JPH0789044B2 - 貫通孔測定用受光装置および貫通孔測定用受光方法および貫通孔の三次元位置測定装置および貫通孔の三次元位置測定方法および複数貫通孔の三次元位置測定装置および複数貫通孔の三次元位置測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、貫通孔測定用受光装置および貫通孔測定用
受光方法および貫通孔の三次元位置測定装置および複数
貫通孔の三次元位置測定方法および複数貫通孔の三次元
位置測定装置および貫通孔の三次元位置測定方法にかか
る。

詳細には、貫通孔を形成した被加工物の貫通孔の適否を
判断するに当たり、貫通孔を含む貫通孔付近の被測定物
背面に光源を設置しあるいは光源からの光を投光し、透
過光を受光部で光情報として受光し、透過光の有無によ
って得られる明暗差により貫通孔像を得、さらには貫通
孔像と所望の基準貫通孔との比較により貫通孔の適否を
判断可能な貫通孔測定装置に使用可能な受光装置に係
る。および、空間上に位置する測定箇所、例えば被測定
物である鋼板に穿設する測定箇所である貫通孔の測定位
置からの三次元位置を測定する測定装置および方法に係
る。すなわち更に詳細には、組立ライン中に測定位置を
予め設定するとともに、予め測定位置と測定装置との三
次元的位置関係を求め、組立ライン等を移動中の鋼板、
自動車ボデー等被測定物に穿設した孔等測定箇所の測定
装置に対する三次元的位置を被測定物から離れた場所か
ら測定することで被測定物における測定箇所の適否の判
断をする三次元位置測定装置に係る。

（従来の技術） 従来、鋼板等の被測定物に設けた被測定箇所の適否を判
断するための三次元位置を測定する三次元位置装置とし
ては、第21図に図示する測定装置が知られている。

この従来例では、鋼板（101）に穿設された貫通孔（10
2）の、三次元位置をＸ軸方向を計測するＸ軸ピン（10
3）ａ、Ｙ軸方向を計測するＹ軸ピン（103）ｂ、Ｚ軸方
向を計測するＺ軸ピン（103）ｃと、貫通孔（102）に挿
入する可動ピン（104）とからなる。

即ち、予め可動ピン（104）を、所望の基準貫通孔位置
に設置し、Ｘ軸ピン（103）ａ、Ｙ軸ピン（103）ｂ、Ｚ
軸ピン（103）ｃのピン先端を、可動ピン（104）表面に
接触させる。この状態を各軸ピンにおける０位置とす
る。ついで可動ピン（104）を貫通孔（102）に挿入す
る。すると、貫通孔（102）の設置位置によって可動ピ
ン（104）は移動されるが、各軸ピンからなる接触セン
サー（105）ａ、（105）ｂ、（105）ｃでプラス方向ま
たはマイナス方向の移動方向、および移動量とて感知さ
れ、感知された情報を信号として伝達する。移動方向、
移動量の信号を受けた各判断部（106）ａ、（106）ｂ、
（106）ｃでは、各軸方向に関する所望の関係基準貫通
孔位置の情報信号を伝達する基準信号発生部（107）
ａ、（107）ｂ、（107）ｃからの基準信号をも受ける。

判断部（106）ａ、（106）ｂ、（106）ｃでは各々両信
号を比較し移動量が基準貫通孔の誤差の範囲内か否かを
判断し、表示部（108）にその適否を表示する。このと
き、測定装置と被測定物の測定位置との三次元的関係は
予め求められているため、表示される適否は被測定物に
形成する貫通孔（102）の位置の適否を表示することと
なる。

（発明が解決しようとする課題） しかし従来の測定装置では、４本のピンによる接触式で
あったため孔形状、ピン摩耗等の現象により精度の低下
を生ずる問題点を有した。更に、接触式のため、ライン
上の移動する被測定物の計測にあたっては、被測定物の
移動を停止させ接触するため停止時間が長くなる問題点
を有した。

これらの問題点を解決するため、発明者は特願昭62-446
81「貫通孔測定用受光装置」において、「被測定物表面
に投光する測定用光源と、貫通孔を形成された被測定物
を設置したとき測定用光源に対し被測定物を挟んだ反対
側に位置するとともに被測定物表面で測定用光源からの
光を反射する反射光に比し相対的に暗い背景と、被加工
物表面で反射する反射光を感知する受光部とからなる貫
通孔測定用受光装置において、受光部には被写界深度が
浅くかつ被測定物表面に焦点を合わせたレンズを付設す
るとともに、被測定物表面と背景間には、レンズの焦点
が合わないために背景からの受光量が被測定物表面に比
し低下する距離を設けることを特徴とする貫通孔測定用
受光装置」を提案した。この「貫通孔測定用受光装置」
では、「被測定物表面に、測定用光源を投光する。する
と、被測定物表面における貫通孔形成部分以外では反射
光を生じ、貫通孔部分は背景の暗部として表わされ、受
光部では貫通孔と貫通孔周囲は明暗差として感知され
る。このとき、受光部には被写界深度が浅くかつ被測定
物表面に焦点を合わせたレンズを付設しており、かつ被
測定物表面と背景とはレンズの焦点が合わないため背景
からの受光量が被測定物表面に比し低下する距離を設け
ているため、受光部で感知される貫通孔と貫通孔周囲の
明暗差は強調され、両者の輪郭は明瞭となる」との作用
を有するものである。

さらに、発明者は、特願昭62-78962「貫通孔の三次元位
置測定装置」において「被測定物表面に投光する照明手
段と、貫通孔を形成された被測定物を測定位置に設置し
たとき照明手段に対し被測定物を挟んだ反対側に位置す
るとともに被測定物表面で照明手段からの照明を反射す
る反射光に比し相対的に暗い背景と、貫通孔面に向けて
設置され被加工物表面が反射する反射光を感知し感知す
る明暗に応じて信号を発生する受光手段と、反射光を発
生せず貫通孔を通した背景の暗部として受光部で感知さ
れる貫通孔像と所望の基準貫通孔像を比較する二次元判
別手段と、貫通孔形成面に向けて設置され貫通孔穿設面
およびセンサー間との距離を感知し、距離を信号として
伝達する一次元センサーと、一次元センサーで得られた
距離と、所望の基準貫通孔穿設面および一次元センサー
間の距離とを比較する一次元判別手段とからなることを
特徴とする貫通孔の三次元位置測定装置」を提案した。
この「貫通孔の三次元位置測定装置」は、「被測定物表
面に、照明手段で投光する。すると、被測定物表面にお
ける貫通孔形成部分以外では反射光を生じ、貫通孔部分
は背景の暗部として表され、受光手段では貫通孔と貫通
孔周囲は明暗として感知される。

受光部で感知された明暗は信号として二次元判別手段に
伝送されるが、受光部で感知された暗部は貫通孔像を表
わすことになり、二次元判別手段では、貫通孔像を表わ
す信号を受けることとなる。二次元判別手段では、所望
の基準貫通孔からの情報を受光部で感知した場合の基準
貫通孔像情報を記憶する基準信号発生手段からの基準信
号も受ける。実際に計測されている二次元上の貫通孔像
を表わす信号と、二次元の基準貫通孔情報を表わす基準
信号とを二次元判別手段で比較する。一次元位置は一次
元センサーで得られた貫通孔穿設面の距離と、所望の基
準貫通孔穿設面における距離とを比較しておこなう。従
って、貫通孔の受光手段、面位置測定装置との三次元位
置と、所望の基準貫通孔の三次元位置とを比較すること
になる。」との作用を有するものである。

さらに、発明者は、特願昭62-115651「貫通孔の三次元
位置測定装置」において「被測定物表面に投光する照明
手段と、貫通孔を形成された被測定物を測定位置に設置
したとき照明手段に対し被測定物を挟んだ反対側に位置
するとともに被測定物表面で照明手段からの照明を反射
する反射光に比し相対的に暗い背景と、貫通孔面に向け
て設置され被加工物表面が反射する反射光を感知し感知
する明暗に応じて信号を発生する受光手段と、受光手段
とは貫通孔に対し角度をもたせて設置され被加工物表面
で反射する反射光を感知するとともに感知する明暗に応
じて信号を発生する補助受光手段と、反射光を発生せず
貫通孔を通した背景の暗部として受光手段で感知される
貫通孔像と、あらかじめ測定された所望の被測定物の受
光手段で感知される所望の基準貫通孔像を比較する判別
手段と、反射光を発生せず貫通孔を通した背景の暗部と
して補助受光手段で感知される貫通孔像と、あらかじめ
測定された所望の被測定物の補助受光手段で感知される
所望の基準貫通孔像を比較する補助判別手段とからなる
ことを特徴とする貫通孔の三次元位置測定装置」を提案
した。この「貫通孔の三次元位置測定装置」では、「被
測定物表面に、照明手段から投光する。すると、被測定
物表面における貫通孔形成部分以外では反射光を生じ、
貫通孔部分は背景の暗部として表され、受光手段および
補助受光手段では各々貫通孔と貫通孔周囲は明暗差とし
て感知される。

受光手段および補助受光手段で各々感知された明暗差は
信号として判別手段および補助判別手段に各々伝送され
るが、受光手段および補助受光手段で各々感知された暗
部は各受光部で感知された貫通孔像を表わすことにな
り、判別手段および補助判別手段では、貫通孔像を表わ
す信号を受けることとなる。判別手段および補助判別手
段では、あらかじめ測定した所望の被測定物の基準貫通
孔からの情報を受光手段および補助受光手段で各々感知
した基準貫通孔像情報を記憶する基準信号発生手段から
の基準信号も受領する。実際に計測されている貫通孔像
を表わす信号と、基準貫通孔情報を表わす基準信号とを
判断手段および補助判別手段で各々比較する。

受光手段と補助受光手段とは、貫通孔に対して角度をも
って設置されている。そのため、各受光手段で感知され
る貫通孔の暗部即ち貫通孔像は、各受光手段と貫通孔間
のなす角度分だけ貫通孔像の重心位置あるいは面積等の
入力される情報が異なったものとして感知される。

受光手段と補助受光手段との距離が一定していれば、受
光手段、補助受光手段、貫通孔、の位置関係に変化が無
ければ受光手段、補助受光手段で受像される貫通孔像
は、一定である。しかし受光手段、補助受光手段と貫通
孔の位置が変化すると、受光手段と貫通孔と補助受光手
段のなす角度は変化する。この角度が変化すれば、各受
光手段で感知される貫通孔像の重心位置の違い、あるい
は面積にも変化を生ずる。そこで、受光手段および補助
受光手段で暗部として感知される各貫通孔像を受け、所
望の基準貫通孔を形成した場合の両受光手段で感知され
る貫通孔像の面積、あるいは重心位置とを比較する。

従って、測定する貫通孔の受光手段、測定装置との三次
元位置と、所望の基準貫通孔の三次元位置とを比較する
ことになる。」の作用を有する。

さらに、特願昭62-311758「貫通孔の三次元位置測定装
置」において、「被測定物表面に投光する照明手段と、
貫通孔を形成された被測定物を測定位置に設置したとき
照明手段に対し被測定物を挟んだ反対側に位置するとと
もに被測定物表面で照明手段からの照明を反射する反射
光に比し相対的に暗い背景と、貫通孔面に向けて設置さ
れ被加工物表面が反射する反射光を感知し感知する明暗
に応じて信号を発生する受光手段と、受光手段とは貫通
孔に対し角度をもたせて設置され被加工物表面で反射す
る反射光を感知するとともに感知する明暗に応じて信号
を発生する補助受光手段と、反射光を発生せず貫通孔を
通した背景の暗部として受光手段で感知される貫通孔像
と所望の基準貫通孔像を比較する二次元判別手段と、受
光手段および補助受光手段で暗部として感知される貫通
孔像を比較して差異を演算する演算手段と、演算手段で
演算された両貫通孔像の差異と所望の基準貫通孔像を測
定した場合における両受光手段で得られる貫通孔像の差
異を比較することで、所望の基準貫通孔と受光手段間の
距離と、貫通孔と受光手段間の距離との差異を求める一
次元判別手段とからなることを特徴とする貫通孔の三次
元位置測定装置」を提案した。この「貫通孔の三次元位
置測定装置」では、「被測定物表面に、照明手段から投
光する。すると、被測定物表面における貫通孔形成部分
以外では反射光を生じ、貫通孔部分は背景の暗部として
表され、受光手段では貫通孔と貫通孔周囲は明暗差とし
て感知される。

