專利名稱：形狀評價方法、形狀評價裝置及三維檢查裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明，三維地評價車輛等的評價對象物的表面形狀的形狀評價 方法及形狀評價裝置，還涉及對三維地對檢查象物的表面形狀進行檢 查的三維檢查裝置。
背景技術：
上述的專利文獻1及2中記載在拍攝檢查對象物表面上形成的光 線圖案得到高亮線時將高亮線定量化，從而定量地評價檢查對象物的 表面形狀品質。具體而言，專利文獻l記載的技術的目的在于，在將 高亮線作為圖像數(shù)據輸入計算機時，去除輸入的圖像數(shù)據中包含的噪 聲，根據去除噪聲后的高亮線數(shù)據定量地算出檢查對象物的表面形 狀。另外，專利文獻2中記載的技術是，根據拍攝的結果得到的圖像數(shù)據，將作為高亮線識別的圖案，自由地進行曲線擬合，其目的是消 除識別的高亮線上發(fā)生的不連續(xù)性問題和均勻性問題。特開平6 - 194148號公報 [專利文獻2 ]特開平7 一 332950號公才艮
但是，在通常進行的表面形狀的檢查過程中，拍攝高亮線的拍攝 裝置對于檢查對象物的相對位置(即拍攝視場)和光源的位置嚴格地 說并不是一定的，因此，即使檢查對象物的表面形狀相同，也有不能 充分獲得拍攝到的高亮線的圖像再現(xiàn)性的情況。因此，用這些方法檢 查的對象物的表面，檢查的結果不能嚴格再現(xiàn)，難以使檢查結果穩(wěn)定。 為了使檢查結果穩(wěn)定，需要進行改善精度的操作，即多次設定光源的 位置和拍攝位置等，并作成許多基于各位置的理想的光線圖案。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在解決這樣的問題，其目的在于提供能夠與光源和拍攝 裝置對于被檢查對象物的相對位置無關地適當評價這些對象物的表 面形狀的形狀評價方法及形狀評價裝置。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供能夠與光源和拍攝裝置對于檢查 對象物的相對位置無關地對檢查對象物的表面形狀進行適當檢查的 三維檢查裝置。
用來解決上迷問題的本發(fā)明的形狀評價方法的特征在于，包括如 下步驟識別評價對象物的表面形狀的形狀識別步驟；從所識別的評 價對象物的表面形狀上抽出代表點的代表點抽出步驟；確定以抽出的 代表點為中心的預定范圍的形狀的形狀確定步驟；對于上述各代表 點，定義基于照射光的光源的相對位置的光源方向矢量的矢量定義步 驟；以及在上述各代表點中，從與所定義的光源方向矢量對應的假想反射矢量被假想地作為視認方向確定的方向，僅選擇預定范圍內包含
的代表點的代表點選擇步驟；將上述選擇的各代表點的集合設為高亮 點群，并基于該高亮點群在評價對象物的表面作成假想地產生的高亮 線的高亮線作成步驟，此方法基于作成的高亮線進行評價對象物表面 形狀的評價。
使用這樣的形狀評價方法，能夠自由地設定對評價對象物照射光 的光照射方向和選擇代表點用的反射矢量的方向，即拍攝評價對象物 的視線方向，得到評價體表物的表面產生的高亮線(高亮點群)。因 此，能夠與光源和拍攝裝置對于評價對象物的相對位置無關地進行評 價對象物的表面形狀的適當評價。
另外，在上述代表點選擇步驟中，也可僅選擇由確定的形狀規(guī)定 的平面和預定的方向矢量成為平行的代表點。即，將某個確定的方向 作為視認照射在評價對象物上的光的方向，僅選擇在與該視i人方向和 平行的方向上反射的評價對象物表面上的點。這樣一來，就能夠有效 率地選擇照射在評價對象物上的高亮點群。
