JP2009069069A

JP2009069069A - 測定領域確認装置および測定領域確認方法

Info

Publication number: JP2009069069A
Application number: JP2007239688A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Seki; 佳之関; Yukio Fukumori; 幸雄福森; Yasunori Yamagishi; 靖則山岸; Yohei Horie; 洋平堀江
Original assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Kanto Auto Works Ltd; Mitsui Zosen Systems Research Inc
Current assignee: Kanto Jidosha Kogyo KK; Toyota Motor East Japan Inc; Mitsui Zosen Systems Research Inc
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】測定現場における測定プログラムの修正等を未然に防ぐ。
【解決手段】要素抽出部１２によりファセットが抽出されると、ベクトル算出部１３は、そのファセットに対する照射方向ベクトルＶ１を算出する。角度算出部１４は、そのファセット毎に、照射方向ベクトルＶ１と法線ベクトルＶ２との角度αを算出する。判定部１５は、角度αに基づいて対応するファセットの測定可能性を判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、被測定物の形状を非接触で測定する非接触測定機の測定プログラムの測定領域を確認する測定領域確認装置および測定領域確認方法に関するものである。

従来より、被測定物の３次元形状を測定する３次元測定機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この３次元測定機は接触式と非接触式に大別されるが、後者の非接触式の３次元測定機では、被測定物の測定面をレーザ等の光ビームで走査して、この光ビームの反射光に基づいて被測定物の３次元形状を測定している。このような非接触式の３次元測定機（以下、非接触測定機という）には、光ビームの照射および反射光の検出を行うセンサ２０１と、このセンサ２０１を被測定物の周囲で移動させる移動機構とから構成されるものがある。この非接触測定機では、センサ２０１の測定経路（以下、測定パスという）や光ビームの照射方向を制御する測定プログラムに基づいて、移動機構がセンサ２０１を被測定物の周囲に沿って自動的に移動させることにより、自動的に測定が行われる。この非接触測定機で用いられる測定プログラムは、例えば、非接触測定機用プログラムの生成装置によって生成される。生成装置は、センサ２０１の焦点範囲、計測幅、許容角度等に基づいて各測定領域の重なりができる限り最小になるようにセンサ２０１の測定パスや照射方向を設定することにより、測定プログラムを生成する。

特開２００２−３９７３８号公報

しかしながら、測定プログラムに基づいて被測定物の測定を行うと、測定領域間に隙間ができたり、センサ２０１から照射される光ビームが被測定物に当たる角度が小さかったりして、被測定物を正確に測定できないことがあった。このような場合には、測定現場で測定プログラムを修正したり、測定プログラムを作り直したりしなければならなかった。その結果、作業全体の効率が下がり、作業時間の短縮や低コスト化を実現するのが困難であった。

そこで、本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、測定現場における測定プログラムの修正等を未然に防ぐことを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明に係る測定領域の確認装置は、３次元空間内を移動可能に支持されて被測定対象に光ビームを照射するとともにその反射光を受光して被測定対象との距離を計測するセンサと、このセンサの位置および姿勢を制御する制御手段と、この制御手段により予め定められた経路に沿って移動させられたセンサの計測結果から被測定対象の表面形状を演算する演算手段とを備えた非接触表面形状測定機による被測定対象の測定領域を確認する測定領域確認装置であって、被測定対象の３次元形状を表す設計データを記憶する記憶手段と、設計データから被測定対象の表面の構成要素を抽出する抽出手段と、構成要素と制御手段により制御されるセンサとの位置関係に基づいて、構成要素の計測可能性を判定する判定手段と、この判定手段による判定結果を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。

上記測定領域確認装置において、抽出手段は、構成要素としてファセットを抽出し、判定手段は、ファセットに対して光ビームの照射方向を算出する方向算出手段と、照射方向とファセットの法線方向との角度を算出する角度算出手段と備え、角度に基づいて、ファセットの計測可能性を判定するようにしてもよい。

上記抽出手段は、構成要素として複数の線分から構成される被測定対象の測定面の断面線を抽出し、判定手段は、線分に対して光ビームの照射方向を算出する方向算出手段と、照射方向と線分の法線方向との角度を算出する角度算出手段とを備え、角度とに基づいて、線分の計測可能性を判定するようにしてもよい。ここで、角度算出手段は、線分の端点および線分の中点の一方における法線方向と照射方向との角度を算出するようにしてもよい。

上記測定領域確認装置において、センサの光ビームの出力位置と構成要素とを結ぶ線分を算出する線分算出手段をさらに備え、判定手段は、線分に干渉する他の構成要素が存在するか否かに基づいて、ファセットの計測可能性を判定するようにしてもよい。

上記測定領域確認装置において、センサの反射光の受光位置と構成要素とを結ぶ線分を算出する線分算出手段をさらに備え、判定手段は、線分に干渉する他の構成要素が存在するか否かに基づいて、ファセットの計測可能性を判定するようにしてもよい。

上記測定領域確認装置において、１の構成要素に対してセンサから照射される光ビームの照射方向を算出する方向算出手段と、照射方向と上記１の構成要素の法線方向の角度が所定の角度であるか否かを判定する角度判定手段と、角度が所定の角度範囲内にない場合、上記１の構成要素から照射方向に沿ってセンサ側と反対側に延びる半直線を算出する線分算出手段とをさらに備え、判定手段は、半直線に干渉する構成要素を計測不可能と判定するようにしてもよい。

上記測定領域確認装置において、１の構成要素からの反射光の受光方向を算出する算出手段と、受光方向と上記１の構成要素の法線方向の角度が所定の角度であるか否かを判定する角度判定手段と、角度が所定の角度にない場合、上記１の構成要素から受光方向に沿ってセンサ側と反対側に延びる半直線を算出する線分算出手段とをさらに備え、判定手段は、半直線と干渉する構成要素を、計測不可能と判定するようにしてもよい。

上記測定領域確認装置において、表示手段は、被測定対象を構成要素ごとに計測可能性に応じた色で表示するようにしてもよい。

また、本発明に係る測定領域確認方法は、３次元空間内を移動可能に支持されて被測定対象に光ビームを照射するとともにその反射光を受光して被測定対象との距離を計測するセンサと、このセンサの位置および姿勢を制御する制御手段と、この制御手段により予め定められた経路に沿って移動させられたセンサの計測結果から被測定対象の表面形状を演算する演算手段とを備えた非接触表面形状測定機による被測定対象の測定領域を確認する測定領域確認方法であって、被測定対象の３次元形状を表す設計データを記憶する記憶ステップと、設計データから被測定対象の表面の構成要素を抽出する抽出ステップと、構成要素と制御手段により制御されるセンサとの位置関係に基づいて、構成要素の計測可能性を判定する判定ステップと、この判定手段による判定結果を表示する表示ステップとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、被測定対象の表面の構成要素とセンサとの位置関係に基づいて構成要素の計測可能性を判定し、この判定結果を表示することにより、測定現場において非接触測定機で実際に測定する前に測定可能領域を確認することができる。したがって、測定現場で測定プログラムを修正したり、プログラム生成装置に対して非接触測定機に関する教示をやり直しをしたりすることを防ぐことが可能となり、結果として、非接触測定機による測定を短時間かつ低コストで実現することができる。

［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明に係る第１の実施の形態について詳細に説明する。

本実施の形態に係る３次元測定システム１は、被測定物を測定する非接触測定機２と、被測定物を設計する３次元ＣＡＤ装置３と、非接触測定機用プログラムの生成装置（以下、プログラム生成装置という）４と、非接触測定機用プログラムによる測定領域の確認装置（以下、測定領域確認装置という）５から構成される。

