(57)【要約】【課題】測定条件の設定に関して高い利便性を有する三次元座標測定装置を提供する。【解決手段】予め定められた複数の幾何要素および複数の測定項目を含む第１の主画面ｓｃ０１において選択された幾何要素および測定項目が受け付けられる。第１の主画面ｓｃ０１に表示される複数の幾何要素および複数の測定項目の一部を含む第１の副画面ｓｃ１１がプローブに設けられたタッチパネルディスプレイ２３０に表示される。タッチパネルディスプレイ２３０の操作に基づいて、表示された第１の副画面ｓｃ１１から幾何要素および測定項目が選択される。選択された幾何要素および測定項目が受け付けられる。主受付部および副受付部のうち少なくとも一方において受け付けられた幾何要素および測定項目と、プローブにより指示される測定対象物上の測定点の座標とに基づいて、選択された幾何要素に関する選択された測定項目の値が算出される。【選択図】図１８
2020020700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定マーカを有するとともに測定対象物上の１または複数の測定点を指示するためのプローブと、
前記プローブの前記複数の測定マーカを撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された前記複数の測定マーカの画像を示すマーカ画像データに基づいて前記プローブにより指示された前記１または複数の測定点の座標を算出する座標算出部と、
予め定められた複数の幾何要素および予め定められた複数の測定項目を主設定情報群として含む主設定画面を示す主設定画面データを生成する主設定画面生成部と、
前記主設定画面データに基づいて表示された主設定画面において選択された幾何要素および測定項目を受け付ける主受付部と、
前記主設定情報群の一部を副設定情報群として含む副設定画面を示す副設定画面データを生成する副設定画面生成部と、
前記生成された副設定画面データに基づいて前記副設定画面を表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記副設定画面から幾何要素および測定項目を選択するために使用者により操作される操作部と、
前記表示部に表示された前記副設定画面において前記操作部により選択された幾何要素および測定項目を受け付ける副受付部と、
前記主受付部および前記副受付部のうち少なくとも一方において受け付けられた幾何要素および測定項目と前記座標算出部により算出された前記１または複数の測定点の座標とに基づいて、前記測定対象物において前記１または複数の測定点により特定される前記選択された幾何要素に関する前記選択された測定項目の値を算出する測定部とを備え、
前記プローブ、前記表示部および前記操作部は、使用者により携行可能に構成された、三次元座標測定装置。
【請求項２】
前記表示部および前記操作部は、前記プローブに設けられた、請求項１記載の三次元座標測定装置。
【請求項３】
前記表示部および前記操作部は、タッチパネルディスプレイにより構成される、請求項２記載の三次元座標測定装置。
【請求項４】
前記副設定画面は、前記副設定情報群の１または複数の幾何要素をそれぞれ示す１または複数の幾何画像を含み、前記副設定情報群の１または複数の測定項目をそれぞれ示す１または複数の項目画像を含み、
前記操作部は、前記副設定画面における前記１または複数の幾何画像および前記１または複数の項目画像を選択することにより、前記幾何要素および前記測定項目の選択が可能に構成された、請求項１〜３のいずれか一項に記載の三次元座標測定装置。
【請求項５】
前記主受付部は、前記副受付部における前記副設定情報群の幾何要素および測定項目の受け付けに同期して前記副設定画面において選択された幾何要素および測定項目を受け付け、
前記副受付部は、前記主受付部における前記副設定情報群の幾何要素および測定項目の受け付けに同期して前記主設定画面において選択された幾何要素および測定項目を受け付ける、請求項１〜４のいずれか一項に記載の三次元座標測定装置。
【請求項６】
表示機能を有する外部機器に接続され、
前記測定部による前記選択された測定項目の値の算出時に、算出された測定項目の値を含む主測定結果画面を示す主測定画面データを生成する主測定画面生成部と、
前記測定部による前記選択された測定項目の値の算出時に、算出された測定項目の値を含む副測定結果画面を示す副測定画面データを生成する副測定画面生成部と、
前記主設定画面データに基づく主設定画面を前記外部機器に表示させるとともに前記副設定画面データに基づく副設定画面を前記表示部に表示させ、前記主測定画面データに基づく主測定結果画面を前記外部機器に表示させるとともに前記副測定画面データに基づく副測定結果画面を前記表示部に表示させる同期表示制御部とをさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の三次元座標測定装置。
【請求項７】
予め定められた複数の幾何公差を含む主幾何公差画面を示す主幾何公差画面データを生成する主幾何公差画面生成部と、
前記複数の幾何公差の一部を含む副幾何公差画面を示す副幾何公差画面データを生成する副幾何公差画面生成部とをさらに備え、
前記主受付部は、前記主幾何公差画面データに基づいて表示された主幾何公差画面において選択された幾何公差を受け付け可能に構成され、
前記副受付部は、前記副幾何公差画面データに基づいて表示された副幾何公差画面において選択された幾何公差を受け付け可能に構成され、
前記測定部は、前記測定対象物において前記１または複数の測定点により特定される前記選択された幾何要素に関する前記選択された幾何公差の値を算出可能に構成され、
前記同期表示制御部は、前記主幾何公差画面データに基づく主幾何公差画面を前記外部機器に表示させるとともに前記副幾何公差画面データに基づく副幾何公差画面を前記表示部に表示させる、請求項６記載の三次元座標測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触式のプローブを用いる三次元座標測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
接触式の三次元座標測定装置には、接触部を有するプローブが設けられる。測定対象物にプローブの接触部が接触され、測定対象物と接触部との接触位置が算出される。測定対象物上の複数の位置が算出されることにより、測定対象物の所望の部分の寸法が測定される。
【０００３】
三次元座標測定装置の一例として、特許文献１に記載された光学式座標測定装置は、載置台、プローブおよび撮像部を備える。載置台上に載置された測定対象物にプローブの接触部が接触される。プローブに設けられた複数のマーカが撮像部によって撮像されることにより、画像データが生成される。その画像データに基づいて測定対象物と接触部との接触位置の座標が算出される。算出された座標を用いて測定対象物の各部の寸法が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１９４４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の光学式座標測定装置においては、撮像部が保持される保持部に表示部および操作部が設けられている。使用者は、表示部に表示される情報を視認しつつ操作部を操作することにより、測定対象物のどの部分をどのように測定するのかについて測定条件を設定する。
【０００６】
載置台を超える大型の測定対象物について各部の寸法測定を行う場合には、当該測定対象物を載置台上に載置することができないため、表示部および操作部が存在する位置と測定対象物が存在する位置との間の距離が大きくなる。この場合、測定条件の設定作業と測定対象物にプローブの接触部を接触させる作業とを同じ位置で行うことはできない。そのため、使用者は、測定条件の設定およびプローブの操作を交互に行う場合、表示部および操作部が存在する位置と測定対象物が存在する位置との間を移動する必要がある。このように、作業ごとに移動を伴う測定対象物の測定は面倒であり、長時間を要する。
【０００７】
本発明の目的は、測定条件の設定に関して高い利便性を有する三次元座標測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係る三次元座標測定装置は、複数の測定マーカを有するとともに測定対象物上の１または複数の測定点を指示するためのプローブと、プローブの複数の測定マーカを撮像する撮像部と、撮像部により撮像された複数の測定マーカの画像を示すマーカ画像データに基づいてプローブにより指示された１または複数の測定点の座標を算出する座標算出部と、予め定められた複数の幾何要素および予め定められた複数の測定項目を主設定情報群として含む主設定画面を示す主設定画面データを生成する主設定画面生成部と、主設定画面データに基づいて表示された主設定画面において選択された幾何要素および測定項目を受け付ける主受付部と、主設定情報群の一部を副設定情報群として含む副設定画面を示す副設定画面データを生成する副設定画面生成部と、生成された副設定画面データに基づいて副設定画面を表示する表示部と、表示部に表示された副設定画面から幾何要素および測定項目を選択するために使用者により操作される操作部と、表示部に表示された副設定画面において操作部により選択された幾何要素および測定項目を受け付ける副受付部と、主受付部および副受付部のうち少なくとも一方において受け付けられた幾何要素および測定項目と座標算出部により算出された１または複数の測定点の座標とに基づいて、測定対象物において１または複数の測定点により特定される選択された幾何要素に関する選択された測定項目の値を算出する測定部とを備え、プローブ、表示部および操作部は、使用者により携行可能に構成される。
【０００９】
その三次元座標測定装置においては、測定対象物上の１または複数の測定点がプローブにより指示され、プローブの有する複数の測定マーカが撮像部により撮像される。撮像により得られるマーカ画像データに基づいてプローブにより指示された１または複数の測定点の座標が算出される。