受光手段で感知された明暗差は信号として二次元判別手
段に伝送されるが、受光手段で感知された暗部は貫通孔
像を表わすことになり、二次元判別手段では、貫通孔像
を表わす信号を受けることとなる。二次元判別手段で
は、所望の基準貫通孔からの情報を受光手段で感知した
場合の基準貫通孔像情報を記憶する基準信号発生手段か
らの基準信号も受ける。実際に計測されている二次元上
の貫通孔像を表わす信号と、二次元の基準貫通孔情報を
表わす基準信号とを二次元判断手段で比較する。

貫通孔と測定装置の距離は、補助受光手段を設けた場合
は、次のように求める。即ち、受光手段と補助受光手段
とは、貫通孔に対して角度をもって設置されている。そ
のため、各受光手段で感知される貫通孔の暗部即ち貫通
孔像は、各受光手段と貫通孔間のなす角度分だけ貫通孔
像の重心位置あるいは面積等の入力される情報が異なっ
たものとして感知される。

受光手段と補助受光手段との距離が一定していれば、受
光手段と貫通孔の位置が変化すると、受光手段と貫通孔
と補助受光手段のなす角度は変化する。この角度が変化
すれば、各受光手段で感知される貫通孔像の内径・面積
等の形状に変化を生じる。そこで、受光手段および補助
受光手段で暗部として感知される各貫通孔像を受け、演
算手段で面積差あるいは貫通孔像の内径の差を演算し貫
通孔穿設面と受光手段重心との水平距離を算出する。面
積、あるいは内径と、所望の基準貫通孔を形成した場合
の両受光手段で感知される貫通孔像により求められる貫
通孔穿設面と、受光手段との水平基準距離を比較する。

従って、測定する貫通孔の受光手段、測定装置との三次
元位置と、所望の基準貫通孔の三次元位置とを比較する
ことになる。」の作用を有する。

この発明は、これらの「貫通孔の三次元位置測定装置」
等を、透過光利用タイプの貫通孔の測定用受光装置等あ
るいは三次元位置測定装置等においても提供するもので
ある。しかしながら、単に透過光を使用した場合は、例
えば測定用光源を被測定物の貫通口と受光装置の反対側
に設置する。すると、三者が直線上に位置しないと受光
装置では光源からの光を受光することは困難となる課題
を有する。

さらに、近接した位置に設けられた２以上の貫通孔を反
射光利用タイプの「貫通孔の三次元位置測定装置」を用
いて測定する反射光が相互に影響し、正確な測定が困難
となる場合が生ずる可能性があった。

（課題を解決する為の手段） これらの課題を解決するため、 貫通孔を形成された被測定物と、被測定物背面に位置す
る乱反射面と、乱反射面を照明する測定用光源と、貫通
孔を透過してくる乱反射面で反射された測定用光源から
の透過光に比し相対的に暗い被測定物表面と、透過光を
感知する受光部と、受光部に付設された被測定物表面に
焦点を合わせた被写界深度が浅いレンズとからなること
を特徴とする貫通孔測定用受光装置、 および、 貫通孔を形成された被測定物を、乱反射面に対して測定
側を背にして設置し、次いで乱反射面に測定用光源で照
明し、乱反射面で反射され貫通孔を透過する透過光およ
び、透過光に比し相対的に暗い貫通孔周辺の被測定物表
面を、被測定物表面に焦点を合わせた被写界深度が浅い
レンズで受光することで、貫通孔およびその周囲部分に
於ける明暗差を、感知することを特徴とする貫通孔測定
用受光方法、 および、 被測定物背面に位置する反射面を照明する測定用光源
と、被測定物表面に焦点を合わせた被写界深度が浅く貫
通孔面に向けて設置された、乱反射面で反射され被測定
物表面の貫通孔を透過する透過光および、透過光に比し
相対的に暗い貫通孔周囲の被測定物表面を感知し、感知
する明暗に応じて信号を発生する受光手段と、透過光と
して受光部で感知される貫通孔像と所望の基準貫通孔像
を比較する二次元判別手段と、貫通孔形成面に向けて設
置され貫通孔形成面およびセンサー間との距離を感知
し、距離を信号として伝達する一次元センサーと、一次
元センサーで得られた距離と、所望の基準貫通孔形成面
および一次元センサー間の距離とを比較する一次元判別
手段とからなることを特徴とする貫通孔の三次元位置測
定装置、 および、 貫通孔を形成された被測定物を乱反射面に対して測定側
を背にして設置し、次いで乱反射面に測定用光源で照明
し、乱反射面で反射され貫通孔を透過する透過光および
透過光に比し相対的に暗い貫通孔周辺の被測定物表面
を、被測定物表面に焦点を合わせた被写界深度が浅いレ
ンズからなる受光部で受光することで、貫通孔およびそ
の周囲部分に於ける明暗差を感知し、受光部で感知され
た明暗差は信号として二次元判別手段に伝送し、二次元
判別手段では、所望の基準貫通孔からの情報を受光部で
感知した場合の基準貫通孔像情報を記憶する基準信号発
生手段からの基準信号も受領し、次いで実際に計測され
ている二次元上の貫通孔像を表わす信号と、二次元の基
準貫通孔情報を表わす基準信号とを比較することで二次
元上の位置を測定し、一次元位置は、貫通孔形成面に向
けて設置され貫通孔形成面およびセンサー間との距離を
感知する一次元センサーで得られた貫通孔穿設面の距離
と、所望の基準貫通孔穿設面における距離とを比較する
ことで貫通孔の三次元上の位置を測定する貫通孔の三次
元位置測定方法、 および、 被測定物背面に位置する乱反射面を照明する測定用光源
と、被測定物表面に焦点を合わせた被写界深度が浅く貫
通孔面に向けて設置された、乱反射面で反射され被測定
物表面の貫通孔を透過する透過光および、透過光に比し
相対的に暗い貫通孔周囲の被測定物表面を感知し、感知
する明暗に応じて信号を発生する受光手段と、受光手段
とは貫通孔に対し角度をもたせて設置され被加工物表面
で透過光および、透過光に比し相対的に暗い貫通孔周囲
の被測定物表面を感知するとともに感知する明暗差に応
じて信号を発生する補助受光手段と、透過光として受光
手段で感知される貫通孔像とあらかじめ測定された所望
の貫通孔を形成された被測定物を受光手段で感知された
所望の基準貫通孔像を比較する判別手段と、透過光とし
て補助受光手段で感知される貫通孔像とあらかじめ測定
された所望の貫通孔を形成された被測定物を補助受光手
段で感知された所望の基準貫通孔像を比較する補助判別
手段とからなることを特徴とする貫通孔の三次元位置測
定装置、 および、 貫通孔を形成された被測定物を乱反射面に対して測定側
を背にして設置し、次いで乱反射面に測定用光源で照明
し、乱反射面で反射され貫通孔を透過する透過光および
透過光に比し相対的に暗い貫通孔周辺の被測定物表面
を、被測定物表面に焦点を合わせた被写界深度が浅くレ
ンズからなる受光部および受光部に対して角度を持たせ
て設置された補助受光部で各々受光することで、貫通孔
およびその周囲部分に於ける明暗差を感知し、感知した
明暗差をあらわす信号はそれぞれ判別手段および補助判
別手段に伝送し、判別手段および補助判別手段で明部分
は貫通孔像としてそれぞれ感知され、次いで各貫通孔像
とあらかじめ測定された所望の貫通孔を形成された被測
定物を受光手段および補助受光手段で感知された基準貫
通孔像とを比較することで貫通孔の三次元上の位置を測
定する貫通孔の三次元位置測定方法、 および、 被測定物背面に位置する乱反射面を照明する測定用光源
と、被測定物表面に焦点を合わせた被写界深度が浅く貫
通孔面に向けて設置された、乱反射面で反射され被測定
物表面の貫通孔を透過する透過光および、透過光に比し
相対的に暗い貫通孔周囲の被測定物表面を感知し、感知
する明暗に応じて信号を発生する受光手段と、受光手段
とは貫通孔に対し角度をもたせて設置され被加工物表面
で透過光および、透過光に比し相対的に暗い貫通孔周囲
の被測定物表面を感知するとともに感知する明暗に応じ
て信号を発生する補助受光手段と、透過光として受光手
段で感知される貫通孔像とあらかじめ測定された所望の
貫通孔を形成した被測定物を受光手段で感知された所望
の基準貫通孔像を比較する二次元判別手段と、受光手段
および補助受光手段で透過光として感知される貫通孔像
を比較して差異を演算する演算手段と、演算手段で演算
された両貫通孔像の差異と所望の基準貫通孔像を測定し
た場合における両受光手段で得られる貫通孔像の差異を
比較することで、所望の基準貫通孔と受光手段間の距離
と、貫通孔と受光手段間の距離との差異を求める一次元
判別手段とからなることを特徴とする貫通孔の三次元位
置測定装置、 および、 貫通孔を形成された被測定物を乱反射面に対して測定側
を背にして設置し、次いで乱反射面に測定用光源で照明
し、乱反射面で反射され貫通孔を透過する透過光および
透過光に比し相対的に暗い貫通孔周辺の被測定物表面
を、被測定物表面に焦点を合わせた被写界深度が浅いレ
ンズからなる受光部および受光部とは角度を持たせて設
置された補助受光部で各々受光することで、貫通孔およ
びその周囲部分に於ける明暗差を感知し、透過光として
受光手段で感知される貫通孔像とあらかじめ測定された
所望の貫通孔を形成した被測定物を受光手段で感知され
た所望の基準貫通孔像を二次元判別手段で比較すること
で二次元上の差異をもとめ、受光手段および補助受光手
段で透過光として感知される貫通孔像を比較して差異を
演算手段で演算し、演算手段で演算された両貫通孔像の
差異と所望の基準貫通孔像を測定した場合における両受
光手段で得られる貫通孔像の差異を比較することで、所
望の基準貫通孔と受光手段間の距離と、貫通孔と受光手
段間の距離との差異を一次元判別手段で求めることで貫
通孔の三次元位置を測定することを特徴とする貫通孔の
三次元位置測定装置、 を、提供する。

および、 被測定物に設けられた複数の貫通孔の一については、被
測定物表面に投光する照明手段と、貫通孔を形成された
被測定物を測定位置に設置したとき照明手段に対し被測
定物を挟んだ反対側に位置するとともに被測定物表面で
照明手段からの照明を反射する反射光に比し相対的に暗
い背景と、被測定物表面に焦点を合わせた被写界深度が
浅く貫通孔面に向けて設置され被加工物表面が反射する
反射光を感知し感知する明暗に応じて信号を発生する受
光手段と、反射光を発生せず貫通孔を通した背景の暗部
として受光部で感知される貫通孔像と所望の基準貫通孔
像を比較する二次元判別手段と、貫通孔形成面に向けて
設置され貫通孔穿設面およびセンサー間との距離を感知
し、距離を信号として伝達する一次元センサーと、一次
元センサーで得られた距離と、所望の基準貫通孔穿設面
および一次元センサー間の距離とを比較する一次元判別
手段とからなる貫通孔の三次元位置測定装置を、設け他
の貫通孔については、被測定物背面に位置する反射面を
照明する測定用光源と、貫通孔面に向けて設置された、
乱反射面で反射され被測定物表面の貫通孔を透過する透
過光および、透過光に比し相対的に暗い貫通孔周囲の被
測定物表面を感知し、感知する明暗に応じて信号を発生
する受光手段と、透過光として受光部で感知される貫通
孔像と所望の基準貫通孔像を比較する二次元判別手段
と、貫通孔形成面に向けて設置され貫通孔形成面および
センサー間との距離を感知し、距離を信号として伝達す
る一次元センサーと、一次元センサーで得られた距離
と、所望の基準貫通孔形成面および一次元センサー間の
距離とを比較する一次元判別手段とからなる貫通孔の三
次元位置測定装置を、設けるとともに、複数の各一次元
センサーが固定され、測定位置と測定位置の解除との選
択の可能な振り込み装置を設けることを特徴とする複数
貫通孔の三次元位置測定装置、 および、 複数の貫通孔を形成された被測定物の貫通孔の一につい
ては、被測定物表面に、照明手段を投光し、被測定物表
面で反射された貫通孔周囲の反射光および反射光に比し
相対的に暗い背景を表す貫通孔部分を、被測定物表面に
焦点を合わせた被写界深度が浅いレンズからなる受光部
で受光することで、貫通孔およびその周囲部分に於ける
明暗差を感知し、受光部で感知された明暗差は信号とし
て二次元判別手段に伝送し、二次元判別手段では、所望
の基準貫通孔からの情報を受光部で感知した場合の基準
貫通孔像情報を記憶する基準信号発生手段からの基準信
号も受領し、次いで実際に計測されている二次元上の貫
通孔像を表わす信号と、二次元の基準貫通孔情報を表わ
す基準信号とを比較することで二次元上の位置を測定
し、一次元位置は、貫通孔形成面に向けて設置され貫通
孔形成面およびセンサー間との距離を感知する一次元セ
ンサーで得られた貫通孔穿設面の距離と、所望の基準貫
通孔穿設面における距離とを比較することで貫通孔の三
次元上の位置を測定するとともに、他の貫通孔について
は、貫通孔を形成された被測定物を乱反射面に対して測
定側を背にして設置し、次いで乱反射面に測定用光源で
照明し、乱反射面で反射され貫通孔を透過する透過光お
よび透過光に比し相対的に暗い貫通孔周辺の被測定物表
面を、被測定物表面に焦点を合わせたレンズからなる受
光部で受光することで、貫通孔およびその周囲部分に於
ける明暗差を感知し、受光部で感知された明暗差は信号
として二次元判別手段に伝送し、二次元判別手段では、
所望の基準貫通孔からの情報を受光部で感知した場合の
基準貫通孔像情報を記憶する基準信号発生手段からの基
準信号も受領し、次いで実際に計測されている二次元上
の貫通孔像を表わす信号と、二次元の基準貫通孔情報を
表わす基準信号とを比較することで二次元上の位置を測
定し、一次元位置は、貫通孔形成面に向けて設置され貫
通孔形成面およびセンサー間との距離を感知する一次元
センサーで得られた貫通孔穿設面の距離と、所望の基準
貫通孔穿設面における距離とを比較することで貫通孔の
三次元上の位置を測定するとともに、複数の各一次元セ
ンサーが固定された振り込み装置を、測定位置と測定位
置の解除との選択をすることで複数の貫通孔のそれぞれ
の三次元位置を測定することを特徴とする複数貫通孔の
三次元位置測定方法、 を、提供する。