另外，上舉高亮線作成步驟中包含對于高亮點群中的任意的高 亮點，將預定范圍內包含的高亮點集中，從這些高亮點的集合確定直 線方向的步驟，就各高亮線而言，也可根據將確定的直線方向連接而 形成的折線來作成高亮線。這樣一來，就能夠由高亮點的集合簡單且 適當?shù)刈鞒筛吡辆€。
另外，也可以改變作為上述視認方向假想確定的方向，將對評價 對象物的表面形狀進行評價的評價值成為最大或最小的方向作為視
"^人方向確定。
另外，在上述形狀識別步驟中，根據測量上述評價對象物的表面形狀結果得到的測量值，識別評價對象物的表面形狀數(shù)據，但也可根 據假想地構成評價對象物時的形狀數(shù)據來識別評價對象物的表面形 狀數(shù)據。特別是后者，如果評價對象物通過壓制成形和射出成形等來 制造，可不需要實際成形，假想地評價模擬構建的形狀的表面形狀， 分析表面上產生的面應變等，從而能夠在評價對象物實際制造前研究 用于成形的條件。
另外，作為上述代表點抽出步驟，其方法并無特別限定，也可以 將一個包含等間隔配置的點群的平面投影到上述假想地構成的評價 對象物的形狀數(shù)據上，將上述點群投影到形狀數(shù)據上的位置作為代表 點抽出。這樣一來，就能夠容易地從整個形狀大致均勻地抽出形狀數(shù) 據上存在的代表點。
另外，本發(fā)明的形狀評價方法中，也可包括基于表面形狀的結果 修正上述形狀數(shù)據，再次進行評價的過程。這樣一來，在假想地創(chuàng)建 評價對象物時，能夠根據創(chuàng)建的評價對象物的形狀數(shù)據的評價修正評 價對象物的假想的形狀數(shù)據，以得到適當?shù)男螤顢?shù)據。從而可取得防 止實際制成評價對象物后發(fā)生形狀不良等情況的效果。
另外，本發(fā)明提供解決上述課題的形狀評價裝置，具體而言，其 特征在于包括識別評價對象物的表面形狀的步驟；從所識別的評價 對象物的表面形狀抽出代表點的步驟；確定以抽出的代表點為中心的 預定范圍的形狀的步驟；定義基于照射光到光源對于上述各代表點的 相對位置的光源方向矢量的步驟；在上述各代表點中，從與所定義的 光源方向矢量對應的反射矢量被作為視認方向確定的方向，僅選擇預 定范圍內包含的代表點的步驟；以及將上述選擇的各代表點的集合作 為高亮點群，并根據該高亮點群在評價對象物的表面作成假想地產生 的高亮線的步驟，該裝置基于作成的高亮線來對評價對象物的表面形 狀進行評價。
這樣的形狀評價裝置還可具備測量評價對象物的表面形狀的測 量部，基于該測量部結果測得的測量值來識別表面形狀數(shù)據。在這種 情況下進行評價時，能夠實時地識別評價對象物的形狀數(shù)據，因此能 夠簡易地執(zhí)行評價過程。
另外，這樣的形狀評價裝置還具備存儲區(qū)，用來存儲假想地構成 評價對象物時的表面形狀數(shù)據，基于存儲的表面形狀數(shù)據識別評價對 象物的表面形狀。這樣的形狀評價裝置，在通過壓制成形和射出成形 等制造評價對象物的情況下，能夠不用實際成形地假想地評價模擬構 建的形狀的表面形狀，分析表面上發(fā)生的面應變等。從而，能夠在評 價對象物實際制造前研究成形條件。
另外，本發(fā)明還提供解決上述課題的三維檢查裝置。具體而言是 三維地檢查檢查對象物的表面形狀三維檢查裝置，其中具備測量檢查 對象物的表面形狀的測量部，其特征在于，通過測量部識別檢查對象 物的表面形狀；從識別的檢查對象物的表面形狀上抽出代表點；確定 以抽出的代表點為中心的預定范圍的形狀；定義基于照射光的假想光 源對于上述各代表點的相對位置的光源方向矢量；在上述各代表點 中，從與基于對光源位置的相對位置定義的光源方向矢量對應的反射 矢量被認作為視認方向的方向，僅選擇預定范圍內包含的代表點；將 上述選擇的各代表點的集合設為高亮點群，并基于該高亮點群作成在 檢查對象物的表面假想地產生的高亮線；基于作成的高亮線進行檢查對象物的表面形狀的檢查。
