）のセンサ１３は、剛体で形成された支持部材１０によって固定的に支持されている。支持部材１０を剛体で形成することにより、３個（複数）のセンサ１３どうしの位置関係（距離関係）が変化しない。支持部材１０は、例えば、鋼材、ステンレス材等で形成される剛体台座（剛体板）である。これらのセンサ１３は、締結部材（例えば、ネジ、ボルトとナット）で支持部材１０に固定されている。

【0059】

測定範囲ＭＲは、円弧状の線であり、等間隔に３つに分けられる。これらの測定範囲ＭＲの部分が部分範囲ＰＲである。各センサ１３は、対向する部分範囲ＰＲにシート光ＳＬを照射し、この部分範囲ＰＲを含む領域の画像を撮像する。センサ１３−１とこれに対向する部分領域ＰＲとの距離、センサ１３−２とこれに対向する部分領域ＰＲとの距離、センサ１３−３とこれに対向する部分領域ＰＲとの距離は、それぞれ等しくされている。

【0060】

図５は 実施形態において、測定範囲ＭＲと、部分範囲ＰＲと、光切断線ＬＣと、撮像範囲ＩＲとの平面的な位置関係を説明する説明図である。撮像部１２−１の撮像範囲ＩＲ−１と、撮像部１２−２の撮像範囲ＩＲ−２と、撮像部１２−３の撮像範囲ＩＲ−３とが、測定範囲ＭＲに沿って並んでいる。これらの撮像範囲ＩＲは、連続して並んでいる（言い換えれば、隙間無く繋がっている）。隣り合う撮像範囲ＩＲの一部が重複していてもよい。センサ部１３０が図１に示す位置Ｚ１（第１撮像位置）にあるとき、測定範囲ＭＲは、並べられた３つの撮像範囲で覆われている。

【0061】

光源１１−１から出射されたシート光ＳＬ（図４）によって溝３０２の表面に光切断線ＬＣ−１が形成されている。光切断線ＬＣ−１は、撮像範囲ＩＲ−１に含まれている。光源１１−２から出射されたシート光ＳＬによって溝３０２の表面に光切断線ＬＣ−２が形成されている。光切断線ＬＣ−２は、撮像範囲ＩＲ−２に含まれている。光源１１−３から出射されたシート光ＳＬによって溝３０２の表面に光切断線ＬＣ−３が形成されている。光切断線ＬＣ−３は、撮像範囲ＩＲ−３に含まれている。

【0062】

測定範囲ＭＲのうち、撮像範囲ＩＲ−１に含まれる部分が、１つの部分範囲ＰＲである。この部分範囲ＰＲは、センサ１３−１と対向している。測定範囲ＭＲのうち、撮像範囲ＩＲ−２に含まれる部分が、１つの部分範囲ＰＲである。この部分範囲ＰＲは、センサ１３−２と対向している。測定範囲ＭＲのうち、撮像範囲ＩＲ−３に含まれる部分が、１つの部分範囲ＰＲである。この部分範囲ＰＲは、センサ１３−３と対向している。

【0063】

形状測定装置１は、光切断線ＬＣに沿った断面の形状を測定するので、部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣとの位置（言い換えれば、測定範囲ＭＲと光切断線ＬＣ）は、一致すべきである。そのためには、３本の光切断線ＬＣが、測定範囲ＭＲと平行に一直線に繋がらなければならない。３個のセンサ１３は、図４に示す支持部材１０に取り付けられる。この取付において、取付位置、取付角度に誤差が不可避的に発生する。従って、３本の光切断線ＬＣが繋がらなかったり、これらの光切断線ＬＣが、測定範囲ＭＲと平行でなかったりする事象が発生する。

【0064】

図６は、実施形態に係る形状測定装置１の構成を示すブロック図である。機械部ＭＥについては、既に説明した通りである。コンピュータ部ＣＰについて説明する。コンピュータ部ＣＰは、本体部７１０と、操作部７２０と、表示部７３０と、を備える。

【0065】

本体部７１０は、機能ブロックとして、制御処理部７１１と、記憶部７１２と、第１算出部７１３と、制御部７１４と、第２算出部７１５と、を備える。後で説明する第３変形例の本体部７１０は、さらに、第３算出部７１８を備える（図１６）。本体部７１０は、これらの機能を実現するめのハードウェアプロセッサ（ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等）、ソフトウェア、プログラム、データ等により構成される。

【0066】

制御処理部７１１は、本体部７１０の各部（記憶部７１２、第１算出部７１３、制御部７１４、第２算出部７１５、第３算出部７１８（図１６））を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するための装置である。