（作用） 特許請求の範囲第１項および第２項記載の発明では、 被測定物背面に位置する乱反射面に、測定用光源を投光
する。すると被測定物表面側では、乱反射面で反射され
た反射光により貫通孔形成部分で透過光を生じ、それ以
外の部分では透過光を通さないため、貫通孔形成部分以
外では相対的に暗い暗部として表わされ、受光部では貫
通孔と貫通孔周囲は明暗差として感知される。このと
き、受光部には被測定物表面に焦点を合わせた被写界深
度が浅いレンズを付設しており、受光部で感知される貫
通孔と貫通孔周囲の明暗差は強調され、両者の輪郭は明
瞭となるとの作用を有する。

特許請求の範囲第３項および第４項記載の発明では、 被測定物背面に位置する乱反射面に、測定用光源を投光
する。すると被測定物表面側では、乱反射面で反射され
た反射光により貫通孔形成部分で透過光を生じ、それ以
外の部分では透過光を通さないため、貫通孔形成部分以
外では相対的に暗い暗部として表わされ、受光部では貫
通孔と貫通孔周囲は明暗差として感知される。このと
き、受光部には被測定物表面に焦点を合わせた被写界深
度が浅いレンズを付設しており、受光部で感知される貫
通孔と貫通孔周囲の明暗差は強調され、両者の輪郭は明
瞭となる。

受光部で感知された明暗は信号として二次元判別手段に
伝送されるが、受光部で感知された明部は貫通孔像を表
わすことになり、二次元判別手段では、貫通孔像を表わ
す信号を受けることとなる。二次元判別手段では、所望
の基準貫通孔からの情報を受光部で感知した場合の基準
貫通孔像情報を記憶する基準信号発生手段からの基準信
号も受ける。実際に計測されている二次元上の貫通孔像
を表わす信号と、二次元の基準貫通孔情報を表わす基準
信号とを二次元判別手段で比較する。一次元位置は一次
元センサーで得られた貫通孔穿設面の距離と、所望の基
準貫通孔穿設面における距離とを比較しておこなう。従
って、貫通孔の受光手段、面位置測定装置との三次元位
置と、所望の基準貫通孔の三次元位置とを比較すること
になる。

特許請求の範囲第５項および第６項記載の発明では、 被測定物背面に位置する乱反射面に、測定用光源を投光
する。すると被測定物表面側では、乱反射面で反射され
た反射光により貫通孔形成部分で透過光を生じ、それ以
外の部分では透過光を通さないため、貫通孔形成部分以
外では相対的に暗い暗部として表わされ、受光部および
補助受光部では貫通孔と貫通孔周囲は明暗差として感知
される。このとき、受光部には被測定物表面に焦点を合
わせた被写界深度が浅いレンズを付設しており、受光部
で感知される貫通孔と貫通孔周囲の明暗差は強調され、
両者の輪郭は明瞭となる。

受光手段および補助受光手段で各々感知された明暗差は
信号として判別手段および補助判別手段に各々伝送され
るが、受光手段および補助受光手段で各々感知された明
部は各受光部で感知された貫通孔像を表わすことにな
り、判別手段および補助判別手段では、貫通孔像を表わ
す信号を受けることとなる。判別手段および補助判別手
段では、あらかじめ測定した所望の被測定物の基準貫通
孔からの情報を受光手段および補助受光手段で各々感知
した基準貫通孔像情報を記憶する基準信号発生手段から
の基準信号も受領する。実際に計測されている貫通孔像
を表わす信号と、基準貫通孔情報を表わす基準信号とを
判断手段および補助判別手段で各々比較する。

受光手段と補助受光手段とは、貫通孔に対して角度をも
って設置されている。そのため、各受光手段で感知され
る貫通孔の暗部即ち貫通孔像は、各受光手段と貫通孔間
のなす角度分だけ貫通孔像の重心位置あるいは面積等の
入力される情報が異なったものとして感知される。

受光手段と補助受光手段との距離が一定していれば、受
光手段、補助受光手段、貫通孔、の位置関係に変化が無
ければ受光手段、補助受光手段で受像される貫通孔像
は、一定である。しかし受光手段、補助受光手段と貫通
孔の位置が変化すると、受光手段と貫通孔と補助受光手
段のなす角度は変化する。この角度が変化すれば、各受
光手段で感知される貫通孔像の重心位置の違い、あるい
は面積にも変化を生ずる。そこで、受光手段および補助
受光手段で暗部として感知される各貫通孔像を設け、所
望の基準貫通孔を形成した場合の両受光手段で感知され
る貫通孔像の面積、あるいは重心位置とを比較する。

従って、測定する貫通孔の受光手段、測定装置との三次
元位置と、所望の基準貫通孔の三次元位置とを比較する
ことになる。

特許請求の範囲第７項および第８項記載の発明では、 被測定物背面に位置する乱反射面に、測定用光源を投光
する。すると被測定物表面側では、乱反射面で反射され
た反射光により貫通孔形成部分で透過光を生じ、それ以
外の部分では透過光を通さないため、貫通孔形成部分以
外では相対的に暗い暗部として表わされ、受光部では貫
通孔と貫通孔周囲は明暗差として感知される。このと
き、受光部には被測定物表面に焦点を合わせた被写界深
度が浅いレンズを付設しており、受光部で感知される貫
通孔と貫通孔周囲の明暗差は強調され、両者の輪郭は明
瞭となる。受光手段で感知された明暗差は信号として二
次元判別手段に伝送されるが、受光手段で感知された明
部は貫通孔像を表わすことになり、二次元判別手段で
は、貫通孔像を表わす信号を受けることとなる。二次元
判別手段では、所望の基準貫通孔からの情報を受光手段
で感知した場合の基準貫通孔像情報を記憶する基準信号
発生手段からの基準信号も受ける。実際に計測されてい
る二次元上の貫通孔像を表わす信号と、二次元の基準貫
通孔情報を表わす基準信号とを二次元判断手段で比較す
る。

貫通孔と測定装置の距離は、次のように求める。即ち、
受光手段と補助受光手段とは、貫通孔に対して角度をも
って設置されている。そのため、各受光手段で感知され
る貫通孔の暗部即ち貫通孔像は、各受光手段と貫通孔間
のなす角度分だけ貫通孔像の重心位置あるいは面積等の
入力される情報が異なったものとして感知される。

受光手段と補助受光手段との距離が一定していれば、受
光手段と貫通孔の位置が変化すると、受光手段と貫通孔
と補助受光手段のなす角度は変化する。この角度が変化
すれば、各受光手段で感知される貫通孔像の内径・面積
等の形状に変化を生じる。そこで、受光手段および補助
受光手段で暗部として感知される各貫通孔像を受け、演
算手段で面積差あるいは貫通孔像の内径の差を演算し貫
通孔穿設面と受光手段重心との水平距離を算出する。面
積、あるいは内径と、所望の基準貫通孔を形成した場合
の両受光手段で感知される貫通孔像により求められる貫
通孔穿設面と、受光手段との水平基準距離を比較する。

従って、測定する貫通孔の受光手段、測定装置との三次
元位置と、所望の基準貫通孔の三次元位置とを比較する
ことになる。

特許請求の範囲第９項および第10項記載の発明では、 複数の各一次元センサーが固定され、測定位置と測定位
置の解除との選択の可能な振り込み装置を振り込ませ、
各一次元センサーを各貫通孔の測定位置に位置付ける。
ついで、測定する一の貫通孔については、被測定物表面
に、照明手段を投光する。すると、被測定物表面におけ
る貫通孔形成部分以外では反射光を生じ、貫通孔部分は
背景の暗部として表され、受光手段では貫通孔と貫通孔
周囲は明暗として感知される。

受光部で感知された明暗は信号として二次元判別手段に
伝送されるが、受光部で感知された暗部は貫通孔像を表
わすことになり、二次元判別手段では、貫通孔像を表わ
す信号を受けることとなる。二次元判別手段では、所望
の基準貫通孔からの情報を受光部で感知した場合の基準
貫通孔像情報を記憶する基準信号発生手段からの基準信
号も受ける。実際に計測されている二次元上の貫通孔像
を表わす信号と、二次元の基準貫通孔情報を表わす基準
信号とを二次元判別手段で比較する。一次元位置は一次
元センサーで得られた貫通孔穿設面の距離と、所望の基
準貫通孔穿設面における距離とを比較しておこなう。従
って、貫通孔の受光手段、面位置測定装置との三次元位
置と、所望の基準貫通孔の三次元位置とを比較すること
になる。

同時に他の貫通孔については、被測定物背面に位置する
乱反射面に、測定用光源を投光する。すると被測定物表
面側では、乱反射面で反射された反射光により貫通孔形
成部分で透過光を生じ、それ以外の部分では透過光を通
さないため、貫通孔形成部分以外では相対的に暗い暗部
として表わされ、受光部では貫通孔と貫通孔周囲は明暗
差として感知される。このとき、受光部には被測定物表
面に焦点を合わせた被写界深度が浅いレンズを付設して
おり、受光部で感知される貫通孔と貫通孔周囲の明暗差
は強調され、両者の輪郭は明瞭となる。

受光部で感知された明暗は信号として二次元判別手段に
伝送されるが、受光部で感知された明部は貫通孔像を表
わすことになり、二次元判別手段では、貫通孔像を表わ
す信号を受けることとなる。二次元判別手段では、所望
の基準貫通孔からの情報を受光部で感知した場合の基準
貫通孔像情報を記憶する基準信号発生手段からの基準信
号も受ける。実際に計測されている二次元上の貫通孔像
を表わす信号と、二次元の基準貫通孔情報を表わす基準
信号とを二次元判別手段で比較する。一次元位置は一次
元センサーで得られた貫通孔穿設面の距離と、所望の基
準貫通孔穿設面における距離とを比較しておこなう。従
って、貫通孔の受光手段、面位置測定装置との三次元位
置と、所望の基準貫通孔の三次元位置とを比較すること
になる。

したがって同時に、複数の貫通孔の三次元位置が測定可
能とされる。

測定後は、振り込み装置を測定位置から解除する。

（実施例） この第１発明および第２発明に係る第１実施例を表わす
第１図、同使用状態を表わす第２図、第３図に従って説
明する。

（211）は被測定物である。被測定物（211）は、この実
施例では自動車組立ライン（212）上の未塗装の鋼板を
加工してなる自動車モノコックボデーからなる。（21
0）は、乱反射面であり、この実施例では自動車モノコ
ックボデーの内部の一部からなる。