＜非接触測定機２＞
図２に示すように、非接触測定機２は、公知の非接触測定機から構成され、レーザ等の光ビームを照射するとともにその反射光を受光するセンサ２０１と、このセンサ２０１が一端に取り付けられ姿勢によって光ビームの照射方向を変化させるプローブヘッド２０２と、このプローブヘッド２０２の他端を支持しプローブヘッド２０２を３次元的に移動させるアーム（図示せず）等の移動機構の位置およびプローブヘッド２０２の姿勢をプログラム生成装置４により生成された測定プログラムに基づいて制御する制御部２０３と、センサ２０１から照射された光ビームの反射光から被測定物の表面形状を演算する演算部２０４と、プログラム生成装置４により生成された測定プログラム、測定した被測定物の形状に関するデータ、非接触測定機２を動作させるためのプログラム等を記憶する記憶部２０５とを有する。この記憶部２０５には、非接触測定機２の外形に関する測定機データ２０６、センサ２０１から出力される光ビームの光源の種類、光ビームの測定範囲等のセンサ２０１に関するセンサデータ２０７、プローブヘッド２０２の各回動軸に関するプローブヘッドデータ２０８も記憶されている。

このような非接触測定機２は、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ、HDD等の記憶装置、ネットワークを介してプログラム生成装置４と各種情報の送受を行うＩ/Ｆ装置、キーボード、マウス等の入力装置、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)、FED(Field Emission Display)または有機EL(Electro Luminescence)等の表示装置などを備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとを有しており、上記ハードウェア装置がプログラムによって制御されることによって、すなわちハードウェア資源とソフトウェアが協働することによって非接触測定機２の制御部２０３、演算部２０４および記憶部２０５を実現する。

＜３次元ＣＡＤ装置３＞
３次元ＣＡＤ装置３は、公知の３次元ＣＡＤ装置から構成され、被測定物の３次元形状を示す設計データ（以下、被測定物データという）を生成する。この被測定物データには、被測定物の３次元空間上における座標のデータ、その座標における法線ベクトルのデータ等が含まれる。このような３次元ＣＡＤ装置３は、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ、HDD等の記憶装置、ネットワークを介してプログラム生成装置４と各種情報の送受を行うＩ/Ｆ装置、キーボード、マウス等の入力装置、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)、FED(Field Emission Display)または有機EL(Electro Luminescence)等の表示装置などを備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとを有しており、上記ハードウェア装置がプログラムによって制御されることによって、すなわちハードウェア資源とソフトウェアが協働することによって３次元ＣＡＤ装置３の各機能部を実現する。

＜プログラム生成装置４＞
プログラム生成装置４は、非接触測定機２および３次元ＣＡＤ装置３から各種データを受信し、非接触測定機２の測定プログラムを生成する。具体的には、プログラム生成装置４は、非接触測定機２自身やセンサ２０１の形状等に関するデータや被測定物データに基づいて３次元の仮想空間内に被測定物および非接触測定機２が実際に測定を行う際と同様に配置された状態を構築し、センサ２０１の焦点範囲、計測幅、許容角度等に基づいて各測定領域の重なりができる限り最小になるようにセンサ２０１の測定パスや照射方向を設定した測定プログラムを生成する。

このようなプログラム生成装置４は、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ、HDD等の記憶装置、ネットワークを介して非接触測定機２および３次元ＣＡＤ装置３と各種情報の送受を行うＩ/Ｆ装置、キーボード、マウス等の入力装置、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)、FED(Field Emission Display)または有機EL(Electro Luminescence)等の表示装置などを備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとからそれぞれ構成されており、上記ハードウェア装置がプログラムによって制御されることによって、すなわちハードウェア資源とソフトウェアが協働することによって、プログラム生成装置４の各機能部を実現する。

＜測定領域確認装置５＞
測定領域確認装置５は、プログラム生成装置４により作成された測定プログラムＰに基づいて非接触測定機２により被測定物を測定したときに、被測定物が正常に測定される領域を表示することにより、利用者がその測定領域を確認できるようにするものである。このような測定領域確認装置５は、図３に示すように、測定可能空間算出部１１と、要素抽出部１２と、ベクトル算出部１３と、角度算出部１４と、判定部１５と、表示部１６と、測定機データＤＢ１７と、ＣＡＤデータＤＢ１８とを有する。

測定可能空間算出部１１は、測定機データＤＢ１７およびＣＡＤデータＤＢ１８に基づいて３次元の仮想空間内に被測定物および非接触測定機２が実際に測定を行う際と同様に配置された状態を構築し、非接触測定機２を測定プログラムＰにより動作させた際の非接触測定機２のセンサ２０１により測定可能な空間のデータ（以下、測定可能空間データという）を算出する。この測定可能空間データは、例えば、座標値等のデータから構成される。

要素抽出部１２は、測定可能空間データおよびＣＡＤデータＤＢ１８に基づいて、測定可能空間に存在する仮想空間内の被測定物の測定面のファセットを抽出する。ここで、ファセットとは、被測定物の測定面の一部であり、測定面を細分化した領域を意味する。

ベクトル算出部１３は、測定機データＤＢ１７およびＣＡＤデータＤＢ１８に基づいて、非接触測定機２のセンサ２０１から要素抽出部１２により抽出されたファセットに対して照射される光ビームのベクトル（以下、照射方向ベクトルという）、すなわち、光ビームの照射方向を算出する。

角度算出部１４は、ベクトル算出部１３により算出された照射方向ベクトルと、ファセットに対する法線ベクトルとの３次元空間における角度αを算出する。ここで、法線ベクトルは、後述するＣＡＤデータＤＢ１８に格納されている被測定物のＣＡＤデータから取得することができる。

判定部１５は、角度算出部１４により算出された角度に基づいて、測定プログラムＰに基づいて非接触測定機２を動作させたときに、各ファセットが正常に測定されるか否かを判定する。

表示部１６は、判定部１５の判定結果を、表示装置の表示画面に表示させる。

測定機データＤＢ１７は、非接触測定機２自身やセンサ２０１の外形等に関する情報を格納したデータベースである。

ＣＡＤデータＤＢ１８は、非測定物の３次元形状を表す設計データを格納したデータベースである。

このような測定領域確認装置５は、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ、HDD等の記憶装置、ネットワークを介してプログラム生成装置４と各種情報の送受を行うＩ/Ｆ装置、キーボード、マウス等の入力装置、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)、FED(Field Emission Display)または有機EL(Electro Luminescence)等の表示装置などを備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとを有しており、上記ハードウェア装置がプログラムによって制御されることによって、すなわちハードウェア資源とソフトウェアが協働することによって、測定可能空間算出部１１、要素抽出部１２、ベクトル算出部１３、角度算出部１４、判定部１５、表示部１６、測定機データＤＢ１７およびＣＡＤデータＤＢ１８等の測定領域確認装置５の各機能部を実現する。

＜測定領域確認動作＞
次に、図４を参照して、本実施の形態における測定領域確認装置５による測定領域の確認動作について説明する。

プログラム生成装置４により生成された測定プログラムＰが入力されると、測定領域確認装置５は、測定可能空間算出部１１により、測定可能空間を算出する（ステップＳ１０１）。例えば、図５に示すように、被測定物の測定面１０１に対してセンサ２０１より光ビーム１０３が測定開始点１０４から測定終了点１０５まで照射する場合、センサ２０１の２次元または３次元の測定可能領域が領域１０６であると、測定可能空間Ｖは、点線で囲まれた領域として算出される。