【００１０】
主設定情報群を含む主設定画面を示す主設定画面データが生成される。主設定画面データに基づいて表示された主設定画面において選択された幾何要素および測定項目が主受付部により受け付けられる。
【００１１】
副設定情報群を含む副設定画面を示す副設定画面データが生成される。副設定画面データに基づいて副設定画面が表示部に表示される。使用者による操作部の操作に基づいて、表示された副設定画面から幾何要素および測定項目が選択される。選択された幾何要素および測定項目が副受付部により受け付けられる。
【００１２】
主受付部および副受付部のうち少なくとも一方において受け付けられた幾何要素および測定項目と、算出された１または複数の測定点の座標とに基づいて、選択された幾何要素に関する選択された測定項目の値が算出される。
【００１３】
上記の構成によれば、使用者は主設定画面において予め定められた複数の幾何要素および測定項目を含む主設定情報群から所望の幾何要素および測定項目を選択することができる。
【００１４】
一方、使用者は副設定画面において主設定情報群の一部を含む副設定情報群から所望の幾何要素および測定項目を選択することができる。ここで、プローブ、表示部および操作部は、使用者により携行可能に構成されている。それにより、使用者は、幾何要素および測定項目について副設定情報群から選択を行う場合には、プローブによる測定点の指示作業と幾何要素および測定項目の選択作業とを異なる位置で行う必要がない。したがって、測定に関する設定作業を容易かつ短時間で行うことが可能になる。
【００１５】
このように、使用者は、設定対象となる測定項目および幾何要素に応じて、設定に用いる画面を主設定画面と副設定画面との間で使い分けることができる。したがって、測定条件の設定に関して高い利便性を有する三次元座標測定装置が実現される。
【００１６】
（２）表示部および操作部は、プローブに設けられてもよい。
【００１７】
この場合、表示部、操作部およびプローブが互いに分離して用いられることによる各部材の紛失が防止される。
【００１８】
（３）表示部および操作部は、タッチパネルディスプレイにより構成されてもよい。
【００１９】
この場合、使用者は、タッチパネルディスプレイを操作することにより、幾何要素および測定項目を容易に選択することができる。
【００２０】
（４）副設定画面は、副設定情報群の１または複数の幾何要素をそれぞれ示す１または複数の幾何画像を含み、副設定情報群の１または複数の測定項目をそれぞれ示す１または複数の項目画像を含み、操作部は、副設定画面における１または複数の幾何画像および１または複数の項目画像を選択することにより、幾何要素および測定項目の選択が可能に構成されてもよい。
【００２１】
この場合、使用者は、操作部を操作することにより、副設定画面において直感的に幾何要素および測定項目の選択を行うことができる。
【００２２】
（５）主受付部は、副受付部における副設定情報群の幾何要素および測定項目の受け付けに同期して副設定画面において選択された幾何要素および測定項目を受け付け、副受付部は、主受付部における副設定情報群の幾何要素および測定項目の受け付けに同期して主設定画面において選択された幾何要素および測定項目を受け付けてもよい。
【００２３】
この場合、主受付部および副受付部のうち一方の受付部で副設定情報群の幾何要素および測定項目が選択された場合には、他方の受付部においても同じ幾何要素および測定項目が受け付けられる。したがって、副設定情報群の幾何要素および測定項目の選択に関して、主受付部および副受付部間で受け付けられる設定に相違が生じることが防止される。
【００２４】
（６）三次元座標測定装置は、表示機能を有する外部機器に接続され、測定部による選択された測定項目の値の算出時に、算出された測定項目の値を含む主測定結果画面を示す主測定画面データを生成する主測定画面生成部と、測定部による選択された測定項目の値の算出時に、算出された測定項目の値を含む副測定結果画面を示す副測定画面データを生成する副測定画面生成部と、主設定画面データに基づく主設定画面を外部機器に表示させるとともに副設定画面データに基づく副設定画面を表示部に表示させ、主測定画面データに基づく主測定結果画面を外部機器に表示させるとともに副測定画面データに基づく副測定結果画面を表示部に表示させる同期表示制御部とをさらに備えてもよい。
【００２５】
この場合、主設定画面および副設定画面の外部機器および表示部への表示が同期され、主測定結果画面および副測定結果画面の外部機器および表示部への表示が同期される。したがって、使用者は、外部機器および表示部のうちいずれか一方に表示される画面を視認することにより、測定条件の設定作業および測定作業にそれぞれ応じた情報を適切に把握することができる。
【００２６】
（７）三次元座標測定装置は、予め定められた複数の幾何公差を含む主幾何公差画面を示す主幾何公差画面データを生成する主幾何公差画面生成部と、複数の幾何公差の一部を含む副幾何公差画面を示す副幾何公差画面データを生成する副幾何公差画面生成部とをさらに備え、主受付部は、主幾何公差画面データに基づいて表示された主幾何公差画面において選択された幾何公差を受け付け可能に構成され、副受付部は、副幾何公差画面データに基づいて表示された副幾何公差画面において選択された幾何公差を受け付け可能に構成され、測定部は、測定対象物において１または複数の測定点により特定される選択された幾何要素に関する選択された幾何公差の値を算出可能に構成され、同期表示制御部は、主幾何公差画面データに基づく主幾何公差画面を外部機器に表示させるとともに副幾何公差画面データに基づく副幾何公差画面を表示部に表示させてもよい。
【００２７】
この場合、使用者は、予め定められた複数の幾何公差から、主幾何公差画面において算出されるべき所望の幾何公差を選択することができる。また、使用者は、予め定められた複数の幾何公差のうち一部から、副幾何公差画面において算出されるべき所望の幾何公差を選択することができる。
【００２８】
主幾何公差画面および副幾何公差画面の外部機器および表示部への表示が同期される。したがって、使用者は、外部機器および表示部のうちいずれか一方に表示される画面を視認することにより、幾何公差の設定作業に必要な情報を適切に把握することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、測定条件の設定に関して高い利便性を有する三次元座標測定装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る三次元座標測定装置の使用例を示す模式図である。
【図２】撮像ヘッドおよび処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】撮像ヘッドの外観斜視図である。
【図４】ケーシングが取り除かれた状態を示す撮像ヘッドの外観斜視図である。
【図５】図３の仮想面における撮像ヘッドの模式的断面図である。
【図６】（ａ）は図５の参照部材の模式的縦断面図である。（ｂ）は参照部材の下面図である。
【図７】基準カメラが参照部材を撮像することにより得られる複数のマーカの画像例を示す図である。
【図８】プローブの構成を示すブロック図である。
【図９】プローブの外観斜視図である。
【図１０】図１の本体表示部に表示される画像の一例を示す図である。
【図１１】測定対象物の一例を示す図である。
【図１２】図１１の測定対象物についての基本的な測定例を説明するための図である。
【図１３】図１１の測定対象物についての基本的な測定例を説明するための図である。
【図１４】図１１の測定対象物についての基本的な測定例を説明するための図である。
【図１５】図１１の測定対象物についての基本的な測定例を説明するための図である。
【図１６】図１１の測定対象物についての基本的な測定例を説明するための図である。
【図１７】図２の本体メモリおよび図８のプローブメモリにそれぞれ記憶される主画面生成用データおよび副画面生成用データと使用者による三次元座標測定装置の操作との関係を示す図である。
【図１８】幾何要素および測定項目の選択操作時に図２の本体表示部および図８のタッチパネルディスプレイに表示される第１の主画面および第１の副画面の表示例を示す図である。
【図１９】測定点の指示操作時および測定対象部分の設定操作時に図２の本体表示部および図８のタッチパネルディスプレイに表示される第２の主画面および第２の副画面の表示例を示す図である。
【図２０】測定対象部分の選択操作時に図２の本体表示部および図８のタッチパネルディスプレイに表示される第３の主画面および第３の副画面の表示例を示す図である。
【図２１】幾何公差の選択操作時に図２の本体表示部および図８のタッチパネルディスプレイに表示される第４の主画面および第４の副画面の表示例を示す図である。
【図２２】図２の本体制御回路による測定対象部分設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図２３】測定点座標算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図２４】図２の本体制御回路による測定値算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図２５】図２の本体制御回路による追跡処理の流れを示すフローチャートである。
【図２６】三次元座標測定装置の主として画面表示に関する機能的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［１］三次元座標測定装置の基本構成および使用例