被測定物（211）には、貫通孔測定の前工程で他部品取
付けのため穿設した貫通孔（213）を設ける。（214）は
自動車組立ライン（212）を内部に設ける工場施設、（2
15）は工場施設に設ける採光窓である。（216）は遮光
板であり、被測定物（211）の被測定物表面側（217）へ
直接照射する自然光を遮光する。

（218）は測定用光源である。測定用光源としてはこの
実施例では、集光度の高いスポット照明を使用し75W、
被測定面で1000lxとなるハロゲン燈、タングステン燈等
を使用する。測定用光源（218）としては光量が安定し
ていることがのぞましい。測定用光源（218）は、乱反
射面（210）に向けて設置する。測定用光源（218）は、
乱反射面（210）に向けて設置する。

（219）は受光部である。受光部（219）は被測定物（21
1）を挟んで乱反射面（210）と反対側に設置し、入力し
てきた光情報を電気信号に変換する。受光部（219）は
この実施例ではCCDカメラからなる。受光部（219）の被
測定物（211）側には、300mmf4程度の望遠レンズ（21
9）ａを固定する。望遠レンズ（219）ａを付設すること
で、受光部（219）は被写界深度が浅くなり焦点の合っ
ていない部分では受光量は極端に低下する。被測定物表
面側（217）、測定用光源（218）、受光部（219）、望
遠レンズ（219）ａで受光装置（201）を構成する。（22
0）は画像処理部であり、受光部（219）から入力する信
号を受領して、画像処理しCRT画面からなる表示部（22
1）に貫通孔像（Ａ）を表示する。

（222）は、表示部（221）同様に画像処理部（220）か
らの信号を受ける判断部である。判断部（222）は画像
処理信号と同様に、所望の基準貫通孔の形状、面積、あ
るいは貫通孔像（Ａ）の重心位置等を記憶する基準信号
発生部（223）からの基準信号も受ける。

次にこの実施例の作用について説明する。まず、乱反射
面（210）に向けて、測定用光源（218）を投光する。す
ると、被測定物（211）の貫通孔（213）形成箇所背面お
よびその周囲に、乱反射面（210）で乱反射された測定
用光源（218）からの反射光が投光される。光量は被測
定面でも1,000lx程度と従来の3,000lxに比し低くともよ
い。また、測定用光源（218）、貫通孔（213）、受光部
（219）が、直線上に位置しなくとも乱反射面に照射さ
れて生ずる反射光は受光部（219）で受光される。

測定用光源（218）の光量は従来例に比し下げられ、他
方被測定物（211）の背景側は自然光のうち被測定物表
面側（217）に入光する直接光のみを遮光板（216）によ
って遮光したにすぎない。そのため、受光部（219）位
置からは測定用光源（218）を透過する貫通孔（213）
と、透過孔周囲そのまま現れるため、明るく表われる貫
通孔（213）部分との明暗差は従来例に比し小なくな
る。

しかし、受光部（219）には、被写界深度が浅く、焦点
の合っていない部分では受光量が極端に低下する望遠レ
ンズ（219）ａを有しており、望遠レンズのピントは、
被測定物（211）の貫通孔（213）表面に合っている。そ
のため、被測定物（211）の貫通孔（213）周囲と貫通孔
（213）を通した透過光との明度差は標準レンズを使用
した場合に比し強調して受光部（219）では感知する。
また被写界深度が浅いため、被測定物表面側（217）と
間に直射光が入る場合を除き、自然光が若干入ったとし
ても、とらえる画像に影響は少ない。

そのため貫通孔（213）の輪郭はくっきりした形で即
ち、貫通孔（213）の画像の輪郭が明瞭な形で受光され
る。

受光部（219）のCCDカメラで受領された光情報は電気信
号に変換され、画像処理部（220）に送られる。画像処
理部（220）で受けた信号は画像処理して画像信号とし
て表示部（221）に伝送され貫通孔像（Ａ）として表示
する。

画像処理部（220）からの信号は、同時に判断部（222）
でも受ける。

受領された貫通孔像情報は、被測定物（211）から受光
部（219）までの距離のため生ずる透過光の拡散の誤差
を修正した上で基準信号発生部（223）から伝送される
所望の基準貫通孔情報信号と形状、面積、貫通孔像の重
心位置、この実施例では重心位置を比較し、許容範囲内
か否かを判断し、貫通孔の適否を表示部に適否表示
（Ｂ）として表示する。貫通孔像の重心位置の比較によ
って、形成された貫通孔の適否を判断する場合は、第３
図に示すように、所望の基準貫通孔像（Ａ）′の重心
Ｏ′と、測定された貫通孔像（Ａ）の重心Ｏとの位置の
ずれが、誤差範囲内か否かを判断しておこなう。適否表
示にしたがい、否状態の被加工物は除かれる。

比較例 25mmf1.8広角レンズ、50mmf1.4標準レンズ、300mmf4望
遠レンズを各々CCDカメラ先端に固定し、モニタ（表示
部）上寸法、倍率、分解能（δ）、被写界深度（Ｄ）を
比較した。

倍率、分解能を幾何学的撮像寸法算出方法により求
める。

第４図において X:実寸法 x:CCDカメラで感知する撮像寸法 L:被写体距離 F:焦点距離 このとき ｘ＝FX/L の関係が成立する。

機器による補正をおこなった上でモニタ（表示部）上に
表示される物体の大きさ（ｘ′）とその倍率は、以下の
ように求められる。

ｘ′＝（撮像寸法:x）×（補正値）／（有効画寸法）
（mm） 倍率＝ｘ′/X 分解能（δ）は以下のように求められる。

δ＝1/｛（倍率）×（モニタ画素数）／（モニタ寸
法）｝（mm/画素） 被写界深度の算出 第５図において d₁ :後方被写界深度 d₂ :前方被写界深度 d₃ :焦点深度 L :被写体距離 δ：許容錯乱円 である。

F:焦点距離 f:絞り値 とすると、D:被写界深度は以下の式で求められる。

Ｄ＝d₁−d₂ ＝F²L/｛F²−（Ｌ−Ｆ）δｆ｝−F² L/｛F²＋（Ｌ−Ｆ）δｆ｝（mm） 被写体間距離Ｌ＝700mm 被写体実寸法Ｘ＝6.5φ とすると、 300mmf4の望遠レンズ（δ＝0.03）では、 被写界深度:Dは以下の様に求められる。

Ｄ＝300²×700/｛300²−（700−300）×0.03×４｝−30
0²×700/｛300²＋（700−300）×0.034×４｝ ＝0.75mm 広角レンズ標準レンズについても同様に計算してま
とめて以下に示す。

要求精度、被写界深度上、300mmf4の望遠レンズが望ま
しい。

この第２発明に係る第２実施例の実施例を表わす第６
図、同使用状態を表わす第７図に従って説明する。

（311）は被測定物である。被測定物（311）は、この実
施例では自動車組立ライン（312）上の未塗装の鋼板を
加工してなる自動車モノコックボデーからなる。被測定
物（311）には、貫通孔測定の前工程で他部品取付けの
ため穿設し貫通孔（313）を設ける。（310）は、乱反射
面であり、この実施例では、自動車モノコックボデーの
表面からなる。

（314）は自動車組立ライン（312）を内部に設ける工場
施設、（315）は工場施設に設ける採光窓である。（31
6）は遮光板であり、被測定物（311）の被測定物表面側
（317）へ直接照射する自然光を遮光する。

（318）は測定用光源である。測定用光源としてはこの
実施例では、集光度の高いスポット照明を使用し75W、
被測定面で1000lxとなるハロゲン燈、タングステン燈等
を使用する。測定用光源（318）は光量が安定している
ことが望ましい。測定用光源（318）は、乱反射面（31
0）に向けて設置する。

（319）は受光部である。受光部（319）は被測定物（31
1）を挟んで乱反射面（310）と反対側に設置し、入力し
てきた光情報を電気信号に変換する。受光部（319）
は、この実施例ではCCDカメラからなる。受光部（319）
の被測定物（311）側には、所望の焦点距離と視野範囲
を得られる300mmf4程度の望遠レンズ（319）ａを固定す
る。望遠レンズ（319）ａを付設することで、受光部（3
19）は被写界深度が浅くなり焦点の合っていない部分で
は受光量は極端に低下する。

（323）ａ、は画像処理部であり、受光部（319）から入
力する信号を受けて画像処理し、CRT画面からなる表示
部（324）上に貫通孔像（Ａ）を表示する。（321）は、
二次元判別手段であり、受光部（319）、画像処理手段
（323）ａからの信号を受ける。（323）は、基準信号発
生手段であり、所望の基準貫通孔を受光部（319）位置
で感知した場合得られる基準貫通孔像の形状、面積、位
置、重心等の基準貫通孔情報を記憶し、二次元判別手段
（321）に伝達する。形状、面積に関する情報を記憶す
る場合は、各画素毎の情報を記憶する必要があるため、
記憶素子の容量を大きくする必要があるが、重心位置
等、点の情報を記憶する場合は、記憶素子の容量は小さ
くともよい。（331）は一次元センサーであり、この実
施例ではレーザセンサーからなる。一次元センサー（33
1）は、受光部（319）と同様に貫通孔穿設面（311）に
向けて設置する。設置は面直の必要がある。レーザは発
振部（332）から貫通孔穿設面（311）で反射され、受光
部（333）で感知することで、演算し距離が求められ
る。

（326）は一次元判別手段であり、一次元センサーに接
続する。（334）は、基準貫通孔穿設面距離信号発生手
段である。基準貫通孔穿設面間距離信号発生手段（33
4）は所望の基準貫通孔を穿設した被測定物（311）を測
定位置に設置したときの一次元センサー（331）との距
離を、信号として一次元判別手段（326）に伝送する。

次にこの発明の第２実施例の作用について説明する。ま
ず、乱反射面（310）に向けて測定用光源（318）を投光
する。すると、被測定物（311）の貫通孔（313）形成箇
所の背部から、乱反射面（310）で乱反射された測定用
光源（318）からの反射光が投光される。光量は被測定
面でも1000lx程度と従来の反射形二次元測定装置として
一般に用いられる被測定物で3000lx、500wの高集光度の
ハロゲン燈使用に比し低い。また、測定用光源（31
8）、貫通孔（313）、受光部（319）が直線上に位置し
なくとも、乱反射面に反射され、反射光は受光部（31
9）で受光される。

測定用光源（318）の光量は従来例に比し下げられ、他
方被測定物（311）の表面側は特別暗室とすることなく
自然光のうち被測定物表面（317）に入光する直接光の
みを遮光板（316）によって遮光したにすぎない。その
ため、受光部（319）位置からは測定用光源（318）から
透過する透過光により貫通孔（313）と、貫通孔周囲が
そのまま現れるため明部として表れる貫通孔（313）部
分との明暗差は従来例に比し小さくなる。

しかし、受光部（319）には、被写界深度が浅く、焦点
の合っていない部分では受光量が極端に低下する望遠レ
ンズ（319）ａを有しており、望遠レンズのピントは被
測定物（311）の貫通孔（313）表面に合っている。その
ため、被測定物（311）の貫通孔（313）周囲と貫通孔
（313）を通した透過孔との明度差は標準レンズを使用
した場合に比して、強調して受光部（319）で感知す
る。

そのため乱反射光が透過して直接受光部に入光する方法
においては貫通孔（313）の輪郭はくっきりした形で即
ち、貫通孔（313）の画像の輪郭は明瞭な形で受光され
る。

受光部（319）のCCDカメラで受領された光情報は電気信
号に変換され、画像処理部（323）ａに送られる。画像
処理部（323）ａで受けた信号は画像処理して画像信号
として表示部（324）に伝送され、貫通孔像（Ａ）とし
て表示する。画像処理部（323）ａからの信号は、同時
に二次元判例別手段（321）でも受ける。受領された貫
通孔像情報を、基準信号発生手段（323）から伝送され
る所望の基準貫通孔情報信号と形状、面積重心位置を比
較し、二次元上の許容範囲内か否かを判断し、貫通孔の
適否を表示部に適否表示（Ｃ）として表示する。