【0067】

記憶部７１２は、上記ソフトウェア、プログラム、データ等を記憶する。

【0068】

図１、図５および図６を参照して、位置Ｚ１（第１撮像位置）にセンサ部１３０が位置するとき、測定範囲ＭＲは、並べられた３つの撮像範囲で覆われている。第１算出部７１３は、位置Ｚ１にセンサ部１３０が位置した状態で、部分範囲ＰＲと、この部分範囲ＰＲの断面形状を求めるための複数の測定点との位置ズレ量の平均値を算出する第１処理を、測定範囲ＭＲを３つに分けてできた３つの部分範囲ＰＲのそれぞれについて実行する。複数の測定点は、光切断線ＬＣ上に位置する点から選択される。実施形態では、部分範囲ＰＲの数が３を例にして説明するが、これに限定されず、部分範囲ＰＲの数が複数であればよい。

【0069】

制御部７１４は、移動制御部７１６と撮像制御部７１７とを備える。移動制御部７１６は、ステージ１１０、支持部１２０および取付部１４０を制御する。詳細には、移動制御部７１６は、ステージ１１０をＺ方向に移動させるモータ（図略）に駆動信号を出力することで、ステージ１１０をＺ方向に移動させる。

【0070】

また、移動制御部７１６は、測定対象物３００を中心軸ＣＺ回りに回転させるモータ（図略）に駆動信号を出力することで、支持部１２０に、測定対象物３００を中心軸ＣＺ回りに回転させる。但し、実施形態では、測定対象物３００は、中心軸ＣＺ回りに回転されないものとする。また、移動制御部７１６は、取付部１４０をＺ方向に移動させるモータ（図略）に駆動信号を出力することで、取付部１４０をＺ方向に移動させる。これにより、センサ部１３０が中心軸ＣＺに沿って移動し、位置Ｚ１または位置Ｚ２に位置決めされる。

【0071】

撮像制御部７１７は、センサ部１３０に、測定範囲ＭＲ（図５）および光切断線ＬＣを含む領域の画像、並びに、基準測定範囲ｍｒ（図７）および光切断線ＬＣを含む領域の画像を撮像させる制御をする。

【0072】

図５および図６を参照して、制御部７１４は、移動制御部７１６と撮像制御部７１７とを備えており、第１制御をする。第１制御は、部分範囲ＰＲと、この部分範囲ＰＲの断面形状を求めるための複数の測定点（光切断線ＬＣ）との位置ズレ量が、第１撮像位置（位置Ｚ１）から見て、第１算出部７１３によって算出された平均値だけ小さくなる方向に、センサ部１３０を移動させ、そして、撮像範囲ＩＲに部分範囲ＰＲを含む撮像部１２に、部分範囲ＰＲの画像を撮像させる制御である。制御部７１４は、第１制御を、３つの部分範囲ＰＲのそれぞれについて実行する。

【0073】

制御部７１４は、第１制御において、センサ部１３０の移動を制御することにより、３つの撮像部１２を一体的に移動させる。言い換えれば、制御部７１４は、第１制御において、図４に示す支持部材１０の移動を制御することにより、３つの撮像部１２を一体的に移動させる。

【0074】

３つの撮像部１２の相互の位置関係が変化すれば、測定範囲ＭＲの断面形状の測定精度が低下する。実施形態では、剛体で形成される支持部材１０で３つの撮像部１２を支持し、支持部材１０の移動を制御することにより、３つの撮像部１２を一体的に移動させる制御をする。従って、３つの撮像部１２の相互の位置関係が変化しないようにすることができる。

【0075】

第２算出部７１５は、第１制御によって撮像された部分範囲ＰＲの画像を基にして、部分範囲ＰＲの断面形状を算出する第２処理を、３つの部分範囲ＰＲのそれぞれについて実行する。断面形状の算出には、光切断法が用いられる。第２算出部７１５は、光切断線ＬＣ上に、等間隔に設定された複数の測定点のそれぞれの高さデータを算出し、これらの高さデータを基にして、部分範囲ＰＲの断面形状を算出する。

【0076】

操作部７２０は、例えば、キーボードやマウス等の入力装置で構成され、オペレータから種々の操作を受け付ける。種々の操作としては、断面形状の測定開始の指示等が含まれる。

【0077】

表示部７３０は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置で構成され、断面形状の測定結果等を表示する。

【0078】

第１算出部７１３は、基準物４００を利用して、部分範囲ＰＲと、この部分範囲ＰＲの断面形状を測定するための複数の測定点（光切断線ＬＣ）との位置ズレ量の平均値を算出する（以下、単に「位置ズレ量の平均値」と記載することがある）。詳しく説明する。図７は、光切断線ＬＣが形成された溝４０２の斜視図である。基準物４００の溝４０２の表面に、溝４０２の幅方向に沿って、基準測定範囲ｍｒが描かれている。基準測定範囲ｍｒは、測定範囲ＭＲと形状、長さおよび延びる方向が一致するように設計されており、目視することができる。基準測定範囲ｍｒは、例えば、けがきにより描かれている。基準測定範囲ｍｒに沿って基準物４００を切断した断面が断面Ｃ２である。

