(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】
(24)【登録日】2024-09-09
(45)【発行日】2024-09-18
(54)【発明の名称】形状測定装置及び形状測定方法
(51)【国際特許分類】
G01B 11/25 20060101AFI20240910BHJP
G06T 7/521 20170101ALI20240910BHJP
G06T 7/33 20170101ALI20240910BHJP
【ＦＩ】
G01B11/25 H
G06T7/521
G06T7/33
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020187074
(22)【出願日】2020-11-10
(65)【公開番号】P2022076619
(43)【公開日】2022-05-20
【審査請求日】2023-10-11
(73)【特許権者】
【識別番号】000137694
【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ
(74)【代理人】
【識別番号】110004222
【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100166006
【弁理士】
【氏名又は名称】泉 通博
(74)【代理人】
【識別番号】100154070
【弁理士】
【氏名又は名称】久恒 京範
(74)【代理人】
【識別番号】100153280
【弁理士】
【氏名又は名称】寺川 賢祐
(72)【発明者】
【氏名】宮田 薫
【審査官】多田 達也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－１９２２２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０４９５７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００２－５２５７４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】登録実用新案第３１９５６０９（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ１１／００－１１／３０
Ｇ０６Ｔ ７／００－７／９０
Ｇ０６Ｖ１０／００－２０／９０
３０／４１８
４０／１６
４０／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮像部が第１相対位置において測定対象物を撮像することにより生成された第１撮像画像に基づいて、前記測定対象物の少なくとも一部の形状を示す第１形状データと当該第１形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第１位置情報とを作成し、前記撮像部が前記第１相対位置と異なる第２相対位置において前記測定対象物を撮像することにより生成された第２撮像画像に基づいて、前記測定対象物において前記第１形状データと少なくとも一部が異なる第２形状データと当該第２形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第２位置情報とを作成する形状データ作成部と、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置と、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データ又は前記第２形状データの少なくともいずれかの座標を変換することにより、基準第１形状データ及び基準第２形状データを作成する基準データ作成部と、
（１）前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、変化第１形状データを作成し、又は（２）前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、当該座標位置を変化させた後の前記第１形状データの座標を変換することにより、前記変化第１形状データを作成し、又は（３）前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、の距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、前記変化第１形状データを作成する変化後データ作成部と、
前記変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、前記基準第１形状データと前記基準第２形状データとを結合した結合形状データを出力する出力部と、
を有する形状測定装置。
【請求項2】
前記出力部は、前記撮像部が撮像する際の形状測定装置もしくは測定対象物の少なくとも一方の振動量を取得し、取得した当該振動量が許容値以下であり、且つ、前記変化第１形状データが前記所定条件を満たす場合に、前記結合形状データを出力する、請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項3】
前記出力部は、前記撮像部が撮像する際の形状測定装置の温度、測定対象物の温度又は周囲環境の温度の少なくとも一つを取得し、取得した当該温度が許容値以下であり、且つ、前記変化第１形状データが前記所定条件を満たす場合に、前記結合形状データを出力する、請求項１又は２に記載の形状測定装置。
【請求項4】
前記基準データ作成部は、複数の比較基準点の複数の組み合わせのそれぞれに対応する前記基準第１形状データ及び前記基準第２形状データを作成し、前記変化後データ作成部は、前記第１位置情報が示す複数の比較基準点の座標位置を変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、前記第２形状データの座標を変換した変化第２形状データであって、前記複数の組み合わせに対応する複数の前記変化第２形状データを作成し、
前記出力部は、前記基準第２形状データと前記変化第２形状データとの差が最も小さくなる前記組み合わせに対応する前記基準第１形状データと、最も小さい前記差を特定するのに用いた前記基準第２形状データとを結合した前記結合形状データを出力する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項5】
前記出力部は、前記基準第１形状データと前記変化第１形状データとの差が閾値を超える場合に、当該基準第２形状データと前記基準第１形状データとを結合した前記結合形状データを出力しない、請求項１から３のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項6】
前記出力部は、前記基準第１形状データと前記変化第１形状データとの差が閾値を超える場合に、当該基準第１形状データにおいて当該変化第１形状データとの違いが基準値以上である箇所を除去した修正第１形状データを作成し、当該修正第１形状データと前記基準第２形状データとを結合した修正結合形状データを出力する、請求項１から３のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項7】
前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの全て又は一部の前記比較基準点の位置を第１変化量だけ変化させた後の複数の前記比較基準点の位置のそれぞれと、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの全て又は一部の前記比較基準点の位置を第１変化量とは異なる第２変化量だけ変化させている、または当該比較基準点の位置を変化させていない対応する前記比較基準点の位置との距離の総和が最小になるように、少なくとも一方の前記第１形状データの座標を変換し、変換後の当該第１形状データと、変換前の当該第１形状データとの差が閾値を超える場合に、当該第１形状データを位置合わせに使用することができないと判定する形状データ診断部をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項8】
前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの全て又は一部の前記比較基準点の位置を第１変化量だけ変化させた後の複数の前記比較基準点の位置のそれぞれと、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの全て又は一部の前記比較基準点の位置を第１変化量とは異なる第２変化量だけ変化させている、または当該比較基準点の位置を変化させていない対応する前記比較基準点の位置との距離の総和が最小になるように、少なくとも一方の前記第２形状データの座標を変換し、変換後の当該第２形状データと、変換前の当該第２形状データとの差が閾値を超える場合に、当該第２形状データを位置合わせに使用することができないと判定する形状データ診断部をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項9】
前記基準第１形状データと前記変化第１形状データとの差が閾値を超える場合に、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像から新たな前記比較基準点を抽出する抽出部と、前記抽出部が抽出した前記新たな比較基準点により前記基準データ作成部が作成した前記基準第１形状データと、前記新たな比較基準点により前記変化後データ作成部が作成した前記変化第１形状データとの差が閾値以下であるか否かを判定する形状データ診断部と、をさらに備える、
請求項１から３のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項10】
前記変化後データ作成部は、前記第１位置情報又は前記第２位置情報が示す前記比較基準点の座標位置を変化させる前記変化量を変更し、当該変化量を変更する度に変更後の当該変化量に対応する前記変化第１形状データを作成し、前記出力部は、前記変化後データ作成部が作成した複数の前記変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、前記結合形状データを出力する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項11】
前記変化後データ作成部は、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を第１変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を第２変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、当該座標位置を変化させた後の前記第１形状データの座標を変換することにより、前記変化第１形状データを作成し、前記変化後データ作成部は、前記第１変化量及び前記第２変化量を変更し、当該第１変化量及び当該第２変化量を変更する度に変更後の当該第１変化量及び当該第２変化量に対応する前記変化第１形状データを作成し、
前記出力部は、前記変化後データ作成部が作成した複数の前記変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、前記結合形状データを出力する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の形状測定装置。
【請求項12】
撮像部が第１相対位置において測定対象物を撮像することにより生成された第１撮像画像に基づいて、前記測定対象物の少なくとも一部の形状を示す第１形状データと当該第１形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第１位置情報とを作成し、前記撮像部が前記第１相対位置と異なる第２相対位置において前記測定対象物を撮像することにより生成された第２撮像画像に基づいて、前記測定対象物において前記第１形状データと少なくとも一部が異なる第２形状データと当該第２形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第２位置情報とを作成する形状データ作成部と、前記測定対象物の複数の参照用基準点の位置を示す情報を取得する取得部と、
前記第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、前記取得部が取得した対応する参照用基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、基準第１形状データを作成し、前記第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、前記取得部が取得した対応する前記参照用基準点の位置との距離が近づくように、前記第２形状データの座標を変換することにより、基準第２形状データを作成する基準データ作成部と、
前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、対応する前記参照用基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、第１変化形状データを作成し、又は前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置と、前記複数の参照用基準点のうちの少なくとも一部の前記参照用基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の参照用基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、変化第１形状データを作成する変化後データ作成部と、
前記変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、前記基準第１形状データと前記基準第２形状データとを結合した結合形状データを出力する出力部と、
を備える、形状測定装置。
【請求項13】
コンピュータが実行する、撮像部が第１相対位置において測定対象物を撮像することにより生成された第１撮像画像に基づいて、前記測定対象物の少なくとも一部の形状を示す第１形状データと当該第１形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第１位置情報とを作成し、前記撮像部が前記第１相対位置と異なる第２相対位置において前記測定対象物を撮像することにより生成された第２撮像画像に基づいて、前記測定対象物において前記第１形状データと少なくとも一部が異なる第２形状データと当該第２形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第２位置情報とを作成するステップと、