另外，這樣的三維檢查裝置具備測量檢查對象物的表面形狀的測 量部，因此，能夠根據測量部結果測得的測量值實時地識別表面形狀 數(shù)據。因而，具有能夠連續(xù)且簡易地進行檢查過程的效果。
如以上說明，本發(fā)明能夠與照射評價對象物的光源和拍攝裝置的 相對位置無關地對評價對象物的表面形狀作出適當評價。



圖l是概略表示第1實施例的形狀評價裝置對評價對象物即汽車 車身的表面形狀進行評價的狀態(tài)的簡圖。
圖2是示意表示圖1所示的形狀評價裝置所包含的運算處理部的 內部結構的框圖。
圖3是假想地表示運算處理部中的圖1所示的形狀評價裝置的示意圖。
圖4是表示直至基于評價對象物(工件)的表面上的攝像數(shù)據取 得表示高亮線的高亮點群的過程的流程圖。
圖5表示計算評價對象物表面上的點上的法線矢量的狀況
圖6A是關于表示視認方向的方向、各代表點上的法線、代表點 (點P)所定義的平面、照射到代表點(點P)的光的方向、代表點(點 P)上的反射光的方向的示意圖。
圖6B是關于表示視認方向的方向、各代表點上的法線、代表點(點P)所定義的平面、照射到代表點(點P)的光的方向、代表點(點 P)上的反射光的方向的示意圖。
圖7是表示從高亮點群作成高亮線的過程的流程圖。
圖8是概略表示作成高亮線的過程。
圖9概略表示作成高亮線的過程。
圖IO概略表示作成高亮線的過程。
圖ll概略表示作成高亮線的過程。
圖12概略表示作成高亮線的過程。
圖13概略表示作成高亮線的過程。
圖14概略表示作成高亮線的過程。
圖15是表示評價對象物(工件)的表面上確定的高亮線的曲率的 曲線圖。
圖16概略表示第2實施例的形狀評價裝置的結構。 圖17是表示第2實施例的形狀評價裝置中，假想地進行假想構建 的面板的表面形狀評價的過程的流程圖。 附圖標記說明
1、 l，形狀評價裝置 5...工件(評價對象物) IO...測量部
20…CCD相機(攝像部)
30...運算處理部
31...圖像處理裝置
32…CPU
33…輸入部
34…顯示部
35...存儲區(qū)
50...模擬裝置
具體實施例方式
實施例l
以下，參照圖l至15就本發(fā)明實施例1的形狀評價裝置及形狀評價 方法進行說明。再有，本實施例說明對作為一例評價對象物的汽車車 身的表面形狀的評價示例。
圖l概略表示用于對評價對象物即汽車車身(以下稱r工件J ) 的表面形狀進行評價的形狀評價裝置l。形狀評價裝置l具備用光學方 法測量工件5的外觀形狀的測量部10和取得測量部10測得的測量數(shù)據 并分析輸入的測量數(shù)據的運算處理部30。以下，詳細說明各結構。
測量部10是^^知的進行三維形狀測定的裝置，具體而言，該裝置 光學地測量工件5的外觀形狀，并將其測量數(shù)據發(fā)送給運算處理部30。 測量數(shù)據被配置到運算處理部30中假想地構成的圓筒內的車輛位置。 運算處理部30根據發(fā)送的測量數(shù)據，抽出多個代表點作為點群數(shù)據存 入存儲區(qū)35。
測量部10能夠例如用CCD相機20識別工件5的表面形狀。CCD相 機20設在可大致拍攝工件5的整個表面的位置，取得來自工件5的表面 的攝像數(shù)據，并發(fā)送到運算處理部30。再有，CCD相機20可改變其拍 攝方向和靜止位置。