【0079】

図４および図７を参照して、光源１１−１から出射されたシート光ＳＬにより、溝４０２の表面には、光切断線ＬＣ−１が形成されている。光源１１−２から出射されたシート光ＳＬにより、溝４０２の表面には、光切断線ＬＣ−２が形成されている。光源１１−３から出射されたシート光ＳＬにより、溝４０２の表面には、光切断線ＬＣ−３が形成されている。基準測定範囲ｍｒと光切断線ＬＣとは、測定範囲ＭＲと光切断線ＬＣとの場合と同じ理由で、Ｚ方向に位置ズレが発生している。

【0080】

なお、基準物３００のエッジのうち、基準測定範囲ｍｒと、長さ、形状および延びる方向が同じエッジ（エッジ４００ａまたはエッジ４００ｂ）を基準測定範囲ｍｒとして用いてもよい。これによれば、基準測定範囲ｍｒを示すけがき線を基準物４００に描く手間を省くことができる。光切断線ＬＣが、エッジ４００ａ（エッジ４００ｂ）より外側に位置したとき、光切断線ＬＣが溝４０２の外側に位置し、位置ズレ量の測定ができない。従って、光切断線ＬＣが、エッジ４００ａ（エッジ４００ｂ）より内側に位置させる調整をする必要がある。

【0081】

図８は 実施形態において、基準測定範囲ｍｒと、基準部分範囲ｐｒと、光切断線ＬＣと、撮像範囲ＩＲとの平面的な位置関係を説明する説明図である。図８が図５と相違する点は、センサ部１３０の位置が第２撮像位置（位置Ｚ２）であり、測定範囲ＭＲの替わりに基準測定範囲ｍｒがあり、部分範囲ＰＲの替わりに基準部分範囲ｐｒがある。センサ部１３０の位置が第２撮像位置（位置Ｚ２）のとき、基準測定範囲ｍｒは、並べられた３つの撮像範囲ＩＲで覆われている。図８に示す基準測定範囲ｍｒと光切断線ＬＣとの位置関係は、図５に示す測定範囲ＭＲと光切断線ＬＣとの位置関係と同じである。第１算出部７１３は、基準測定範囲ｍｒを測定範囲ＭＲと見なし、基準部分範囲ｐｒを部分範囲ＰＲと見なして、位置ズレ量の平均値を算出する。位置ズレの方向は、Ｚ方向である。

【0082】

撮像範囲ＩＲ−１を例にして説明する。図９は、撮像範囲ＩＲ−１において、基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−１との位置関係を説明する説明図である。第１算出部７１３は、撮像範囲ＩＲ−１の画像に写された光切断線ＬＣ−１上に、複数の測定点Ｐを設定する。複数の測定点Ｐは、部分範囲ＰＲの断面形状を求めるために用いられる。第１算出部７１３は、測定点Ｐと基準部分範囲ｐｒとの位置ズレ量を算出する処理を、光切断線ＬＣ−１に設定された複数の測定点Ｐのそれぞれについて実行する。位置ズレ量の算出方法の具体例は、後で説明する。図９には、複数の測定点Ｐのそれぞれと基準部分範囲ｐｒとの位置ズレ量が「ｚ」で示されている。第１算出部７１３は、これらの位置ズレ量の平均値を算出する。

【0083】

図５および図８を参照して、撮像範囲ＩＲ−１に含まれる部分範囲ＰＲおよび基準部分範囲ｐｒを１番目とし、撮像範囲ＩＲ−２に含まれる部分範囲ＰＲおよび基準部分範囲ｐｒを２番目とし、撮像範囲ＩＲ−３に含まれる部分範囲ＰＲおよび基準部分範囲ｐｒを３番目とする。１番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値が、１番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値となる。２番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値が、２番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値となる。３番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値が、３番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値となる。

【0084】

部分範囲ＰＲの断面形状を求めるための複数の測定点Ｐ（図９）は、光切断線ＬＣ上に設定される。このため、部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣとの位置ズレ量の平均値は、部分範囲ＰＲとこの部分範囲ＰＲの断面形状を測定するための複数の測定点Ｐとの位置ズレ量の平均値を意味する。基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣとの位置ズレ量の平均値は、基準部分範囲ｐｒと対応する部分範囲ＰＲと、この部分範囲ＰＲの断面形状を測定するための複数の測定点Ｐとの位置ズレ量の平均値を意味する。基準部分範囲ｐｒと対応する部分範囲ＰＲとは、基準部分範囲ｐｒと同じ順番の部分範囲ＰＲである（例えば、基準部分範囲ｐｒが１番目の場合、１番目の部分範囲ＰＲである）。

【0085】

測定範囲ＭＲ自体を用いて、位置ズレ量の平均値を算出する場合、画像上での測定範囲ＭＲの位置を明確にする必要がある。このために、例えば、測定範囲ＭＲを示すけがき線が、図２に示す断面Ｃ１に対応する溝３０２の表面に描かれる。しかしながら、測定対象物３００の溝３０２にけがき線を描きたくない場合もある。実施形態によれば、基準物４００に設けられた基準測定範囲ｍｒを用いて、位置ズレ量の平均値を算出するので、測定対象物３００の溝３０２に測定範囲ＭＲを示すけがき線を描かなくてもよい。