前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置と、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データ又は前記第２形状データの少なくともいずれかの座標を変換することにより、基準第１形状データ及び基準第２形状データを作成するステップと、
（１）前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、変化第１形状データを作成し、又は（２）前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置と、の距離が近づくように、当該座標位置を変化させた後の前記第１形状データの座標を変換することにより、前記変化第１形状データを作成し、又は（３）前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、の距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、前記変化第１形状データを作成するステップと、
前記変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、前記基準第１形状データと前記基準第２形状データとを結合した結合形状データを出力するステップと、
を有する形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測定対象物の形状を測定する形状測定装置及び形状測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
測定対象物の撮像画像を解析することにより、測定対象物の形状を測定する形状測定装置が知られている。形状測定装置による三次元測定では、測定対象物のサイズが大きい場合には、一つの計測位置からの撮像画像のみを用いると三次元測定が行えない欠損領域が生じることがある。特許文献１には、複数の測定位置から三次元測定を行い、これらの測定位置のそれぞれに対応する複数の三次元測定データを統合することにより、欠損領域を狭めることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１９－１８４３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
複数の三次元測定データを統合する場合、三次元測定データを統合する際の位置合わせが良好でないことに起因して、三次元測定の精度が低下することがあるという問題があった。
【0005】
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、三次元測定の精度を向上させることができる形状測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１の態様の形状測定装置は、撮像部が第１相対位置において測定対象物を撮像することにより生成された第１撮像画像に基づいて、前記測定対象物の少なくとも一部の形状を示す第１形状データと当該第１形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第１位置情報とを作成し、前記撮像部が前記第１相対位置と異なる第２相対位置において前記測定対象物を撮像することにより生成された第２撮像画像に基づいて、前記測定対象物において前記第１形状データと少なくとも一部が異なる第２形状データと当該第２形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第２位置情報とを作成する形状データ作成部と、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置と、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データ又は前記第２形状データの少なくともいずれかの座標を変換することにより、基準第１形状データ及び基準第２形状データを作成する基準データ作成部と、（１）前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、変化第１形状データを作成し、又は（２）前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、当該座標位置を変化させた後の前記第１形状データの座標を変換することにより、前記変化第１形状データを作成し、又は（３）前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、の距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、前記変化第１形状データを作成する変化後データ作成部と、前記変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、前記基準第１形状データと前記基準第２形状データとを結合した結合形状データを出力する出力部と、を有する。
【0007】
前記出力部は、前記撮像部が撮像する際の形状測定装置もしくは測定対象物の少なくとも一方の振動量を取得し、取得した当該振動量が許容値以下であり、且つ、前記変化第１形状データが前記所定条件を満たす場合に、前記結合形状データを出力してもよい。
【0008】
前記出力部は、前記撮像部が撮像する際の形状測定装置の温度、測定対象物の温度又は周囲環境の温度の少なくとも一つを取得し、取得した当該温度が許容値以下であり、且つ、前記変化第１形状データが前記所定条件を満たす場合に、前記結合形状データを出力してもよい。
【0009】
前記基準データ作成部は、複数の比較基準点の複数の組み合わせのそれぞれに対応する前記基準第１形状データ及び前記基準第２形状データを作成し、前記変化後データ作成部は、前記複数の組み合わせに対応する複数の前記変化第１形状データを作成し、前記出力部は、前記基準第１形状データと前記変化第１形状データとの差が最も小さくなる前記組み合わせに対応する前記基準第２形状データと当該基準第１形状データとを結合した前記結合形状データを出力してもよい。
【0010】
前記出力部は、前記基準第１形状データと前記変化第１形状データとの差が閾値を超える場合に、当該基準第２形状データと前記基準第１形状データとを結合した前記結合形状データを出力しなくてもよい。前記出力部は、前記基準第１形状データと前記変化第１形状データとの差が閾値を超える場合に、当該基準第１形状データにおいて当該変化第１形状データとの違いが基準値以上である箇所を除去した修正第１形状データを作成し、当該修正第１形状データと前記基準第２形状データとを結合した修正結合形状データを出力してもよい。
【0011】
前記形状測定装置は、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの全て又は一部の前記比較基準点の位置を第１変化量だけ変化させた後の複数の前記比較基準点の位置のそれぞれと、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの全て又は一部の前記比較基準点の位置を第１変化量とは異なる第２変化量だけ変化させている、または当該比較基準点の位置を変化させていない対応する前記比較基準点の位置との距離の総和が最小になるように、少なくとも一方の前記第１形状データの座標を変換し、変換後の当該第１形状データと、変換前の当該第１形状データとの差が閾値を超える場合に、当該第１形状データを位置合わせに使用することができないと判定する形状データ診断部をさらに備えてもよい。
【0012】
前記形状測定装置は、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの全て又は一部の前記比較基準点の位置を第１変化量だけ変化させた後の複数の前記比較基準点の位置のそれぞれと、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの全て又は一部の前記比較基準点の位置を第１変化量とは異なる第２変化量だけ変化させている、または当該比較基準点の位置を変化させていない対応する前記比較基準点の位置との距離の総和が最小になるように、少なくとも一方の前記第２形状データの座標を変換し、変換後の当該第２形状データと、変換前の当該第２形状データとの差が閾値を超える場合に、当該第２形状データを位置合わせに使用することができないと判定する形状データ診断部をさらに備えてもよい。
【0013】
前記形状測定装置は、前記基準第１形状データと前記変化第１形状データとの差が閾値を超える場合に、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像から新たな前記比較基準点を抽出する抽出部と、前記抽出部が抽出した前記新たな比較基準点により前記基準データ作成部が作成した前記基準第１形状データと、前記新たな比較基準点により前記変化後データ作成部が作成した前記変化第１形状データとの差が閾値以下であるか否かを判定する形状データ診断部と、をさらに備えてもよい。
【0014】
前記変化後データ作成部は、前記第１位置情報又は前記第２位置情報が示す前記比較基準点の座標位置を変化させる前記変化量を変更し、当該変化量を変更する度に変更後の当該変化量に対応する前記変化第１形状データを作成し、前記出力部は、前記変化後データ作成部が作成した複数の前記変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、前記結合形状データを出力してもよい。
【0015】
前記変化後データ作成部は、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を第１変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を第２変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、当該座標位置を変化させた後の前記第１形状データの座標を変換することにより、前記変化第１形状データを作成し、前記変化後データ作成部は、前記第１変化量及び前記第２変化量を変更し、当該第１変化量及び当該第２変化量を変更する度に変更後の当該第１変化量及び当該第２変化量に対応する前記変化第１形状データを作成し、前記出力部は、前記変化後データ作成部が作成した複数の前記変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、前記結合形状データを出力してもよい。
【0016】
本発明の第２の態様の形状測定装置は、撮像部が第１相対位置において測定対象物を撮像することにより生成された第１撮像画像に基づいて、前記測定対象物の少なくとも一部の形状を示す第１形状データと当該第１形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第１位置情報とを作成し、前記撮像部が前記第１相対位置と異なる第２相対位置において前記測定対象物を撮像することにより生成された第２撮像画像に基づいて、前記測定対象物において前記第１形状データと少なくとも一部が異なる第２形状データと当該第２形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第２位置情報とを作成する形状データ作成部と、前記測定対象物の複数の参照用基準点の位置を示す情報を取得する取得部と、前記第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、前記取得部が取得した対応する参照用基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、基準第１形状データを作成し、前記第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、前記取得部が取得した対応する前記参照用基準点の位置との距離が近づくように、前記第２形状データの座標を変換することにより、基準第２形状データを作成する基準データ作成部と、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、対応する前記参照用基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、第１変化形状データを作成し、又は前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置と、前記複数の参照用基準点のうちの少なくとも一部の前記参照用基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の参照用基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、変化第１形状データを作成する変化後データ作成部と、前記変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、前記基準第１形状データと前記基準第２形状データとを結合した結合形状データを出力する出力部と、を備える。
【0017】