図１は、本発明の一実施の形態に係る三次元座標測定装置の使用例を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態に係る三次元座標測定装置１は、主として撮像ヘッド１００、プローブ２００および処理装置３００から構成され、例えば大型の測定対象物Ｓの各部の寸法等の物理量を測定するために用いられる。図１の例では、測定対象物Ｓとして大型の配管が示される。測定対象物Ｓは、床面上に置かれている。
【００３２】
プローブ２００は、使用者Ｕにより携行される。プローブ２００には、接触部２１１ａが設けられている。使用者Ｕは、測定対象物Ｓの所望の部分にプローブ２００の接触部２１１ａを接触させる。測定対象物Ｓにおける接触部２１１ａとの接触部分が測定点となる。
【００３３】
撮像ヘッド１００は、基準スタンド１０により例えば設置面としての床面上に固定される。撮像ヘッド１００の内部には、可動カメラ１２０が設けられている。可動カメラ１２０によりプローブ２００に設けられた後述する複数のマーカｅｑ（図９）が撮像される。基準スタンド１０は、三脚であり、固定部１１および脚部１２からなる。固定部１１は、平坦な上面を有する。基準スタンド１０は、固定部１１の上面が水平な状態で固定されるように、固定部１１と脚部１２との間で姿勢調整が可能に構成されている。以下の説明において、固定部１１の上面は水平に固定されているものとする。
【００３４】
また、撮像ヘッド１００は、ケーブルＣＡを介して処理装置３００に接続されている。処理装置３００は、例えばパーソナルコンピュータであり、本体表示部３１０および本体操作部３２０が接続されている。処理装置３００においては、可動カメラ１２０がプローブ２００を撮像することにより得られる画像データ（以下、測定画像データと呼ぶ。）と後述する基準画像データとに基づいて測定対象物Ｓ上の測定点の座標が算出される。測定対象物Ｓにおける１または複数の測定点の座標が算出されることにより、それらの算出結果に基づいて測定対象物Ｓの物理量が測定される。
【００３５】
使用者Ｕがプローブ２００を携行して移動する場合には、図１に白抜きの点線矢印で示すように、可動カメラ１２０の撮像視野の向きはプローブ２００の移動に追従する。すなわち、可動カメラ１２０の向きは、プローブ２００が移動するときに、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内に位置するように変化する。それにより、三次元座標測定装置１は、広い測定可能領域を有する。以下、三次元座標測定装置１の各部の構成について詳細を説明する。
【００３６】
［２］撮像ヘッド１００および処理装置３００の構成
図２は、撮像ヘッド１００および処理装置３００の構成を示すブロック図である。図３は撮像ヘッド１００の外観斜視図であり、図４はケーシング９０が取り除かれた状態を示す撮像ヘッド１００の外観斜視図であり、図５は図３の仮想面ＶＰにおける撮像ヘッド１００の模式的断面図である。
【００３７】
まず、撮像ヘッド１００の構成について説明する。図２に示すように、撮像ヘッド１００は、電気的な構成として基準カメラ１１０、可動カメラ１２０、マーカ駆動回路１３０、回転駆動回路１４０、ヘッド制御回路１５０、無線通信回路１６０、通信回路１７０、俯瞰カメラ１８０および参照部材１９０を含む。これらの構成は、図２に二点鎖線で示される固定連結部２０、支持部材３０および可動部材４０のいずれかにより支持された状態で、図３に示すケーシング９０内に収容される。
【００３８】
図３に示すように、ケーシング９０は、下部ケーシング９１および上部ケーシング９２から構成される。図３および図５に示すように、下部ケーシング９１は略円筒形状を有し、撮像ヘッド１００の下端部から一定距離上方に延びる。下部ケーシング９１の上方の位置に上部ケーシング９２が設けられている。上部ケーシング９２は、略釣鐘形状を有し、後述する支持部材３０（図４）とともに水平面内で回転可能に設けられている。
【００３９】
図３に示すように、上部ケーシング９２の一部には、上下方向に延びるスリット９３が形成されている。スリット９３は、可動カメラ１２０の撮像視野をケーシング９０の外部へ導く。また、上部ケーシング９２には、俯瞰カメラ用窓９４が形成されている。俯瞰カメラ用窓９４は、俯瞰カメラ１８０の撮像視野をケーシング９０の外部へ導く。
【００４０】
図４および図５に示すように、固定連結部２０は、下固定板２１、上固定板２２、複数（例えば４本）の支柱２３および中空支持軸２４を含む。下固定板２１は、円板形状を有し、基準スタンド１０の固定部１１の上面上に、ねじを用いて固定されている。下固定板２１の上方には、複数の支柱２３を介して上固定板２２が設けられている。上固定板２２は、下固定板２１と同様に円板形状を有する。上固定板２２の中央部には、円形の開口が形成されている。上固定板２２の上面上には、上固定板２２の中央部の開口を取り囲むように中空支持軸２４がねじを用いて固定されている。図３の下部ケーシング９１は、固定連結部２０を構成するいずれかの部材に取り付けられている。
【００４１】
固定連結部２０においては、下固定板２１と上固定板２２との間の空間に、図２の回転駆動回路１４０、ヘッド制御回路１５０、無線通信回路１６０および通信回路１７０が実装された各種基板が設けられる。また、下固定板２１上には、図５に示すように、下固定板２１から上固定板２２の開口を通して中空支持軸２４の内部まで延びるように基準カメラ１１０が設けられている。この状態で、基準カメラ１１０の撮像視野は上方を向いている。本実施の形態では、基準カメラ１１０の光学系の光軸１１０ｃは、中空支持軸２４の中心軸に一致している。
【００４２】
下固定板２１上および上固定板２２上には、上記の各種基板および基準カメラ１１０に加えて、後述する支持部材３０を中空支持軸２４の中心軸の周りで回転させるため（基準スタンド１０の上面に平行な面内で回転させるため）の水平回転機構１４１が設けられている。水平回転機構１４１は、例えばモータおよび各種動力伝達部材を含む。
【００４３】
図４に示すように、固定連結部２０の中空支持軸２４上には、支持部材３０が設けられている。支持部材３０は、回転台座３１および一対の支持フレーム３２，３３を含む。回転台座３１は、中央部に開口を有し、支持部材３０が中空支持軸２４の中心軸の周りで回転可能となるように、クロスローラベアリングＣＢ（図５）を介して中空支持軸２４の上端部に取り付けられている。図３の上部ケーシング９２は、支持部材３０を構成するいずれかの部材に取り付けられている。中空支持軸２４に対する支持部材３０の回転時には、上部ケーシング９２は支持部材３０とともに下部ケーシング９１に対して相対的に回転する。
【００４４】
一対の支持フレーム３２，３３は、回転台座３１の一側部および他側部から互いに対向しつつ上方に延びるように形成されている。一対の支持フレーム３２，３３の間には、回転台座３１から所定距離離間した位置に可動部材４０が設けられている。
【００４５】
可動部材４０は、一対の支持フレーム３２，３３の互いに対向する部分を通る回転軸３０ｃの周りで回転可能（水平面に対してチルト可能）となるように、支持フレーム３２，３３により支持されている。本実施の形態では、回転軸３０ｃは、基準カメラ１１０（図５）の光軸１１０ｃおよび中空支持軸２４の中心軸に直交する。
【００４６】
一方の支持フレーム３２の上端部近傍には、可動部材４０とは反対側で回転軸３０ｃ上に位置する部分に俯瞰カメラ１８０が取り付けられている。他方の支持フレーム３３の上端部近傍には、可動部材４０とは反対側で回転軸３０ｃ上に位置する部分にチルト回転機構１４３が取り付けられている。チルト回転機構１４３は、例えばモータおよび各種動力伝達部材を含む。チルト回転機構１４３は、可動部材４０を回転軸３０ｃの周りで回転させる。なお、チルト回転機構１４３により可動部材４０を回転可能な範囲は、例えば３０°程度に制限されている。
【００４７】
可動部材４０は、略正方形の扁平な筒状に形成され、上面４１および下面４２を有する。可動部材４０上には、可動カメラ１２０およびその可動カメラ１２０に付随する各種基板が固定される。この状態で、可動カメラ１２０の光学系の光軸１２０ｃ（図５）は可動部材４０の上面４１に平行となっている。
【００４８】
可動部材４０の上端部には、その中央部の開口を塞ぐように図２のマーカ駆動回路１３０が実装された基板４３が設けられている。
【００４９】
図５に示すように、可動部材４０の内部には、複数のマーカｅｐ（図２）を有する参照部材１９０が設けられている。図６（ａ）は図５の参照部材１９０の模式的縦断面図であり、図６（ｂ）は参照部材１９０の下面図である。
【００５０】
図６（ａ），（ｂ）に示すように、参照部材１９０は、発光基板１９１、拡散板１９２、ガラス板１９３および拡散反射シート１９５を含む。発光基板１９１、拡散板１９２およびガラス板１９３は、この順で上方から下方に向かって並ぶように積層されている。その積層体の外周部を取り囲むように拡散反射シート１９５が設けられている。
【００５１】
発光基板１９１の下面には、全体に渡って複数の発光素子Ｌが実装されている。各発光素子Ｌは、例えば赤外ＬＥＤ（発光ダイオード）である。発光素子Ｌとしては、赤外ＬＥＤの代わりに他の波長の光を発するＬＥＤが用いられてもよいし、フィラメント等の他の発光素子が用いられてもよい。マーカ駆動回路１３０が発光基板１９１上の複数の発光素子Ｌを駆動する。それにより、複数の発光素子Ｌが発光する。
【００５２】
拡散板１９２は、例えば樹脂からなる板部材であり、複数の発光素子Ｌから発生される光を拡散させつつ下方へ透過する。拡散反射シート１９５は、例えば樹脂からなる帯状のシート部材であり、複数の発光素子Ｌから参照部材１９０の側方（外方）に向かう光を拡散させつつその内方に反射する。
【００５３】
ガラス板１９３は、例えば石英ガラスまたはソーダガラスにより形成された板部材である。ガラス板１９３の下面には、複数の円形開口を有するマスク１９４が設けられている。マスク１９４は、例えばガラス板１９３の下面にスパッタ法または蒸着法により形成されるクロムマスクである。
【００５４】