運算處理部30由通用計算機等構成，其內部如圖2所示，由圖像 處理裝置31、 CPU32、輸入部33、顯示部34、存儲器等的存儲區(qū)35等 構成。這樣的運算處理部30，從作為測量部10的CCD相機20得到攝像 數(shù)據，并分析該攝像數(shù)據，從而對工件5的表面形狀進行評價。運算 處理部30中，在對輸入的攝像數(shù)據進行包括坐標變換處理等的正規(guī)化 處理后，將攝像數(shù)據存儲。再有，關于基于來自CCD相機20的攝像數(shù)據進行工件5的表面形狀評價的評價方法，將在后面詳述。
圖3是表示運算處理部30中假想地構成的工件5的測量數(shù)據及光 照射部40的示意圖。如圖3所示，光照射部40具備以工件5為中心近 似圓筒狀地配置的卣素光源等的直線光源41、 41、...；將來自各 直線光源41的光變換成平行光的擴散板42、 42、...；以及將變換 后的光條紋狀地照射的遮光狹縫43、 43、...。直線光源41、擴散 板42及遮光狹縫43,大致一體地構成，工件5的測量數(shù)據通過運算處 理部30，沿光照射部40的近似圓筒狀的中心線C坐標變換，配置在預 定位置。這時，直線光源41和工件5具有預定的相對位置關系。運算 處理部30從相對于上迷的直線光源的圓筒中心方向以預定角度(例如 30度)傾斜的方向假想地拍攝工件5的大致整個表面，可取得來自工 件5的表面的拍攝數(shù)據。再有，構成為可改變拍攝方向和靜止位置。
用圖4所示的流程圖詳細說明，這樣構成的形狀評價裝置根據測 量部10測量的工件5的測量數(shù)據取得表示工件5的表面上產生的高亮 線的高亮點群，并評價工件5的表面形狀的過程。
首先，形狀評價裝置1通過測量部10測量工件5的三維形狀(步驟 101)，將測量數(shù)據發(fā)送到運算處理部30。運算處理部30接收測量部 IO測量數(shù)據，將測量后的工件5坐標變換到由直線光源41構成的圓筒 狀的光照射部40的內側的車輛位置(步驟102)。運算處理部30三維 地識別評價對象物即工件的表面形狀(步驟103)，同時從識別的工 件5的表面形狀上按預定間隔抽出代表點(步驟104)。抽出該代表點 的步驟(步驟104)可用任何方法進行抽取，只要能夠大致將評價對 象物的表面形狀整體覆蓋即可，例如，可以將由測量部10測量的以預 定間隔確定的各測量點的位置坐標直接作為代表點抽出。再有，從評 價對象物的表面抽出代表點時，最好將抽出代表點平均化，以使抽出 的代表點對于工件5的整個表面均勻分布，從工件5的整個表面大致均勻抽出代表點。
接著，以抽出的代表點的各位置為中心，確定評價對象物的表面形狀上的預定范圍的形狀(步驟105)。具體而言，如圖5所示，用微小三角形的集合表現(xiàn)評價對象物的表面，對于作為代表點抽出的各位置的周圍存在的全部三角形，計算各三角形的頂點和其他2點構成的2個矢量的外積(Nn),并求出除以這2個矢量的長度之積后的矢量，再計算所求出的各矢量之和(SNn)，并進行正規(guī)化。這樣得到的正規(guī)化矢量成為各代表點上的法線矢量，上述代表點上的評價對象物的表面由一個平面確定。
接著，根據工件5的表面形狀上抽出的各代表點和各直線光源41之間的相對位置關系，定義照射各代表點的光源的光源方向矢量(步驟106)。所定義的光源方向矢量被存儲在運算處理部30的存儲區(qū)35內。接著，在工件的表面形狀上抽出的各代表點中，從與所定義的光源方向矢量對應的反射矢量被作為視認方向確定的方向，僅選擇預定范圍內包含的代表點(步驟107)。選擇該代表點的過程，詳述如下。
即，作為高亮線被視認的光是在與表示視認方向的矢量平行的方向上從各代表點反射的光的集合，因此，可僅選擇各代表點上反射的光與運算處理部30中設定的拍攝方向(視認方向) 一致的代表點。因而，如圖6A所示，設表示作為視認方向的拍攝方向的方向矢量為矢量E、各代表點(點P)中的法線矢量為矢量N、照射代表點(點P)的光的方向矢量為矢量L、代表點(點P)上反射的光的方向矢量為矢量1/ ，在滿足式(1)的關系時，各代表點上的反射光與方向矢量(視認方向)成為平行。