本発明の第３の態様の形状測定方法は、コンピュータが実行する、撮像部が第１相対位置において測定対象物を撮像することにより生成された第１撮像画像に基づいて、前記測定対象物の少なくとも一部の形状を示す第１形状データと当該第１形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第１位置情報とを作成し、前記撮像部が前記第１相対位置と異なる第２相対位置において前記測定対象物を撮像することにより生成された第２撮像画像に基づいて、前記測定対象物において前記第１形状データと少なくとも一部が異なる第２形状データと当該第２形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第２位置情報とを作成するステップと、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置と、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データ又は前記第２形状データの少なくともいずれかの座標を変換することにより、基準第１形状データ及び基準第２形状データを作成するステップと、（１）前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、変化第１形状データを作成し、又は（２）前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点の位置と、の距離が近づくように、当該座標位置を変化させた後の前記第１形状データの座標を変換することにより、前記変化第１形状データを作成し、又は（３）前記第２位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、前記第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の前記比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、の距離が近づくように、前記第１形状データの座標を変換することにより、前記変化第１形状データを作成するステップと、前記変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、前記基準第１形状データと前記基準第２形状データとを結合した結合形状データを出力するステップと、を有する。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、三次元測定の精度を向上させるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】第１の実施形態に係る形状測定装置の概要について説明するための図である。
【図2】第１の実施形態に係る形状測定装置の概要について説明するための図である。
【図3】第１の実施形態に係る形状測定装置の概要について説明するための図である。
【図4】形状測定装置の構成を示す図である。
【図5】形状データ作成部が抽出した比較基準点の例を示す図である。
【図6】形状データ作成部による比較基準点の抽出の別の例を示す図である。
【図7】形状データ作成部による比較基準点の抽出の別の例を示す図である。
【図8】マーカを含む投影画像の例を示す図である。
【図9】第１形状データと他の形状データとが位置合わせ可能か否かを形状データ診断部が判定するための方法を示す図である。
【図10】３個の形状データを位置合わせする場合の例を示す図である。
【図11】形状測定装置による複数の形状データの位置合わせの処理手順を示すフローチャートである。
【図12】変形例において形状測定装置による複数の形状データの位置合わせの処理手順を示すフローチャートである。
【図13】変形例において形状測定装置による複数の形状データの位置合わせの処理手順を示すフローチャートである。
【図14】第２の実施形態の形状測定装置の構成を示す図である。
【図15】第３の実施形態の形状測定装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
＜第１の実施形態＞
［形状測定装置１００の概要］
図１から図３は、第１の実施形態に係る形状測定装置１００の概要について説明するための図である。図１（ａ）は、形状測定装置１００による測定対象物の測定の様子を示す。図１（ｂ）は、形状測定装置１００による測定対象物の撮像の様子を示す。図１（ａ）に示すように、形状測定装置１００は、投影部１及び撮像部２を収容又は連結する測定ヘッド１０と、制御部３とを備える。
［形状測定装置１００の概要］
図１から図３は、第１の実施形態に係る形状測定装置１００の概要について説明するための図である。図１（ａ）は、形状測定装置１００による測定対象物の測定の様子を示す。図１（ｂ）は、形状測定装置１００による測定対象物の撮像の様子を示す。図１（ａ）に示すように、形状測定装置１００は、投影部１及び撮像部２を収容又は連結する測定ヘッド１０と、制御部３とを備える。
【0021】
投影部１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１は、所定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。パターンは、例えば、縞のパターンである。また、投影部１の数は、１台に限定されず、形状測定装置１００は、任意の台数の投影部を備えてもよい。投影部１は、位置によって輝度が変化するパターンを含む投影画像を測定対象物に投影する。
【0022】
撮像部２は、レンズ２１及び撮像素子２２を有している。撮像部２は、測定対象物を撮像することにより、撮像画像を生成する。撮像部２は、投影部１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撮像画像を生成する。撮像部２の数は、１台に限定されず、形状測定装置１００は、任意の台数の撮像部を備えてもよい。
【0023】
撮像部２及び投影部１は、測定ヘッド１０に固定されている。測定対象物の測定時には、可動ステージ又はロボット等を用いて測定ヘッド１０又は測定対象物を移動させることにより、撮像部２は、複数の相対位置からの測定対象物の撮像画像を生成する。
【0024】
制御部３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部３は、測定対象物を撮像部２に撮像させることにより、撮像画像を生成する。このとき、制御部３は、測定ヘッド１０又は測定対象物を移動させて、測定対象物に対する撮像部２の相対位置を変化させる。例えば、制御部３は、ロボットを用いて測定ヘッド１０を移動させたり、可動ステージを用いて測定対象物を移動させたりして相対位置を変化させる。制御部３は、これらの複数の相対位置において撮像部２に測定対象物を撮像させる。
【0025】
また、測定ヘッド１０には、複数の撮像部２又は複数の投影部1の少なくともいずれかが設けられてもよい。制御部３は、撮像画像を生成する撮像部２を切り替えることにより、測定対象物に対する撮像部２の相対位置を変化させてもよい。図１の例では、制御部３は、投影部１と撮像部２とを一体として移動させるが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部３は、投影部１と撮像部２とを独立して移動させてもよい。また、測定ヘッド１０は一つに限らず、複数の測定ヘッド１０にそれぞれ取り付けられた撮像部２を用いて、複数の相対位置において測定対象物を撮像してもよい。複数の測定ヘッド１０において投影部１と撮像部２は、互いに位置関係をずらして配置されていてもよい。
【0026】
図１（ｂ）は、撮像部２による測定対象物の撮像の様子を示す。制御部３は、測定対象物の測定面を第１相対位置において撮像部２に撮像させることにより、第１撮像画像を生成する。図１（ｂ）において、撮像部２の撮像範囲を破線で示す。図１（ｂ）の例では、測定対象物の測定面のサイズが撮像部２の撮像範囲よりも大きいため、測定面の一部は、撮像部２の撮像範囲外にある。制御部３は、測定対象物を第２相対位置において撮像することにより、第２撮像画像を生成する。図２の例では、制御部３は、撮像部２を平行移動させているが、制御部３は、撮像部２を回転移動させてもよい。
【0027】
制御部３は、撮像部２が生成した第１撮像画像を解析することにより、測定対象物の少なくとも一部の形状を示す第１形状データを作成する。制御部３は、撮像部２が生成した第２撮像画像を解析することにより、第１形状データと少なくとも一部が異なる第２形状データを作成する。第１形状データ及び第２形状データは、例えば、測定対象物の輪郭線又は複数の頂点等の特徴点、マーカ等の位置を示す座標データを含む。
【0028】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１形状データと第２形状データとの位置合わせの例を示す図である。図２（ａ）は、制御部３が作成した第１形状データ及び第２形状データの例を示す。図２（ｂ）は、制御部３が第１形状データと第２形状データとを位置合わせした様子を示す図である。
【0029】
制御部３は、第１形状データと第２形状データとを位置合わせするための各種の処理を実行する。制御部３は、第１撮像画像及び第２撮像画像から、例えば、測定対象物のエッジ若しくは起伏、測定対象物に特有のテクスチャ等の複数の特徴点、又は測定対象物若しくは治具に取り付けられたマーカ等を比較基準点として抽出する。例えば、制御部３は、測定対象物又は治具に取り付けられたマーカが円である場合には、円の中心位置を比較基準点として抽出する。制御部３は、比較基準点の座標を示す情報に加えて、測定対象物の表面において比較基準点を通過する法線ベクトルを示す情報を第１撮像画像及び第２撮像画像から抽出してもよい。
【0030】
制御部３は、第１撮像画像から抽出した比較基準点の測定対象物上の位置を特定することにより、第１形状データにおける比較基準点の位置を示す第１位置情報を作成する。制御部３は、第２撮像画像から抽出した比較基準点の測定対象物上の位置を特定することにより、第２形状データにおける比較基準点の位置を示す第２位置情報を作成する。図２においては、第１撮像画像および第２撮像画像から抽出した比較基準点をそれぞれ第１形状データ上、及び第２形状データ上に丸印で示している。
【0031】
制御部３は、第１位置情報及び第２位置情報を用いて、第１形状データと第２形状データを位置合わせする。より詳しくは、制御部３は、第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、第２形状データの座標を変換する。第２形状データの座標は、第２形状データに含まれる複数の画素の座標である。以下、位置合わせ後の第１形状データを基準第１形状データとも呼び、位置合わせ後の第２形状データを基準第２形状データとも呼ぶ。図２（ｂ）は、制御部３による位置合わせ後の基準第１形状データ及び基準第２形状データを示す。図２（ｂ）の例では、制御部３は、第１形状データの座標を変換することなく基準第１形状データを作成する。代わりに、制御部３は、第１形状データの座標を変換したり、第１形状データと第２形状データの両者の座標を変換して位置合わせを行ったりしてもよい。
【0032】
制御部３が十分な数の比較基準点を一定の広がりをもって抽出した場合、第１形状データと第２形状データとの位置合わせは比較的高い精度で行われる。一方、制御部３が抽出した比較基準点の数が少なかったり、比較基準点の分布が偏っていたりする場合、第１形状データと第２形状データとの位置合わせの精度が低下することがある。
【0033】
このため、制御部３は、第１形状データと第２形状データとの位置合わせの良否を判定する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、制御部３による第１形状データと第２形状データとの位置合わせの良否を判定する方法を示す図である。
【0034】
図３（ａ）に示すように、制御部３は、第１位置情報が示す複数の比較基準点のうち、一部又は全ての比較基準点の位置を所定の変化量だけ変化させる。所定の変化量は、例えば形状測定装置１００の測定性能（例えば測定誤差の最大値又は標準偏差値）に基づいて決定される大きさである。また、この変化を与える量又は向きは、例えば比較基準点ごとにランダムなものであってもよく、事前に取得した既知の誤差分布に対応するものであってもよい。制御部３が位置を変化させる前の比較基準点を破線の丸印で示し、制御部３が位置を変化させた後の比較基準点を実線の丸印で示す。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、制御部３は、第１位置情報が示す一部又は全ての比較基準点の位置を変化させた後、第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、第２形状データの座標を変換する。なお、制御部３は、第１位置情報が示す複数の比較基準点と、第２位置情報が示す複数の比較基準点との一方又は両方の位置に変化を与えてもよい。
【0035】
第１位置情報が示す一部又は全ての比較基準点の位置を変化させることにより、位置合わせ後の第２形状データ（以下、変化第２形状データともいう）の座標が変動する。比較基準点の位置を変化させる前に第１形状データ及び第２形状データを位置合わせした場合の基準第２形状データを図３（ｂ）の破線で示し、比較基準点の位置を変化させた後に第１形状データ及び第２形状データを位置合わせした場合の第２形状データ（以下、変化第２形状データともいう）を図３（ｂ）の実線で示す。
【0036】
制御部３は、基準第２形状データと変化第２形状データとの差を特定する。制御部３は、基準第２形状データと変化第２形状データとの差が閾値以下であることを条件として、基準第１形状データと基準第２形状データとの位置合わせが良好であると判定する。このとき、制御部３は、基準第１形状データと基準第２形状データとを結合した結合形状データを作成する。制御部３は、作成した結合形状データを出力する。このようにして、制御部３は、基準第１形状データと基準第２形状データとの位置合わせの良否を判定するので、基準第１形状データと基準第２形状データとの位置合わせが不良であることに起因して、測定対象物の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。
【0037】
なお、制御部３は、複数の比較基準点の位置に変化を与える際に、個々の比較基準点に与える変化量を変えて、その都度、位置合わせを行うようにしてもよい。制御部３は、この時に生じる複数の位置合わせの誤差の最大値又は標準偏差値等の統計量を指標として、閾値による判定を行ってもよい。
【0038】
［形状測定装置の構成］
図４は、形状測定装置１００の構成を示す図である。形状測定装置１００は、一以上の形状測定方法を用いて測定対象物の三次元形状を測定する。形状測定方法は、本明細書の例では、光パターン投影法であるが、光切断法、ステレオ法、光波干渉法などを適用してもよい。形状測定方法は、非接触式のものであってもよく、接触式のものであってもよい。
図４は、形状測定装置１００の構成を示す図である。形状測定装置１００は、一以上の形状測定方法を用いて測定対象物の三次元形状を測定する。形状測定方法は、本明細書の例では、光パターン投影法であるが、光切断法、ステレオ法、光波干渉法などを適用してもよい。形状測定方法は、非接触式のものであってもよく、接触式のものであってもよい。
【0039】
形状測定装置１００は、撮像部２、制御部３、表示部４及び記憶部５を備える。制御部３は、形状データ作成部３０１、基準データ作成部３０２、変化後データ作成部３０３、出力部３０４及び形状データ診断部３０５を備える。