測定可能空間Ｖが測定されると、要素抽出部１２は、測定可能空間Ｖに含まれる被測定物のファセットを測定データから抽出する（ステップＳ１０２）。このファセット抽出動作の詳細については後述する。

ファセットが抽出されると、ベクトル算出部１３は、そのファセットに対する照射方向ベクトルＶ１を算出する（ステップＳ１０３）。この照射方向ベクトルＶ１は、抽出された全てのファセット（数量ｎ）毎に算出され、例えばファセットの重心に対して算出される。

照射方向ベクトルＶ１が算出されると、測定領域確認装置５は、ファセット毎に、照射方向ベクトルＶ１と法線ベクトルＶ２との角度αを算出する。具体的には、全ファセットの中からｉ番目のファセットＦを選択する。なお、ｉの初期値は１とする（ステップＳ１０４）。ｉが全ファセットの数量ｎ以下であるならば（ステップ１０５：ＹＥＳ）、角度算出部１４は、ｉ番目のファセットＦの法線ベクトルＶ２を抽出する（ステップＳ１０６）。

法線ベクトルＶ２を抽出すると、角度算出部１４は、対応するファセットＦにおける法線ベクトルＶ２と照射方向ベクトルＶ１の角度α（≦９０°）を算出する（ステップＳ１０７）。例えば、図６に示すように、測定可能空間Ｖ内に存在する被測定物の測定面１０１上の任意のファセットＦに対して、光ビーム１０３が照射されるとする。このとき、光ビームの照射方向ベクトルＶ１と、ファセットＦの法線ベクトルＶ２との３次元空間における角度は、それらのベクトルで構成される角度αとして算出される。

照射方向ベクトルＶ１と法線ベクトルＶ２との角度αが算出されると、判定部１５は、角度αに基づいて対応するファセットＦの測定可能性を判定する。

一例として、まず、角度αが３０°より小さいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。角度αが０°に近ければ近いほど、ファセットＦに対して垂直に光ビームが照射されるので、そのファセットＦを正確に測定することができる。したがって、判定部１５は、角度αが３０°より小さい場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、そのファセットＦを正確に測定できる測定可能領域として表示画面に青色で表示されるように設定する（ステップＳ１１１）。一方、角度αが３０°以上でかつ６０°より小さい場合（ステップＳ１０８：ＮＯ、ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、判定部１５は、そのファセットＦを正確に測定できるか否か不確定である測定不確定領域として表示画面に黄色で表示されるように設定する（ステップＳ１１２）。また、角度αが６０°より大きい場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、判定部１５は、そのファセットＦを正確に測定することは不可能である測定不可能領域として表示画面に赤色で表示されるように設定する（ステップＳ１１０）。

ｉ番目のファセットＦに表示画面上での色が設定されると、角度算出部１４は、ｉ＝ｉ＋１と設定する（ステップＳ１１３）。これにより、次の順番のファセットに対して、上述したステップＳ１０５〜ステップＳ１１２の処理が行われる。

全てのファセットについて表示画面上での色が設定されると、表示部１６は、表示画面上に被測定物をファセット毎に設定された色で表示する（ステップＳ１１４）。具体的には、表示部１６は、表示画面上に被測定物を表示させるとともに、その被測定物の各ファセットを判定部１５により設定された色で表示する。すなわち、測定可能領域には青色、測定不確定領域には黄色、測定不確定領域には赤色で表示する。これにより、ユーザは、プログラム生成装置４により生成された測定プログラムＰにより非接触装置２を動作させた際、測定可能領域、測定不確定領域、測定不可能領域を容易に識別することができる。また、測定不確定領域や測定不可能領域が存在する場合には、その測定不可能領域を解消できるように、再度測定プログラムＰを生成させることが可能となる。したがって、従来のように、現場で被測定物の計測時に、プログラムを修正したり、非接触測定装置の教示のやり直し作業をしたりしなくてよいので、測定時間の短縮やコスト削減を実現することができる。また、作業の熟練者でなくとも測定可能領域と測定不可能領域とを確認することができる。

（ファセット抽出動作）
次に、図７を参照して、要素抽出部１２によるファセット抽出動作について説明する。本実施の形態では、測定可能空間内に存在するファセットについて上述した表示部１６による色表示を行うため、被測定対象を構成する任意のファセットが測定可能空間内に存在するか否かを確認する。

具体的には、まず、全ｎ個のファセットの中からｉ番目のファセットを選択する。なお、ｉの初期値は１と設定する（ステップＳ２０１）、ｉが全ファセットの数量ｎ以下であるならば（ステップ２０２：ＹＥＳ）、要素抽出部１２は、ｉ番目のファセットの頂点が全て測定可能空間内に存在するか否かを確認する（ステップＳ２０３）。例えば、図８に示すように、被測定物の測定面１０１上の任意のファセットＦが測定可能空間Ｖ内に存在するか否かは、ファセットＦの頂点の座標が測定可能空間Ｖ内に存在するか否かにより確認することができる。頂点の数量は、三角ファセットの場合は３点、四角ファセットの場合は４点となる。

ｉ番目のファセットの頂点が全て測定可能空間内に存在する場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、要素抽出部１２は、そのファセットが色表示の対象として登録し（ステップＳ２０６）、図４を参照して説明した測定領域確認動作を行う。

一方、ｉ番目のファセットの頂点が全て測定可能空間内に存在しない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ、ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、要素抽出部１２は、ｉ番目のファセットが色表示の対象とせず、図４を参照して説明した測定領域確認動作を行わない。

また、ｉ番目のファセットの頂点の一部が測定可能空間内に存在する場合（ステップＳ２０３：ＮＯ、ステップＳ２０４：ＮＯ）、要素抽出部１２は、その一部を色別表示の対象とするためにファセットを再計算し（ステップＳ２０５）、その一部に対応するファセットを色別表示の対象として登録し（ステップＳ２０６）、図４を参照して説明した測定領域確認動作を行う。例えば、図９（ａ）に示すように、ファセットＦの一部が測定可能空間Ｖ内に存在する場合、測定空間ＶとファセットＦの端部との交点１０７を算出し、図９（ｂ）に示すように、交点１０７と測定可能空間Ｖ内に存在するファセットＦの頂点とを含む新たなファセットＦ’を作成し、これを色表示の対象とする。

ファセットを登録すると、要素抽出部１２は、ｉ＝ｉ＋１と設定する（ステップＳ１１３）。これにより、次の順番のファセットに対して、上述したステップＳ２０２〜ステップＳ２０６の処理が行われる。

これにより、測定可能空間Ｖの縁部に存在するファセットに対しても測定領域確認動作を実行することができる。

なお、本実施の形態において、１つのセンサ２０１により複数の光ビームを照射するようにしてもよい。この場合であっても、色別表示を行うことにより、測定可能領域や測定不可能領域等を視覚的に確認することが可能となる。

なお、本実施の形態において、判定部１５による測定可能性を、角度αが、３０°、３０°以上でかつ６０°より小さい、６０°より大きいという３種類の指標で判断するようにしたが、その指標の数値は、適宜自由に設定することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、色別表示する対象を、第１の実施の形態のようなファセット毎ではなく、被測定物の測定面の断面線に対して行うものである。したがって、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。

＜測定領域確認装置５＞
測定領域確認装置５は、図３に示すように、測定可能空間算出部１１と、要素抽出部１２と、ベクトル算出部１３と、角度算出部１４と、判定部１５と、表示部１６と、測定機データＤＢ１７と、ＣＡＤデータＤＢ１８とを有する。

要素抽出部１２は、測定可能空間データおよびＣＡＤデータＤＢ１８に基づいて、測定可能空間に存在する被測定物の測定面の断面線を抽出する。この断面線は、複数の直線が接続されることにより構成される。