L' 〃E，即L'與E構成的角0-O…(1)
再有，e可如下求出。
L' 'E叫L' Plcos0cos6=L' 'E/|L' ||E|e-Acos (L' .E/|L' ||E|)
但是，實際上評價對象物的表面形狀數(shù)據和代表點的抽出過程中包含誤差，因此，如式(2)所示，選擇反射矢量包含在從表示視認方向的矢量E開始的預定的范圍的代表點。將這樣選擇的代表點的集合(代表點群)設為高亮點群。
9=Acos(L' 'E/|L' ||E|) <s(s:容許誤差)…(2)
再有，以上說明的是用點狀的光源時的情況，而使用線狀光源時的情況如下。即，作為高亮線視認的光，是從各代表點在與表示視認方向的矢量平行的方向反射的光的集合，僅選擇各代表點上反射的光與運算處理部30中設定的拍攝方向(視認方向) 一致的代表點即可。因此，如圖6B所示，i殳表示作為禍j人方向的拍才聶方向的方向矢量為矢量E、各代表點(點P)中的法線矢量為矢量n、代表點(點P)中定義的平面為7T，該平面7t的法線矢量為V、照射代表點(點P)的光的方向矢量為矢量L、代表點(點P)上反射光的方向矢量為矢量L，，在滿足以下的(3)式的關系時，各代表點上的平面和方向矢量(視認方向)成為平行。再有，代表點(點P)上反射的反射光，全部落在一個平面上，該平面i殳為7t。
v.E寺'(3 )
但是，實際上由于評價對象物的表面形狀數(shù)據和代表點的抽出過程中包含誤差，如式(4)所示，因此，選擇反射矢量包含在從表示視認方向的矢量E開始的預定的范圍的代表點。將這樣選擇的代表點的集合(代表點群)設為高亮點群。
|v'E| < ￡ U:容許誤差) " ( 4 )
而且，根據由上述的過程選擇的高亮點群，作成高亮線后(步驟108)，評價作成的高亮線的曲率(步驟109)。以下詳細說明作成該高亮線代過程的具體例和高亮線的曲率評價的具體例。
圖7是從如上述選擇的高亮點群作成高亮線的流程圖，圖8~圖14概略表示作成高亮線的過程。以下，對作成高亮線的過程作詳細說明
首先，如圖8所示，從高亮點群中，確定任意l點(步驟201),以該點為中心的半徑r (r-微小距離)畫圓CO。然后，集中該圓CO所包含的高亮點，將其重心位置設為a (步驟202)。該重心位置a的位置被存入運算處理部30的存儲區(qū)35內。
接著，如圖9所示，將圓CO內所包含的高亮點的集合，用最小自乘法等方法進行直線逼近(步驟203 )。然后，可算出近似的直線l與圓CO的交點bO、 c0(步驟204 ),并將算出的這些交點存入運算處理部30的存儲區(qū)35內。再有，將點b0設為圖8中的箭頭P0的進行方向側，點cO在相同箭頭P的后方側。
這樣，求出所得到的圓和直線的交點，判斷是否得到新的圓中心(步驟205)，若是定為新的圓中心，就再次回到步驟201進行同樣的計算。這時，如圖10所示，集中以存儲的點bO為中心的半徑r的圓Cl內包含的新的高亮點，對于高亮點群，用與上述方法同樣的方法進行直線逼近，同樣地求出與圓C1的交點。再有，本實施例中，直線和圓的交點中，將圖9所示的箭頭Pl行進方向一側的交點設為bl。同樣，也在交點cO畫出新的圓(圖示省略)，進行高亮點群的直線逼近，求出新的交點。
再有，在步驟205中，作為未求出圓和直線的交點的情況，舉出例如不能對高亮點群進行直線逼近時的情況等。在這種情況下，例如圖11所示，由于確定的高亮點的周邊被認為是高亮線的端部周邊，這時就回到步驟201，確定別的高亮點。
另外(省略對流程圖的記載)，在步驟203中，如果在作成的圓Cl內包含步驟201求出的重心位置a，則判斷在確定的任意的高亮點周邊上，高亮點的集合為閉合的狀態(tài)，返回步驟201確定別的高亮點。