上記の構成により、複数の発光素子Ｌから発生されて拡散板１９２および拡散反射シート１９５により拡散された光が、ガラス板１９３およびマスク１９４の複数の円形開口を通して参照部材１９０の下方に放出される。このようにして、複数の円形開口にそれぞれ対応する自発光型の複数のマーカｅｐが形成される。
【００５５】
本実施の形態においては、図６（ｂ）に示すように、複数のマーカｅｐは、参照部材１９０の下面（平面）上でマトリクス状に等間隔で並んでいる。複数のマーカｅｐのうち、中央部に位置するマーカｅｐおよびその中央部のマーカｅｐから所定距離離間した一のマーカｅｐには、他のマーカｅｐから識別するための識別マーク（本例では点）が付されている。これらの識別マークは、マスク１９４の一部により形成される。以下の説明では、複数のマーカｅｐから識別マークが付された２個のマーカｅｐを区別する場合に、識別マークを含む中央部のマーカｅｐを第１のマーカｅｐ１と呼ぶ。また、識別マークを含む他方のマーカｅｐを第２のマーカｅｐ２と呼ぶ。
【００５６】
上記の構成においては、参照部材１９０は、下方に向く複数のマーカｅｐが基準カメラ１１０の撮像視野の範囲内に位置するように可動部材４０に取り付けられている。さらに、参照部材１９０は、可動部材４０の上面４１および下面４２が基準カメラ１１０の光軸１１０ｃの方向に対して垂直となるときに、第１のマーカｅｐ１が光軸１１０ｃ上に位置するように可動部材４０に取り付けられている。
【００５７】
支持部材３０が固定連結部２０上で回転する際、および可動部材４０が回転軸３０ｃの周りで回転する際には、基準カメラ１１０が参照部材１９０を撮像することにより得られる複数のマーカｅｐの画像が変化する。
【００５８】
図７は、基準カメラ１１０が参照部材１９０を撮像することにより得られる複数のマーカｅｐの画像例を示す図である。図６（ｂ）の複数のマーカｅｐから光が放出されることにより、撮像ヘッド１００により撮像される参照部材１９０の画像においては、複数のマーカｅｐに対応する画像が現れる。
【００５９】
例えば支持部材３０および可動部材４０の各々が予め定められた基準姿勢で保持されている場合に、図７（ａ）に示す画像１１０ｉが得られるものとする。基準姿勢においては、参照部材１９０の下面は、基準カメラ１１０の光軸１１０ｃに直交し、水平に保持される。図７（ａ）の画像１１０ｉにおいては、複数のマーカｅｐにそれぞれ対応するマーカ画像ｉｅｐが、図６（ｂ）の実際の複数のマーカｅｐと同様に、マトリクス状に並んでいる。また、基準カメラ１１０の視野中心に対応する画像中央部には、図６（ｂ）の第１のマーカｅｐ１に対応するマーカ画像ｉｅｐ１が示される。さらに、マーカ画像ｉｅｐ１から所定距離離間した位置に図６（ｂ）の第２のマーカｅｐ２に対応するマーカ画像ｉｅｐ２が示される。
【００６０】
支持部材３０が基準姿勢から回転する場合には、複数のマーカｅｐと基準カメラ１１０との間の距離は大きく変動しない。この回転によれば、図７（ｂ）に示すように、複数のマーカ画像ｉｅｐが画像中央部を中心として回転する。この場合、２個のマーカ画像ｉｅｐ１，ｉｅｐ２の位置関係に基づいて、支持部材３０が基準姿勢からどれだけ回転しているのかを求めることができる。
【００６１】
可動部材４０が基準姿勢から回転する場合には、複数のマーカｅｐと基準カメラ１１０との間の距離がそれぞれ変化する。例えば、複数のマーカｅｐの一部と基準カメラ１１０との間の距離が短くなり、複数のマーカｅｐの他の部分と基準カメラ１１０との間の距離が長くなる。それにより、例えば支持部材３０が図７（ｂ）の画像１１０ｉに対応する回転位置に保持された状態で、可動部材４０が基準姿勢から回転すると、図７（ｃ）に示すように、複数のマーカ画像ｉｅｐの配列状態に歪が生じる。この場合、２個のマーカ画像ｉｅｐ１，ｉｅｐ２を含む全体のマーカ画像ｉｅｐの位置関係に基づいて、可動部材４０が基準姿勢からどれだけ回転しているのかを求めることができる。なお、上記のように、可動部材４０の回転可能な角度範囲は、３０°程度であり、比較的小さい。そのため、可動部材４０が回転する場合でも、２個のマーカ画像ｉｅｐ１，ｉｅｐ２の位置関係は大きく変化しない。
【００６２】
上記のように、可動部材４０には、可動カメラ１２０および参照部材１９０が一体的に固定されている。それにより、基準カメラ１１０が参照部材１９０の複数のマーカｅｐを撮像することにより得られる画像データ（以下、基準画像データと呼ぶ。）に基づいて、基準カメラ１１０に対する可動カメラ１２０の位置および姿勢を算出することが可能である。
【００６３】
可動部材４０と回転台座３１との間には、基準カメラ１１０から参照部材１９０までの基準カメラ１１０の撮像視野を含む撮像空間ｒｓ（図５）を当該撮像空間ｒｓの外部から光学的かつ空間的に遮断する蛇腹５０が設けられている。
【００６４】
本例の蛇腹５０の上端部は可動部材４０の下面４２に接合され、蛇腹５０の下端部は回転台座３１の上面に接合されている。それにより、支持部材３０が水平面内で回転する際には、支持部材３０とともに蛇腹５０も回転する。
【００６５】
また、本例の蛇腹５０は、略正方形の筒形状を有し、チルト回転機構１４３による可動部材４０の回転時にその回転に追従して変形することにより撮像空間ｒｓの光学的かつ空間的な遮断状態を維持可能に構成される。さらに、蛇腹５０は、可動部材４０の回転に追従して変形する際に、その蛇腹５０が基準カメラ１１０の撮像視野に干渉しないように設けられる。
【００６６】
このような構成により、撮像空間ｒｓ内に、撮像空間ｒｓの外部から光が進入することが防止される。また、撮像空間ｒｓの周囲でモータ等が発熱する場合でも、発生された熱が撮像空間ｒｓ内に進入することが防止される。それにより、撮像空間ｒｓの雰囲気に揺らぎが生じることが防止される。したがって、高い精度で複数のマーカｅｐが撮像されるので、基準カメラ１１０に対する可動カメラ１２０の位置および姿勢を高い精度で算出することができる。
【００６７】
また、上記の構成によれば、蛇腹５０の内部空間が外部空間から空間的に遮断されることにより蛇腹５０の内部空間の雰囲気が安定する。したがって、蛇腹５０の外部に設けられる熱源に対してファン等を用いて強制空冷することも可能になる。
【００６８】
なお、撮像空間ｒｓに向く蛇腹５０の内面は、光の反射率が低く光を吸収するような色または素材で構成されることが好ましい。例えば、蛇腹５０の内面の色は黒色であってもよい。または、蛇腹５０の内面は、光を反射しない無反射素材で構成されてもよい。あるいは、蛇腹５０の内面に、光を反射しない無反射素材のコーティングが施されていてもよい。それにより、複数のマーカｅｐから放出される光が、蛇腹５０の内面で乱反射することが防止される。したがって、高い精度で複数のマーカｅｐが撮像される。
【００６９】
撮像ヘッド１００においては、図４に示すように、可動カメラ１２０の重心が基準カメラ１１０の光軸１１０ｃと回転軸３０ｃとの交点ＧＣに近づくように可動カメラ１２０を設けることが望ましい。この場合、可動カメラ１２０の重心が交点ＧＣに近いほど、光軸１１０ｃを中心とする支持部材３０の回転が安定化し、回転軸３０ｃを中心とする可動部材４０の回転が安定化する。また、支持部材３０および可動部材４０を回転させるために必要となる駆動力を低減することができる。それにより、モータ等の駆動部に加わる負担が低減される。
【００７０】
俯瞰カメラ１８０は、図４に示すように、その撮像視野が可動カメラ１２０の撮像視野と同じかまたはほぼ同じ方向を向くように支持フレーム３２に設けられる。俯瞰カメラ１８０の画角は、基準カメラ１１０および可動カメラ１２０の画角に比べて大きい。そのため、俯瞰カメラ１８０の撮像視野は、基準カメラ１１０および可動カメラ１２０の撮像視野に比べて大きい。なお、可動カメラ１２０の画角は、例えば可動カメラ１２０から１．５ｍ離間した位置で直径１５ｃｍ程度の円形領域をカバーできるように設定される。
【００７１】
後述する追跡処理において、俯瞰カメラ１８０は、広い範囲に渡ってプローブ２００を撮像するために用いられる。この場合、例えばプローブ２００が移動することにより可動カメラ１２０の撮像視野からプローブ２００が外れる場合でも、当該プローブ２００が俯瞰カメラ１８０で撮像されることにより、撮像により得られる画像データ（以下、俯瞰画像データと呼ぶ。）に基づいてプローブ２００の大まかな位置を特定することができる。特定された位置に基づいて、可動カメラ１２０の撮像視野内にプローブ２００が位置するように、可動カメラ１２０の位置および姿勢が調整される。
【００７２】
図２に示すように、基準カメラ１１０、可動カメラ１２０、マーカ駆動回路１３０、回転駆動回路１４０、無線通信回路１６０および通信回路１７０は、ヘッド制御回路１５０に接続されている。ヘッド制御回路１５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリ、またはマイクロコンピュータを含み、基準カメラ１１０、可動カメラ１２０、マーカ駆動回路１３０および回転駆動回路１４０を制御する。
【００７３】
基準カメラ１１０、可動カメラ１２０および俯瞰カメラ１８０の各々は、撮像素子として、赤外線を検出可能なＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサを含む。また、基準カメラ１１０、可動カメラ１２０および俯瞰カメラ１８０の各々は、図示しない複数のレンズ（光学系）を含む。
【００７４】
上記のように、基準カメラ１１０、可動カメラ１２０および俯瞰カメラ１８０の各画素からは、検出量に対応するアナログの電気信号（以下、受光信号と呼ぶ）がヘッド制御回路１５０に出力される。
【００７５】
ヘッド制御回路１５０には、図示しないＡ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）およびＦＩＦＯ（First In First Out）メモリが実装されている。基準カメラ１１０、可動カメラ１２０および俯瞰カメラ１８０からそれぞれ出力される受光信号は、ヘッド制御回路１５０のＡ／Ｄ変換器により一定のサンプリング周期でサンプリングされるとともにデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号は、ＦＩＦＯメモリに順次蓄積される。ＦＩＦＯメモリに蓄積されたデジタル信号は、画素データとして順次処理装置３００に転送される。