【0086】

実施形態に係る形状測定装置１の動作を説明する。図１０は、この動作を説明するフローチャートである。図１および図６を参照して、制御処理部７１１は、移動制御部７１６に対して、センサ部１３０の位置を位置Ｚ２（第２撮像位置）に移動させる命令をする。移動制御部７１６は、取付部１４０を移動させて、取付部１４０に取り付けられたセンサ部１３０を位置Ｚ２に移動させる制御（第２制御）をする（図１０のステップＳ１）。光切断線ＬＣが、溝４０２の表面に形成されている。基準測定範囲ｍｒと光切断線ＬＣとの位置関係は、図８に示す通りである。

【0087】

図６および図８を参照して、制御処理部７１１は、撮像制御部７１７に対して、センサ部１３０に画像を撮像させる命令をする。これにより、撮像制御部７１７は、センサ１３−１に備えられる撮像部１２−１に、光切断線ＬＣ−１および１番目の基準部分範囲ｐｒを含む撮像範囲ＩＲ−１の画像、センサ１３−２に備えられる撮像部１２−２に、光切断線ＬＣ−２および２番目の基準部分範囲ｐｒを含む撮像範囲ＩＲ−２の画像、センサ１３−３に備えられる撮像部１２−３に、光切断線ＬＣ−３および３番目の基準部分範囲ｐｒを含む撮像範囲ＩＲ−３の画像を、それぞれ撮像させる制御（第３制御）をする（図１０のステップＳ２）。

【0088】

第１算出部７１３は、これらの画像を基にして、各撮像範囲ＩＲにおいて、基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣとの位置ズレ量の平均値を算出する処理（第４処理）をする（図１０のステップＳ３）。具体的には、第１算出部７１３は、ステップＳ２で撮像された撮像範囲ＩＲ−１の画像を基にして、基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値を算出し、ステップＳ２で撮像された撮像範囲ＩＲ−２の画像を基にして、基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値を算出し、ステップＳ２で撮像された撮像範囲ＩＲ−３の画像を基にして、基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値を算出する。

【0089】

図１および図６を参照して、制御処理部７１１は、移動制御部７１６に対して、センサ部１３０の位置を位置Ｚ１（第１撮像位置）に移動させる命令をする。これにより、移動制御部７１６は、取付部１４０を移動させて、取付部１４０に取り付けられたセンサ部１３０を位置Ｚ１に移動させる制御（第４制御）をする（図１０のステップＳ４）。光切断線ＬＣが、溝３０２の表面に形成されている。測定範囲ＭＲと光切断線ＬＣとの位置関係は、図５に示す通りである。

【0090】

図５および図６を参照して、制御部７１４は、３つの部分範囲ＰＲについて、１番目の部分範囲ＰＲから順番に第１制御をする（図１０のステップＳ５）。詳しく説明する。図１１は、実施形態で実行される第１制御を説明する説明図である。この図には、図５に示す測定範囲ＭＲ、部分範囲ＰＲおよび光切断線ＬＣが示されている。１番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値がｚ１とし、２番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値がｚ２とし、３番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値がｚ３とする（ｚ２＜ｚ１＜ｚ３）。平均値ｚ１は、図８に示す１番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値であり、ステップＳ３で予め算出されている。平均値ｚ２は、２番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値であり、ステップＳ３で予め算出されている。平均値ｚ３は、３番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値であり、ステップＳ３で予め算出されている。

【0091】

図１１Ａは、図５と同じく、センサ部１３０の位置が位置Ｚ１の状態を示す。図１１Ｂは、１番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値ｚ１だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。図１１Ｃは、２番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値ｚ２だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。図１１Ｄは、３番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値ｚ３だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。

【0092】

図６および図１１を参照して、移動制御部７１６は、センサ部１３０の位置が位置Ｚ１の状態において（図１１Ａ）、１番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量が、平均値ｚ１だけ小さくなる方向に、センサ部１３０を移動させる（図１１Ｂ）。センサ部１３０を支持する支持部材１０（図４）は、取付部１４０に取り付けられており、移動制御部７１６は、取付部１４０を移動させることにより、センサ部１３０を移動させる。以下のセンサの移動も同様である。撮像範囲ＩＲ−１は、１番目の部分範囲ＰＲおよび光切断線ＬＣ−１を含む。撮像制御部７１７は、撮像部１２−１に撮像範囲ＩＲ−１の画像を撮像させる。

【0093】

図１１Ｂから分かるように、１番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量が、位置Ｚ１（第１撮像位置）から見て、平均値ｚ１だけ小さくなる方向に、センサ部１３０が移動している。

【0094】

次に、移動制御部７１６は、センサ部１３０の位置が図１１Ｂに示す状態において、２番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量が、ｚ１−ｚ２だけ小さくなる方向に、センサ部１３０を移動させる（図１１Ｃ）。撮像範囲ＩＲ−２は、２番目の部分範囲ＰＲおよび光切断線ＬＣ−２を含む。撮像制御部７１７は、撮像部１２−２に撮像範囲ＩＲ−２の画像を撮像させる。