ベクトル算出部１３は、測定機データＤＢ１７およびＣＡＤデータＤＢ１８に基づいて、非接触測定機２のセンサ２０１から要素抽出部１２により抽出された断面線に対して照射される光ビームの照射方向のベクトルを算出する。

角度算出部１４は、ベクトル算出部１３により算出された照射方向ベクトルＶ１と、断面線１１０の頂点、すなわち断面線１１０を構成する各線分の端部における法線ベクトルとの３次元空間における角度αを算出する。ここで、法線ベクトルは、後述するＣＡＤデータＤＢ１８に格納されている被測定物のＣＡＤデータから取得することができる。

＜測定領域確認動作＞
次に、図１０を参照して、本実施の形態における測定領域確認装置５による測定領域の確認動作について説明する。

プログラム生成装置４により生成された測定プログラムＰが入力されると、測定領域確認装置５は、測定可能空間算出部１１により、測定可能空間Ｖを算出する（ステップＳ３０１）。

測定可能空間Ｖが測定されると、要素抽出部１２は、測定可能空間Ｖに含まれる被測定物の断面線１１０を算出する（ステップＳ３０２）。例えば、図１１に示すように、センサ２０１が移動経路１０９に沿って移動しながら光ビーム１０３を照射することにより被測定物の測定を行う場合、センサ２０１が所定の距離移動する毎に、光ビーム１０３の測定可能領域１０６と被測定物の測定面１０１との交線を断面線１１０として作成する。

断面線１１０を抽出すると、要素抽出部１２は、その断面線１１０を構成する複数の線分における頂点の全ての数量（ｎ）を抽出する（ステップＳ３０３）。

頂点が抽出されると、ベクトル算出部１３は、その頂点に対する照射方向ベクトルＶ１を算出する（ステップＳ３０４）。この照射方向ベクトルＶ１は、抽出された全ての頂点（数量ｎ）毎に算出される。

照射方向ベクトルＶ１が算出されると、測定領域確認装置５は、頂点毎に、照射方向ベクトルＶ１と法線ベクトルＶ２との角度αを算出する。具体的には、全ファセットの中からｉ番目のファセットを選択する。なお、ｉの初期値は１とする（ステップＳ３０５）。ｉが全頂点の数量ｎ以下であるならば（ステップ３０６：ＹＥＳ）、ベクトル算出部１３は、ｉ番目の頂点の法線ベクトルＶ２を抽出する（ステップＳ３０７）。

法線ベクトルＶ２を抽出すると、角度算出部１４は、その法線ベクトルＶ２と対応する頂点の照射方向ベクトルＶ１との角度αを算出する（ステップＳ３０８）。例えば、図１２に示すように、測定可能空間Ｖ内に存在する被測定物の測定面１０１における任意の断面線１１０上の任意の頂点Ｃに対して、光ビーム１０３が照射されるとする。任意の頂点Ｃが光ビーム１０３の照射領域１０２にあるとき、光ビームの照射方向ベクトルＶ１と、ファセットＦの法線ベクトルＶ２との３次元の角度は、それらのベクトルで構成される鋭角からなるαとして算出される。

照射方向ベクトルＶ１と法線ベクトルＶ２との角度αが算出されると、判定部１５は、角度αに基づいて対応する頂点の箇所を正常に測定できるか測定可能性を判定する。

具体的には、まず、角度αが３０°より小さいか否か判定する（ステップＳ３０９）。角度αが小さければ小さいほど、頂点に対して垂直に光ビームが照射されるので、その頂点に対応する箇所を正確に測定することができる。したがって、判定部１５は、角度αが３０°より小さい場合（ステップＳ３０９：ＹＥＳ）、その頂点を正確に測定できる測定可能領域として表示画面に青色で表示されるように設定する（ステップＳ３１２）。一方、角度αが３０°以上でかつ６０°より小さい場合（ステップＳ３０９：ＮＯ、ステップＳ３１０：ＹＥＳ）、判定部１５は、その頂点を正確に測定できるか否か不確定である測定不確定領域として表示画面に黄色で表示されるように設定する（ステップＳ３１３）。また、角度αが６０°より大きい場合（ステップＳ３１０：ＮＯ）、判定部１５は、その頂点を正確に測定することは不可能である測定不可能領域として表示画面に赤色で表示されるように設定する（ステップＳ３１１）。

ｉ番目の頂点に表示画面上での色が設定されると、角度算出部１４は、ｉ＝ｉ＋１と設定する（ステップＳ３１４）。これにより、次の順番の頂点に対して、上述したステップＳ３０６〜ステップＳ３１３の処理が行われる。

全ての頂点について表示画面上での色が設定されると、表示部１６は、表示画面上に被測定物を頂点毎に設定された色で表示する（ステップＳ４１５）。すると、表示画面上には、例えば図１３に示すような、測定可能領域が青色、測定不確定領域が黄色、測定不確定領域が赤色で着色された被測定物の断面線が表示される。これにより、ユーザは、プログラム生成装置４により生成された測定プログラムＰにより非接触装置２を動作させた際、測定可能領域、測定不確定領域、測定不可能領域を容易に識別することができる。また、測定不確定領域や測定不可能領域が存在する場合には、プログラム生成装置４により再度測定プログラムＰを生成させることにより、正確に測定することができる測定プログラムＰを作成することが可能となる。したがって、従来のように、現場で被測定物の計測時に、プログラムを修正したり、非接触測定装置の教示のやり直し作業をしたりしなくてよいので、測定時間の短縮やコスト削減を実現することができる。また、作業の熟練者でなくとも測定可能領域と測定不可能領域とを確認することができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、色別表示する対象を、第２の実施の形態のような曲線を構成する線分の頂点毎ではなく、その線分の中点に対して行うものである。したがって、本実施の形態において、第２の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。

要素抽出部１２は、測定可能空間データおよびＣＡＤデータＤＢ１８に基づいて、測定可能空間に存在する被測定物の測定面の断面線を抽出する。

ベクトル算出部１３は、測定機データＤＢ１７およびＣＡＤデータＤＢ１８に基づいて、非接触測定機２のセンサ２０１から要素抽出部１２により抽出された断面線１１０に対して照射される光ビームのベクトル、すなわち光ビームの照射方向を算出する。

角度算出部１４は、ベクトル算出部１３により算出された照射方向ベクトルＶ１と、断面線１１０を構成する線分の１の頂点とこの頂点に隣接する頂点との中点における法線ベクトルＶ２との３次元空間における角度αを算出する。ここで、法線ベクトルＶ２は、後述するＣＡＤデータＤＢ１８に格納されている被測定物のＣＡＤデータから取得することができる。

＜測定領域確認動作＞
次に、図１４を参照して、本実施の形態における測定領域確認装置５による測定領域の確認動作について説明する。

プログラム生成装置４により生成された測定プログラムＰが入力されると、測定領域確認装置５は、測定可能空間算出部１１により、測定可能空間Ｖを算出する（ステップＳ４０１）。

測定可能空間Ｖが測定されると、要素抽出部１２は、測定可能空間Ｖに含まれる被測定物の断面線１１０を作成する（ステップＳ４０２）。例えば、図１１に示すように、センサ２０１が移動経路１０９に沿って移動しながら光ビーム１０３を照射することにより被測定物の測定を行う場合、センサ２０１が所定の距離移動する毎に、光ビーム１０３の測定可能領域１０６と被測定物の測定面１０１との交線を断面線１１０として作成する。