【００７６】
マーカ駆動回路１３０は、ヘッド制御回路１５０の制御に基づいて、図６（ａ）の発光基板１９１を駆動する。それにより、発光基板１９１上の複数の発光素子Ｌが発光し、参照部材１９０の複数のマーカｅｐから光が放出される。なお、この発光タイミングと基準カメラ１１０の撮像タイミングとは同期される。
【００７７】
回転駆動回路１４０は、ヘッド制御回路１５０の制御に基づいて図４の水平回転機構１４１を駆動する。それにより、図４の支持部材３０が固定連結部２０上で回転し、可動部材４０および上部ケーシング９２（図３）が回転する。このとき、可動部材４０が回転することにより、スリット９３（図３）を通って上部ケーシング９２の内部から外部に導かれる可動カメラ１２０の撮像視野が図１の基準スタンド１０上で水平方向に回転する。
【００７８】
また、回転駆動回路１４０は、ヘッド制御回路１５０の制御に基づいて図４のチルト回転機構１４３を駆動する。それにより、図４の可動部材４０が一対の支持フレーム３２，３３間で回転軸３０ｃを中心として回転する。このとき、スリット９３（図３）を通る可動カメラ１２０の撮像視野が図１の基準スタンド１０上でスリット９３に沿って上下方向に回転する。これらの回転駆動回路１４０による可動カメラ１２０の撮像視野の回転は、処理装置３００における後述する追跡処理に基づいて行われる。
【００７９】
ヘッド制御回路１５０は、無線通信回路１６０を介してプローブ２００との間で無線通信を行う。また、ヘッド制御回路１５０は、通信回路１７０およびケーブルＣＡ（図１）を介して処理装置３００との間で有線通信を行う。
【００８０】
図２に示すように、処理装置３００は、通信回路３０１、本体制御回路３０２および本体メモリ３０３を含む。通信回路３０１および本体メモリ３０３は、本体制御回路３０２に接続されている。また、本体制御回路３０２には、本体操作部３２０および本体表示部３１０が接続されている。
【００８１】
本体メモリ３０３は、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）およびハードディスクを含む。本体メモリ３０３には、システムプログラムとともに、後述する測定対象部分設定プログラム、測定値算出プログラム、追跡処理プログラムおよび画面表示に関するプログラムが記憶される。また、本体メモリ３０３は、種々のデータの処理および撮像ヘッド１００から与えられる画素データ等の種々のデータを保存するために用いられる。さらに、本体メモリ３０３には、使用者Ｕによる三次元座標測定装置１の操作に応じて本体表示部３１０に表示されるべき画面を示す画面データを生成するための複数種類の主画面生成用データが記憶されている。
【００８２】
本体制御回路３０２は、ＣＰＵを含む。本実施の形態においては、本体制御回路３０２および本体メモリ３０３は、パーソナルコンピュータにより実現される。本体制御回路３０２は、撮像ヘッド１００からケーブルＣＡ（図１）および通信回路３０１を介して与えられる画素データに基づいて画像データを生成する。画像データは複数の画素データの集合である。
【００８３】
本実施の形態では、撮像ヘッド１００に設けられる基準カメラ１１０、可動カメラ１２０および俯瞰カメラ１８０にそれぞれ対応する基準画像データ、測定画像データおよび俯瞰画像データが生成される。また、プローブ２００に設けられる後述するプローブカメラ２０８に対応する画像データが生成される。本体制御回路３０２は、基準画像データおよび測定画像データに基づいて、プローブ２００の接触部２１１ａ（図１）の位置を算出する。
【００８４】
さらに、本体制御回路３０２は、本体メモリ３０３に記憶された複数種類の主画面生成用データに基づいて、本体表示部３１０に表示されるべき画面を示す画面データを生成する。本体表示部３１０に表示される画面の詳細は後述する。
【００８５】
本体表示部３１０は、例えば液晶ディスプレイパネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルにより構成される。本体表示部３１０には、本体制御回路３０２による制御に基づいて、測定対象物Ｓ上の測定点の座標および測定対象物Ｓの各部の測定結果等が表示される。また、本体表示部３１０には、測定に関する種々の設定を行うための設定画面が表示される。
【００８６】
本体操作部３２０は、キーボードおよびポインティングデバイスを含む。ポインティングデバイスは、マウスまたはジョイスティック等を含む。本体操作部３２０は、使用者Ｕにより操作される。
【００８７】
［３］プローブ２００の構成
図８は、プローブ２００の構成を示すブロック図である。図９はプローブ２００の外観斜視図である。図８に示すように、プローブ２００は、電気的な構成としてプローブ制御部２０１、表示灯２０２、バッテリ２０３、マーカ駆動回路２０４、プローブメモリ２０５、無線通信回路２０６、モーションセンサ２０７、プローブカメラ２０８、プローブ操作部２２１、タッチパネルディスプレイ２３０および複数（本例では３個）の目標部材２９０を含む。
【００８８】
バッテリ２０３は、プローブ２００に設けられた他の構成要素に電力を供給する。プローブ制御部２０１は、ＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータを含み、表示灯２０２、マーカ駆動回路２０４、プローブカメラ２０８およびタッチパネルディスプレイ２３０を制御する。また、プローブ制御部２０１は、使用者Ｕによるプローブ操作部２２１およびタッチパネルディスプレイ２３０の操作に応答して、各種処理を行う。
【００８９】
さらに、プローブ制御部２０１は、後述する複数種類の副画面生成用データに基づいて、タッチパネルディスプレイ２３０に表示されるべき画面を示す画面データを生成する。タッチパネルディスプレイ２３０に表示される画面の詳細は後述する。
【００９０】
図８に二点鎖線で示すように、プローブ２００は、上記の各構成要素を収容または支持するプローブケーシング２１０および把持部２２０を有する。プローブ制御部２０１、表示灯２０２、バッテリ２０３、マーカ駆動回路２０４、プローブメモリ２０５、無線通信回路２０６、モーションセンサ２０７およびプローブカメラ２０８は、プローブケーシング２１０内に収容される。複数の目標部材２９０は、プローブケーシング２１０の後述する上面部２１０ｃ（図９）に設けられる。プローブ操作部２２１は、押下操作が可能に構成されたボタンであり、把持部２２０に設けられる。プローブ操作部２２１は、例えば使用者が測定点を指示する際に使用者により押下操作される。
【００９１】
タッチパネルディスプレイ２３０は、プローブ表示部２３１およびタッチパネル２３２を含む。プローブ表示部２３１は、例えば液晶ディスプレイパネルまたは有機ＥＬパネルにより構成される。
【００９２】
表示灯２０２は、例えば１または複数のＬＥＤを含み、その発光部がプローブケーシング２１０の外部に露出するように設けられている。表示灯２０２は、プローブ制御部２０１の制御に基づいてプローブ２００の状態に応じた発光動作を行う。
【００９３】
３個の目標部材２９０の各々は、基本的に図６（ａ），（ｂ）の参照部材１９０と同じ構成を有する。マーカ駆動回路２０４は、複数の目標部材２９０に接続され、プローブ制御部２０１の制御に基づいて各目標部材２９０が含む複数の発光素子を駆動する。
【００９４】
プローブメモリ２０５は、不揮発性メモリまたはハードディスク等の記録媒体を含む。プローブメモリ２０５には、後述する画面表示に関するプログラムが記憶される。また、プローブメモリ２０５は、種々のデータの処理および撮像ヘッド１００から与えられる画像データ等の種々のデータを保存するために用いられる。さらに、プローブメモリ２０５には、使用者Ｕによる三次元座標測定装置１の操作に応じてタッチパネルディスプレイ２３０に表示されるべき画面を示す画面データを生成するための複数種類の副画面生成用データが記憶されている。
【００９５】
モーションセンサ２０７は、例えば使用者Ｕがプローブ２００を携行して移動する際に、そのプローブ２００の動きを検出する。例えば、モーションセンサ２０７は、プローブ２００の移動時に、その移動方向、加速度および姿勢等を検出する。プローブカメラ２０８は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）カメラである。
【００９６】
プローブ制御部２０１には、上記のＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータに加えて、図示しないＡ／Ｄ変換器およびＦＩＦＯメモリが実装されている。それにより、プローブ制御部２０１においては、モーションセンサ２０７により検出されたプローブ２００の動きを示す信号がデジタル信号形式のデータ（以下、動きデータと呼ぶ。）に変換される。また、プローブ制御部２０１においては、プローブカメラ２０８の各画素から出力される受光信号がデジタル信号形式の複数の画素データに変換される。プローブ制御部２０１は、デジタル形式の動きデータおよび複数の画素データを、無線通信回路２０６を通して図２の撮像ヘッド１００に無線通信により送信する。この場合、動きデータおよび複数の画素データは、さらに撮像ヘッド１００から処理装置３００に転送される。
【００９７】
図９に示すように、プローブケーシング２１０は、一方向に延びるように形成され、前端部２１０ａ、後端部２１０ｂ、上面部２１０ｃおよび底面部２１０ｄを有する。底面部２１０ｄには、把持部２２０が設けられている。把持部２２０は、プローブケーシング２１０に平行に延びるように形成されている。プローブ操作部２２１は、把持部２２０のうちプローブケーシング２１０の後端部２１０ｂに近い部分に設けられている。