【0095】

図１１Ｃから分かるように、２番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量が、位置Ｚ１（第１撮像位置）から見て、平均値ｚ２だけ小さくなる方向に、センサ部１３０が移動している。

【0096】

次に、移動制御部７１６は、センサ部１３０の位置が図１１Ｃに示す状態において、３番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量が、ｚ３−ｚ２だけ小さくなる方向に、センサ部１３０を移動させる（図１１Ｄ）。撮像範囲ＩＲ−３は、３番目の部分範囲ＰＲおよび光切断線ＬＣ−３を含む。撮像制御部７１７は、撮像部１２−３に撮像範囲ＩＲ−３の画像を撮像させる。

【0097】

図１１Ｄから分かるように、３番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量が、位置Ｚ１（第１撮像位置）から見て、平均値ｚ３だけ小さくなる方向に、センサ部１３０が移動している。

【0098】

第２算出部７１５は、１番目の部分範囲ＰＲおよび光切断線ＬＣ−１を含む撮像範囲ＩＲ−１の画像を基にして、１番目の部分範囲ＰＲの断面形状を算出し、２番目の部分範囲ＰＲおよび光切断線ＬＣ−２を含む撮像範囲ＩＲ−２の画像を基にして、２番目の部分範囲ＰＲの断面形状を算出し、３番目の部分範囲ＰＲおよび光切断線ＬＣ−３を含む撮像範囲ＩＲ−３の画像を基にして、３番目の部分範囲ＰＲの断面形状を算出する（図１０のステップＳ６）。これにより、測定範囲ＭＲの断面形状（断面Ｃ１の形状）が算出される。

【0099】

実施形態の主な効果を説明する。第１算出部７１３は、基準部分範囲ｐｒを用いて、部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣとの位置ズレ量の平均値を算出する（図１０のステップＳ３）。制御部７１４は、位置ズレ量が、位置Ｚ１（第１撮像位置）から見て、第１算出部７１３によって算出された平均値だけ小さくなる方向に、センサ部１３０を移動させ（３つの撮像部１２を一体的に移動させ）、そして、撮像範囲ＩＲに部分範囲ＰＲを含む撮像部１２に、部分範囲ＰＲの画像を撮像させる第１制御を、３つの部分範囲ＰＲのそれぞれについて実行する（図１０のステップＳ５）。これにより、３つの部分範囲ＰＲのそれぞれの画像撮像時において、部分範囲ＰＲの断面形状を測定するための複数の測定点（光切断線ＬＣ）と、この部分範囲ＰＲとの位置ズレ量の平均値を、第１算出部７１３によって算出された平均値より小さくすることができる。従って、実施形態に係る形状測定装置１によれば、測定範囲ＭＲを複数に分け、複数の撮像部１２のそれぞれに、測定範囲ＭＲの一部（部分範囲ＰＲ）の撮像を割り当て、これにより得られた複数の画像を基にして測定範囲ＭＲの断面形状を測定する場合において、測定精度を向上させることができる。

【0100】

実施形態および後で説明する変形例では、基準部分範囲ｐｒを用いて、位置ズレ量の平均値を算出しているが、測定範囲ＭＲを用いて、位置ズレ量の平均値を算出してもよい。この場合は、図４に示す断面Ｃ１に対応する溝３０２の表面に、測定範囲ＭＲを示す線（例えば、けがき線）が描かれ、図１０に示すステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３の替わりに、以下のステップＳ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａが実行され、ステップＳ４の実行は不要となる。

【0101】

図１および図６を参照して、移動制御部７１６は、取付部１４０を移動させて、取付部１４０に取り付けられたセンサ部１３０を位置Ｚ１に移動させる制御をする（ステップＳ１ａ）。測定範囲ＭＲと光切断線ＬＣとの位置関係は、図５に示す通りである。

【0102】

図５および図６を参照して、撮像制御部７１７は、センサ１３−１に備えられる撮像部１２−１に、光切断線ＬＣ−１および１番目の部分範囲ＰＲを含む撮像範囲ＩＲ−１の画像、センサ１３−２に備えられる撮像部１２−２に、光切断線ＬＣ−２および２番目の部分範囲ＰＲを含む撮像範囲ＩＲ−２の画像、センサ１３−３に備えられる撮像部１２−３に、光切断線ＬＣ−３および３番目の部分範囲ＰＲを含む撮像範囲ＩＲ−３の画像を、それぞれ撮像させる（ステップＳ２ａ）。

【0103】

第１算出部７１３は、ステップＳ２ａで撮像された撮像範囲ＩＲ−１の画像を基にして、１番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値を算出し、ステップＳ２ａで撮像された撮像範囲ＩＲ−２の画像を基にして、２番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値を算出し、ステップＳ２ａで撮像された撮像範囲ＩＲ−３の画像を基にして、３番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値を算出する（ステップＳ３ａ）。