【0040】
表示部４は、制御部３が生成した文字、画像、又は形状等のデータを表示する。例えば、表示部４は、測定対象物の形状の測定結果を表示する。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３が実行するプログラムを記憶している。制御部３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、形状データ作成部３０１、基準データ作成部３０２、変化後データ作成部３０３、出力部３０４及び形状データ診断部３０５として機能する。
【0041】
形状データ作成部３０１は、測定対象物の形状を測定する。形状データ作成部３０１は、第１相対位置において測定対象物の測定面を撮像部２に撮像させることにより、第１撮像画像を生成する。形状データ作成部３０１は、測定対象物の測定面を第２相対位置において撮像部２に撮像させることにより、第２撮像画像を生成する。第２相対位置は、第１相対位置とは異なる位置である。第１相対位置は、例えば、撮像部２により最初に撮像が行われた位置であり、第２相対位置は、撮像部２により２番目以降に撮像が行われた位置であるが、本発明はこれに限定されず、第１相対位置と第２相対位置との番号付けの方法は任意であってもよい。例えば、第２相対位置は、撮像部２により最初に撮像が行われた位置であってもよく、第１相対位置は、撮像部２により２番目以降に撮像が行われた位置であってもよい。
【0042】
形状データ作成部３０１は、第２相対位置において、第１相対位置とは異なる向きで測定対象物を撮像してもよい。本明細書の例では、形状データ作成部３０１は、測定対象物に対し、投影画像を投影部１により投影し、投影画像が投影された状態において測定対象物の第１撮像画像及び第２撮像画像を生成する。この際に、形状データ作成部３０１は、投影する画像を変えて撮像したり、無投影の状態で撮像したりして、複数の画像を生成するようにしてもよい。
【0043】
形状データ作成部３０１は、生成した第１撮像画像に基づいて、測定対象物の少なくとも一部の形状を示す第１形状データを作成する。より詳しくは、形状データ作成部３０１は、第１撮像画像において測定対象物に投影された投影画像の歪み等を解析することにより、測定対象物の形状を測定する。形状データ作成部３０１は、この測定結果に基づいて、第１形状データを作成する。同様にして、形状データ作成部３０１は、生成した第２撮像画像に基づいて、測定対象物において第１形状データと少なくとも一部が異なる第２形状データを作成する。
【0044】
形状データ作成部３０１は、第１撮像画像及び第２撮像画像から測定対象物のエッジ若しくは起伏、測定対象物に特有のテクスチャ等の複数の特徴点、又は測定対象物や治具に取り付けられたマーカ等の特徴点を比較基準点として抽出する。形状データ作成部３０１は、第１撮像画像から抽出した複数の比較基準点の測定対象物上又は治具上の位置をそれぞれ特定することにより、第１形状データにおける複数の比較基準点の位置を示す第１位置情報を作成する。同様にして、形状データ作成部３０１は、第２撮像画像から抽出した複数の比較基準点の測定対象物上又は治具上の位置をそれぞれ特定することにより、第２形状データにおける複数の比較基準点を示す第２位置情報を作成する。
【0045】
形状データ作成部３０１は、所定の大きさ以上の範囲に広がって分布する十分な個数の比較基準点を抽出することが望ましい。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、形状データ作成部３０１が抽出した比較基準点の例を示す図である。図５（ａ）は、形状データ作成部３０１が抽出した比較基準点の個数及び広がりが良好である例を示し、図５（ｂ）は、形状データ作成部３０１が抽出した比較基準点の個数及び広がりが良好でない例を示す。図５（ａ）には、形状データ作成部３０１が作成した第１形状データ及び第２形状データを示す。図５（ａ）の丸印は、比較基準点を示す。両矢印は、第１位置情報が示す比較基準点と、第２位置情報が示す比較基準点とが、測定対象物上の共通の特徴点に対応することを示す。図５（ａ）に示す比較基準点は、図５（ｂ）に示す比較基準点に比べて、個数が多く、より広い範囲に分布している。
【0046】
形状データ作成部３０１は、作成した第１形状データと、第１形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第１位置情報とを作成する。形状データ作成部３０１は、作成した第１形状データ及び第１位置情報を基準データ作成部３０２及び変化後データ作成部３０３へ出力する。形状データ作成部３０１は、作成した第２形状データと、第２形状データを取得した際に得られる複数の比較基準点の座標を示す第２位置情報とを作成する。形状データ作成部３０１は、作成した第２形状データ及び第２位置情報を基準データ作成部３０２及び変化後データ作成部３０３へ出力する。
【0047】
また、形状データ作成部３０１は、第１撮像画像または第２撮像画像に基づいて形状データを作成する例に限定されず、記憶部５に予め記憶されている第１形状データと、第２形状データと、第１位置情報と、第２位置情報とを記憶部５から取得してもよい。なお、第１形状データおよび第１位置情報と、第２形状データおよび第２位置情報とは、それぞれ別の形状測定装置で取得したものであってもよい。このようにすると、例えばある形状測定装置では測定できない箇所を、別の形状測定装置を用いることで測定できるようにすることで、より広範囲で測定対象物を測定することができる。例えば、光パターン投影法による形状測定装置では、影の影響等によって測定できない箇所を、別の形状測定装置を利用して測定し、その結果を統合することが考えられる。
【0048】
［投影画像による比較基準点の抽出］
形状データ作成部３０１は、マーカを含む投影画像を測定対象物に投影し、測定対象物に投影されたマーカの位置を比較基準点として撮像画像から抽出してもよい。例えば、形状データ作成部３０１は、測定ヘッド１０内の投影部１とは別に設けられた副投影部を用いて、マーカを含む投影画像を投影する。また、形状データ作成部３０１は、測定ヘッド１０内の投影部１を用いてこの投影画像を投影してもよい。
形状データ作成部３０１は、マーカを含む投影画像を測定対象物に投影し、測定対象物に投影されたマーカの位置を比較基準点として撮像画像から抽出してもよい。例えば、形状データ作成部３０１は、測定ヘッド１０内の投影部１とは別に設けられた副投影部を用いて、マーカを含む投影画像を投影する。また、形状データ作成部３０１は、測定ヘッド１０内の投影部１を用いてこの投影画像を投影してもよい。
【0049】
図６及び図７は、形状データ作成部３０１による比較基準点の抽出の別の例を示す図である。図６は、形状データ作成部３０１が測定対象物にマーカを副投影部６１により投影する様子を示す図である。図７は、測定対象物に投影されたマーカを含む投影画像の例を示す図である。形状データ作成部３０１は、測定対象物に対する副投影部６１の相対位置を固定した状態で、副投影部からマーカとして利用可能な投影画像を測定対象物に投影する。このとき、形状データ作成部３０１は、測定対象物に投影されたマーカの位置を比較基準点として第１撮像画像及び第２撮像画像から抽出してもよい。
【0050】
また、形状データ作成部３０１は、測定ヘッド１０内に複数の撮像部２が設けられる場合には、測定ヘッド１０内の投影部１からマーカを含む投影画像を投影してもよい。形状データ作成部３０１は、投影画像が投影された状態の測定対象物の第１撮像画像を第１の撮像部により生成し、同じ状態の測定対象物の第２撮像画像を第２の撮像部により生成する。形状データ作成部３０１は、測定対象物に投影されたマーカの位置を比較基準点として第１撮像画像及び第２撮像画像から抽出してもよい。また、複数の測定ヘッドを用いる場合にも、測定ヘッドとは別に用意された副投影部を用いたり、測定ヘッド内の投影部を用いたりして、マーカを含む投影画像を投影して、同様な処理を行ってもよい。
【0051】
測定対象物上に投影された複数のマーカを図７に丸印で示す。マーカとして利用する投影画像は、測定ヘッド１０に含まれる投影部１が投影する投影画像を用いる場合と、副投影部６１が投影する投影画像を用いる場合との両方において任意の輝度分布、任意の枚数であってよい。形状データ作成部３０１は、測定対象物に投影されたマーカを比較基準点として第１撮像画像及び第２撮像画像から抽出することにより、比較基準点の個数又は分布を調整することができる。また、形状データ作成部３０１は、測定対象物のエッジ等の特徴点から抽出した比較基準点と、測定対象物に投影されたマーカの位置に対応する比較基準点とを組み合わせて利用してもよい。
【0052】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、マーカを含む投影画像の例を示す図である。形状データ作成部３０１は、図８（ａ）に示す黒色のパターンの中心位置、又は図８（ｂ）に示す縞パターンの濃淡により特定される位置を比較基準点として抽出することができる。
【0053】
［比較基準点を使用した形状データの位置合わせ］
基準データ作成部３０２は、第１形状データと第２形状データとを位置合わせして、位置合わせした後の比較基準点の位置を示す基準第１形状データ及び基準第２形状データを作成する。例えば、基準データ作成部３０２は、第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、第１形状データまたは第２形状データの少なくともいずれかの座標を変換することにより、基準第１形状データ及び基準第２形状データを作成する。
基準データ作成部３０２は、第１形状データと第２形状データとを位置合わせして、位置合わせした後の比較基準点の位置を示す基準第１形状データ及び基準第２形状データを作成する。例えば、基準データ作成部３０２は、第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、第１形状データまたは第２形状データの少なくともいずれかの座標を変換することにより、基準第１形状データ及び基準第２形状データを作成する。
【0054】
第１形状データと、第２形状データとの位置合わせの誤差ｅは、以下の式（１）により表される。
式（１）中、Ｎは、比較基準点の数であり、ａｉは、第１位置情報が示すｉ番目の比較基準点の座標であり、ｂｉは、第２位置情報が示すｉ番目の比較基準点の座標である。これらの同一の順番は、空間上に存在する同じ比較基準点を表すものとする。一般に、第１形状データと第２形状データとでは、それぞれ異なる個数の比較基準点を観測するが、位置合わせの誤差を算出するのに使用されるのは、第１形状データと第２形状データとで共通に観測された比較基準点である。基準データ作成部３０２は、誤差ｅが最小になるように複数の比較基準点の座標ｂｉを位置合わせする。このとき、基準データ作成部３０２は、複数の比較基準点の座標ｂｉに対応する第２形状データの座標を複数の比較基準点の座標ｂｉとともに変換して基準第２形状データとする。
【数1】
【0055】
本明細書の例では、基準データ作成部３０２は、第１形状データと第２形状データとの位置合わせにおいて第１形状データの座標を変換しないが、基準データ作成部３０２は、第１形状データ及び第２形状データの両方の座標を変換することにより誤差ｅを最小にしてもよい。基準データ作成部３０２は、第１形状データと第２形状データとの位置合わせにおいて第１形状データの座標のみを変換することにより誤差ｅを最小にしてもよい。基準データ作成部３０２は、作成した第１基準形状データ及び第２基準形状データを出力部３０４へ出力する。
【0056】
［比較基準点への変化の付与］
変化後データ作成部３０３は、第２位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部又は全ての比較基準点の位置を所定の変化量だけ変化させる。所定の変化量は、例えば、形状測定装置１００の測定精度に応じて定められる。一例としては、変化後データ作成部３０３は、複数の比較基準点の個々の位置を、特定の分布になるように、又はランダムな分布になるように、向き又は大きさの少なくともいずれかを変化させてもよい。所定の変化量は、複数の比較基準点の個々の位置を変化させる向き又は大きさの少なくともいずれかの最大値又は標準偏差値を規定するものであってもよい。
変化後データ作成部３０３は、第２位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部又は全ての比較基準点の位置を所定の変化量だけ変化させる。所定の変化量は、例えば、形状測定装置１００の測定精度に応じて定められる。一例としては、変化後データ作成部３０３は、複数の比較基準点の個々の位置を、特定の分布になるように、又はランダムな分布になるように、向き又は大きさの少なくともいずれかを変化させてもよい。所定の変化量は、複数の比較基準点の個々の位置を変化させる向き又は大きさの少なくともいずれかの最大値又は標準偏差値を規定するものであってもよい。
【0057】
変化後データ作成部３０３は、第２位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の比較基準点の位置を所定の変化量だけ変化させた後、これらの複数の比較基準点の位置と、第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、第１形状データの座標を変換し、変化第１形状データとする。より詳しくは、変化後データ作成部３０３は、上述の式（１）において第２位置情報が示す比較基準点の座標をａｉとし、第１位置情報が示す比較基準点の座標をｂｉとし、式（１）に示す誤差ｅが最小になるように第１位置情報が示す複数の比較基準点ｂｉの座標を位置合わせする。基準データ作成部３０２は、複数の比較基準点の座標ｂｉに対応する第１形状データの座標を比較基準点の座標ｂｉとともに変換する。変化後データ作成部３０３は、変換後の第１形状データである変化第１形状データを出力部３０４へ出力する。
【0058】