【００９８】
プローブケーシング２１０の後端部２１０ｂには、タッチパネルディスプレイ２３０が設けられている。前端部２１０ａには、スタイラス２１１が設けられている。スタイラス２１１は、先端部に接触部２１１ａを有する棒状の部材である。前端部２１０ａには、さらにプローブカメラ２０８が設けられている。
【００９９】
プローブケーシング２１０の上面部２１０ｃには、前端部２１０ａから後端部２１０ｂにかけて並ぶように３個の目標部材２９０が設けられている。本例の３個の目標部材２９０のうち前端部２１０ａに最も近い目標部材２９０は、３個のマーカｅｑを有する。残りの２個の目標部材２９０の各々は、２個のマーカｅｑを有する。各マーカｅｐは、赤外光を放出する自発光型のマーカである。なお、これらの複数のマーカｅｑの発光タイミングと撮像ヘッド１００の可動カメラ１２０の撮像タイミングとは同期される。
【０１００】
使用者Ｕは、プローブケーシング２１０の上面部２１０ｃが撮像ヘッド１００に向くように把持部２２０を把持する。その上で、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの所望の部分に接触部２１１ａを接触させる。また、使用者Ｕは、タッチパネルディスプレイ２３０に表示される画像を視認しつつ、プローブ操作部２２１およびタッチパネルディスプレイ２３０を操作する。
【０１０１】
［４］測定点の座標の算出方法
本実施の形態に係る三次元座標測定装置１においては、基準カメラ１１０に対して予め定められた関係を有する三次元座標系（以下、装置座標系と呼ぶ。）が予め定義されている。また、処理装置３００の本体メモリ３０３には、予め参照部材１９０における複数のマーカｅｐの相対的な位置関係が記憶されている。
【０１０２】
上記のように、基準カメラ１１０は、参照部材１９０の複数のマーカｅｐを撮像する。この場合、図２の本体制御回路３０２は、撮像により得られる基準画像データと、本体メモリ３０３に記憶されている複数のマーカｅｐの位置関係とに基づいて、装置座標系における各マーカｅｐの各座標を算出する。このとき、参照部材１９０の複数のマーカｅｐの各々は、第１および第２のマーカｅｐ１，ｅｐ２に基づいて識別される。
【０１０３】
その後、本体制御回路３０２は、算出された複数のマーカｅｐの座標に基づいて、参照部材１９０上に固定された可動カメラ１２０の位置および姿勢を装置座標系により示す情報を第１の位置姿勢情報として生成する。
【０１０４】
本実施の形態に係る三次元座標測定装置１においては、上記の装置座標系に加えて、可動カメラ１２０に対して予め定められた関係を有する三次元座標系（以下、可動座標系と呼ぶ。）が予め定義されている。また、処理装置３００の本体メモリ３０３には、予めプローブ２００における複数のマーカｅｑの相対的な位置関係が記憶されている。
【０１０５】
上記のように、可動カメラ１２０は、プローブ２００の複数のマーカｅｑを撮像する。この場合、図２の本体制御回路３０２は、撮像により得られる測定画像データと、本体メモリ３０３に記憶されている複数のマーカｅｑの位置関係とに基づいて、可動座標系における各マーカｅｑの各座標を算出する。
【０１０６】
その後、本体制御回路３０２は、算出された複数のマーカｅｑの座標に基づいて、プローブ２００の位置および姿勢を可動座標系により示す情報を第２の位置姿勢情報として生成する。
【０１０７】
基準カメラ１１０は基準スタンド１０に固定されている。そのため、測定対象物Ｓの測定時に装置座標系は変化しない。一方、可動カメラ１２０は、撮像視野がプローブ２００の移動に追従するように、回転可能に設けられている。そのため、装置座標系と可動座標系との間の関係は、可動カメラ１２０の回転とともに変化する。
【０１０８】
そこで、本実施の形態では、本体制御回路３０２は、第１および第２の位置姿勢情報に基づいて、プローブ２００の位置および姿勢を装置座標系で表す第３の位置姿勢情報を生成する。すなわち、本体制御回路３０２は、第１の位置姿勢情報に基づいて装置座標系に対する可動座標系の相対的な関係を算出するとともに、算出された関係に基づいて第２の位置姿勢情報を装置座標系に従う情報に変換する。それにより、第３の位置姿勢情報が生成される。
【０１０９】
その後、本体制御回路３０２は、生成された第３の位置姿勢情報と、プローブ２００における複数のマーカｅｑおよび接触部２１１ａ間の位置関係とに基づいてプローブ２００により指示された測定点の座標を算出する。
【０１１０】
［５］基本的な測定例
三次元座標測定装置１による測定対象物Ｓの寸法の基本的な測定例について説明する。図１０は、図１の本体表示部３１０に表示される画像の一例を示す図である。図１１は、測定対象物Ｓの一例を示す図である。
【０１１１】
図１０には、三次元座標測定装置１により測定対象物Ｓの寸法測定が可能な領域を仮想的に表す画像（以下、測定領域仮想画像と呼ぶ）ＶＩが示される。本例の三次元座標測定装置１においては、平坦かつ水平な仮想上の床面ＦＬに平行でかつ互いに直交するように装置座標系のｘ軸およびｙ軸が設定され、床面ＦＬに対して垂直に装置座標系のｚ軸が設定される。
【０１１２】
また、床面ＦＬ上で可動カメラ１２０の撮像視野と予め定められた関係にある位置が装置座標系の原点Ｏに設定される。図１０の測定領域仮想画像ＶＩには、装置座標系の原点Ｏ、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸が含まれるとともに、仮想上の床面ＦＬに対応する床面画像ＦＬｉ（図１０の点線部分参照）が含まれる。
【０１１３】
図１１の測定対象物Ｓは、直方体形状を有する。本例では、測定対象物Ｓの一方の側面Ｓａと、その反対側の側面Ｓｂとの間の距離が測定される。測定対象物Ｓの側面Ｓａ，Ｓｂは、それぞれｘ軸に対して垂直である。
【０１１４】
図１２〜図１６は、図１１の測定対象物Ｓについての基本的な測定例を説明するための図である。図１２（ａ）および図１４（ａ）は、可動カメラ１２０、プローブ２００および測定対象物Ｓの位置関係を示す図であり、図１２（ｂ）および図１４（ｂ）は、プローブ２００および測定対象物Ｓの外観斜視図である。図１３、図１５および図１６には、本体表示部３１０に表示される測定領域仮想画像ＶＩの例が示される。
【０１１５】
この測定時には、使用者Ｕは測定対象物Ｓのうち測定すべき部分（測定対象部分）の位置および形状を特定する必要がある。そこで、使用者Ｕは、図１の本体操作部３２０または図９のタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより、測定対象物Ｓのうち測定すべき部分の形状を示す幾何学形状の種類（以下、幾何要素と呼ぶ。）を選択する。幾何要素には、点、直線、平面、円、円筒および球等が含まれる。
【０１１６】
例えば、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの一方の側面Ｓａの形状を示す幾何要素として「平面」を選択する（幾何要素の選択操作）。その後、使用者Ｕは、当該側面Ｓａを特定するために、測定対象物Ｓの側面Ｓａ上で３点以上の複数の測定点を指示する（測定点の指示操作）。
【０１１７】
具体的には、使用者Ｕは、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、プローブ２００の複数のマーカｅｑが可動カメラ１２０に向くように、スタイラス２１１の接触部２１１ａを測定対象物Ｓの側面Ｓａに接触させる。その状態で、使用者Ｕは、図８のプローブ操作部２２１を押下操作することにより、測定対象物Ｓと接触部２１１ａとの接触位置を測定点Ｍ１ａとして指示する。この場合、図２の本体制御回路３０２において測定点Ｍ１ａの座標が算出され、算出結果が図２の本体メモリ３０３に記憶される。
【０１１８】
同様にして、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの側面Ｓａ上の互いに異なる３つの部分を測定点Ｍ２ａ，Ｍ３ａ，Ｍ４ａとして指示する。それにより、本体制御回路３０２において測定点Ｍ２ａ，Ｍ３ａ，Ｍ４ａの座標が算出される。算出結果は本体メモリ３０３に記憶される。
【０１１９】
続いて、使用者Ｕは、図２の本体操作部３２０または図８のタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより、測定点Ｍ１ａ〜Ｍ４ａを通る平面（以下、測定平面ＭＬ１と呼ぶ。）を、測定対象物Ｓの側面Ｓａに対応する測定対象部分として設定する（測定対象部分の設定操作）。それにより、装置座標系における測定平面ＭＬ１の位置が算出され、算出結果が要素特定情報として記憶部２１０に記憶される。この場合、図１３に示すように、測定領域仮想画像ＶＩ上に、設定された測定平面ＭＬ１を示す画像ＭＬ１ｉが重畳表示される。
【０１２０】
ここで、本実施の形態では、要素特定情報は、使用者Ｕにより選択された幾何要素と使用者Ｕにより指示された測定点とに基づいて特定された測定対象物Ｓ上の測定対象部分を装置座標系で示す情報である。
【０１２１】
続いて、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの他方の側面Ｓｂの形状を示す幾何要素として「平面」を選択する（幾何要素の選択操作）。その後、使用者Ｕは、当該側面Ｓｂを特定するために、測定対象物Ｓの側面Ｓｂ上で３点以上の複数の測定点を指示する（測定点の指示操作）。
【０１２２】
具体的には、使用者Ｕは、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、プローブ２００の複数のマーカｅｑが可動カメラ１２０に向くように、スタイラス２１１の接触部２１１ａを測定対象物Ｓの側面Ｓｂに接触させる。その状態で、使用者Ｕは、図８のプローブ操作部２２１を押下操作することにより、測定対象物Ｓと接触部２１１ａとの接触位置を測定点Ｍ１ｂとして指示する。この場合、図２の本体制御回路３０２において測定点Ｍ１ｂの座標が算出され、算出結果が図２の本体メモリ３０３に記憶される。