【0104】

実施形態の変形例を説明する。第１変形例から説明する。図５に示すように、実施形態では、並べられた撮像範囲ＩＲのそれぞれに含まれる測定範囲ＭＲの部分を部分範囲ＰＲとしている。よって、実施形態では、１つの撮像範囲ＩＲに含まれる部分範囲ＰＲの数が１つである。これに対して、第１変形例では、１つの撮像範囲ＩＲに含まれる部分範囲ＰＲの数が複数である。１つの撮像範囲ＩＲに含まれる部分範囲ＰＲの数が３を例にして説明する。図１２は、第１変形例において、測定範囲ＭＲと、部分範囲ＰＲと、光切断線ＬＣと、撮像範囲ＩＲとの平面的な位置関係を説明する説明図である。図１３は、第１変形例において、基準測定範囲ｍｒと、基準部分範囲ｐｒと、光切断線ＬＣと、撮像範囲ＩＲとの平面的な位置関係を説明する説明図である。

【0105】

第１変形例は、並べられた撮像範囲ＩＲのそれぞれに含まれる測定範囲ＭＲ（基準測定範囲ｍｒ）の部分を、さらに分けた部分を部分範囲ＰＲ（基準部分範囲ｐｒ）とする。１つの撮像範囲ＩＲに含まれる部分範囲ＰＲ（基準部分範囲ｐｒ）の数が３なので、部分範囲ＰＲ（基準部分範囲ｐｒ）の数は、９個である。１番目〜９番目の部分範囲ＰＲは、（１）ＰＲ〜（９）ＰＲで示され、１番目〜９番目の基準部分範囲ｐｒは、（１）ｐｒ〜（９）ｐｒで示されている。

【0106】

第１変形例において、第１算出部７１３（図６）は、１番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値を算出し、２番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値を算出し、３番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値を算出し、４番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値を算出し、５番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値を算出し、６番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値を算出し、７番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値を算出し、８番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値を算出し、９番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値を算出する。

【0107】

１番目〜９番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣとの位置ズレ量の平均値が、１番目〜９番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣとの位置ズレ量の平均値となる。

【0108】

第１変形例では、９つの部分範囲ＰＲのそれぞれについて、第１制御をする（図１０のステップＳ５）。図１４は、第１変形例で実行される第１制御を説明する説明図である。この図には、図１２に示す測定範囲ＭＲ、部分範囲ＰＲおよび光切断線ＬＣが示されている。

【0109】

図１４Ａは、図５と同じく、センサ部１３０の位置が位置Ｚ１の状態を示す。図１４Ｂは、１番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。図１４Ｃは、２番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。図１４Ｄは、３番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。

【0110】

図１４Ｅは、４番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。図１４Ｆは、５番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。図１４Ｇは、６番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。

【0111】

図１４Ｈは、７番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。図１４Ｉは、８番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。図１４Ｊは、９番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。

【0112】

第１変形例は、９つの部分範囲ＰＲについて、１番目の部分範囲ＰＲから順番に第１制御をする。第１変形例の第１制御は、実施形態の第１制御と同様なので、説明を省略する。

【0113】

第２変形例を説明する。第２変形例において、制御部７１４は、第４制御（図１０のステップＳ４）をした後、位置ズレ量の平均値が小さい順に、第１制御をする（図１０のステップＳ５）。図１５は、第２変形例で実行される第１制御を説明する説明図である。この図には、図５に示す測定範囲ＭＲ、部分範囲ＰＲおよび光切断線ＬＣが示されている。平均値ｚ１〜ｚ３は、図１１に示す平均値ｚ１〜ｚ３と同じである。

【0114】

図１５Ａは、図１１Ａと同じく、センサ部１３０の位置が位置Ｚ１の状態を示す。図１５Ｂは、２番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量の平均値ｚ２だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。図１５Ｃは、１番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量の平均値ｚ１だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。図１５Ｄは、３番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量の平均値ｚ３だけ、位置Ｚ１からセンサ部１３０を移動させた状態を示す。

【0115】

第２変形例は、位置ズレ量の平均値が小さい順に第１制御をする。図６および図１５を参照して、移動制御部７１６は、センサ部１３０の位置が位置Ｚ１の状態において（図１５Ａ）、２番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−２との位置ズレ量が、平均値ｚ２だけ小さくなる方向に、センサ部１３０を移動させる（図１５Ｂ）。撮像範囲ＩＲ−２は、２番目の部分範囲ＰＲおよび光切断線ＬＣ−２を含む。撮像制御部７１７は、撮像部１２−２に撮像範囲ＩＲ−２の画像を撮像させる。

【0116】

次に、移動制御部７１６は、センサ部１３０の位置が図１５Ｂに示す状態において、１番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−１との位置ズレ量が、ｚ１−ｚ２だけ小さくなる方向に、センサ部１３０を移動させる（図１５Ｃ）。撮像範囲ＩＲ−１は、１番目の部分範囲ＰＲおよび光切断線ＬＣ−１を含む。撮像制御部７１７は、撮像部１２−１に撮像範囲ＩＲ−１の画像を撮像させる。