また、変化後データ作成部３０３は、第２位置情報が示す比較基準点の代わりに、第１位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部又は全部の座標位置を所定の変化量だけ変化させてもよい。変化後データ作成部３０３は、第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置を変化させた場合と同様に、第１位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の比較基準点の位置を所定の変化量だけ変化させた後、これらの複数の比較基準点の位置と、第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、座標位置を変化させた後の第１形状データの座標を変換し、変化第１形状データとしてもよい。
【0059】
この他、変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す比較基準点と第２位置情報が示す比較基準点の両方を変化させてもよい。変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す前記複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の比較基準点の座標位置を所定の第１変化量だけ変化させる。変化後データ作成部３０３は、第２位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の比較基準点の座標位置を所定の第２変化量だけ変化させる。変化後データ作成部３０３は、第１位置情報及び第２位置情報が示す比較基準点の位置を変化させた後、座標位置を変化させた後の第１位置情報に対応する複数の比較基準点の位置と、座標位置を変化させた後の第２位置情報に対応する複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、第１形状データの座標を変換することにより、変化第１形状データを作成してもよい。
【0060】
［位置合わせの良否の判定］
出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データが所定条件を満たすか否かを判定する。出力部３０４は、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データとの差を特定する。例えば、出力部３０４は、２つの形状データにおける対応する座標のずれ量を２つの形状データの差として特定する。出力部３０４は、所定条件として、２つの形状データの差が閾値以下であるか否かを判定する。閾値は、例えば、形状測定装置１００に要求される測定精度に応じて定められる。また、出力部３０４は、形状データ同士の差を求める際に、第２形状データと基準第１形状データとのずれ量、および第２形状データと変化第１形状データとのずれ量を算出し、その両者の差を、指標として用いてもよい。
出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データが所定条件を満たすか否かを判定する。出力部３０４は、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データとの差を特定する。例えば、出力部３０４は、２つの形状データにおける対応する座標のずれ量を２つの形状データの差として特定する。出力部３０４は、所定条件として、２つの形状データの差が閾値以下であるか否かを判定する。閾値は、例えば、形状測定装置１００に要求される測定精度に応じて定められる。また、出力部３０４は、形状データ同士の差を求める際に、第２形状データと基準第１形状データとのずれ量、および第２形状データと変化第１形状データとのずれ量を算出し、その両者の差を、指標として用いてもよい。
【0061】
出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと基準第２形状データとを結合した結合形状データを作成する。本明細書の例では、出力部３０４は、基準第１形状データと変化第１形状データとの差が閾値以下であることを所定条件として、変化第１形状データがこの所定条件を満たす場合に、第１形状データと第２形状データとの位置合わせは良好であると判定し、結合形状データを作成する。出力部３０４は、作成した結合形状データを出力する。例えば、出力部３０４は、作成した結合形状データを表示部４に出力する。このようにすることで、出力部３０４は、位置合わせが不良となる形状データの利用を避けられるため、高精度な結果が得られるようになる。
【0062】
出力部３０４は、基準第１形状データと変化第１形状データとの差が閾値を超える場合に、第１形状データと第２形状データとの位置合わせは不良であると判定する。このとき、出力部３０４は、基準第１形状データにおいて変化第１形状データとの違いが基準値以上である箇所を除去した修正第１形状データを作成する。例えば、出力部３０４は、２つの形状データにおける対応する座標のずれ量が閾値以上となる部分を除去することにより、修正第１形状データを作成する。閾値は、例えば、形状測定装置１００に要求される測定精度に応じてそれぞれ定められる。出力部３０４は、基準データ作成部３０２が作成した基準第２形状データと、作成した修正第１形状データとを結合した修正結合形状データを作成する。
【0063】
出力部３０４は、作成した修正結合形状データを表示部４に出力する。出力部３０４は、通信インターフェースを介して、外部装置に修正結合形状データを出力してもよい。出力部３０４は、基準第１形状データと変化第１形状データとの差が比較的少ない箇所を利用して修正結合形状データを作成するので、作成される形状データの精度が向上する。出力部３０４は、基準第１形状データと変化第１形状データとの差が閾値を超える場合には、結合形状データ及び修正結合データを出力しなくてもよい。
【0064】
また、出力部３０４は、作成した結合形状データとともに、基準第１形状データと変化第１形状データとの差を示す数値情報、又は、基準第１形状データと変化第１形状データとの差を示すカラーマップ等を表示部４に出力してもよい。このとき、出力部３０４は、基準第１形状データと変化第１形状データとの差が閾値以下であるか否かの判定を行わなくてもよい。このようにして、出力部３０４は、ユーザが第１形状データと第２形状データとの位置合わせの良否を判断できるようにしてもよい。
【0065】
また、出力部３０４は、基準第１形状データと変化第１形状データとの差が閾値以下であることを所定条件として、変化第１形状データがこの所定条件を満たすと判定する例に限定されない。例えば、出力部３０４は、基準第１形状データと変化第２形状データを比較してもよい。出力部３０４は、変化第１形状データにおいて基準第２形状データに対応する座標のずれ量を特定し、特定したずれ量が閾値以下である場合に、変化第１形状データが所定条件を満たすと判定してもよい。閾値は、例えば、形状測定装置１００に要求される測定精度に応じて定められる。このとき、出力部３０４は、特定したずれ量が閾値以下である場合に、基準第１形状データと基準第２形状データとを結合した結合形状データを作成してもよい。
【0066】
［単一の形状データを用いた位置合わせ］
形状データ診断部３０５は、第１形状データと第２形状データとを位置合わせする前に、第１形状データが他の形状データと位置合わせすることが可能であるか否かを判定する。その際に、形状データ診断部３０５は、その判定結果をユーザに予め通知してもよい。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１形状データと他の形状データとが位置合わせ可能か否かを形状データ診断部３０５が判定するための方法を示す図である。図９ （ａ）は、位置合わせ前の２つの第１形状データを示す。図９（ｂ）は、比較基準点を変化させた後の位置合わせの様子を示す。
形状データ診断部３０５は、第１形状データと第２形状データとを位置合わせする前に、第１形状データが他の形状データと位置合わせすることが可能であるか否かを判定する。その際に、形状データ診断部３０５は、その判定結果をユーザに予め通知してもよい。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１形状データと他の形状データとが位置合わせ可能か否かを形状データ診断部３０５が判定するための方法を示す図である。図９ （ａ）は、位置合わせ前の２つの第１形状データを示す。図９（ｂ）は、比較基準点を変化させた後の位置合わせの様子を示す。
【0067】
形状データ診断部３０５は、第１形状データを複製し、一方の第１位置情報が示す複数の比較基準点のうちの全て又は一部の比較基準点の位置を第１変化量だけ変化させる。例えば、形状データ診断部３０５は、図３（ａ）の例と同様にして、比較基準点の位置を第１変化量だけ変化させる。この時、形状データ診断部３０５は、個々の比較基準点ごとにランダム状に異なる変化量を与えるようにしてもよい。また、形状データ診断部３０５は、他方の第１形状データについては、同様に第１位置情報が示す複数の比較基準点の全て又は一部の位置を第２変化量だけ変化させてもよいし、もしくは比較基準点の位置を変化させなくてもよい。第２変化量は、第１変化量とは異なる変化に対応するものである。形状データ診断部３０５は、与える第１変化量及び第２変化量については、形状測定装置１００の測定精度などに基づいて決めるようにすればよい。
【0068】
形状データ診断部３０５は、第１変化量だけ変化させた比較基準点を含む複数の比較基準点の位置のそれぞれと、第２変化量だけ変化させた又は位置を変化させていない比較基準点を含む対応する比較基準点の位置との距離の総和が最小になるように、少なくとも一方の第１位置情報が示す比較基準点の座標を変換する。例えば、形状データ診断部３０５は、第１変化量だけ変化させた比較基準点を含むｉ番目の比較基準点の座標を上述の式（１）のａｉとし、第２変化量だけ変化させた比較基準点を含む対応する比較基準点の座標をｂｉとし、誤差ｅが最小になるように複数の比較基準点の座標ｂｉを位置合わせする。このとき、形状データ診断部３０５は、座標ｂｉの比較基準点に対応する第１形状データの座標を比較基準点の座標ｂｉとともに変換する。図９（ｂ）の例では、形状データ診断部３０５は、座標ａｉの比較基準点に対応する第１形状データの座標を変換しない。
【0069】
この例では、２つの第１形状データを用いる例を示したが、形状データ診断部３０５は、さらに多くの第１形状データを用意し、その個々の形状データに対して、比較基準点の座標に異なった位置変化量を与えるようにして、同様の位置合わせを複数回試行してもよい。このようにすることで、形状データ診断部３０５は、位置変化量として多様な変化を考慮することができるため、より信頼性の高い判定を行うことができる。
【0070】
図９（ｂ）には、形状データ診断部３０５が第１変化量だけ変化させた比較基準点を含む複数の比較基準点に対応する第１形状データを破線で示し、形状データ診断部３０５が第２変化量だけ変化させた比較基準点を含む複数の比較基準点に対応する第１形状データを実線で示す。
【0071】
形状データ診断部３０５は、変換後の第１形状データと、変換前の同じ第１形状データとの差が閾値を超える場合に、この第１形状データを他の形状データとの位置合わせに使用することができないと判定する。２つの第１形状データの差は、例えば、２つの第１形状データにおける対応する座標のずれ量である。例えば、形状データ診断部３０５は、第１形状データが他の形状データとの位置合わせに使用することができないことを示すメッセージを表示部４に表示する。閾値は、例えば、形状測定装置１００による形状の測定に要求される精度に応じて定められる。
【0072】
一方、形状データ診断部３０５は、変換後の第１形状データと、変換前の同じ第１形状データとの差が閾値以下である場合に、この第１形状データを位置合わせに使用できないことを通知しない。同様にして、形状データ診断部３０５は、複数取得した個々の形状データに対して診断を実施する。このようにして選定された複数の形状データを用いて、異なる形状データの位置合わせをすることで、位置合わせの高精度化と効率化とができる。また、形状データ診断部３０５は、第１形状データが他の形状データと位置合わせすることが可能であるか否かを判定する場合と同様にして、第２形状データが他の形状データと位置合わせすることが可能であるか否かを判定してもよい。
【0073】
［振動量又は温度に応じて位置合わせの良否を判定する変形例］
出力部３０４は、撮像部２が撮像する際の形状測定装置１００もしくは測定対象物の少なくとも一方の振動量を取得する。例えば、出力部３０４は、例えば、出力部３０４は、測定ヘッド１０に取り付けた３軸加速度センサ（不図示）により測定ヘッド１０の振動量を測定し、この測定結果を取得する。振動量は、例えば、撮像部２が測定対象物を撮像する際の撮像部２又は測定対象物の振動の大きさを示す値である。出力部３０４は、撮像部２が撮像する際の形状測定装置１００の温度、測定対象物の温度又は周囲環境の温度の少なくとも一つを取得する。例えば、出力部３０４は、形状測定装置１００の測定ヘッド１０の温度を測定する温度センサ（不図示）から温度の測定結果を取得する。
出力部３０４は、撮像部２が撮像する際の形状測定装置１００もしくは測定対象物の少なくとも一方の振動量を取得する。例えば、出力部３０４は、例えば、出力部３０４は、測定ヘッド１０に取り付けた３軸加速度センサ（不図示）により測定ヘッド１０の振動量を測定し、この測定結果を取得する。振動量は、例えば、撮像部２が測定対象物を撮像する際の撮像部２又は測定対象物の振動の大きさを示す値である。出力部３０４は、撮像部２が撮像する際の形状測定装置１００の温度、測定対象物の温度又は周囲環境の温度の少なくとも一つを取得する。例えば、出力部３０４は、形状測定装置１００の測定ヘッド１０の温度を測定する温度センサ（不図示）から温度の測定結果を取得する。
【0074】
出力部３０４は、取得した振動量が許容値以下であるか否かを判定する。振動量の許容値は、例えば、測定対象物の測定において要求される精度に応じて決定される。出力部３０４は、振動量が許容値以下であり、且つ、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データが上述した所定条件を満たす場合に、基準第１形状データと基準第２形状データとを結合した結合形状データを出力してもよい。
【0075】
また、出力部３０４は、取得した温度が許容値以下であるか否かを判定してもよい。温度の許容値は、例えば、測定対象物の測定において要求される精度に応じて決定される。出力部３０４は、取得した温度が許容値以下であり、且つ、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データが上述した所定条件を満たす場合に、基準第１形状データと基準第２形状データとを結合した結合形状データを出力してもよい。このようにして、出力部３０４は、比較基準点とは異なる指標を併用して形状データの位置合わせの良否を判定するので、判定の精度をより向上させることができる。