この実施例では、基準貫通孔像と測定された貫通孔像の
重心位置の差異を比較して適否の判断をする。この実施
例のように貫通孔像の重心位置の比較によって、形成さ
れた貫通孔の適否を判断する場合は、第３図に示すよう
に、所望の基準貫通孔像（Ａ）′の重心Ｏ′と、測定さ
れた貫通孔像（Ａ）の重心Ｏとの位置のずれが、誤差範
囲内か否かを判断しておこなう。受光部（319）を貫通
孔（313）に対して面直に設置してもよいが、面直に設
置しなくともよい。また基準となる所望貫通孔を形成し
た被測定物（311）を測定位置で測定し、その貫通孔情
報に基づき所望貫通孔情報を設定し基準信号発生手段
（323）に入力する。

次に一次元上の位置を求める。レーザは発振部（332）
から貫通孔穿設面（311）で反射され、受光部（333）で
感知することで、演算し距離が求められる。距離は、一
次元判別手段（326）で、基準貫通孔穿設面情報を記憶
する基準貫通孔穿設面間距離信号発生手段（334）から
受ける所望の基準貫通孔形成時の距離と比較する。表示
部（324）に適否を（Ｄ）として表示する。

この発明の第３実施例を表わす第８図、同使用状態を表
わす第９図、同使用状態を表わす第10図、第11図に従っ
て説明する。

（411）は被測定物である。被測定物（411）は、この実
施例では自動車組立ライン（412）上の未塗装の鋼板を
加工してなる自動車モノコックボデーからなる。（41
0）は、乱反射面であり、この実施例では、自動車モノ
コックボデーの表面からなる。

被測定物（411）には、貫通孔測定の前工程で他部品取
付けのため穿設し貫通孔（413）を設ける。

（414）は自動車組立ライン（412）を内部に設ける工場
施設、（415）は工場施設に設ける採光窓である。（41
6）は遮光板であり、被測定物（411）の被測定物表面側
（417）へ直接照射する自然光を遮光する。

（418）は測定用光源である。測定用光源としてはこの
実施例では、集光度の高いスポット照明を使用し75W、
被測定面で1000lxとなるハロゲン燈、タングステン燈等
を使用する。測定用光源（418）は光量が安定している
ことが望ましい。測定用光源（418）は、乱反射面（41
0）に向けて設置する。

（419）は受光部である。受光部（419）は被測定物（41
1）を挟んで乱反射面（410）と反対側に設置し、入力し
てきた光情報を電気信号に変換する。受光部（419）
は、この実施例ではCCDカメラからなる。受光部（419）
の被測定物（411）側には、所望の焦点距離と視野範囲
を得られる300mmf4程度の望遠レンズ（419）ａを固定す
る。望遠レンズ（419）ａを付設することで、受光部（4
19）は被写界深度が浅くなり焦点の合っていない部分で
は受光量は極端に低下する。

（420）は、補助受光部であり、受光部（419）と同様に
CCDカメラからなる。（420）ａは同様の望遠レンズであ
る。受光部（419）と貫通孔（413）を結んだ直線と、補
助受光部（420）と貫通孔（413）を結んだ直線が第10図
に示すように角度θをとるように、補助受光部（420）
を設置する。この実施例では、測定位置に所望の三次元
形状、面積を有する基準貫通孔を有する被測定物（41
1）を設置したときその基準貫通孔に対してθ＝45°と
なるように設置する。

（423）ａ、（423）ｂは画像処理部であり、受光部（41
9）、補助受光部（420）から入力する信号を受けて画像
処理し、CRT画面からなる表示部（424）上に貫通孔像
（Ａ）を表示する。（421）は、判別手段であり、受光
部（419）、画像処理手段（423）ａからの信号を受け
る。（422）は、基準信号発生手段であり、所望の基準
貫通孔をあらかじめ測定したとき受光部（419）位置で
感知した場合得られる基準貫通孔像の形状、面積、位
置、重心位置等の基準貫通孔情報を記憶し、判別手段
（421）に伝達する。

ところで形状、面積に関する情報を記憶する場合は、各
画素毎の情報を記憶する必要があるため、記憶素子の容
量を大きくする必要が有るが、重心位置等、点の情報を
記憶する場合は、記憶素子の容量は小さくともよい。そ
こでこの実施例では、入力してきた形状、面積に関する
情報を、重心位置という点の情報に演算して記憶する。

（425）は、補助判別手段であり、補助受光部（419）、
画像処理手段（423）ｂからの信号を受ける。（426）
は、補助基準信号発生手段であり、所望の基準貫通孔を
あらかじめ測定したとき補助受光部（420）位置で感知
した場合得られる基準貫通孔像の形状、面積、位置、重
心位置等の基準貫通孔情報を記憶し、補助判別手段（42
5）に伝達する。

次に、この第３実施例の作用について説明する。まず、
乱反射面（410）に向けて測定用光源（418）を投光す
る。すると、被測定物（411）の貫通孔（413）形成箇所
背部から乱反射面（410）で乱反射された測定用光源（4
18）からの反射光が投光される。光量は被測定面でも10
00lx程度と従来の反射形二次元測定装置として一般に用
いられる被測定面で3000lx、500wの高集光度のハロゲン
燈使用に比し低い。また、測定用光源（418）、貫通孔
（413）、受光部（419）が、直線上に位置しなくとも乱
反射面に照射されて生ずる反射光は、受光部（419）で
受光される。

測定用光源（418）の光量は従来例に比し下げられ、他
方被測定物（411）の表面側は特別暗室とすることなく
自然光のうち被測定物表面側（417）に入光する直接光
のみを遮光板（416）によって遮光したにすぎない。そ
のため、受光部（419）位置からは測定用光源（418）か
らの反射光を透過する貫通孔と、貫通孔周面がそのまま
受光されるため、明部として表れる貫通孔（413）部分
と貫通孔周囲との明暗差は従来例に比し小さくなる。

しかし、受光部（419）には、被写界深度が浅く、焦点
の合っていない部分では受光量が極端に低下する望遠レ
ンズ（419）ａを有しており、望遠レンズのピントは、
被測定物（411）の貫通孔（413）表面に合っている。そ
のため、被測定物（411）の貫通孔（413）周囲と貫通孔
（413）を通した透過光との明度差は標準レンズを使用
した場合に比して、強調して受光部（419）で感知す
る。

そのため貫通孔（413）の輪郭はくっきりした形で即
ち、貫通孔（413）の画像の輪郭が明瞭な形で受光され
る。また被写界深度が浅いため被測定物（411）と受光
部（419）との間で受光部（419）に直射光が入る場合を
除き自然光が若干入ったとしても、とらえる画像に影響
は少ない。

受光部（419）のCCDカメラで受領された光情報は電気信
号に変換され、画像処理部（423）ａに送られる。画像
処理部（423）ａで受けた信号は画像処理して画像信号
として表示部（24）に伝送され、貫通孔像（Ａ）として
表示する。画像処理部（423）ａからの信号は、同時に
判別手段（421）でも受領する。

受領された貫通孔像情報を、基準信号発生手段（422）
から伝送される。あらかじめティーチングされて測定さ
れた所望の基準貫通孔情報信号と形状、重心位置、面積
を比較し、許容範囲内か否かを判断し、貫通孔の適否を
表示部に適否表示（Ｃ）として表示する。

この実施例では、基準貫通孔像と測定された貫通孔像の
重心位置の差異を比較して適否の判断をする。この実施
例のように貫通孔像の重心位置の比較によって、形成さ
れた貫通孔の適否を判断する場合は、第３図に示すよう
に、所望の基準貫通孔像（Ａ）′の重心Ｏ′と、測定さ
れた貫通孔像（Ａ）の重心Ｏとの位置のずれが、誤差範
囲内か否かを演算し判断しておこなう。

同様に、補助受光部（420）でも受光する。補助受光部
（420）には、同様に被写界深度が浅く、焦点の合って
いない部分では受光量が極端に低下する望遠レンズ（42
0）ａを有しており、望遠レンズのピントは、被測定物
（411）の貫通孔（413）表面に合っている。そのため、
被測定物（411）の貫通孔（413）周囲と貫通孔（413）
を通した透過光との明度差は標準レンズを使用した場合
に比して、強調して受光部（420）で感知する。

そのため貫通孔（413）の輪郭はくっきりした形で即
ち、貫通孔（413）の画像の輪郭が明瞭な形で受光され
る。また被写界深度が浅いため被測定物（411）と被受
光部（420）の間で補助受光部（420）に直射光が入る場
合を除き自然光が若干入ったとしても、とらえる画像に
影響は少ない。補助受光部（420）のCCDカメラで受領さ
れた光情報は電気信号に変換され、画像処理部（423）
ｂに送られる。画像処理部（423）ｂで受けた信号は画
像処理して画像信号として表示部（424）に伝送され、
貫通孔像（Ｂ）として表示する。画像処理部（423）ａ
からの信号は、同様に判別手段（421）でも受領する。

受領された貫通孔像情報を、基準信号発生手段（426）
から伝送されるあらかじめティーチングされて計測され
た所望の基準貫通孔情報信号と形状、重心位置、面積を
比較し、許容範囲内か否かを判断し、貫通孔の適否を表
示部に適否表示（Ｄ）として表示する。

この実施例では、基準貫通孔像と測定された貫通孔像の
重心位置の差異を比較して適否の判断をする。この実施
例のように貫通孔像の重心位置の比較によって、形成さ
れた貫通孔の適否を判断する場合は、所望の基準貫通孔
像（Ｂ）′の重心Ｏ′と、測定された貫通孔像（Ｂ）の
重心Ｏとの位置ずれが、誤差範囲内か否かを演算し判断
しておこなう。

補助受光部（420）は第10図に示すように受光部（419）
に対して角度をもたせて設置してあるため、受光部（41
9）で感知される貫通孔像と補助受光部（420）で感知さ
れる貫通孔像とは異なったものとなる。

貫通孔（413）と受光部（419）とを面直としたときは、
角度θだけ傾いて設置する補助受光部（420）で感知す
るよりも、大きな貫通孔像（Ａ）が得られる。貫通孔
（413）と受光部（413）との距離が変化し、例えば第10
図に一点鎖線で示すように距離が長くなると、受光部
（419）、貫通孔（413）′、補助受光部（420）のなす
角θ′は小さくなる。従って補助受光部（420）で感知
される貫通孔像と、受光部（419）で感知される貫通孔
像との重心位置差は少なくなる。受光部（419）を貫通
孔（413）に対して面直に設置しなくとも良い。

貫通孔の適否は以下のようにして行う。受光部（419）
と補助受光部（420）との距離が一定していれば、受光
部（419）、補助受光部（420）、貫通孔（413）、の位
置関係に変化が無ければ受光部（419）、補助受光部（4
20）で受像される貫通孔像は、一定である。しかし受光
部（419）、補助受光部（420）と貫通孔（413）の位置
が変化すると、受光部（419）と貫通孔（413）と補助受
光部（420）のなす角度は変化する。この角度が変化す
れば、各受光部で感知される貫通孔像の重心位置の違
い、あるいは面積にも変化を生ずる。そこで、受光部
（419）および補助受光部（420）で暗部として感知され
る各貫通孔像を受け、所望の基準貫通孔を形成した場合
の両受光部で感知される貫通孔像の面積、あるいは重心
位置とを各々の受光装置からの情報を受領した判別手段
（421）、補助判別手段（425）で比較する。受光部（41
9）、及び補助受光部（420）で各々受領された貫通孔像
が共に基準貫通孔像の誤差範囲内のとき貫通孔は正規な
ものと判断する。

実施例の演算手段を第11図に従って説明する。

貫通孔の面変位量と表示手段（モニタ）上の画素変化を
比較する。

即ち、第11図において、 X:CCDカメラ上の垂直方向の撮像寸法 W:貫通孔面の面変位とすると Ｘ＝FW/L が成立する。そして、 Ｘ＝（変位画素数）×（有効画サイズ）／（有効画素
数） ＝YNccd×（6.615）／（490）（mm） となる。従って面変位置とCCD上の変位画素量の関係
は、 となる。又このときのモニター上の変位画素量（YNmo
n）との関係は Ｗ＝107.1 L×6.615YNmon）／（242F×119）（mm） となる。従って分解能δは、YNmon＝１のときのＷと等
しくなる。

δ＝（6.615×107.1 L）／（119×242F）（mm/画素） 例） 300（mm）望遠レンズをＬ＝700（mm）の位置に設置し、
孔（惰円）の重心位置変位を撮った場合の分解能は δ＝（6.615×107.1×700）／（119×242×300） ＝0.08（mm/画素） 従って、基準位置に対し、下方へ１画素変化すると遠方
へ0.08（mm）孔の面が変化した事をあらわす。