接著，從這樣作成的折線，作成通過各節(jié)的預定位置的曲線(步驟208 )。圖13是一例這樣作成的曲線，通過各節(jié)的l/4及3/4的位置的3次樣條曲線。然后，將這樣作成的曲線作為高亮線，用該高亮線來對評價對象物的表面形狀進行評價。
接著，就上述步驟109中進行的、評價對象物上顯示的高亮線的曲率評價的具體方法進行說明。圖14表示在上述圖13所示的樣條曲線上等間隔(=d)地賦予評價點后的狀況。賦予評價點的間隔(=d)設定為約O.l ~ 15mm的孩t小間隔。
作為用這樣被賦予的評價點評價曲率的方法，例如可以采用這樣的方法基于一個評價點的前后所包含的3個評價點的位置，逼近通過這3點的曲線，再求出該逼近曲線的曲率。另外，作為評價曲率的方法，這之外還有描畫以一個評價點為中心的半徑R(例如R-15mm )的圓，將該圓所包含的高亮點群圓弧逼近，能夠將得到的圓弧的曲率作為設為中心的評價點上的曲率。再有，作為評價曲率方法，除這些以外還可采用各種已知的方法。
這樣，圖15表示一例求出了各評價點上的曲率的結果。圖15是表示工件5的表面上中確定的高亮線的曲率示曲線圖，橫軸表示線長([mm])，縱軸表示曲率。從該曲線圖可知，圖15中曲率的稍大的點A(曲率約0.01)及點B(曲率約0.006)，被認作表面形狀中的不良狀態(tài)。這樣，通過求出工件5的表面形狀上的各高亮線的曲率，能夠獲知工件5的整體表面形狀上的不良狀態(tài)。再有，在顯示工件5的表面形狀時，也可基于以上述方式求出的曲率信息而改變顯示方法。即，用按預定的曲率范圍進行分色等方式，視覺上直觀地顯示工件5的表面形狀，從而能夠簡便地識別視覺上直觀表示的工件的表面形狀的不良狀態(tài)。
再有，作為這樣的視覺上直觀地表示工件的表面形狀狀態(tài)的方法，不僅基于求出的表面形狀的曲率進行，也可基于曲率的變化率進行。這樣更加合適，因為可以在視覺上更明確地顯示評價對象物的表面形狀的變化。
本實施例是表示本發(fā)明的形狀評價裝置及形狀評價方法的實施例，并不對本發(fā)明構成特別的限定。例如，本實施例，測量作為評價對象物的工件的形狀，用所測量的形狀求出照射在實際的評價對象物上的光在評價對象物上描出的高亮線，對該表面形狀作出評價，但是本發(fā)明也可用于對假想創(chuàng)造的評價對象物的表面形狀進行評價。
例如，在進行對于用模具成形的成形品等的形狀評價時，可在實際成形品制造前，對通過模擬假想地作成的成形品假想地照射光，求出假想地產生的高亮線，對該成形品的表面形狀進行評價。以下，說明這樣的具體例。
實施例2
本實施例中，評價對象物是假想地作成的，因此不需要具體地測量其形狀的測量部。本實施例中，對假想地作成的評價對象物的表面
形狀進行評價，因此，如圖16所示，形狀評價裝置l，中，假想地作成 評價對象物的模擬裝置50連接在上述的實施例中說明的運算處理部 30上。再有，本實施例中給出的是運算處理部30和模擬裝置50分開構 成的例，但它們也可由一體的計算機構成。以下，就這樣的形狀評價 裝置1，假想地對模擬裝置50上假想地構建的面板的表面形狀進行評價 的示例，用圖17所示的流程圖進行說明。
首先，取得模擬裝置50中假想地構建的面板的形狀數(shù)據(步驟 301)，運算處理部30中，將取得的形狀數(shù)據向車輛位置(步驟302) 坐標變換后，基于形狀數(shù)據識別三維形狀(步驟303)。并且，運算 處理部30從識別的面板的形狀上按預定間隔抽出代表點(步驟304)。 抽出該代表點的步驟(步驟304),對假想地構成的面板的形狀數(shù)據， 投影一個包含等間隔配置的點群的平面，將這些點群在形狀數(shù)據上投 影的位置作為代表點抽出。這樣一來，形狀數(shù)據上抽出的代表點，被 從形狀數(shù)據的整體大致均勻地抽出。