断面線１１０を作成すると、要素抽出部１２は、その曲線を構成する複数の線分における頂点の全ての数量（ｎ）を抽出する（ステップＳ４０３）。

頂点Ｃが抽出されると、ベクトル算出部１３は、その頂点に対する照射方向ベクトルＶ１を算出する（ステップＳ４０４）。この照射方向ベクトルＶ１は、抽出された全ての頂点（数量ｎ）毎に算出される。

照射方向ベクトルＶ１が算出されると、測定領域確認装置５は、１の頂点とこの頂点の次の順番の頂点との中点毎に、照射方向ベクトルＶ１と法線ベクトルＶ２との角度αを算出する。具体的には、全ファセットの中からｉ番目のファセットを選択する。なお、ｉの初期値は１とする（ステップＳ４０５）。ｉが全頂点の数量ｎ以下であるならば（ステップ４０６：ＹＥＳ）、ベクトル算出部１３は、ｉ番目の頂点とｉ＋１番目の頂点の中点での法線ベクトルＶ２を抽出する（ステップＳ４０７）。

法線ベクトルＶ２を抽出すると、角度算出部１４は、その法線ベクトルＶ２と対応する頂点の照射方向ベクトルＶ１との角度αを算出する（ステップＳ４０８）。例えば、図１５に示すように、測定可能空間内に存在する被測定物の測定面１０１における任意の断面線１１０上の任意の中点Ｍに対して、光ビーム１０３が照射されるとする。任意の中点Ｍが光ビーム１０３の照射領域１０２にあるとき、光ビームの照射方向ベクトルＶ１と、ファセットＦの法線ベクトルＶ２との３次元の角度は、それらのベクトルで構成される鋭角からなるαとして算出される。

具体的には、まず、角度αが３０°より小さいか否か判定する（ステップＳ４０９）。角度αが小さければ小さいほど、中点に対して垂直に光ビームが照射されるので、その頂点に対応する箇所を正確に測定することができる。したがって、判定部１５は、角度αが３０°より小さい場合（ステップＳ４０９：ＹＥＳ）、その中点を正確に測定できる測定可能領域として表示画面に青色で表示されるように設定する（ステップＳ４１２）。一方、角度αが３０°以上でかつ６０°より小さい場合（ステップＳ４０９：ＮＯ、ステップＳ４１０：ＹＥＳ）、判定部１５は、その中点を正確に測定できるか否か不確定である測定不確定領域として表示画面に黄色で表示されるように設定する（ステップＳ４１３）。また、角度αが６０°より大きい場合（ステップＳ４１０：ＮＯ）、判定部１５は、その中点を正確に測定することは不可能である測定不可能領域として表示画面に赤色で表示されるように設定する（ステップＳ４１１）。

ｉ番目の中点に表示画面上での色が設定されると、角度算出部１４は、ｉ＝ｉ＋１と設定する（ステップＳ４１４）。これにより、次の順番の中点に対して、上述したステップＳ４０６〜ステップＳ４１３の処理が行われる。

全ての中点について表示画面上での色が設定されると、表示部１６は、表示画面上に被測定物を中点に対応する２頂点間の線分毎に設定された色で表示する（ステップＳ４１５）。すると、表示画面上には、例えば図１６に示すような、測定可能領域が青色、測定不確定領域が黄色、測定不確定領域が赤色で着色された被測定物の断面線が表示される。これにより、ユーザは、プログラム生成装置４により生成された測定プログラムＰにより非接触装置２を動作させた際、測定可能領域、測定不確定領域、測定不可能領域を容易に識別することができる。また、測定不確定領域や測定不可能領域が存在する場合には、プログラム生成装置４により再度測定プログラムＰを生成させることにより、正確に測定することができる測定プログラムＰを作成することが可能となる。したがって、従来のように、現場で被測定物の計測時に、プログラムを修正したり、非接触測定装置の教示のやり直し作業をしたりしなくてよいので、測定時間の短縮やコスト削減を実現することができる。また、作業の熟練者でなくとも測定可能領域と測定不可能領域とを確認することができる。

なお、第２，３の実施の形態において、曲線を構成する線分の頂点または中点に、図１７に示すように、法線ベクトルＶ２の方向に沿った線分を描写し、この線分に色別表示をするようにしてもよい。このとき、角度αの大きさに応じて、線分の長さを可変とするようにしてもよい。例えば、角度αが０°に近づくほど線分を長くするようにしてもよい。さらに、図１８に示すように、曲線を構成する線分の頂点または中点に、タイルを配置し、そのタイル毎に色別表示を行うようにしてもよい。この場合、図１７の場合と同様、法線ベクトルの方向に沿った線分も併せて表示するようにしてもよい。これにより、ユーザは、プログラム生成装置４により生成された測定プログラムＰにより非接触装置２を動作させた際、測定可能領域、測定不確定領域、測定不可能領域をより容易に識別することができる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。

＜測定領域確認装置５＞
測定領域確認装置５は、図１９に示すように、測定可能空間算出部１１と、要素抽出部１２と、判定部１５と、表示部１６と、測定機データＤＢ１７と、ＣＡＤデータＤＢ１８と、線分算出部２１とを有する。

線分算出部２１は、測定機データ１７とＣＡＤデータ１８に基づいて、各ファセットとセンサ２０１の光ビームの出力部、すなわち光ビームの出力位置とを結ぶ線分を算出する。この線分は、例えば２点の座標値等で表される。

判定部１５は、線分算出部２１により算出された線分とＣＡＤデータ１８とに基づいて、線分算出部２１により算出された線分上において、任意のファセットとセンサ２０１との間に他のファセットが存在するか否かを確認し、他のファセットが存在すると当該任意のファセットを測定不可能領域として判定する。

＜測定領域確認動作＞
次に、図２０を参照して測定領域確認装置５による測定領域の確認動作について説明する。なお、図２０において、図４を参照して説明した第１の実施の形態と同等の処理については、同じ符号を付して適宜説明を省略する。

プログラム生成装置４により生成された測定プログラムＰが入力されると、測定領域確認装置５は、測定可能空間算出部１１により、測定可能空間Ｖを算出する（ステップＳ１０１）。

測定可能空間Ｖが測定されると、要素抽出部１２は、測定可能空間Ｖに含まれる被測定物のファセットを抽出する（ステップＳ１０２）。

ファセットが抽出されると、測定領域確認装置５は、ファセット毎に、センサ２０１の光ビームの出力位置と各ファセットとを結ぶ方向の線分を算出する。具体的には、全ファセットの中からｉ番目のファセットを選択する。なお、ｉの初期値は１とする（ステップＳ１０４）。ｉが全ファセットの数量ｎ以下であるならば（ステップ１０５：ＹＥＳ）、線分算出部２１は、ｉ番目のファセットの線分ｌ１を算出する（ステップＳ５０１）。例えば、図２１，図２２に示すように、断面略Ｚ字状の測定面１０１上に位置するファセットＦ１の場合、センサ２０１とファセットＦとを結ぶ方向のｌ１が算出される。なお、線分ｌ１は、照射方向ベクトルＶ１に沿って形成されることとなる。

線分ｌ１が算出されると、判定部１５は、線分ｌ１に干渉する他のファセットが存在するか否か確認する（ステップＳ５０２）。干渉するファセットＦ２が存在する場合（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、判定部１５は、ｉ番目のファセットＦ１を測定不可能領域として割り付ける（ステップＳ５０３）。一方、干渉するファセットが存在しない場合（ステップＳ５０２：ＮＯ）、判定部１５は、ｉ番目のファセットを測定不可能領域として割り付けない。