【0117】

次に、移動制御部７１６は、センサ部１３０の位置が図１５Ｃに示す状態において、３番目の部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣ−３との位置ズレ量が、ｚ３−ｚ１だけ小さくなる方向に、センサ部１３０を移動させる（図１５Ｄ）。撮像範囲ＩＲ−３は、３番目の部分範囲ＰＲおよび光切断線ＬＣ−３を含む。撮像制御部７１７は、撮像部１２−３に撮像範囲ＩＲ−３の画像を撮像させる。

【0118】

センサ部１３０の総移動量について、第２変形例と実施形態とで比較する。第２変形例のセンサ部１３０の総移動量Ｔ１は、式１で示される。
Ｔ１＝ｚ２＋（ｚ１−ｚ２）＋（ｚ３−ｚ１）
＝ｚ３・・・式１

【0119】

図１１を参照して、実施形態のセンサ部１３０の総移動量Ｔ２は、式２で示される。
Ｔ２＝ｚ１＋（ｚ１−ｚ２）＋（ｚ３−ｚ２）
＝２ｚ１−２ｚ２＋ｚ３・・・式２

【0120】

総移動量Ｔ１は、総移動量Ｔ２より小さいので、第２変形例によれば、実施形態よりも、センサ部１３０の移動を効率的にすることができる。なお、第２変形例では、位置ズレ量の平均値が小さい順で第１制御をしたが、位置ズレ量の平均値が大きい順で第１制御をしてもよい。

【0121】

第３変形例を説明する。部分範囲ＰＲの断面形状を求めるための複数の測定点Ｐ（図９）は、光切断線ＬＣ上に設定される。部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣに設定される複数の測定点との位置ズレ量のばらつきが大きい場合、この部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣとの位置ズレ量が、位置ズレ量の平均値だけ小さくなる方向にセンサ部１３０を移動せても、この部分範囲ＰＲの断面形状の測定精度は良くならない。ばらつきが大きい場合、位置ズレ量が十分小さくならない測定点が発生するからである。

【0122】

そこで、第３変形例では、部分範囲ＰＲと光切断線ＬＣに設定された複数の測定点との位置ズレ量のばらつきが、予め定められたしきい値を超える場合、ばらつきがしきい値以下になるまで、部分範囲ＰＲを分割する。例えば、実施形態のように、基準測定範囲ｍｒを用いて位置ズレ量を算出する場合、基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣに設定された複数の測定点との位置ズレ量のばらつきが、予め定められたしきい値を超える場合、ばらつきがしきい値以下になるまで、基準部分範囲ｐｒを分割する。

【0123】

予め定められた値は、位置ズレ量の平均値の目標値を基にして、予め決定されている。位置ズレ量のばらつきとは、位置ズレ量の最大値と最小値との差、分散、標準偏差等である。

【0124】

図１６は、第３変形例に係る形状測定装置２の構成を示すブロック図である。形状測定装置２は、図６に示す形状測定装置１の本体部７１０がさらに第３算出部７１８を備える。第３算出部７１８は、第１算出部７１３が位置ズレ量の平均値を算出する前に、以下の処理をする。第３算出部７１８は、基準部分範囲ｐｒと光切断線に設定された複数の測定点との位置ズレ量のばらつきを算出する第３処理を、複数の基準部分範囲ｐｒのそれぞれについて実行し、ばらつきが予め定められたしきい値を超えている基準部分範囲ｐｒについて、この基準部分範囲ｐｒを複数に分けてできた複数の部分を新たな複数の基準部分範囲ｐｒとし、第３処理を実行することにより、新たにばらつきを算出する。第３算出部７１８は、ばらつきがしきい値を超えている部分範囲ＰＲについて、ばらつきがしきい値以下になるまで、第３処理を実行する。なお、部分範囲ＰＲを用いて位置ズレ量を算出する場合、「基準部分範囲ｐｒ」が「部分範囲ＰＲ」と読み替えられる。

【0125】

第３変形例に係る形状測定装置２の動作を説明する。図１７は、この動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１およびステップＳ２は、図１０に示すステップＳ１およびステップＳ２と同じである。

【0126】

図８および図１６を参照して、第３算出部７１８は、撮像範囲ＩＲの画像を基にして、基準部分範囲ｐｒと、光切断線ＬＣに設定された複数の測定点（言い換えれば、この基準部分範囲ｐｒと対応する部分範囲ＰＲの断面形状を求めるために光切断線ＬＣに設定された複数の測定点）の位置ズレ量のばらつきを算出する処理（第３処理）を、３つの基準部分範囲ｐｒのそれぞれについて実行する（図１７のステップＳ１１）。

【0127】

第３算出部７１８は、位置ズレ量のばらつきが予め定められたしきい値を超えるか否かを判定する処理を、３つの基準部分範囲ｐｒのそれぞれについて実行する（図１７のステップＳ１２）。