【０１２３】
同様にして、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの側面Ｓｂ上の互いに異なる３つの部分を測定点Ｍ２ｂ，Ｍ３ｂ，Ｍ４ｂとして指示する。それにより、本体制御回路３０２において測定点Ｍ２ｂ，Ｍ３ｂ，Ｍ４ｂの座標が算出される。算出結果は本体メモリ３０３に記憶される。
【０１２４】
続いて、使用者Ｕは、図２の本体操作部３２０または図８のタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより、測定点Ｍ１ｂ〜Ｍ４ｂを通る平面（以下、測定平面ＭＬ２と呼ぶ。）を、測定対象物Ｓの側面Ｓｂに対応する測定対象部分として設定する（測定対象部分の設定操作）。それにより、装置座標系における測定平面ＭＬ２の位置が算出され、算出結果が要素特定情報として記憶部２１０に記憶される。この場合、図１５に示すように、測定領域仮想画像ＶＩ上に、測定平面ＭＬ１を示す画像ＭＬ１ｉに加えて、測定平面ＭＬ２を示す画像ＭＬ２ｉが重畳表示される。
【０１２５】
使用者Ｕは、上記のように、測定対象物Ｓの測定対象部分を特定した上で、図１の本体操作部３２０または図８のタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより、どの測定対象部分についての何を測定すべきかを設定する必要がある。そこで、使用者Ｕは、図１の本体操作部３２０または図８のタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより、測定対象物Ｓについての測定項目の種類を選択するとともに（測定項目の選択操作）、当該測定項目の値を得るために必要な測定対象部分のいずれかを選択する（測定対象部分の選択操作）。なお、測定項目の種類には、距離の他、角度等の種々の物理量が含まれる。
【０１２６】
本例では、使用者Ｕは、測定項目の種類として距離を選択する。また、使用者Ｕは、その距離がどこの距離であるのかを規定するための測定対象部分として２つの測定平面ＭＬ１，ＭＬ２を選択する。
【０１２７】
測定項目が選択されるとともに測定対象部分が選択されることにより、本体メモリ３０３に記憶された要素特定情報を用いた測定項目の演算が行われる。本例では、選択された２つの測定対象部分（測定平面ＭＬ１，ＭＬ２）の間の距離が算出される。算出結果は測定結果として本体メモリ３０３に記憶される。
【０１２８】
このとき、図１６に示すように、測定結果が測定領域仮想画像ＶＩ上に表示される。なお、測定結果は、測定領域仮想画像ＶＩと別個に本体表示部３１０に表示されてもよい。また、２つの測定平面ＭＬ１，ＭＬ２間の距離の演算方法等は、使用者Ｕにより適宜設定可能であってもよい。
【０１２９】
上記の例では、４つの測定点に基づいて１つの平面が測定対象部分として設定されるが、最少で３つの測定点に基づいて、１つの平面を測定対象部分として設定することができる。一方、１つの平面を設定するために４つ以上の測定点が指示される場合には、測定対象部分として設定される平面の平面度を求めることもできる。
【０１３０】
また、上記の例では、２つの測定平面ＭＬ１，ＭＬ２が測定対象部分として設定された後、測定項目の種類として距離が選択されるが、測定項目の種類として距離に代えて角度が選択されてもよい。この場合、測定平面ＭＬ１，ＭＬ２の間の距離に代えて測定平面ＭＬ１，ＭＬ２のなす角度が測定される。
【０１３１】
[６]本体表示部３１０およびタッチパネルディスプレイ２３０の画面表示例
上記のように、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの測定時に、幾何要素の選択操作、測定点の指示操作、幾何要素および測定点に基づく測定対象部分の設定操作、測定項目の選択操作、および測定対象部分の選択操作を行う。
【０１３２】
また、本実施の形態に係る三次元座標測定装置１によれば、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの所望の部分について、所望の幾何公差を測定することも可能である。この場合、使用者Ｕは、複数種類の幾何公差のうち所望の幾何公差を選択する。それにより、使用者により指示された複数の測定点から特定される測定対象部分について、選択された種類の幾何公差が算出される。幾何公差は、測定対象物Ｓ上で１または複数の測定点により特定された測定対象部分の形状が幾何学的に正しい形状からどれだけ狂っているのかを表す。すなわち、幾何公差は、正しい幾何学形状に対する測定対象部分の形状の狂いの程度を表す。このように、使用者Ｕは、幾何公差の測定を行う際には、幾何公差の選択操作を行う。
【０１３３】
図１７は、図２の本体メモリ３０３および図８のプローブメモリ２０５にそれぞれ記憶される主画面生成用データおよび副画面生成用データと使用者Ｕによる三次元座標測定装置１の操作との関係を示す図である。
【０１３４】
図１７に示すように、本体メモリ３０３には、複数種類の主画面生成用データとして第１〜第４の主画面生成用データが記憶されている。また、プローブメモリ２０５には、複数種類の副画面生成用データとして第１〜第４の副画面生成用データが記憶されている。第１〜第４の主画面生成用データおよび第１〜第４の副画面生成用データの各々は、本体表示部３１０またはタッチパネルディスプレイ２３０に表示されるべき画面の背景を示す背景画像データ、背景画像上の一部領域に予め定められたアイコンを表示させるためのデータ、背景画像上の一部領域が操作されることにより実行すべき処理を示すデータ、および背景画像上の他の領域に本体制御回路３０２において算出された各種測定結果を表示させるためのデータ等を含む。
【０１３５】
第１の主画面生成用データおよび第１の副画面生成用データは、幾何要素の選択操作および測定項目の選択操作に対応付けられている。これにより、図２の本体制御回路３０２は、幾何要素の選択操作および測定項目の選択操作を受け付けるための待機時に、第１の主画面生成用データに基づいて本体表示部３１０に表示されるべき画面を示す第１の主画面データを生成する。また、図８のプローブ制御部２０１は、本体制御回路３０２の第１の主画面データの生成に同期して、第１の副画面生成用データに基づいてタッチパネルディスプレイ２３０に表示されるべき画面を示す第１の副画面データを生成する。以下の説明では、第１の主画面データにより本体表示部３１０上に表示される画面を第１の主画面と呼び、第１の副画面データによりタッチパネルディスプレイ２３０上に表示される画面を第１の副画面と呼ぶ。
【０１３６】
第２の主画面生成用データおよび第２の副画面生成用データは、測定点の指示操作および測定対象部分の設定操作に対応付けられている。これにより、図２の本体制御回路３０２は、測定点の指示操作および測定対象部分の設定操作を受け付けるための待機時に、第２の主画面生成用データに基づいて本体表示部３１０に表示されるべき画面を示す第２の主画面データを生成する。また、図８のプローブ制御部２０１は、本体制御回路３０２の第２の主画面データの生成に同期して、第２の副画面生成用データに基づいてタッチパネルディスプレイ２３０に表示されるべき画面を示す第２の副画面データを生成する。以下の説明では、第２の主画面データにより本体表示部３１０上に表示される画面を第２の主画面と呼び、第２の副画面データによりタッチパネルディスプレイ２３０上に表示される画面を第２の副画面と呼ぶ。
【０１３７】
第３の主画面生成用データおよび第３の副画面生成用データは、測定対象部分の選択操作に対応付けられている。これにより、図２の本体制御回路３０２は、測定対象部分の選択操作を受け付けるための待機時に、第３の主画面生成用データに基づいて本体表示部３１０に表示されるべき画面を示す第３の主画面データを生成する。また、図８のプローブ制御部２０１は、本体制御回路３０２の第３の主画面データの生成に同期して、第３の副画面生成用データに基づいてタッチパネルディスプレイ２３０に表示されるべき画面を示す第３の副画面データを生成する。以下の説明では、第３の主画面データにより本体表示部３１０上に表示される画面を第３の主画面と呼び、第３の副画面データによりタッチパネルディスプレイ２３０上に表示される画面を第３の副画面と呼ぶ。
【０１３８】
第４の主画面生成用データおよび第４の副画面生成用データは、幾何公差の選択操作に対応付けられている。これにより、図２の本体制御回路３０２は、幾何公差の選択操作を受け付けるための待機時に、第４の主画面生成用データに基づいて本体表示部３１０に表示されるべき画面を示す第４の主画面データを生成する。また、図８のプローブ制御部２０１は、本体制御回路３０２の第４の主画面データの生成に同期して、第４の副画面生成用データに基づいてタッチパネルディスプレイ２３０に表示されるべき画面を示す第４の副画面データを生成する。以下の説明では、第４の主画面データにより本体表示部３１０上に表示される画面を第４の主画面と呼び、第４の副画面データによりタッチパネルディスプレイ２３０上に表示される画面を第４の副画面と呼ぶ。
【０１３９】
三次元座標測定装置１においては、使用者Ｕは、図２の本体操作部３２０または図８のタッチパネルディスプレイ２３０を用いて、幾何要素の選択操作、測定対象部分の設定操作、測定項目の選択操作、測定対象部分の選択操作および幾何公差の選択操作を行う。また、使用者Ｕは、プローブ２００のプローブ操作部２２１を用いて、測定点の指示操作を行う。
【０１４０】
図１８は、幾何要素および測定項目の選択操作時に図２の本体表示部３１０および図８のタッチパネルディスプレイ２３０に表示される第１の主画面および第１の副画面の表示例を示す図である。第１の主画面ｓｃ０１および後述する第２〜第４の主画面ｓｃ０２〜ｓｃ０４（図１９〜図２１）においては、本体表示部３１０の表示領域が、測定状態表示領域３１１、結果表示領域３１２および操作表示領域３１３に分割されている。