広角レンズ（25（mm）.f1.8）、標準レンズ（50mm.f1.
4）についてもモニタ上で１画素変化したときの貫通孔
の変化量を求めると以下のようになる。

レンズ 変化量（mm/画素） 広 角 0.96 標 準 0.48 望 遠 0.08 １画素あたりの面変化量の少なさからは300mm.f4の望遠
レンズが望ましい。

この発明の実施例を表わす第12図、同使用状態を表わす
第13図および、第14図に従って説明する。

（511）は被測定物である。被測定物（511）は、この実
施例では自動車組立ライン（512）上の未塗装の鋼板を
加工してなる自動車モノコックボデーからなる。（51
0）は、乱反射面であり、この実施例では自動車モノコ
ックボデーの表面からなる。

被測定物（511）には、貫通孔測定の前工程で他部品取
付けのため穿設し貫通孔（513）を設ける。（514）は自
動車組立ライン（512）を内部に設ける工場施設、（51
5）は工場施設に設ける採光窓である。（516）は遮光板
であり、被測定物（511）の被測定物表面側（517）へ直
接照射する自然光を遮光する。

（518）は測定用光源である。測定用光源としてはこの
実施例では、集光度の高いスポット照明を使用し75W、
被測定面で1000lxとなるハロゲン燈、タングステン燈等
を使用する。測定用光源（518）は光量が安定している
ことが望ましい。測定用光源（518）は、乱反射面（51
0）に向けて設置する。

（519）は受光部である。受光部（519）は被測定物（51
1）を挟んで乱反射面（510）と反対側に設置し、入力し
てきた光情報を電気信号に変換する。受光部（519）
は、この実施例ではCCDカメラからなる。受光部（519）
の被測定物（511）側には、所望の焦点距離と視野範囲
を得られる300mmf4程度の望遠レンズ（519）ａを固定す
る。望遠レンズ（519）ａを付設することで、受光部（5
19）は被写界深度が浅くなり焦点の合っていない部分で
は受光量は極端に低下する。

（520）は、補助受光部であり、受光部（519）と同様に
CCDカメラからなる。（520）ａは同様の望遠レンズであ
る。受光部（519）と貫通孔（513）を結んだ直線と、補
助受光部（520）と貫通孔（513）を結んだ直線が第14図
に示すように角度θをとるように、補助受光部（520）
を設置する。この実施例では、測定位置に所望の三次元
形状、面積を有する基準貫通孔を有する被測定物（51
1）を設置したときその基準貫通孔に対してθ＝45°と
なるように設置する。

（523）ａ、（523）ｂは画像処理部であり、受光部（51
9）、補助受光部（520）から入力する信号を受けて画像
処理し、CRT画面からなる表示部（524）上に貫通孔像
（Ａ）を表示する。（521）は、二次元判別手段であ
り、受光部（519）、画像処理手段（523）ａからの信号
を受ける。（522）は、基準信号発生手段であり、所望
の基準貫通孔を受光部（519）位置で感知した場合得ら
れる基準貫通孔像の形状、面積、位置、重心位置等の基
準貫通孔情報を記憶し、二次元判別手段（521）に伝達
する。

ところで、形状、面積に関する情報を記憶する場合は、
各画素毎の情報を記憶するために、記憶素子の容量を大
きくする必要が有るが、重心位置等、点の情報を記憶す
る場合は、記憶素子の容量は小さくともよい。そこで、
この実施例では、入力してきた形状、面積に関する情報
を、重心位置という点の情報に演算して記憶する。

（525）は、演算手段であり、画像処理手段（523）ａ、
（523）ｂを介して受光部（519）、および補助受光部
（520）と接続する。

（526）は一次元判別手段であり、演算手段（525）に接
続する。（527）は、基準貫通孔穿設面〜受光部間水平
距離の水平方向面位置信号発生手段であり、水平方向面
位置信号発生手段（527）は所望の基準貫通孔を穿設し
た被測定物（511）を測定位置に設置したとき、受光部
（519）、補助受光部（520）で、各々感知される貫通孔
像の内径差により算出した基準貫通孔穿設面と受光部と
の水平距離も信号として演算手段に伝送する。

次にこの実施例の作用について説明する。まず、乱反射
面（510）に向けて測定用光源（518）を投光する。する
と、被測定物（511）の貫通孔（513）形成箇所およびそ
の周囲に乱反射面（210）で乱反射された測定用光源（5
18）からの反射光が投光される。光量は被測定面でも10
00lx程度と従来の反射形二次元測定装置として一般に用
いられる被測定面で3000lx、500wの高集光度のハロゲン
燈使用に比し低い。また、測定用光源（518）、貫通孔
（513）、受光部（519）が直線上に位置しなくとも乱反
射面に照射されて生ずる反射光は受光部（519）で受光
される。

測定用光源（518）の光量は従来例に比し下げられ、他
方被測定物（511）の表面側は特別暗室とすることなく
自然光のうち被測定物表面側（517）に入光する直接光
のみを遮光板（516）によって遮光したにすぎない。こ
のため、受光部（519）位置からは測定用光源（518）を
透過する貫通孔（513）と、貫通孔周囲がそのまま現れ
るため、明部として表れる貫通孔（513）部分との明暗
差は従来例に比し小さくなる。しかし、受光部（519）
には、被写界深度が浅く、焦点の合っていない部分では
受光量が極端に低下する望遠レンズ（519）ａを有して
おり、望遠レンズのピントは、被測定物（511）の貫通
孔（513）表面に合っている。そのため、被測定物（51
1）の貫通孔（513）周囲と貫通孔（513）を通した透過
光との明度差は標準レンズを使用した場合に比して、強
調して受光部（519）で感知する。そのため貫通孔（51
3）の輪郭はくっきりした形で即ち、貫通孔（513）の画
像の輪郭が明瞭な形で受光される。また被写界深度が浅
いため被測定物（511）と受光部（519）との間で受光部
（519）に直射光が入る場合を除き自然光が若干入った
としても、とらえる画像に影響は少ない。

受光部（519）のCCDカメラで受領された光情報は電気信
号に変換され、画像処理部（523）ａに送られる。画像
処理部（523）ａで受けた信号は画像処理して画像信号
として表示部（524）に伝送され、貫通孔像（Ａ）とし
て表示する。同様に補助受光部（520）で感知した貫通
孔像（Ｂ）も表示する。画像処理部（523）ａからの信
号は、同時に二次元判別手段（521）でも受領する。

受領された貫通孔像情報を基準信号発生手段（522）か
ら伝送される所望の基準貫通孔情報信号と形状、重心位
置、面積を比較し、二次元上の許容範囲内か否かを判断
し、貫通孔の適否を表示部に適否表示（Ｃ）として表示
する。

この実施例では、基準貫通孔像と測定された貫通孔像の
重心位置の差異を比較して適否の判断をする。この実施
例のように貫通孔像の重心位置の比較によって、形成さ
れた貫通孔の適否を判断する場合は、第３図に示すよう
に、所望の基準貫通孔像（Ａ）′の重心Ｏ′と、測定さ
れた貫通孔像（Ａ）の重心Ｏとの位置のずれが、誤差範
囲内か否かを判断しておこなう。

受光部（519）の感知した貫通孔像情報信号は、画像処
理手段（523）ａを介して演算手段（525）でも受領す
る。演算手段（525）は、同時に補助受光部（520）で感
知し画像処理手段（523）ｂを介し表示手段（524）にも
伝送され、貫通孔像（Ｂ）として表示される貫通孔像情
報も受領する。演算手段（525）では、両受光部で感知
した貫通孔像の形状を比較し、その差を求める。補助受
光部（520）は第１図に示すように受光部（519）に対し
て角度をもたせて設置してあるため、受光部（519）で
感知される貫通孔像と、補助受光部（520）で感知され
る貫通孔像とは、異なったものとなる。

演算結果は、信号として一次元判別手段（526）に送ら
れる。一次元判別手段（526）では、所望の基準貫通孔
像における、水平方向面位置を記憶し信号として伝送す
る水平方向面位置基準信号発生手段（527）とも接続し
ており、水平方向面位置基準信号発生手段（527）から
受ける、基準距離信号と実際測定している面位置と比較
する。

この面位置の差を比較し、誤差範囲内かを判断し貫通孔
の適否を表示部に適否表示（Ｄ）として表示する。

受光部（519）を貫通孔（513）に対して面直に設置しな
くとも、所望貫通孔を形成した被測定物（511）を測定
位置で測定し、その貫通孔情報に基づく所望貫通孔情報
を設定し基準信号発生手段（522）、（527）に入力して
もよい。

実施例の演算手段を第14図に従って説明する。即ち第14
図において L₃／L₁＝tanθ₁ ただし L₁：受光部の受光方向 L₂：補助受光部の受光方向 L₃：受光部と補助受光部との間の距離（実測値で定数） L₁＝L₃/tanθ₁ ただし θ₁：L₁とL₂となす角 またd₂／d₁＝cosθ₂ ただし θ₂＝cos¹(d₂/d₁) L₁＝L₃/tan（cos¹(d²/d₁)−θ/2） d₁：実際の貫通孔像 d₂：補助受光部の受光する貫通孔像 θ₂：補助受光部の貫通孔像と実面のなす角であり、各
角度間の関係はよって θ₂＝θ₁＋θ/2 ただし L:レンズの画角 である。すなち、第14図において 180°−（90°＋θ₁）＝θ/2＋θ₃ θ₃＝180°−（90°＋θ₁）−θ/2 θ₂＝180°−（90°＋θ₃） θ₂＝180°−（90°＋（180°−（90°＋θ₁）−θ/
2）） ＝180°−（90°＋（90°−θ₁）−θ/2） ＝180°−（180°−θ₁−θ/2） ＝θ₁＋θ/2 θ₀＝180°−（90°＋θ₁） ＝θ/2＋θ₃ （θ：レンズ直角で300mm望遠では８°ちなみに25mm:85
° 50mm:47°） L₁＝L₃/tan（cos¹(d₂/d₁)−θ/2） さらに基準孔穿設面が傾きθを有している場合、 θ₂＝θ₁＋θ/2−θ となる。

ここで感知されたL₁を面位置基準信号発生手段（527）
で記憶する。

第15図は、反射型および透過型を併用する貫通孔の三次
元位置測定装置および貫通孔の三次元位置測定方法の使
用に適するレーザーセンサー等の一次元センサー用の振
り込み装置の使用状態斜視図、第16図は同平面図、第17
図は同側面図である。

（611）は被測定物である。この実施例では被測定物（6
11）は、自動車組立ラインの未塗装の鋼板を加工してな
る自動車モノコックボデーからなる。被測定物（611）
には、貫通孔測定の前工程で他部品取り付けのため穿設
する２個の貫通孔（613）を設ける。貫通孔（613）は、
第15図に示すように相互に異なる方向を向いて穿設され
る。

（331）は、一次元センサーであり、この実施例ではそ
れぞれレーザー光線を発信部（332）で発信し、貫通孔
千穿設面である被測定物（611）の表面で反射され、受
光部（333）で受信し、演算することでそれぞれの距離
を求める。２個の一次元センサー（331）は、振り込み
装置（650）の先端２箇所に固定される発信装置固定テ
ーブル（651）にそれぞれ固定される。

発信装置固定テーブル（651）を先端に設ける振り込み
装置（650）は、第16図、第17図に図示するように、回
転軸（652）の先端を二股に分けその夫々の先端に一次
元センサー（331）を、それぞれ固定する。（653）は、
エアシリンダーであり、振り込み装置（650）の回転軸
（652）を挟んだ発信装置固定テーブル（651）の反対側
に固定する。

（318）は測定用光源である。測定用光源としてはこの
実施例では、集光度の高いスポット照明を使用し75W、
被側定面で1000lxとなるハロゲン燈、タングステン燈等
を使用する。測定用光源（318）は光量が安定している
ことが望ましい。測定用光源（318）は、乱反射面（31
0）に向けて設置する。

（319）は受光部である。受光部（319）は被測定物（31
1）を挟んで乱反射面（610）と反対側に設置し、入力し
てきた光情報を電気信号に変換する。受光部（319）
は、この実施例ではCCDカメラからなる。受光部（319）
の被測定物（311）側には、所望の焦点距離と視野範囲
を得られる300mmf4程度の望遠レンズ（319）ａを固定す
る。望遠レンズ（319）ａを付設することで、受光部（3
19）は被写界深度が浅くなり焦点の合っていない部分で
は受光量は極端に低下する。