接著，對面板的形狀數(shù)據上抽出的各代表點相對地確定假想的直 線光源的位置(步驟306)。該直線光源的位置可確定在任意的位置 上。然后，根據直線光源和面板之間的相對位置關系，定義將光照射 到各代表點底光源的光源方向矢量(步驟307)，將定義的光源方向 矢量存儲在運算處理部30的存儲區(qū)35內。
接著，在面板的表面形狀上抽出的各代表點中，從與所定義的光 源方向矢量對應的反射矢量被作為視認方向確定的方向，僅選擇預定范圍內包含的代表點(步驟308 )。選擇該代表點步驟，與上述的實 施例相同，因此省略其詳細"i兌明。
然后，根據上述的步驟選擇的高亮點群，假想地作成高亮線(步 驟309)，并評價作成的高亮線的曲率(步驟310)。作成這些高亮線 步驟的具體例，及高亮線曲率評價的具體例，均與上述的實施例相同， 因此其詳細說明省略。
然后，基于評價的高亮線的曲率，將對作成的形狀數(shù)據的評價與 預定的基準比較(步驟311)，若未得到充分的評價，就修正形狀數(shù) 據(步驟312)，回到步驟301再次進行評價。反復進行這樣的形狀數(shù) 據的修正和評價，直到滿足一定的基準。
這樣，對于假想地作成的形狀數(shù)據的表面形狀，反復進行假想的 評價且同時修正形狀數(shù)據，從而能夠在實際成形品制造前消除假想的 作成的形狀數(shù)據內的不良狀態(tài)。因此，用這樣的修正后的形狀數(shù)據， 防止實際制成形品時產生的不良狀態(tài)。
再有，上述的實施例中說明的均為對評價對象物進行表面形狀評 價，但本發(fā)明并不以此為限，例如也可適用于對物體的表面形狀作三 維檢查的三維檢查裝置。即，將本發(fā)明用于具備測量評價對象物的形 狀數(shù)據的測量單元的、基于測量數(shù)據對檢查對象物的表面形狀作三維 檢查的三維檢查裝置，就能夠進行高精度的三維形狀檢查。
可廣泛用于三維地評價車輛等的評價對象物的表面形狀的形狀 評價方法及形狀評價裝置，還可用于對檢查對象物的表面形狀作三維 檢查的三維檢查裝置。
權利要求
1.一種對評價對象物的表面形狀進行評價的形狀評價方法，其特征在于，具備形狀識別步驟，識別評價對象物的表面形狀；代表點抽出步驟，從所識別的評價對象物的表面形狀上抽出代表點；形狀確定步驟，確定以所抽出的代表點為中心的預定范圍的形狀；矢量定義步驟，根據所述各代表點與照射光的光源的相對位置來定義光源方向矢量；代表點選擇步驟，從所述各代表點中，僅選擇與所定義的光源方向矢量對應的假想反射矢量包含在從假想地確定為視認方向的方向起始的預定范圍內的代表點；以及高亮線作成步驟，將所選擇的各代表點的集合作為高亮點群，根據該高亮點群作成在評價對象物的表面上假想地產生的高亮線，所述形狀評價方法根據作成的高亮線對評價對象物的表面形狀進行評價。
2. 權利要求1所述的形狀評價方法，其特征在于，在所述代表 點選擇步驟中，僅選擇由確定的形狀所規(guī)定的平面與預定的方向矢量 成為平行的代表點。
3. 權利要求1或2所述的形狀評價方法，其特征在于， 所述高亮線作成步驟包含對于高亮點群中的任意的高亮點，將預定范圍內包含的高亮點集中，并從這些高亮點的集合來確定直線方 向的步驟，根據通過連接對各高亮點確定的直線方向而形成的折線作成高 亮線。
4. 權利要求1至3中任一項所述的形狀評價方法，其特征在于， 改變假想地確定為所述視認方向的方向，將用于對評價對象物的表面形狀進行評價的評價值成為最大或最小的方向確定為視認方向。