例えば、図２１，図２２に示すように、線分ｌ１が算出された場合、センサ２０１とファセットＦ１との間には、ファセットＦ２が存在する。このとき、センサ２０１から照射される光ビームは、ファセットＦ２により遮られてしまう。したがって、このような場合には、ファセットＦ１は測定不可能領域として設定する。

判定部１５による判定動作が行われると、線分算出部２１は、ｉ＝ｉ＋１と設定する（ステップＳ１１３）。これにより、次の順番のファセットに対して、上述したステップＳ１０５〜ステップＳ５０３の処理が行われる。

全てのファセットについて判定部１５により判定が行われると、表示部１６は、表示画面上に被測定物をファセット毎に設定された色で表示する（ステップＳ１１４）。本実施の形態においては、表示画面上には、測定不確定領域が赤色で着色された被測定物が表示される。これにより、ユーザは、プログラム生成装置４により生成された測定プログラムＰにより非接触装置２を動作させた際、測定不可能領域を容易に識別することができる。このような測定不可能領域が存在する場合には、プログラム生成装置４により再度測定プログラムＰを生成させることにより、正確に測定することができる測定プログラムＰを作成することが可能となる。したがって、従来のように、現場で被測定物の計測時に、プログラムを修正したり、非接触測定装置の教示のやり直し作業をしたりしなくてよいので、測定時間の短縮やコスト削減を実現することができる。また、作業の熟練者でなくとも測定可能領域と測定不可能領域とを確認することができる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、各ファセットとセンサ２０１の受光位置とを結ぶ線分に基づいて、測定不可能領域を判定するものである。したがって、第４の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。

＜測定領域確認装置５＞
測定領域確認装置５は、図１９に示すように、測定可能空間算出部１１と、要素抽出部１２と、角度算出部１４と、判定部１５と、表示部１６と、測定機データＤＢ１７と、ＣＡＤデータＤＢ１８と、線分算出部２１とを有する。

線分算出部２１は、測定機データ１７とＣＡＤデータ１８に基づいて、各ファセットとセンサ２０１の光ビームの受光部、すなわち光ビームの受光位置とを結ぶ線分を算出する。この線分は、例えば２点の座標値等で表される。

＜測定領域確認動作＞
次に、図２３を参照して測定領域確認装置５による測定領域の確認動作について説明する。なお、図２３において、図１９を参照して説明した第４の実施の形態と同等の処理については、同じ符号を付して適宜説明を省略する。

プログラム生成装置４により生成された測定プログラムＰが入力されると、測定領域確認装置５は、測定可能空間算出部１１により、測定可能空間を算出する（ステップＳ１０１）。

測定可能空間が測定されると、要素抽出部１２は、測定可能空間に含まれる被測定物のファセットを抽出する（ステップＳ１０２）。

ファセットが抽出されると、測定領域確認装置５は、ファセット毎に、センサ２０１の光ビームの受光位置と各ファセットとを結ぶ方向の線分を算出する。具体的には、全ファセットの中からｉ番目のファセットを選択する。なお、ｉの初期値は１とする（ステップＳ１０４）。ｉが全ファセットの数量ｎ以下であるならば（ステップ１０５：ＹＥＳ）、角度算出部１４は、ｉ番目のファセットの線分ｌ２を算出する（ステップＳ６０１）。例えば、図２４，図２５に示すように、断面略Ｌ字状の測定面１０１上に位置するファセットＦ１の場合、センサ２０１の受光部１１１とファセットＦ１とを結ぶ方向の線分ｌ２が算出される。

線分ｌ２が算出されると、判定部１５は、線分ｌ２に干渉する他のファセットが存在するか否か確認する（ステップＳ６０２）。干渉するファセットが存在する場合（ステップＳ６０２：ＹＥＳ）、判定部１５は、ｉ番目のファセットを測定不可能領域として割り付ける（ステップＳ６０３）。一方、干渉するファセットが存在しない場合（ステップＳ６０２：ＮＯ）、判定部１５は、ｉ番目のファセットを測定不可能領域として割り付けない。

例えば、図２４，図２５に示すように、線分ｌ２が算出された場合、センサ２０１の受光部１１１とファセットＦ１との間には、ファセットＦ２が存在する。このとき、センサ２０１から照射されファセットＦ１で反射した光ビームは、ファセットＦ２により遮られてしまう。したがって、このような場合には、ファセットＦ１は測定不可能領域として設定する。

判定部１５による判定動作が行われると、線分算出部２１は、ｉ＝ｉ＋１と設定する（ステップＳ１１３）。これにより、次の順番のファセットに対して、上述したステップＳ１０５〜ステップＳ６０３の処理が行われる。

［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。

＜測定領域確認装置５＞
測定領域確認装置５は、図２６に示すように、測定可能空間算出部１１と、要素抽出部１２と、ベクトル算出部１３と、角度算出部１４と、判定部１５と、表示部１６と、測定機データＤＢ１７と、ＣＡＤデータＤＢ１８と、角度判定部３１と、線分算出部３２とを有する。

角度判定部３１は、ベクトル算出部１３により算出された任意のファセットに対する照射方向ベクトルＶ１と、当該任意のファセットに対する法線ベクトルＶ２との間の角度αを比較し、この角度が所定の値であるか否かを判定する。

線分算出部３２は、角度判定部３１の判定結果に基づいて、照射方向ベクトルＶ１の延長線ｌ３を算出する。

判定部１５は、線分算出部３２により算出された延長線ｌ３線分とＣＡＤデータ１８とに基づいて、延長線ｌ３上において他のファセットが存在するか否かを確認し、他のファセットが存在するとこのファセットを測定不可能領域として判定する。

＜測定領域確認動作＞
次に、図２７を参照して測定領域確認装置５による測定領域の確認動作について説明する。なお、図２７において、図４を参照して説明した第１の実施の形態と同等の処理については、同じ符号を付して適宜説明を省略する。

測定可能空間が測定されると、要素抽出部１２は、測定可能空間に含まれる被測定物のファセットＦ１を抽出する（ステップＳ１０２）。

ファセットＦ１が抽出されると、ベクトル算出部１３は、そのファセットに対する照射方向ベクトルＶ１を算出する（ステップＳ１０３）。

照射方向ベクトルＶ１が算出されると、測定領域確認装置５は、ファセット毎に、照射方向ベクトルＶ１と法線ベクトルＶ２との角度αを算出する。具体的には、全ファセットの中からｉ番目のファセットを選択する。なお、ｉの初期値は１とする（ステップＳ１０４）。ｉが全ファセットの数量ｎ以下であるならば（ステップ１０５：ＹＥＳ）、ベクトル算出部１３は、ｉ番目のファセットの法線ベクトルＶ２を抽出する（ステップＳ１０６）。

法線ベクトルＶ２を抽出すると、角度算出部１４は、その法線ベクトルＶ２と対応するファセットＦ１の照射方向ベクトルＶ１の延長線（半直線１３）との角度αを算出する（ステップＳ１０７）。例えば、図２８に示すように、測定可能空間Ｖ内に存在する被測定物の断面略Ｚ字状の測定面１０１上における任意のファセットＦ１に対して、光ビーム１０３が照射されるとする。任意のファセットＦが光ビーム１０３の照射領域１０６にあるとき、光ビームの照射方向ベクトルＶ１の延長線１３と、ファセットＦ１の法線ベクトルＶ２との３次元の角度は、それらのベクトルで構成されるαとして算出される。

照射方向ベクトルＶ１と法線ベクトルＶ２との角度αが算出されると、角度判定部３１は、角度αが所定の角度、例えば９０°以下であるか否か判定する（ステップＳ７０１）。

角度αが９０°以下ではない場合（ステップＳ７０１：ＮＯ）、ｉ番目のファセットがセンサ２０１の方向を向くことになるので、角度判定部３１は、そのファセットＦ１を正常に測定することができると判断し、ステップＳ１１３の処理に進む。