【0076】
［３個以上の形状データの位置合わせ］
基準データ作成部３０２は、３個以上の形状データを位置合わせしてもよい。図１０は、３個の形状データＡ～Ｃを位置合わせする場合の例を示す図である。形状データＡを太い実線で示す。形状データＢを破線で示す。形状データＣを細い実線で示す。図１０の例では、基準データ作成部３０２は、３個以上の形状データＡ～Ｃを一つずつ逐次的に位置合わせする。また、基準データ作成部３０２は、位置合わせの順番がより適切になるように変更しながら位置合わせしてもよい。基準データ作成部３０２は、複数の形状データを同時に位置合わせしてもよい。
基準データ作成部３０２は、３個以上の形状データを位置合わせしてもよい。図１０は、３個の形状データＡ～Ｃを位置合わせする場合の例を示す図である。形状データＡを太い実線で示す。形状データＢを破線で示す。形状データＣを細い実線で示す。図１０の例では、基準データ作成部３０２は、３個以上の形状データＡ～Ｃを一つずつ逐次的に位置合わせする。また、基準データ作成部３０２は、位置合わせの順番がより適切になるように変更しながら位置合わせしてもよい。基準データ作成部３０２は、複数の形状データを同時に位置合わせしてもよい。
【0077】
図１０に示すように、基準データ作成部３０２が形状データＡと形状データＢとを位置合わせしたとする。このとき、出力部３０４は、形状データＡと形状データＢとの位置合わせは不良であると判定したものとする。
【0078】
このとき、基準データ作成部３０２は、形状データＡと形状データＣとの位置合わせ、又は形状データＢと形状データＣとの位置合わせを試みる。例えば、基準データ作成部３０２は、図１０に示すように、形状データＢと形状データＣとを位置合わせする。この場合に、出力部３０４は、形状データＢと形状データＣとの位置合わせは良好であると判定し、形状データＢと形状データＣとを結合した結合形状データＢ＋Ｃを作成する。
【0079】
次に、基準データ作成部３０２は、形状データＡと結合形状データＢ＋Ｃとを位置合わせする。このとき、出力部３０４は、形状データＡと結合形状データＢ＋Ｃとの位置合わせは良好であると判定し、形状データＡと結合形状データＢ＋Ｃとを結合した結合形状データＡ＋Ｂ＋Ｃを作成する。結合形状データＢ＋Ｃは、結合によって比較基準点の数が増加し、これによって形状データＡとの位置合わせが良好にできるようになる。このようにして、基準データ作成部３０２は、位置合わせの順番を適切に選択することにより、複数の形状データの位置合わせの精度を向上させ、且つ形状データを破棄せずに効率よく利用することができる。
【0080】
［位置合わせにおいて第１形状データの座標を変換する変形例］
変化後データ作成部３０３は、比較基準点を用いた位置合わせにおいて第１形状データの座標を変換して変化第１形状データを作成する代わりに、第２形状データの座標を変換してもよい。変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部又は全ての比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させる。変化後データ作成部３０３は、第１形状データの座標を変換する場合と同様にして、第１位置情報が示す複数の比較基準点の座標位置を変化させた後の複数の比較基準点の位置と、第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、第２形状データの座標を変換する。以下、座標変換後の第２形状データを変化第２形状データともいう。
変化後データ作成部３０３は、比較基準点を用いた位置合わせにおいて第１形状データの座標を変換して変化第１形状データを作成する代わりに、第２形状データの座標を変換してもよい。変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部又は全ての比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させる。変化後データ作成部３０３は、第１形状データの座標を変換する場合と同様にして、第１位置情報が示す複数の比較基準点の座標位置を変化させた後の複数の比較基準点の位置と、第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、第２形状データの座標を変換する。以下、座標変換後の第２形状データを変化第２形状データともいう。
【0081】
このとき、変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す比較基準点の代わりに、第２位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部又は全部の座標位置を所定の変化量だけ変化させてもよい。変化後データ作成部３０３は、第２位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の比較基準点の位置を所定の変化量だけ変化させた後、これらの複数の比較基準点の位置と、第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、座標位置を変化させた後の第２形状データの座標を変換し、変化第２形状データとしてもよい。
【0082】
出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が作成した変化第２形状データが所定条件を満たすか否かを判定する。出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が作成した変化第２形状データが所定条件を満たす場合に、第１形状データと第２形状データとの位置合わせは良好であると判定する。例えば、出力部３０４は、基準第２形状データと変化第２形状データとの差が閾値以下である場合に、第１形状データと第２形状データとの位置合わせは良好であると判定する。このとき、出力部３０４は、基準第１形状データと基準第２形状データとを結合した結合形状データを出力する。
【0083】
一方、出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が作成した変化第２形状データが所定条件を満たさない場合、第１形状データと第２形状データとの位置合わせは不良であると判定する。例えば、出力部３０４は、基準第２形状データと変化第２形状データとの差が閾値を超える場合に、第１形状データと第２形状データとの位置合わせは不良であると判定する。このとき、出力部３０４は、基準第２形状データにおいて変化第２形状データとの違いが基準値以上である箇所を除去した修正第２形状データを作成する。出力部３０４は、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと、作成した修正第２形状データとを結合した修正結合形状データを作成する。出力部３０４は、作成した修正結合形状データを表示部４に出力する。
【0084】
［複数の形状データとの位置合わせの処理手順］
図１１は、形状測定装置１００による複数の形状データの位置合わせ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、例えば、制御部３が有する操作受付部（不図示）が測定対象物の形状の測定を指示するユーザの操作を受け付けたときに開始する。まず、形状データ作成部３０１は、第１相対位置及び第２相対位置において測定対象物を撮像部２に撮像させることにより生成された第１撮像画像及び第２撮像画像に基づいて、第１形状データ及び第２形状データを生成する（Ｓ１０１）。
図１１は、形状測定装置１００による複数の形状データの位置合わせ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、例えば、制御部３が有する操作受付部（不図示）が測定対象物の形状の測定を指示するユーザの操作を受け付けたときに開始する。まず、形状データ作成部３０１は、第１相対位置及び第２相対位置において測定対象物を撮像部２に撮像させることにより生成された第１撮像画像及び第２撮像画像に基づいて、第１形状データ及び第２形状データを生成する（Ｓ１０１）。
【0085】
基準データ作成部３０２は、第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、第２形状データの座標を変換することにより、基準第１形状データ及び基準第２形状データを作成する（Ｓ１０２）。変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す複数の比較基準点のうちの一部又は全ての比較基準点の位置を所定の変化量だけ変化させる。なお、変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置を変化させる代わりに、第２位置情報が示す複数の比較基準点のうちの一部又は全ての比較基準点の位置を所定の変化量だけ変化させたり、第１位置情報が示す比較基準点と第２位置情報が示す比較基準点との両方を変化させたりしてもよい。
【0086】
変化後データ作成部３０３は、比較基準点の位置を変化させた後、これらの複数の比較基準点の位置と、第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、第１形状データの座標を変換することにより、変化第１形状データを作成する（Ｓ１０３）。
【0087】
出力部３０４は、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データとの差を特定する。出力部３０４は、基準第１形状データと変化第１形状データとの差が閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。出力部３０４は、基準第１形状データと変化第１形状データとの差が閾値以下である場合に（Ｓ１０４のＹＥＳ）、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと基準第２形状データとを結合した結合形状データを表示部４に出力する（Ｓ１０５）。操作受付部は、ユーザが測定対象物の測定の終了を指示する操作を受け付けたか否かを判定する（Ｓ１０６）。操作受付部は、ユーザが測定対象物の測定の終了を指示する操作を受け付けたと判定した場合に（Ｓ１０６のＹＥＳ）、処理を終了する。
【0088】
出力部３０４は、Ｓ１０４の判定において基準第１形状データと変化第１形状データとの差が閾値を超える場合に（Ｓ１０４のＮＯ）、基準第１形状データにおいて変化第１形状データとの違いが基準値以上である箇所を除去した修正第１形状データを作成する。このとき、出力部３０４は、全ての箇所で位置ずれ量が大きい場合には、修正第１形状データを作成しない。出力部３０４は、基準データ作成部３０２が作成した基準第２形状データと、作成した修正第１形状データとを結合した修正結合形状データを作成する。出力部３０４は、作成した修正結合形状データを表示部４に出力し（Ｓ１０７）、Ｓ１０６の判定に移る。操作受付部は、Ｓ１０６の判定においてユーザが測定対象物の測定の終了を指示する操作を受け付けていないと判定した場合に（Ｓ１０６のＮＯ）、Ｓ１０１の処理に戻る。
【0089】
また、出力部３０４は、Ｓ１０４の判定において基準第１形状データと変化第１形状データとの差が閾値を超える場合に（Ｓ１０４のＮＯ）、Ｓ１０７の処理を省略してＳ１０６の処理に移ってもよい。出力部３０４は、Ｓ１０３において変化後データ作成部３０３が変化第１形状データを作成した後、Ｓ１０４の判定を省略してＳ１０７の処理に移ってもよい。
【0090】
［第１位置情報が示す比較基準点を変化させる変化量を変更する変形例］
変化後データ作成部３０３は、第１位置情報又は第２位置情報が示す比較基準点の座標位置を変化させる変化量を変更してもよい。変化後データ作成部３０３は、この変化量を変更する度に変更後の変化量に対応する変化第１形状データを作成する。出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が作成した複数の変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、結合形状データを出力してもよい。
変化後データ作成部３０３は、第１位置情報又は第２位置情報が示す比較基準点の座標位置を変化させる変化量を変更してもよい。変化後データ作成部３０３は、この変化量を変更する度に変更後の変化量に対応する変化第１形状データを作成する。出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が作成した複数の変化第１形状データが所定条件を満たす場合に、結合形状データを出力してもよい。
【0091】
図１２は、本変形例において形状測定装置１００による複数の形状データの位置合わせの処理手順を示すフローチャートである。図１２のＳ１０１からＳ１０３、Ｓ１０５及びＳ１０６は、図１１のＳ１０１からＳ１０３、Ｓ１０５及びＳ１０６とそれぞれ同様であるため、説明を省略する。
【0092】
変化後データ作成部３０３は、Ｓ１０３において変化第１形状データを作成した後、第２位置情報が示す全ての比較基準点の座標位置を変化させるための変化量を変更する（Ｓ２０１）。例えば、変化後データ作成部３０３は、第２位置情報が示す全ての比較基準点を変化させる方向又は距離の少なくともいずれかを変更する。出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が変化量を変更した変更回数が目標値以上であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。
【0093】
出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が変化量を変更した変更回数が目標値以上である場合に（Ｓ２０２のＹＥＳ）、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データとの差を変化後データ作成部３０３が変化量を変更する度に特定する。出力部３０４は、特定した複数の差の統計量を特定する。統計量は、例えば、最大値又は標準偏差値である。
【0094】