その他、第２発明の実施例に記載の、画像処理部（32
3）ａ、二次元判別手段（321）、表示部（324）他を設
置し、作用させ、貫通孔（613）の三次元位置を測定す
る。

（619）は、反射型の三次元位置測定装置の、受光部で
ある。すなわち、反射型の三次元位置測定装置は、第18
図に図示するように以下の構造からなる。

（615）は工場施設に設ける採光窓である。（616）は遮
光板であり、被測定物（611）の背景（617）へ直接照射
する自然光を遮光する。背景（617）は、この実施例で
は自動車ボデーの反対側側面内側からなる。

（618）は測定用光源である。測定用光源としてはこの
実施例では、集光度の高いスポット照明を使用し75W、
被測定面で1000lxとなるハロゲン燈、タングステン燈等
を使用する。測定用光源（618）は光量が安定している
ことが望ましい。

（619）は受光部である。受光部（619）は被測定物（61
1）に対して測定用光源と同一側に設置し、入力してき
た光情報を電気信号に変換する。受光部（619）は、こ
の実施例ではCCDカメラからなる。受光部（619）の被測
定物（611）側には、所望の焦点距離と視野範囲を得ら
れる300mmf4程度の望遠レンズ（619）ａを固定する。望
遠レンズ（619）ａを付設することで、受光部（619）は
被写界深度が浅くなり焦点の合っていない部分では受光
量は極端に低下する。この実施例では、被測定物（61
1）表面と、背景（617）とは1000mm程度の距離を設けて
なるが被写界深度の0.75mm以上はなれていればよい。即
ち、外来先が背景にて反射し、反射光が被測定面にない
ことを前提として、通常の採光による周囲明度が背景に
存在する環境においては、被写界深度0.75mm以上背景が
離れた位置にあればよい。受光部（619）は、貫通孔（6
13）に向けて設置する。

（623）ａ、は画像処理部であり、受光部（619）から入
力する信号を受けて画像処理し、CRT画面からなる表示
部（624）上に貫通孔像（Ａ）を表示する。（621）は、
二次元判別手段であり、受光部（619）、画像処理手段
（623）ａからの信号を受ける。（622）は、基準信号発
生手段であり、所望の基準貫通孔を受光部（619）位置
で感知した場合得られる基準貫通孔像の形状、面積、位
置、重心等の基準貫通孔情報を記憶し、二次元判別手段
（621）に伝達する。形状、面積に関する情報を記憶す
る場合は、各画素毎の情報を記憶する必要があるため、
記憶素子の容量を大きくする必要があるが、重心位置
等、点の情報を記憶する場合は、記憶素子の容量は小さ
くともよい。（331）は一次元センサーであり、この実
施例ではレーザセンサーからなる。一次元センサー（33
1）は、受光部（619）と同様に貫通孔穿設面（611）に
向けて設置する。設置は面直の必要がある。レーザは発
振部（332）から貫通孔穿設面（611）で反射され、受光
部（333）で感知することで、演算し距離が求められ
る。

（626）は一次元判別手段であり、一次元センサーに接
続する。（634）は、基準貫通孔穿設面間距離信号発生
手段である。基準貫通孔穿設面間距離信号発生手段（63
4）は所望の基準貫通孔を穿設した被測定物（611）を測
定位置に設置したときの一次元センサー（331）との距
離を、信号として一次元判別手段（626）に伝送する。

この発明の実施例の作用について説明する。まず、被測
定物（611）の貫通孔（613）形成箇所およびその周囲に
測定用光源（618）から投光する。光量は被測定面でも1
000lx程度と従来の反射形二次元測定装置として一般に
用いられる被測定物で3000lx、500wの高集光度のハロゲ
ン燈使用に比し低いため、被加工物が鋼板等高輝度の物
質からなる場合であっても、又反射光は、表面の傷、へ
こみ、変形、面傾斜が存在しても、それ等に起因する輝
度の過敏な変化は、少なくなる。

測定用光源（618）の光量は従来例に比し下げられ、他
方被測定物（611）の背景側は特別暗室とすることなく
自然光のうち背景（617）に入光する直接光のみを遮光
板（616）によって遮光したにすぎない。そのため、受
光部（619）位置からは測定用光源（618）を反射する貫
通孔周囲と、背景がそのまま現れるため、暗部として表
れる貫通孔（613）部分との明暗差は従来例に比し小さ
くなる。

しかし、受光部（619）には、被写界深度が浅く、焦点
の合っていない部分では受光量が極端に低下する望遠レ
ンズ（619）ａを有しており、かつ、背景（617）と被測
定物（611）表面間は被測定物（611）表面に焦点が合っ
た場合、背景（617）部分からの受光量が極端に低下す
る程度の距離を置いており、望遠レンズのピントは被測
定物（611）の貫通孔（613）表面に合っている。そのた
め、被測定物（611）の貫通孔（613）周囲と貫通孔（61
3）を通した背景（617）との明度差は標準レンズを使用
した場合に比して、強調して受光部（619）で感知す
る。

そのため貫通孔（613）の輪郭はくっきりした形で即
ち、貫通孔（613）の画像の輪郭が明瞭な形で受光され
る。

受光部（619）のCCDカメラで受領された光情報は電気信
号に変換され、画像処理部（623）ａに送られる。画像
処理部（623）ａで受けた信号は画像処理して画像信号
として表示部（624）に伝送され、貫通孔像（Ａ）とし
て表示する。画像処理部（623）ａからの信号は、同時
に二次元判例別手段（621）でも受ける。

受領された貫通孔像情報を、基準信号発生手段（622）
から伝送される所望の基準貫通孔情報信号と形状、面積
重心位置を比較し、二次元上の許容範囲内か否かを判断
し、貫通孔の適否を表示部に適否表示（Ｃ）として表示
する。

この実施例では、基準貫通孔像と測定された貫通孔像の
重心位置の差異を比較して適否の判断をする。この実施
例のように貫通孔像の重心位置の比較によって、形成さ
れた貫通孔の適否を判断する場合は、第３図に示すよう
に、所望の基準貫通孔像（Ａ）′の重心Ｏ′と、測定さ
れた貫通孔像（Ａ）の重心Ｏとの位置のずれが、誤差範
囲内か否かを判断しておこなう。受光部（619）を貫通
孔（613）に対して面直に設置してもよいが、面直に設
置しなくともよい。また基準となる所望貫通孔を形成し
た被測定物（611）を測定位置で測定し、その貫通孔情
報に基づき所望貫通孔情報を設定し基準信号発生手段
（622）に入力する。

次に、一次元上の位置を求める。レーザは発振部（33
2）から貫通孔穿設面（611）で反射され、受光部（33
3）で感知することで、演算し距離が求められる。距離
は、一次元判別手段（626）で、基準貫通孔穿設面情報
を記憶する基準貫通孔穿設面間距離信号発生手段（63
4）から受ける所望の基準貫通孔形成時の距離と比較す
る。表示部（624）に適否を（Ｄ）として表示する。

したがって、この実施例では、反射型の三次元位置測定
装置あるいは方法と、透過型の三次元位置測定装置を併
用したので、一方の反射光によって他方の測定が邪魔さ
れることはない。

第18図は、透過型であるか反射型であるかを問わず貫通
孔測定用受光装置および貫通孔測定方法および貫通孔の
三次元位置測定装置および貫通孔の三次元測定方法に使
用するCCDカメラ等の貫通孔受光装置の使用に適する雲
台の正面図である。

CCDカメラ用の雲台としては従来、第20図にその正面を
しめす雲台が知られていた。すなわち、被測定物（71
1）に対抗させて設置させた受光部（719）は、フード
（719）ｃの内部に先端に望遠レンズ（719）ａを固定し
たCCDカメラ（719）ｂを収納し、フード（719）ｃの下
部をヒンジ（719）ｄを介して固定部（719）ｆに固定す
る。そして、フード（719）ｃの上下方向の位置ぎめ
は、フード（719）ｃ下部に設けた長孔（719）ｅに沿っ
て回転軸（719）ｅを回転させることによって行う。

しかしながら、従来のこのような雲台では、振動でより
安定を欠き、ピントのフォーカスリングと、絞りリング
の変化を及ぼし、更に光軸の微調整が困難であり、剛性
不足となるため安定を欠く課題があった。特に先端には
望遠レンズを固定しているため、安定していないと測定
位置を受光信号として安定して取り込むことができず、
ピンボケの状態が発生する課題を有した。

そこで、第18図に図示するような固定装置を提案した。
すなわち（730）は、雲台である。雲台（730）は、上部
支柱（731）と、上部支柱（731）の下側で基部に固定さ
れる基部支柱（732）とからなる。上部支柱（731）の回
転軸（733）を挟んだ後方ではCCDカメラ（719）ｂを下
から支え、前側では長孔（734）を穿設する。長孔（73
4）の下部からは、望遠レンズ（719）ａの絞り（719）
ｇ位置に向けて、絞りロック兼用のレンズ倒れ防止ネジ
を当接させて、長孔を貫通させながら上部支柱（731）
にネジ留めする。同様に、レンズレベル調節ボルト（73
5）を、第18図に示すように固定する。回転軸（733）に
より、上部支柱（731）と基部支柱（732）とを連結する
が、上部支柱（731）の回転軸（733）より下部には突起
（737）を突設させる。突起（737）両面に向けて基部支
柱（732）から角度調節ネジ（736）を当接させて上部支
柱（731）の上下方向の位置決めを行う。

（発明の効果） したがって、これらの発明は、発明者が提案した反射光
利用タイプの「貫通孔測定用受光装置」、「貫通孔の三
次元位置測定装置」等を、透過光利用タイプの貫通孔の
測定用受光装置等あるいは三次元位置測定装置等におい
ても提供するものである。すなわち、受光部には、被写
界深度が浅く、焦点の合っていない部分では受光量が極
端に低下する望遠レンズを有しており、望遠レンズのピ
ントは、被測定物の貫通孔表面に合っている。そのた
め、被測定物の貫通孔周囲と貫通孔を通した透過光との
明度差は標準レンズを使用した場合に比し強調して受光
部では感知する。また被写界深度が浅いため、被測定物
表面側と間に直射光が入る場合を除き、自然光が若干入
ったとしても、とらえる画像に影響は少ない。

そのため貫通孔の輪郭はくっきりした形で即ち、貫通孔
の画像の輪郭が明瞭な形で受光される。

しかも、単に透過光を使用した場合は、例えば測定用光
源を被測定物の貫通口の受光装置の反対側に設置する
と、三者が直線上に位置しないと受光装置では光源から
の光を受光することは困難となる課題を有していたもの
を解決するものである。

さらに、特許請求の範囲第９項および第10項記載の発明
では、近接した位置に設けられた２以上の貫通孔を同時
に測定する場合であっても、近接した位置に設けられた
２以上の貫通孔を反射光利用タイプの「貫通孔の三次元
位置測定装置」を用いて測定すると反射光が相互に影響
し、正確な測定が困難となる場合が生ずるのを避けるこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の概略説明図、第２図は同使用状態
図、第３図は同使用状態図、第４図、第５図は比較例の
説明図、第６図は第２実施例の概略説明図、第７図は同
使用状態図、第８図は第３実施例の概略説明図、第９
図、第10図、第11図は同使用状態図、第12図は第４実施
例の概略説明図、第13図、第14図は同使用状態図、第15
図は振り込み装置使用状態図、第16図は同平面図、第17
図は同側面図、第18図は同装置を使用した実施例の概略
図、第19図はフード固定装置の正面図、第20図は従来の
フード固定装置の正面図、第21図は従来の三次元位置測
定装置の概略図である。 （213）、（313）、（413）、（513）、（613）……貫
通孔、（211）、（311）、（411）、（511）、（611）
……被測定物、（218）、（318）、（418）、（518）、
（618）……測定用光源、（219）、（319）、受光部、
（420）、（520）……補助受光部、（331）一次元セン
サー、（533）……一次元センサー受光部、（521）……
二次元判別手段、（326）一次元判別手段、（425）……
補助判別手段、（525）……演算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (54)【発明の名称】 貫通孔測定用受光装置および貫通孔測定用受光方法および貫通孔の三次元位置測定装置および貫 通孔の三次元位置測定方法および複数貫通孔の三次元位置測定装置および複数貫通孔の三次元位 置測定方法