角度αが９０°以下の場合（ステップＳ７０１：ＹＥＳ）、線分算出部３２は、照射方向ベクトルの延長線ｌ３を算出する（ステップＳ７０２）。

照射方向ベクトルの延長線ｌ３が算出されると、判定部１５は、その延長線ｌ３と干渉するファセットが存在するか否か判定する（ステップＳ７０３）。

干渉するファセットが存在しない場合（ステップＳ７０３：ＮＯ）、判定部１５は、ステップＳ１１３の処理に進む。

一方、干渉するファセットが存在する場合（ステップＳ７０３：ＹＥＳ）、判定部１５は、そのファセットを正確に測定することは不可能である測定不可能領域として表示画面に表示されるように割り付ける（ステップＳ７０４）。例えば、図２８，図２９に示すように、照射方向ベクトルＶ１の延長線ｌ３がファセットＦ２に干渉し、そのファセットＦ２が光ビーム１０３の照射領域１０６内にある場合、ファセットＦ２には、センサ２０１から照射された光ビーム１０３が遮断されて届かないものと見なすことができる。このような場合、図３０に示すように、測定不可能領域として設定されたファセットＦ２には、例えば赤色など他のファセットと異なる着色を施して表示画面に表示されるようにする。

ｉ番目のファセットに対する判定が行われると、角度算出部１４は、ｉ＝ｉ＋１と設定する（ステップＳ１１３）。これにより、次の順番のファセットに対して、上述したステップＳ１０５〜ステップＳ７０４の処理が行われる。

全てのファセットについて測定不可能領域であるか否かの判定が行われると、表示部１６は、表示画面上に被測定物をファセット毎に設定された色で表示する（ステップＳ１１４）。本実施の形態においては、表示画面上には、測定不確定領域が赤色で着色された被測定物が表示される。これにより、ユーザは、プログラム生成装置４により生成された測定プログラムＰにより非接触装置２を動作させた際、測定不可能領域を容易に識別することができる。このような測定不可能領域が存在する場合には、プログラム生成装置４により再度測定プログラムＰを生成させることにより、正確に測定することができる測定プログラムＰを作成することが可能となる。したがって、従来のように、現場で被測定物の計測時に、プログラムを修正したり、非接触測定装置の教示のやり直し作業をしたりしなくてよいので、測定時間の短縮やコスト削減を実現することができる。また、作業の熟練者でなくとも測定可能領域と測定不可能領域とを確認することができる。

［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、各ファセットからセンサ２０１の受光位置への方向に基づいて、測定不可能領域を判定するものである。したがって、第６の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。

ベクトル算出部１３は、測定機データＤＢ１７とＣＡＤデータＤＢ１８に基づいて、各ファセットから非接触測定機２のセンサ２０１の受光部に向かうベクトル（以下、受光方向ベクトルという）Ｖ３、すなわち各ファセットから受光部への方向を算出する。

角度判定部３１は、ベクトル算出部１３により算出された任意のファセットに対する受光方向ベクトルＶ３と、当該任意のファセットＦ１に対する法線ベクトルＶ２との間の角度αを比較し、この角度が所定の値であるか否かを判定する。

線分算出部３２は、角度判定部３１の判定結果に基づいて、受光方向ベクトルＶ３の延長線ｌ４を算出する。

判定部１５は、線分算出部３２により算出された延長線ｌ４とＣＡＤデータ１８とに基づいて、延長線ｌ４上において他のファセットが存在するか否かを確認し、他のファセットが存在するとこのファセットＦ２を測定不可能領域として判定する。

＜測定領域確認動作＞
次に、図３１を参照して測定領域確認装置５による測定領域の確認動作について説明する。なお、図３１において、図２７を参照して説明した第６の実施の形態と同等の処理については、同じ符号を付して適宜説明を省略する。

測定可能空間Ｖが測定されると、要素抽出部１２は、測定可能空間に含まれる被測定物のファセットＦ１を抽出する（ステップＳ１０２）。

ファセットＦ１が抽出されると、ベクトル算出部１３は、そのファセットＦ１に対する受光方向ベクトルＶ３を算出する（ステップＳ８０１）。

受光方向ベクトルＶ３が算出されると、測定領域確認装置５は、ファセット毎に、受光方向ベクトルＶ３と法線ベクトルＶ２との角度αを算出する。具体的には、全ファセットの中からｉ番目のファセットを選択する。なお、ｉの初期値は１とする（ステップＳ１０４）。ｉが全ファセットの数量ｎ以下であるならば（ステップ１０５：ＹＥＳ）、ベクトル算出部１３は、ｉ番目のファセットの法線ベクトルＶ２を抽出する（ステップＳ１０６）。

法線ベクトルＶ２を抽出すると、角度算出部１４は、その法線ベクトルＶ２と対応するファセットＦ１の受光方向ベクトルＶ３の延長線（半直線１４）との角度αを算出する（ステップＳ８０２）。例えば、図３２，図３３に示すように、測定可能空間Ｖ内に存在する被測定物の断面略Ｌ字状の測定面１０１上における任意のファセットＦ１に対して、光ビーム１０３が照射されるとする。任意のファセットＦ１が光ビーム１０３の照射領域１０６にあるとき、光ビームの受光方向ベクトルＶ３の延長線ｌ４と、ファセットＦ１の法線ベクトルＶ２との３次元の角度は、それらのベクトルで構成されるαとして算出される。

受光方向ベクトルＶ３と法線ベクトルＶ２との角度αが算出されると、角度判定部３１は、角度αが所定の角度、例えば９０°以下であるか否か判定する（ステップＳ８０３）。

角度αが９０°以下ではない場合（ステップＳ８０３：ＮＯ）、ｉ番目のファセットがセンサ２０１の方向を向くことになるので、角度判定部３１は、そのファセットを正常に測定することができると判断し、ステップＳ１１３の処理に進む。

角度αが９０°以下の場合（ステップＳ８０３：ＹＥＳ）、線分算出部３２は、受光方向ベクトルの延長線ｌ４を算出する（ステップＳ８０４）。

受光方向ベクトルＶ３の延長線ｌ４が算出されると、判定部１５は、その延長線ｌ４と干渉するファセットが存在するか否か判定する（ステップＳ８０５）。

干渉するファセットが存在しない場合（ステップＳ８０５：ＮＯ）、判定部１５は、ステップＳ１１３の処理に進む。

一方、干渉するファセットＦ２が存在する場合（ステップＳ８０５：ＹＥＳ）、判定部１５は、そのファセットＦ２を正確に測定することは不可能である測定不可能領域として表示画面に表示されるように割り付ける（ステップＳ８０６）。例えば、図３２，図３３に示すように、受光方向ベクトルＶ３の延長線ｌ４がファセットＦ２に干渉し、そのファセットＦ２が光ビーム１０３の照射領域１０６内にある場合、ファセットＦ２により反射される光ビームは、ファセットＦ１に遮断されて受光部１１１届かないものと見なすことができる。このような場合、図３４に示すように、測定不可能領域として設定されたファセットＦ２には、例えば赤色など他のファセットと異なる着色を施して表示画面に表示されるようにする。

ｉ番目のファセットに対する判定が行われると、角度算出部１４は、ｉ＝ｉ＋１と設定する（ステップＳ１１３）。これにより、次の順番のファセットに対して、上述したステップＳ１０５〜ステップＳ８０６の処理が行われる。