出力部３０４は、基準第１形状データと変化第１形状データとの差の統計量が閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。出力部３０４は、基準第１形状データと変化第１形状データとの差の統計量が閾値以下であると判定した場合に（Ｓ２０３のＹＥＳ）、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと基準第２形状データとを結合した結合形状データを表示部４に出力し（Ｓ１０５）、Ｓ１０６の判定に移る。
【0095】
出力部３０４は、Ｓ２０２の判定において変化後データ作成部３０３が変化量を変更した変更回数が目標値未満である場合に（Ｓ２０２のＮＯ）、Ｓ１０３の処理に戻る。このとき、変化後データ作成部３０３は、第２位置情報が示す比較基準点の位置を変更後の変化量だけ変化させた後、これらの複数の比較基準点の位置と、第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、第１形状データの座標を変換することにより、変化第１形状データを作成する（Ｓ１０３）。また、変化後データ作成部３０３は、変化量を変更する度に変化第１形状データを作成する代わりに、変更後の変化量に対応する変化第２形状データを作成してもよい。
【0096】
出力部３０４は、Ｓ２０３の判定において基準第１形状データと変化第１形状データとの差の統計量が閾値より大きいと判定した場合に（Ｓ２０３のＮＯ）、基準第１形状データにおいて変化第１形状データとの差の統計量が基準値以上である箇所を除去した修正第１形状データを作成する。このとき、出力部３０４は、全ての箇所で位置ずれ量が大きい場合には、修正第１形状データを作成しない。出力部３０４は、基準データ作成部３０２が作成した基準第２形状データと、作成した修正第１形状データとを結合した修正結合形状データを作成する。出力部３０４は、作成した修正結合形状データを表示部４に出力し（Ｓ２０４）、Ｓ１０６の判定に移る。
【0097】
本変形例によれば、変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す複数の比較基準点に変化を与える際に、変化の与え方を変えることによって、基準第１形状データと、変化第１形状データとの差の統計量を算出するので、第１形状データと第２形状データとの位置合わせの良否をより精度よく判定することができる。
【0098】
本変形例では、出力部３０４は、基準第１形状データと変化第１形状データとの差の統計量が閾値以下である場合に、結合形状データを表示部４に出力する場合の例について説明した。しかしながら、本発明は、基準第１形状データと変化第１形状データとを比較する例に限定されない。例えば、出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が変更したいずれかの変化量に対応する変化第１形状データと、変化後データ作成部３０３が変更した別の変化量に対応する変化第１形状データとの差が閾値以下である場合に、変化第１形状データが所定条件を満たすと判定し、基準第１形状データと基準第２形状データとを結合した結合形状データを表示部４等に出力してもよい。一方、出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が変更したいずれかの変化量に対応する変化第１形状データと、別の変化量に対応する変化第１形状データとの差が閾値より大きい場合に、結合形状データを出力しなくてもよい。
【0099】
［第１位置情報及び第２位置情報が示す比較基準点の変化量を変更する変形例］
変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す比較基準点を第１変化量だけ変化させ、第２位置情報が示す比較基準点を第２変化量だけ変化させる。変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す比較基準点の座標位置を変化させる第１変化量と、第２位置情報が示す比較基準点の座標位置を変化させる第２変化量とをそれぞれ変更してもよい。変化後データ作成部３０３は、第１変化量及び第２変化量を変更する度に、変更後の第１変化量及び第２変化量に対応する変化第１形状データを作成してもよい。
変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す比較基準点を第１変化量だけ変化させ、第２位置情報が示す比較基準点を第２変化量だけ変化させる。変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す比較基準点の座標位置を変化させる第１変化量と、第２位置情報が示す比較基準点の座標位置を変化させる第２変化量とをそれぞれ変更してもよい。変化後データ作成部３０３は、第１変化量及び第２変化量を変更する度に、変更後の第１変化量及び第２変化量に対応する変化第１形状データを作成してもよい。
【0100】
図１３は、本変形例において形状測定装置１００による複数の形状データの位置合わせの処理手順を示すフローチャートである。図１３のＳ１０１、Ｓ１０２及びＳ１０６は、図１１のＳ１０１、Ｓ１０２及びＳ１０６とそれぞれ同様であり、図１３のＳ２０４は、図１２のＳ２０４と同様であるため、説明を省略する。
【0101】
変化後データ作成部３０３は、Ｓ３０１において第１位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の比較基準点の座標位置を第１変化量だけ変化させる。変化後データ作成部３０３は、第２位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の比較基準点の座標位置を第２変化量だけ変化させる。変化後データ作成部３０３は、第１位置情報及び第２位置情報が示す複数の比較基準点の座標位置をそれぞれ変化させた後、座標位置を変化させた後の第１位置情報に対応する複数の比較基準点の位置と、座標位置を変化させた後の第２位置情報に対応する複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、座標位置を変化させた後の第１形状データの座標を変換することにより、変化第１形状データを作成する（Ｓ３０１）。
【0102】
変化後データ作成部３０３は、第１変化量及び第２変化量の両方を変更する（Ｓ３０２）。例えば、変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す全ての比較基準点を変化させる方向又は距離と、第２位置情報が示す全ての比較基準点を変化させる方向又は距離とをそれぞれ変更する。出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が第１変化量及び第２変化量の両方を変更した変更回数が目標値以上であるか否かを判定する（Ｓ３０３）。
【0103】
出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が第１変化量及び第２変化量の両方を変更した変更回数が目標値以上である場合に（Ｓ３０３のＹＥＳ）、変化後データ作成部３０３が作成した複数の変化第１形状データが所定条件を満たすか否かを判定する。出力部３０４は、複数の変化第１形状データが所定条件を満たす場合に（Ｓ３０４のＹＥＳ）、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと基準第２形状データとを結合した結合形状データを出力する。
【0104】
より詳しくは、出力部３０４は、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データとの差を変化後データ作成部３０３が変化量を変更する度に特定する。出力部３０４は、特定した複数の差の統計量を特定する。統計量は、例えば、最大値又は標準偏差値である。出力部３０４は、特定した複数の差の統計量が閾値以下である場合に、複数の変化第１形状データが所定条件を満たすと判定し（Ｓ３０４のＹＥＳ）、結合形状データを出力する（Ｓ３０５）。
【0105】
出力部３０４は、Ｓ３０３の判定において変化後データ作成部３０３が第１変化量及び第２変化量の両方を変更した変更回数が目標値未満である場合に（Ｓ３０３のＮＯ）、Ｓ３０１の処理に戻る。変化後データ作成部３０３は、第１変化量及び第２変化量を変更する度に、Ｓ３０１において変更後の第１変化量及び第２変化量に対応する変化第１形状データを作成する（Ｓ３０１）。出力部３０４は、Ｓ３０４の判定において変化後データ作成部３０３が作成した複数の変化第１形状データが所定条件を満たさない場合に（Ｓ３０４のＮＯ）、Ｓ２０４の処理に移る。
【0106】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、第１形状データと第２形状データとの位置合わせが不良であると判定した場合に、新たな比較基準点を抽出する場合の例について説明する。図１４は、第２の実施形態の形状測定装置５００の構成を示す図である。図１４に示す形状測定装置５００は、抽出部５０１をさらに備える点を除いて図４と同様である。図４と同様の構成については図４と同じ符号を付して説明を省略する。
第２の実施形態では、第１形状データと第２形状データとの位置合わせが不良であると判定した場合に、新たな比較基準点を抽出する場合の例について説明する。図１４は、第２の実施形態の形状測定装置５００の構成を示す図である。図１４に示す形状測定装置５００は、抽出部５０１をさらに備える点を除いて図４と同様である。図４と同様の構成については図４と同じ符号を付して説明を省略する。
【0107】
抽出部５０１は、第１形状データと第２形状データとの位置合わせが不良であると出力部３０４が判定した場合に、新たな比較基準点を抽出する。例えば、抽出部５０１は、基準データ作成部３０２が作成した基準第２形状データと、変化後データ作成部３０３が作成した変化第２形状データとの差が閾値を超えると出力部３０４が判定した場合に、第１撮像画像及び第２撮像画像から新たな比較基準点を抽出する。具体的には、抽出部５０１は、第１撮像画像と第２撮像画像との間において共通する測定対象物のエッジ若しくは起伏、又はテクスチャ等の複数の特徴点を再検索し、発見した特徴点を新たな比較基準点として抽出する。抽出部５０１は、抽出した新たな比較基準点を基準データ作成部３０２、変化後データ作成部３０３及び出力部３０４へ通知する。
【0108】
基準データ作成部３０２は、形状データ作成部３０１が抽出した比較基準点と、抽出部５０１が抽出した新たな比較基準点とを用いて、第１形状データと第２形状データとを再度位置合わせすることにより、基準第１形状データ及び基準第２形状データを再度作成する。基準データ作成部３０２は、作成した基準第１形状データ及び基準第２形状データを出力部３０４へ出力する。
【0109】
変化後データ作成部３０３は、抽出部５０１が抽出した新たな比較基準点を含む複数の比較基準点であって、第２位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の比較基準点の位置を所定の変化量だけ変化させる。変化後データ作成部３０３は、一部の比較基準点の位置を変化させた後、これらの複数の比較基準点の位置と、第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置との距離が近づくように、第１形状データの座標を変換することにより、変化第１形状データを再度作成する。変化後データ作成部３０３は、第２形状データの座標を変換することにより、変化第２形状データを作成してもよい。
【0110】
形状データ診断部３０５は、図４の形状データ診断部３０５と同様の処理に加えて、抽出部５０１が抽出した新たな比較基準点を含む複数の比較基準点により基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと、新たな比較基準点を含む複数の比較基準点により変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データとの差を特定する。形状データ診断部３０５は、特定した差が閾値以下であるか否かを判定する。形状データ診断部３０５は、判定結果を出力部３０４へ出力する。
【0111】
出力部３０４は、新たな比較基準点を含む複数の比較基準点により基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと、新たな比較基準点により変化後データ作成部が作成した変化第１形状データとの差が閾値以下であると形状データ診断部３０５が判定したことを条件として、新たな比較基準点を基準第１形状データ及び基準第２形状データとともに表示部４に表示させる。一方、出力部３０４は、特定した差が閾値を超える場合には、新たな比較基準点を基準第１形状データ及び基準第２形状データとともに表示部４に表示させない。出力部３０４は、特定した差が閾値以下である場合に、基準第１形状データ及び基準第２形状データを結合した結合形状データを表示してもよい。
【0112】
このとき、抽出部５０１は、新たな比較基準点の抽出を繰り返してもよい。このようにして、抽出部５０１は、第１形状データと第２形状データとの位置合わせが不良であると出力部３０４が判定した場合に新たな比較基準点を抽出するので、第１形状データと第２形状データとの位置合わせの精度を向上させることができる。
【0113】
第２の実施形態では、第１形状データと第２形状データとの位置合わせが不良であると出力部３０４が判定した場合に、抽出部５０１が新たな比較基準点を抽出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。例えば、基準データ作成部３０２は、第１形状データと第２形状データとの位置合わせが不良であると出力部３０４が判定した場合に、位置合わせに用いる比較基準点を変更してもよい。例えば、基準データ作成部３０２は、位置ずれ量が比較的大きい比較基準点を使わないようにして、位置ずれ量が比較的小さい比較基準点を用いて位置合わせを行ってもよい。このようにして、基準データ作成部３０２は、複数の比較基準点のうち、不良の比較基準点を使わないようにすることができる。
【0114】
＜第３の実施形態＞
第１の実施形態及び第２の実施形態では、第１位置情報が示す比較基準点の位置と、第２位置情報が示す比較基準点の位置と距離が最小になるように、第１形状データ又は第２形状データの座標を変換する場合の例について説明した。これに対し、第３の実施形態では、第１位置情報が示す比較基準点の位置と、測定対象物においてその位置が予めわかっている参照用基準点の位置が最小になるように、第１形状データ又は第２形状データの座標を変換する場合の例について説明する。