【0128】

第３算出部７１８は、位置ズレ量のばらつきがしきい値を超えていると判定した基準部分範囲ｐｒについて（図１７のステップＳ１２でＹｅｓ）、この基準部分範囲ｐｒを、例えば、３つに分けて、新たな基準部分範囲ｐｒを生成する（図１７のステップＳ１３）。基準部分範囲ｐｒを分ける数は、３に限定されず、複数であればよい。第３算出部７１８は、新たに生成した３つの基準部分範囲ｐｒのそれぞれについて、ステップＳ１２の処理を実行する。

【0129】

第３算出部７１８が、位置ズレ量のばらつきがしきい値以下と判定した基準部分範囲ｐｒについて（図１７のステップＳ１２でＮｏ）、第１算出部７１３は、位置ズレ量の平均値を算出する（図１７のステップＳ３）。これは、図１０に示すステップＳ３と同じである。以降のステップは、図１０に示すステップと同じである。

【0130】

図８を参照して、例えば、３番目の基準部分範囲ｐｒについて、位置ズレ量のばらつきがしきい値を超えており、１番目および２番目の基準部分範囲ｐｒについて、位置ズレ量のばらつきがしきい値以下とする。この場合、第３算出部７１８は、３番目の基準部分範囲ｐｒを、３つに分けて、図１３に示すように、７番目〜９番目の新たな基準部分範囲ｐｒを生成する。

【0131】

第３変形例によれば、第３算出部７１８は、ばらつきがしきい値を超える基準部分範囲ｐｒについて、これを分割する処理を、ばらつきがしきい値以下になるまで実行する。このため、複数の基準部分範囲ｐｒの全てについて、ばらつきを小さくした状態で平均値が算出される。従って、測定範囲ＭＲの断面形状の測定精度を向上させることができる。

【0132】

位置ズレ量の算出方法について、図８に示す１番目の基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−１とを例にして説明する。図１８は、これを説明する説明図である。図１８Ａは、要部全体図であり、図１８Ｂは、拡大断面図である。符号ＡＸ１は、光源１１−１の光軸を示し、符号ＡＸ２は、撮像部１２−１の光軸を示す。

【0133】

図８および図１８を参照して、光源１１−１によって、光切断線ＬＣ−１が溝４０２に形成された状態で、撮像部１２−１がその画像を撮像する。次に、第１算出部７１３は、その画像から、基準部分範囲ｐｒの形状（基準部分範囲ｐｒのプロファイル）および光切断線ＬＣ−１の形状（レーザラインプロファイル）をそれぞれ求める。

【0134】

次に、第１算出部７１３は、予め設定された所定の第１間隔毎に、Ｘ軸上の各点Ｘｎそれぞれにおける基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−１との距離△Ｚ（Ｘｎ）が、位置ズレ量ｚ（Ｘｎ）として求める（ｚ（Ｘｎ）＝△Ｚ（Ｘｎ））。より具体的には、撮像部１２−１は、所定の角度φで基準物４００の溝４０２と対向しているので、画像上では、図１８Ｂに示すように、見かけの距離（見かけの位置ズレ量）Ｅが求められる。この見かけの距離Ｅは、実際の距離△Ｚ（実際の位置ズレ量ｚ）を、撮像部１２−１の光軸ＡＸ２を法線とする平面に射影したものである。このため、実際の距離△Ｚは、Ｅ／ｃｏｓφとなる。したがって、位置ズレ量ｚ（Ｘｎ）の演算では、１画素に写り込む被写体の実際の長さ（換算長）ｇが求められて記憶部７１２（図６）に予め記憶され、点Ｘｎにおける基準部分範囲ｐｒと光切断線ＬＣ−１との間のＺ方向の画素数ｅｎが求められ、この求められた画素数ｅｎに換算長ｇが乗算され（ｅｎ×ｇ）、この乗算結果がｃｏｓφで除算され、距離△Ｚ（Ｘｎ）（＝位置ズレ量ｚ（Ｘｎ）＝ｅｎ×ｇ／ｃｏｓφ）が求められる。これによって、基準物４００の溝４０２に対し、各点Ｐｎ（Ｘｎ）での位置ズレ量ｚ（Ｐｎ（Ｘｎ））が求められる。

【符号の説明】

【0135】

１，２ 形状測定装置
１０ 支持部材
１１−１〜１１−３ 光源
１２−１〜１２−３ 撮像部
１３−１〜１３−３ センサ
１３０ センサ部
３００ 測定対象物
３０２ 溝
４００ 基準物
４００ａ，４００ｂ エッジ
４０２ 溝
ＩＲ−１〜ＩＲ−３ 撮像範囲
ＬＣ−１〜ＬＣ−３ 光切断線
ＭＲ 測定範囲
ｍｒ 基準測定範囲
Ｐ 測定点
ＰＲ 部分範囲
ｐｒ 基準部分範囲
ＳＬ シート光
Ｚ１ 位置（第１撮像位置）
Ｚ２ 位置（第２撮像位置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図14D】

【図14E】

【図14F】

【図14G】

【図14H】

【図14I】

【図14J】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図15D】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】