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貫通孔を形成された被測定物と、被測定物
   背面に位置する乱反射面と、乱反射面を照明する測定用
   光源と、貫通孔を透過してくる乱反射面で反射された測
   定用光源からの透過光に比し相対的に暗い被測定物表面
   と、透過光を感知する受光部と、受光部に付設された被
   測定物表面に焦点を合わせた被写界深度が浅いレンズと
   からなることを特徴とする貫通孔測定用受光装置。
2. 【請求項２】貫通孔を形成された被測定物を、乱反射面
   に対して測定側を背にして設置し、次いで乱反射面に測
   定用光源で照明し、乱反射面で反射され貫通孔を透過す
   る透過光および、透過光に比し相対的に暗い貫通孔周辺
   の被測定物表面を、被測定物表面に焦点を合わせた被写
   界深度が浅いレンズで受光することで、貫通孔およびそ
   の周囲部分に於ける明暗差を、感知することを特徴とす
   る貫通孔測定用受光方法。
3. 【請求項３】被測定物背面に位置する反射面を照明する
   測定用光源と、被測定物表面に焦点を合わせた被写界深
   度が浅く貫通孔面に向けて設置された、乱反射面で反射
   され被測定物表面の貫通孔を透過する透過光および、透
   過光に比し相対的に暗い貫通孔周囲の被測定物表面を感
   知し、感知する明暗に応じて信号を発生する受光手段
   と、透過光として受光部で感知される貫通孔像と所望の
   基準貫通孔像を比較する二次元判別手段と、貫通孔形成
   面に向けて設置され貫通孔形成面およびセンサー間との
   距離を感知し、距離を信号として伝達する一次元センサ
   ーと、一次元センサーで得られた距離と、所望の基準貫
   通孔形成面および一次元センサー間の距離とを比較する
   一次元判別手段とからなることを特徴とする貫通孔の三
   次元位置測定装置。
4. 【請求項４】貫通孔を形成された被測定物を乱反射面に
   対して測定側を背にして設置し、次いで乱反射面に測定
   用光源で照明し、乱反射面で反射され貫通孔を透過する
   透過光および透過光に比し相対的に暗い貫通孔周辺の被
   測定物表面を、被測定物表面に焦点を合わせた被写界深
   度が浅いレンズからなる受光部で受光することで、貫通
   孔およびその周囲部分に於ける明暗差を感知し、受光部
   で感知された明暗差は信号として二次元判別手段に伝送
   し、二次元判別手段では、所望の基準貫通孔からの情報
   を受光部で感知した場合の基準貫通孔像情報を記憶する
   基準信号発生手段からの基準信号も受領し、次いで実際
   に計測されている二次元上の貫通孔像を表わす信号と、
   二次元の基準貫通孔情報を表わす基準信号とを比較する
   ことで二次元上の位置を測定し、一次元位置は、貫通孔
   形成面に向けて設置され貫通孔形成面およびセンサー間
   との距離を感知する一次元センサーで得られた貫通孔穿
   設面の距離と、所望の基準貫通孔穿設面における距離と
   を比較することで貫通孔の三次元上の位置を測定する貫
   通孔の三次元位置測定方法。
5. 【請求項５】被測定物背面に位置する乱反射面を照明す
   る測定用光源と、被測定物表面に焦点を合わせた被写界
   深度が浅く貫通孔面に向けて設置された、乱反射面で反
   射され被測定物表面の貫通孔を透過する透過光および、
   透過光に比し相対的に暗い貫通孔周囲の被測定物表面を
   感知し、感知する明暗に応じて信号を発生する受光手段
   と、受光手段とは貫通孔に対し角度をもたせて設置され
   被加工物表面で透過光および、透過光に比し相対的に暗
   い貫通孔周囲の被測定物表面を感知するとともに感知す
   る明暗差に応じて信号を発生する補助受光手段と、透過
   光として受光手段で感知される貫通孔像とあらかじめ測
   定された所望の貫通孔を形成された被測定物を受光手段
   で感知された所望の基準貫通孔像を比較する判別手段
   と、透過光として補助受光手段で感知される貫通孔像と
   あらかじめ測定された所望の貫通孔を形成された被測定
   物を補助受光手段で感知された所望の基準貫通孔像を比
   較する補助判別手段とからなることを特徴とする貫通孔
   の三次元位置測定装置。
6. 【請求項６】貫通孔を形成された被測定物を乱反射面に
   対して測定側を背にして設置し、次いで乱反射面に測定
   用光源で照明し、乱反射面で反射され貫通孔を透過する
   透過光および透過光に比し相対的に暗い貫通孔周辺の被
   測定物表面を、被測定物表面に焦点を合わせた被写界深
   度が浅いレンズからなる受光部および受光部に対して角
   度を持たせて設置された補助受光部で各々受光すること
   で、貫通孔およびその周囲部分に於ける明暗差を感知
   し、感知した明暗差をあらわす信号はそれぞれ判別手段
   および補助判別手段に伝送し、判別手段および補助判別
   手段で明部分は貫通孔像としてそれぞれ感知され、次い
   で各貫通孔像とあらかじめ測定された所望の貫通孔を形
   成された被測定物を受光手段および補助受光手段で感知
   された基準貫通孔像とを比較することで貫通孔の三次元
   上の位置を測定する貫通孔の三次元位置測定方法。
7. 【請求項７】被測定物背面に位置する乱反射面を照明す
   る測定用光源と、被測定物表面に焦点を合わせた被写界
   深度が浅く貫通孔面に向けて設置された、乱反射面で反
   射され被測定物表面の貫通孔を透過する透過光および、
   透過光に比し相対的に暗い貫通孔周囲の被測定物表面を
   感知し、感知する明暗に応じて信号を発生する受光手段
   と、受光手段とは貫通孔に対し角度をもたせて設置され
   被加工物表面で透過光および、透過光に比し相対的に暗
   い貫通孔周囲の被測定物表面を感知するとともに感知す
   る明暗に応じて信号を発生する補助受光手段と、透過光
   として受光手段で感知される貫通孔像とあらかじめ測定
   された所望の貫通孔を形成した被測定物を受光手段で感
   知された所望の基準貫通孔像を比較する二次元判別手段
   と、受光手段および補助受光手段で透過光として感知さ
   れる貫通孔像を比較して差異を演算する演算手段と、演
   算手段で演算された両貫通孔像の差異と所望の基準貫通
   孔像を測定した場合における両受光手段で得られる貫通
   孔像の差異を比較することで、所望の基準貫通孔と受光
   手段間の距離と、貫通孔と受光手段間の距離との差異を
   求める一次元判別手段とからなることを特徴とする貫通
   孔の三次元位置測定装置。
8. 【請求項８】貫通孔を形成された被測定物を乱反射面に
   対して測定側を背にして設置し、次いで乱反射面に測定
   用光源で照明し、乱反射面で反射され貫通孔を透過する
   透過光および透過光に比し相対的に暗い貫通孔周辺の被
   測定物表面を、被測定物表面に焦点を合わせた被写界深
   度が浅いレンズからなる受光部および受光部とは角度を
   持たせて設置された補助受光部で各々受光することで、
   貫通孔およびその周囲部分に於ける明暗差を感知し、透
   過光として受光手段で感知される貫通孔像とあらかじめ
   測定された所望の貫通孔を形成した被測定物を受光手段
   で感知された所望の基準貫通孔像を二次元判別手段で比
   較することで二次元上の差異をもとめ、受光手段および
   補助受光手段で透過光として感知される貫通孔像を比較
   して差異を演算手段で演算し、演算手段で演算された両
   貫通孔像の差異と所望の基準貫通孔像を測定した場合に
   おける両受光手段で得られる貫通孔像の差異を比較する
   ことで、所望の基準貫通孔と受光手段間の距離と、貫通
   孔と受光手段間の距離との差異を一次元判別手段で求め
   ることで貫通孔の三次元位置を測定することを特徴とす
   る貫通孔の三次元位置測定装置。
9. 【請求項９】被測定物に設けられた複数の貫通孔の一に
   ついては、被測定物表面に投光する照明手段と、貫通孔
   を形成された被測定物を測定位置に設置したとき照明手
   段に対し被測定物を挟んだ反対側に位置するとともに被
   測定物表面で照明手段からの照明を反射する反射光に比
   し相対的に暗い背景と、被測定物表面に焦点を合わせた
   被写界深度が浅く貫通孔面に向けて設置され被加工物表
   面が反射する反射光を感知し感知する明暗に応じて信号
   を発生する受光手段と、反射光を発生せず貫通孔を通し
   た背景の暗部として受光部で感知される貫通孔像と所望
   の基準貫通孔像を比較する二次元判別手段と、貫通孔形
   成面に向けて設置され貫通孔穿設面およびセンサー間と
   の距離を感知し、距離を信号として伝達する一次元セン
   サーと、一次元センサーで得られた距離と、所望の基準
   貫通孔穿設面および一次元センサー間の距離とを比較す
   る一次元判別手段とからなる貫通孔の三次元位置測定装
   置を、設け、他の貫通孔については、被測定物背面に位
   置する反射面を照明する測定用光源と、貫通孔面に向け
   て設置された、乱反射面で反射され被測定物表面の貫通
   孔を透過する透過光および、透過光に比し相対的に暗い
   貫通孔周囲の被測定物表面を感知し、感知する明暗に応
   じて信号を発生する受光手段と、透過光として受光部で
   感知される貫通孔像と所望の基準貫通孔像を比較する二
   次元判別手段と、貫通孔形成面に向けて設置され貫通孔
   形成面およびセンサー間との距離を感知し、距離を信号
   として伝達する一次元センサーと、一次元センサーで得
   られた距離と、所望の基準貫通孔形成面および一次元セ
   ンサー間の距離とを比較する一次元判別手段とからなる
   貫通孔の三次元位置測定装置を、設けるとともに、複数
   の各一次元センサーが固定され、測定位置と測定位置の
   解除との選択の可能な振り込み装置を設けることを特徴
   とする複数貫通孔の三次元位置測定装置。
10. 【請求項１０】複数の貫通孔を形成された被測定物の貫
    通孔の一については、被測定物表面に、照明手段を投光
    し、被測定物表面で反射された貫通孔周囲の反射光およ
    び反射光に比し相対的に暗い背景を表す貫通孔部分を、
    被測定物表面に焦点を合わせた被写界深度が浅いレンズ
    からなる受光部で受光することで、貫通孔およびその周
    囲部分に於ける明暗差を感知し、受光部で感知された明
    暗差は信号として二次元判別手段に伝送し、二次元判別
    手段では、所望の基準貫通孔からの情報を受光部で感知
    した場合の基準貫通孔像情報を記憶する基準信号発生手
    段からの基準信号も受領し、次いで実際に計測されてい
    る二次元上の貫通孔像を表わす信号と、二次元の基準貫
    通孔情報を表わす基準信号とを比較することで二次元上
    の位置を測定し、一次元位置は、貫通孔形成面に向けて
    設置され貫通孔形成面およびセンサー間との距離を感知
    する一次元センサーで得られた貫通孔穿設面の距離と、
    所望の基準貫通孔穿設面における距離とを比較すること
    で貫通孔の三次元上の位置を測定するとともに、他の貫
    通孔については、貫通孔を形成された被測定物を乱反射
    面に対して測定側を背にして設置し、次いで乱反射面に
    測定用光源で照明し、乱反射面で反射され貫通孔を透過
    する透過光および透過光に比し相対的に暗い貫通孔周辺
    の被測定物表面を、被測定物表面に焦点を合わせたレン
    ズからなる受光部で受光することで、貫通孔およびその
    周囲部分に於ける明暗差を感知し、受光部で感知された
    明暗差は信号として二次元判別手段に伝送し、二次元判
    別手段では、所望の基準貫通孔からの情報を受光部で感
    知した場合の基準貫通孔像情報を記憶する基準信号発生
    手段からの基準信号も受領し、次いで実際に計測されて
    いる二次元上の貫通孔像を表わす信号と、二次元の基準
    貫通孔情報を表わす基準信号とを比較することで二次元
    上の位置を測定し、一次元位置は、貫通孔形成面に向け
    て設置された貫通孔形成面およびセンサー間との距離を
    感知する一次元センサーで得られた貫通孔穿設面の距離
    と、所望の基準貫通孔穿設面における距離とを比較する
    ことで貫通孔の三次元上の位置を測定するとともに、複
    数の各一次元センサーが固定された振り込み装置を、測
    定位置と測定位置の解除との選択をすることで複数の貫
    通孔のそれぞれの三次元位置を測定することを特徴とす
    る複数貫通孔の三次元位置測定方法。