第１の実施形態及び第２の実施形態では、第１位置情報が示す比較基準点の位置と、第２位置情報が示す比較基準点の位置と距離が最小になるように、第１形状データ又は第２形状データの座標を変換する場合の例について説明した。これに対し、第３の実施形態では、第１位置情報が示す比較基準点の位置と、測定対象物においてその位置が予めわかっている参照用基準点の位置が最小になるように、第１形状データ又は第２形状データの座標を変換する場合の例について説明する。
【0115】
図１５は、第３の実施形態の形状測定装置６００の構成を示す図である。形状測定装置６００は、図４の形状測定装置１００と比較すると、取得部６０１をさらに備える点において異なる。図１５において取得部６０１以外の機能ブロックについては図４と同様であるため、同様の符号を付して説明を省略する。
【0116】
取得部６０１は、測定対象物上又は治具上等の複数の参照用基準点の位置を示す情報を取得する。参照用基準点は、測定対象物においてその位置が予めわかっている特徴点である。例えば、形状測定装置１００と比較してより高精度な測定が可能な外部測定装置（不図示）を用いて同じ測定対象物上又は治具上の撮像画像からエッジ、起伏、又はマーカ等の複数の特徴点が参照用基準点として抽出され、抽出した複数の参照用基準点の位置が比較的高い精度で測定されたものとする。記憶部５には、この外部測定装置において測定された参照用基準点の位置を示す情報が予め記憶されている。取得部６０１は、複数の参照用基準点の位置を示す情報を記憶部５から取得する。
【0117】
基準データ作成部３０２は、第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、取得部６０１が取得した対応する参照用基準点の位置との距離が近づくように、第１形状データの座標を変換することにより、基準第１形状データを作成する。例えば、基準データ作成部３０２は、上述の式（１）において、ｉ番目の参照用基準点の座標をａｉとし、第１位置情報が示すｉ番目の比較基準点をｂｉとして、誤差ｅが最小になるように複数の比較基準点の座標ｂｉを位置合わせする。同様にして、基準データ作成部３０２は、第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、取得部６０１が取得した対応する参照用基準点の位置との距離が近づくように、第２形状データの座標を変換することにより、基準第２形状データを作成する。
【0118】
変化後データ作成部３０３は、図４の例と同様に、第１位置情報及び第２位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部または全ての比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させる。所定の変化量は、例えば、形状測定装置６００の測定精度に応じて定められる。変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後、座標位置を変化させた後の複数の比較基準点の位置と、対応する参照用基準点の位置との距離が近づくように、第１形状データの座標を変換することにより、変化第１形状データを作成する。
【0119】
変化後データ作成部３０３は、同様にして、第２位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後、座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の比較基準点の位置と、対応する参照用基準点の位置との距離が近づくように、第２形状データの座標を変換することにより、変化第２形状データを作成する。
【0120】
出力部３０４は、変化第１形状データが所定条件を満たすか否かを判定する判定部として機能する。出力部３０４は、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データとの差を特定する。例えば、出力部３０４は、２つの形状データにおける対応する座標のずれ量を２つの形状データの差として特定する。
【0121】
出力部３０４は、所定条件として、２つの形状データの差が閾値以下であるか否かを判定する。閾値は、例えば、形状測定装置１００に要求される測定精度に応じて定められる。また、出力部３０４は、形状データ同士の差を求める際に、第２形状データと基準第１形状データとのずれ量、および第２形状データと変化第１形状データとのずれ量を算出し、その両者の差を、指標として用いてもよい。
【0122】
出力部３０４は、第２変化形状データが所定条件を満たすか否かを判定する。出力部３０４は、基準データ作成部３０２が作成した基準第２形状データと、変化後データ作成部３０３が作成した変化第２形状データとの差を特定する。例えば、出力部３０４は、２つの形状データにおける対応する座標のずれ量を２つの形状データの差として特定する。出力部３０４は、所定条件として、２つの形状データの差が閾値以下であるか否かを判定する。閾値は、例えば、形状測定装置１００に要求される測定精度に応じて定められる。また、出力部３０４は、形状データ同士の差を求める際に、第１形状データと基準第２形状データとのずれ量を算出し、第１形状データと変化第２形状データとのずれ量を算出し、算出した２つのずれ量の差を、指標として用いてもよい。
【0123】
出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データ又は変化第２形状データが所定条件を満たす場合に、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと基準第２形状データとを結合した結合形状データを作成する。一方、出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データ又は変化第２形状データが所定条件を満たさない場合に、結合形状データを作成しない。また、出力部３０４は、変化後データ作成部３０３が作成した変化第１形状データ及び変化第２形状データの両方が所定条件を満たす場合に、基準データ作成部３０２が作成した基準第１形状データと基準第２形状データとを結合した結合形状データを作成してもよい。
【0124】
第３の実施形態では、変化後データ作成部３０３は、第１位置情報又は第２位置情報が示す複数の比較基準点のうちの少なくとも一部の比較基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させ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。変化後データ作成部３０３は、参照用基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させてもよい。
【0125】
例えば、変化後データ作成部３０３は、複数の参照用基準点のうちの少なくとも一部の参照用基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させる。変化後データ作成部３０３は、所定の変化量は、例えば、参照用基準点の位置を測定した外部測定装置の精度から想定される誤差の最大値である。変化後データ作成部３０３は、複数の参照用基準点のうちの少なくとも一部の参照用基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後、第１位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、座標位置を変化させた後の複数の参照用基準点の位置との距離が近づくように、第１形状データの座標を変換することにより、第１変化形状データを作成してもよい。
【0126】
同様にして、変化後データ作成部３０３は、第２位置情報が示す複数の比較基準点の位置と、複数の参照用基準点のうちの少なくとも一部の参照用基準点の座標位置を所定の変化量だけ変化させた後の複数の参照用基準点の位置との距離の総和が最小になるように、第２形状データの座標を変換することにより、第２変化形状データを作成してもよい。また、変化後データ作成部３０３は、第１位置情報が示す比較基準点と、参照用基準点との両方を変化させてもよい。
【0127】
出力部３０４は、３つ以上の形状データを結合する場合には、例えば、例えば、第１の実施形態において説明した手法を用いて、第１位置情報が示す比較基準点と第２位置情報が示す比較基準点との距離を最小にする手法により１つの結合形状データを作成させてもよく、第３の実施形態において説明した手法を用いて、比較基準点と参照用基準点との距離を最小にすることにより１つの結合形状データを作成させてもよい。また、出力部３０４は、第１の実施形態において説明した手法と、第３の実施形態において説明した手法とを組み合わせてもよい。例えば、出力部３０４は、第１の実施形態において説明した手法を用いて一部の形状データを結合させ、第３の実施形態において説明した手法を用いて、残りの形状データを結合させることにより、１つの結合形状データを作成してもよい。
【0128】
［比較基準点の組み合わせを選択する変形例］
形状データ作成部３０１は、複数の比較基準点からなる複数の組み合わせを作成してもよい。例えば、形状データ作成部３０１は、複数のマーカを含む投影画像を測定対象物に投影し、投影された複数のマーカを抽出して特定した比較基準点の第１の組み合わせを作成する。形状データ作成部３０１は、測定対象物のエッジ若しくは起伏、又は測定対象物に特有のテクスチャ等の複数の特徴点を抽出して特定した比較基準点の第２の組み合わせを作成する。
形状データ作成部３０１は、複数の比較基準点からなる複数の組み合わせを作成してもよい。例えば、形状データ作成部３０１は、複数のマーカを含む投影画像を測定対象物に投影し、投影された複数のマーカを抽出して特定した比較基準点の第１の組み合わせを作成する。形状データ作成部３０１は、測定対象物のエッジ若しくは起伏、又は測定対象物に特有のテクスチャ等の複数の特徴点を抽出して特定した比較基準点の第２の組み合わせを作成する。
【0129】
基準データ作成部３０２は、複数の比較基準点の複数の組み合わせのそれぞれに対応する基準第１形状データ及び基準第２形状データを作成する。例えば、基準データ作成部３０２は、比較基準点の第１の組み合わせを用いた位置合わせにより、基準第１形状データ及び基準第２形状データを作成する。基準データ作成部３０２は、比較基準点の第２の組み合わせを用いた位置合わせにより、基準第１形状データ及び基準第２形状データを作成する。
【0130】
変化後データ作成部３０３は、比較基準点の複数の組み合わせのそれぞれに対応する複数の変化第２形状データを作成する。例えば、変化後データ作成部３０３は、比較基準点の第１の組み合わせに対応する変化第２形状データを作成する。変化後データ作成部３０３は、比較基準点の第２の組み合わせに対応する変化第２形状データを作成する。
【0131】
出力部３０４は、基準第２形状データと変化第２形状データとの差が最も小さくなる組み合わせを特定する。例えば、出力部３０４は、比較基準点の第１の組み合わせに対応する基準第２形状データと、比較基準点の第１の組み合わせに対応する変化第２形状データとの差を特定する。同様に、出力部３０４は、比較基準点の第２の組み合わせに対応する基準第２形状データと、比較基準点の第２の組み合わせに対応する変化第２形状データとの差を特定する。
【0132】
出力部３０４は、特定した２つの差を比較することにより、基準第２形状データと変化第２形状データとの差が最も小さくなる比較基準点の組み合わせを特定する。出力部３０４は、特定した組み合わせに対応する基準第１形状データと、最も小さい差を特定するのに用いた基準第２形状データとを結合した結合形状データを作成し、作成した結合形状データを出力する。出力部３０４は、複数の比較基準点の組み合わせのうち、形状データの位置合わせが最も良好になる組み合わせを用いるので、位置合わせの精度を向上させることができる。
【0133】
また、形状データ作成部３０１は、任意の組み合わせを作成してもよい。例えば、形状データ作成部３０１は、投影された複数のマーカを抽出して特定した比較基準点、測定対象物のエッジ若しくは起伏、又は測定対象物に特有のテクスチャ等の複数の特徴点を抽出して特定した比較基準点等の異なるタイプの比較基準点を同じ組み合わせに含めてもよい。
【0134】
［本実施形態に係る形状測定装置による効果］
以上のとおり、出力部３０４が、位置合わせが良好に行われた第１形状データと第２形状データを用いて作成された測定対象物の形状データを出力することにより、三次元測定の精度を向上させることができる。これによって、出力部３０４は、良好な測定精度で測定可能な測定範囲を拡大することができる。
以上のとおり、出力部３０４が、位置合わせが良好に行われた第１形状データと第２形状データを用いて作成された測定対象物の形状データを出力することにより、三次元測定の精度を向上させることができる。これによって、出力部３０４は、良好な測定精度で測定可能な測定範囲を拡大することができる。
【0135】
なお、形状測定装置は、比較基準点を用いて第１形状データと第２形状データとを位置合わせする方法と、第１相対位置から第２相対位置へ測定ヘッド１０を移動させたり姿勢を変化させたりする際の移動量又は姿勢変化量を用いて第１形状データと第２形状データとを位置合わせする方法とのうち、位置合わせがより良好であると出力部３０４が判定した方法を用いて２つの形状データを位置合わせしてもよい。
【0136】
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。
【符号の説明】
【0137】
１ 投影部
２ 撮像部
３ 制御部
４ 表示部
５ 記憶部
１０ 測定ヘッド
２１ レンズ
２２ 撮像素子
６１ 副投影部
１００ 形状測定装置
３０１ 形状データ作成部
３０２ 基準データ作成部
３０３ 変化後データ作成部
３０４ 出力部
３０５ 形状データ診断部
５００ 形状測定装置
５０１ 抽出部
６００ 形状測定装置
６０１ 取得部
２ 撮像部
３ 制御部
４ 表示部
５ 記憶部
１０ 測定ヘッド
２１ レンズ
２２ 撮像素子
６１ 副投影部
１００ 形状測定装置
３０１ 形状データ作成部
３０２ 基準データ作成部
３０３ 変化後データ作成部
３０４ 出力部
３０５ 形状データ診断部
５００ 形状測定装置
５０１ 抽出部
６００ 形状測定装置
６０１ 取得部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】