本発明は、光ビームによりセンシングを行う各種装置に適用することができる。

非接触測定機用の測定プログラムにおける測定領域の確認装置を適用した３次元測定システムの構成を示す模式図である。非接触測定機の構成を示すブロック図である。測定領域確認装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態における測定領域確認動作を示すフローチャートである。測定可能空間を説明するための図である。ファセットに対する法線ベクトルと照射方向ベクトルとの角度を説明するための図である。ファセット抽出動作を示すフローチャートである。測定可能空間とファセットの関係を示す図である。（ａ）は一部が測定可能空間内に存在するファセット、（ｂ）は測定可能空間内に存在する一部を新たなファセットとした図である。本発明の第２の実施の形態における測定領域確認動作を示すフローチャートである。被測定物の断面曲線の作成を説明する図である。頂点に対する法線ベクトルと照射方向ベクトルとの角度を説明するための図である。曲線の色別表示を示す図である。本発明の第３の実施の形態における測定領域確認動作を示すフローチャートである。中点に対する法線ベクトルと照射方向ベクトルとの角度を説明するための図である。曲線の色別表示を示す図である。曲線の色別表示の他の例を示す図である。曲線の色別表示の他の例を示す図である。本発明の第４の実施の形態における測定領域確認装置の構成を示すブロック図である。本発明の第４の実施の形態における測定領域確認動作を示すフローチャートである。線分ｌ１を説明するための斜視図である。線分ｌ１を説明するための正面図である。本発明の第５の実施の形態における測定領域確認動作を示すフローチャートである。線分ｌ２を説明するための斜視図である。線分ｌ２を説明するための正面図である。本発明の第６の実施の形態における測定領域確認装置の構成を示すブロック図である。本発明の第６の実施の形態における測定領域確認動作を示すフローチャートである。延長線ｌ３を説明するための正面図である。延長線ｌ３と干渉するファセットを説明するための正面図である。表示画面上のファセットの表示状態を模式的に示す図である。本発明の第７の実施の形態における測定領域確認動作を示すフローチャートである。延長線ｌ４を説明するための斜視図である。延長線ｌ４を説明するための正面図である。表示画面上のファセットの表示状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１…３次元測定システム、２…非接触測定機、３…３次元ＣＡＤ装置、４…プログラム生成装置、１１…測定可能空間算出部、１２…要素抽出部、１３…ベクトル算出部、１４…角度算出部、１５…判定部、１６…表示部、１７…測定機データＤＢ、１８…ＣＡＤデータＤＢ、２１…線分算出部、３１…角度判定部、３２…線分算出部、１０１…測定面、１０２…センサ２０１、１０３…光ビーム、１０４…測定開始点、１０５…測定終了点、１０６…測定可能領域、１０７…交点、１０９…移動経路、１１０…断面線、Ｃ…頂点、Ｆ，Ｆ’，Ｆ１，Ｆ２…ファセット、Ｐ…測定プログラム、ｌ１…線分、ｌ２…線分、ｌ３…延長線、ｌ４…延長線、Ｍ…中点、Ｖ…測定可能空間、Ｖ１…照射方向ベクトル、Ｖ２…法線ベクトル、Ｖ３…受光方向ベクトル、α…角度。

Claims

３次元空間内を移動可能に支持されて被測定対象に光ビームを照射するとともにその反射光を受光して前記被測定対象との距離を計測するセンサと、このセンサの位置および姿勢を制御する制御手段と、この制御手段により予め定められた経路に沿って移動させられた前記センサの計測結果から前記被測定対象の表面形状を演算する演算手段とを備えた非接触表面形状測定機による前記被測定対象の測定領域を確認する測定領域確認装置であって、
前記被測定対象の３次元形状を表す設計データを記憶する記憶手段と、
前記設計データから前記被測定対象の表面の構成要素を抽出する抽出手段と、
前記構成要素と前記制御手段により制御される前記センサとの位置関係に基づいて、前記構成要素の計測可能性を判定する判定手段と、
この判定手段による判定結果を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする測定領域確認装置。
前記抽出手段は、前記構成要素としてファセットを抽出し、
前記判定手段は、
前記ファセットに対して前記光ビームの照射方向を算出する方向算出手段と、
前記照射方向と前記ファセットの法線方向との角度を算出する角度算出手段と
を備え、
前記角度に基づいて、前記ファセットの計測可能性を判定する
ことを特徴とする請求項１記載の測定領域確認装置。
前記抽出手段は、前記構成要素として複数の線分から構成される被測定対象の測定面の断面線を抽出し、
前記判定手段は、
前記線分に対して前記光ビームの照射方向を算出する方向算出手段と、
前記照射方向と前記線分の法線方向との角度を算出する角度算出手段と
を備え、
前記角度に基づいて、前記線分の計測可能性を判定する
ことを特徴とする請求項１記載の測定領域確認装置。
前記角度算出手段は、前記線分の端点および前記線分の中点の一方における法線方向と前記照射方向との角度を算出する
ことを特徴とする請求項３記載の測定領域確認装置。
前記センサの光ビームの出力位置と前記構成要素とを結ぶ線分を算出する線分算出手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記線分に干渉する他の構成要素が存在するか否かに基づいて、前記ファセットの計測可能性を判定する
ことを特徴とする請求項１記載の測定領域確認装置。
前記センサの反射光の受光位置と前記構成要素とを結ぶ線分を算出する線分算出手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記線分に干渉する他の構成要素が存在するか否かに基づいて、前記ファセットの計測可能性を判定する
ことを特徴とする請求項１記載の測定領域確認装置。
１の構成要素に対して前記センサから照射される光ビームの照射方向を算出する方向算出手段と、
前記照射方向と前記１の構成要素の法線方向の角度が所定の角度であるか否かを判定する角度判定手段と、
前記角度が所定の角度範囲内にない場合、前記１の構成要素から前記照射方向に沿って前記センサ側と反対側に延びる半直線を算出する線分算出手段と
をさらに備え、
前記判定手段は、前記半直線に干渉する構成要素を計測不可能と判定する
ことを特徴とする請求項１記載の測定領域確認装置。
１の構成要素からの前記反射光の受光方向を算出する算出手段と、
前記受光方向と前記１の構成要素の法線方向の角度が所定の角度であるか否かを判定する角度判定手段と、
前記角度が所定の角度にない場合、前記１の構成要素から前記受光方向に沿って前記センサ側と反対側に延びる半直線を算出する線分算出手段と
をさらに備え、
前記判定手段は、前記半直線と干渉する構成要素を、計測不可能と判定する
ことを特徴とする請求項１記載の測定領域確認装置。
前記表示手段は、前記被測定対象を前記構成要素ごとに前記計測可能性に応じた色で表示する
ことを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項に記載の測定領域確認装置。
３次元空間内を移動可能に支持されて被測定対象に光ビームを照射するとともにその反射光を受光して前期比測定対象との距離を計測するセンサと、このセンサの位置および姿勢を制御する制御手段と、この制御手段により予め定められた経路に沿って移動させられた前記センサの計測結果から前記被測定対象の表面形状を演算する演算手段とを備えた非接触表面形状測定機による前記被測定対象の測定領域を確認する測定領域確認方法であって、
前記被測定対象の３次元形状を表す設計データを記憶する記憶ステップと、
前記設計データから前記被測定対象の表面の構成要素を抽出する抽出ステップと、
前記構成要素と前記制御手段により制御される前記センサとの位置関係に基づいて、前記構成要素の計測可能性を判定する判定ステップと、
この判定手段による判定結果を表示する表示ステップと
を備えたことを特徴とする測定領域確認方法。