5. 權利要求1至4中任一項所述的形狀評價方法，其特征在于，所述形狀識別步驟，根據測量所述評價對象物的表面形狀的結果而得到的測量值來識別評價對象物的表面形狀數(shù)據。
6. 權利要求1至4中任一項所述的形狀評價方法，其特征在于，所述形狀識別步驟，通過讀取表示評價對象物的形狀的假想形狀數(shù)據來識別評價對象物的表面形狀數(shù)據。
7. 權利要求6所述的形狀評價方法，其特征在于，所述代表點抽出步驟，向所述假想地構成的評價對象物的形狀數(shù)據投影一個包含等間隔配置的點群的平面，將所述點群被投影在形狀數(shù)據上的位置作為代表點抽出。
8. 權利要求6或7所述的形狀評價方法，其特征在于，根據進行表面形狀的評價的結果來修正所述形狀數(shù)據，再次進行評價。
9. 一種評價對象物的表面形狀的形狀評價裝置，其特征在于，具備高亮線作成步驟，其中包括識別評價對象物的表面形狀；從識別的評價對象物的表面形狀上抽出代表點；確定以抽出的代表點為中心的預定范圍的形狀；根據所述各代表點與照射光的光源的相對位置來定義光源方向矢量；從所述各代表點中，僅選擇與所定義的光源方向矢量對應的反射矢量包含在從確定為視認方向的方向起始的預定范圍內的代表點；以及將所選擇的各代表點的集合作為高亮點群，根據該高亮點群作成在評價對象物的表面上假想地產生的高亮線，所述形狀評價裝置根據作成的高亮線進行評價對象物的表面形狀的評價。
10. 權利要求9所述的形狀評價裝置，其特征在于，還具備測量檢查對象物的表面形狀的測量部，根據用測量部測量的結果得到的測量值來識別表面形狀數(shù)據。
11. 權利要求9或10所述的形狀評價裝置，其特征在于，還具備 存儲假想地構成評價對象物時的表面形狀數(shù)據的存儲區(qū)，根據存儲的 表面形狀數(shù)據來識別評價對象物的表面形狀。
12. —種對檢查對象物的表面形狀進行三維檢查的三維檢查裝 置，具備測量檢查對象物的表面形狀的測量部，其特征在于，執(zhí)行如下步驟通過測量部識別檢查對象物的表面形狀； 從識別的檢查對象物的表面形狀上抽出代表點； 確定以抽出的代表點為中心的預定范圍的形狀； 根據所述各代表點與照射光的假想光源的相對位置來定義光源 方向矢量；從所述各代表點中，僅選擇與所定義的光源方向矢量對應的反射 矢量包含在從確定為視認方向的方向起始的預定范圍內的代表點；將所選擇的各代表點的集合作為高亮點群，根據該高亮點群作成 在檢查對象物的表面上假想地產生的高亮線，并根據作成的高亮線對 檢查對象物的表面形狀進行檢查。
全文摘要
本發(fā)明能夠與光源和拍攝裝置對于檢查對象物的相對位置無關地適當?shù)卦u價對象物的表面形狀。包括如下步驟識別評價對象物的表面形狀的形狀識別步驟；從所識別的評價對象物的表面形狀上抽出代表點的代表點抽出步驟；確定以抽出的代表點為中心的預定范圍的形狀的形狀確定步驟；對于上述各代表點，根據與照射光的光源的相對位置定義光源方向矢量的矢量定義步驟；以及從所述各代表點中，僅選擇從確定為視認方向的方向上看，與根據與光源位置的相對位置來定義的光源方向矢量對應的反射矢量包含在預定范圍內的代表點的代表點選擇步驟；將所選擇的各代表點的集合作為高亮點群，根據該高亮點群作成在檢查對象物的表面上假想地產生的高亮線的高亮線作成步驟。根據作成的高亮線進行評價對象物表面形狀的評價。
文檔編號G01B11/25GK101680752SQ20088001751
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月20日 優(yōu)先權日2007年5月25日
發(fā)明者三田太一, 中川浩行, 蔦森秀夫 申請人:豐田自動車株式會社