【０１４１】
測定状態表示領域３１１は、上記の測定領域仮想画像ＶＩを表示する領域である。測定領域仮想画像ＶＩには、可動カメラ１２０を用いてプローブ２００が撮像されることにより算出されるプローブ２００の位置および姿勢が仮想的に重畳表示される。結果表示領域３１２は、主として測定結果を表示する領域である。そのため、図１８（ａ）の第１の主画面ｓｃ０１では、結果表示領域３１２に情報は表示されていない。操作表示領域３１３は、使用者により操作されるべきアイコン、ボタンおよび入力欄のうち少なくとも１つを表示する領域である。
【０１４２】
図１８（ａ）では、第１の主画面ｓｃ０１の全体の表示例とともに、第１の主画面ｓｃ０１における操作表示領域３１３の拡大図が示される。第１の主画面ｓｃ０１の操作表示領域３１３には、太い点線の枠内に示されるように、予め定められた複数の測定項目にそれぞれ対応する複数（本例では２個）の項目アイコンｉ０１が表示される。本例の２個の項目アイコンｉ０１は、測定項目「距離」および「角度」にそれぞれ対応する。
【０１４３】
また、第１の主画面ｓｃ０１の操作表示領域３１３には、太い一点鎖線の枠内に示されるように、予め定められた複数の幾何要素にそれぞれ対応する複数の（本例では１９個）の要素アイコンｉ０２が表示される。複数の要素アイコンｉ０２には、幾何要素「平面」、「直線」、「円」、「点」、「円筒」、「円錐」および「球」にそれぞれ対応する７個の要素アイコンｉ０２が含まれる。以下の説明では、これらの７個の要素アイコンｉ０２をそれぞれ基本要素アイコンと呼ぶ。
【０１４４】
さらに、複数の要素アイコンｉ０２には、幾何要素「角丸長方形」、「楕円」、「四角形」、「段差円筒」、「トーラス」、「中点」、「交点」、「接線」、「中線」、「交線」、「交円」および「中面」にそれぞれ対応する１２個の要素アイコンｉ０２が含まれる。以下の説明では、基本要素アイコンを除く他の全ての要素アイコンｉ０２をそれぞれ特殊要素アイコンと呼ぶ。
【０１４５】
上記の例に示されるように、特殊要素アイコンには、例えば「交線」、「交円」および「中面」のように複数の幾何要素の位置関係から特定される幾何要素が含まれる。
【０１４６】
使用者Ｕは、幾何要素の選択操作として、図２の本体操作部３２０により複数の要素アイコンｉ０２から所望の要素アイコンｉ０２を選択することができる。また、使用者Ｕは、測定項目の選択操作として、図２の本体操作部３２０により複数の項目アイコンｉ０１から所望の項目アイコンｉ０１を選択することができる。
【０１４７】
第１の主画面ｓｃ０１の操作表示領域３１３には、さらに、幾何公差ボタンｂ０１が表示されている。幾何公差ボタンｂ０１は、幾何公差の選択操作を受け付けるように三次元座標測定装置１の状態を変更するためのボタンである。使用者Ｕは、本体表示部３１０に第１の主画面ｓｃ０１が表示された状態で、幾何公差の選択操作を行いたい場合に、本体操作部３２０により幾何公差ボタンｂ０１を操作することができる。
【０１４８】
図１８（ｂ）に示すように、タッチパネルディスプレイ２３０の第１の副画面ｓｃ１１には、図１８（ｂ）の太い点線の枠内に示されるように、複数の測定項目にそれぞれ対応する複数（本例では２個）の項目アイコンｉ１１が表示される。本例の２個の項目アイコンｉ１１は、第１の主画面ｓｃ０１に表示される２個の項目アイコンｉ０１と同様に、測定項目「距離」および「角度」にそれぞれ対応する。
【０１４９】
また、第１の副画面ｓｃ１１には、図１８（ｂ）の太い一点鎖線の枠内に示されるように、複数の幾何要素にそれぞれ対応する複数の（本例では７個）の要素アイコンｉ１２が表示される。本例の７個の要素アイコンｉ１２は、第１の主画面ｓｃ０１に表示される７個の基本要素アイコンと同様に、幾何要素「平面」、「直線」、「円」、「点」、「円筒」、「円錐」および「球」にそれぞれ対応する。しかしながら、第１の副画面ｓｃ１１には、第１の主画面ｓｃ０１に表示される１２個の特殊要素アイコンに対応する要素アイコンが表示されない。
【０１５０】
使用者Ｕは、幾何要素の選択操作として、図８のタッチパネルディスプレイ２３０により複数の要素アイコンｉ１２から所望の要素アイコンｉ１２を選択することができる。また、使用者Ｕは、測定項目の選択操作として、図８のタッチパネルディスプレイ２３０により複数の項目アイコンｉ１１から所望の項目アイコンｉ１１を選択することができる。
【０１５１】
第１の副画面ｓｃ１１には、さらに、幾何公差ボタンｂ１１が表示されている。第１の主画面ｓｃ０１の例と同様に、使用者Ｕは、タッチパネルディスプレイ２３０に第１の副画面ｓｃ１１が表示された状態で、幾何公差の選択操作を行いたい場合に、当該タッチパネルディスプレイ２３０上で幾何公差ボタンｂ１１を操作することができる。
【０１５２】
第１の主画面ｓｃ０１および第１の副画面ｓｃ１１に表示される複数の要素アイコンｉ０２，ｉ１２のいずれかが選択されると、三次元座標測定装置１は、測定点の指示操作および測定対象部分の設定操作を受け付けるための待機状態となる。それにより、本体表示部３１０に表示される第１の主画面ｓｃ０１が第２の主画面に切り替わるとともに、タッチパネルディスプレイ２３０に表示される第１の副画面ｓｃ１１が第２の副画面に切り替わる。
【０１５３】
図１９は、測定点の指示操作時および測定対象部分の設定操作時に図２の本体表示部３１０および図８のタッチパネルディスプレイ２３０に表示される第２の主画面および第２の副画面の表示例を示す図である。本例では、測定対象部分を設定するための幾何要素として「平面」が選択されているものとする。
【０１５４】
図１９（ａ）では、第２の主画面ｓｃ０２の全体の表示例とともに、第２の主画面ｓｃ０２における操作表示領域３１３の拡大図が示される。第２の主画面ｓｃ０２の操作表示領域３１３には、設定されるべき測定対象部分の名称を入力するための名称入力欄ｆ０１が表示される。第１の主画面ｓｃ０１から第２の主画面ｓｃ０２への切り替わり時点で、名称入力欄ｆ０１には、予め定められた方法に従って仮に決定された測定対象部分の名称が表示される。ここで、使用者Ｕは、名称入力欄ｆ０１に表示される名称を維持することもできるし、本体操作部３２０により所望の名称に変更することもできる。本例では、名称入力欄ｆ０１に「平面１」が入力されている。
【０１５５】
また、第２の主画面ｓｃ０２の操作表示領域３１３には、撮像ボタンｂ０９が表示される。使用者Ｕは、撮像ボタンｂ０９を操作することにより、プローブ２００に設けられた図８のプローブカメラ２０８による撮像を行うことができる。この撮像により生成される画像データは、測定結果とともに図２の本体メモリ３０３に記憶される。
【０１５６】
また、第２の主画面ｓｃ０２の操作表示領域３１３には、測定点座標表示欄ｆ０２が表示される。測定点座標表示欄ｆ０２は、測定点の指示操作により取得される測定点の座標を順次表示するための表示欄である。本例では、測定対象物Ｓ上の特定の平面を測定対象部分として設定するために４つの測定点が指定されている。それにより、４つの測定点の座標が測定点座標表示欄ｆ０２に表示されている。
【０１５７】
また、第２の主画面ｓｃ０２の操作表示領域３１３には、指示された複数の測定点の座標とともに、それらの複数の測定点に基づいて得られる情報として、複数の測定点の座標から算出される平面度が表示される。
【０１５８】
第２の主画面ｓｃ０２の操作表示領域３１３には、さらに、戻るボタンｂ０２、ＯＫボタンｂ０３およびキャンセルボタンｂ０４が表示されている。戻るボタンｂ０２は、測定対象部分の設定を行うことなく、幾何要素および測定項目の選択操作を受け付けるように三次元座標測定装置１の状態を戻すためのボタンである。ＯＫボタンｂ０３は、特定対象部分の設定を行うための全ての測定点の指定が完了したことを三次元座標測定装置１に指令するためのボタンである。ＯＫボタンｂ０３が操作されることにより、直前に選択された幾何要素と測定点の指示操作により取得された１または複数の測定点とに基づいて特定対象部分の設定が行われる。キャンセルボタンｂ０４は、直前の測定点の指示操作により取得された測定点の情報を削除するためのボタンである。
【０１５９】
図１９（ｂ）に示すように、タッチパネルディスプレイ２３０の第２の副画面ｓｃ１２には、第２の主画面ｓｃ０２に表示される撮像ボタンｂ０９、戻るボタンｂ０２、ＯＫボタンｂ０３およびキャンセルボタンｂ０４にそれぞれ対応する撮像ボタンｂ１９、戻るボタンｂ１２、ＯＫボタンｂ１３およびキャンセルボタンｂ１４が表示される。
【０１６０】
なお、第２の副画面ｓｃ１２には、測定対象部分の名称を入力するための名称入力欄ｆ０１は表示されない。そのため、プローブ２００において測定対象部分の設定が行われる場合には、その設定ごとに、予め定められた方法に従って測定対象部分の名称が決定される。
【０１６１】
また、第２の副画面ｓｃ１２には、上記の各種ボタンに加えて、特定対象部分の設定を行うために、測定点の指示操作が開始されてから現在までに指示された測定点の点数が表示される。本例では、４番目の測定点が指示されたことが示される。さらに、第２の副画面ｓｃ１２には、指示された複数の測定点の座標とともに、それらの複数の測定点に基づいて得られる情報として、複数の測定点の座標から算出される平面度が表示される。
【０１６２】
第２の主画面ｓｃ０２および第２の副画面ｓｃ１２のいずれかにより特定対象部分が設定されると、本体表示部３１０に表示される第２の主画面ｓｃ０２が第１の主画面ｓｃ０１に切り替わるとともに、タッチパネルディスプレイ２３０に表示される第２の副画面ｓｃ１２が第１の副画面ｓｃ１１に切り替わる。
【０１６３】
１または複数の特定対象部分が設定された後、図１８の第１の主画面ｓｃ０１および第１の副画面ｓｃ１１に表示される複数の項目アイコンｉ０１，ｉ１１のいずれかが選択されると、三次元座標測定装置１は測定対象部分の選択操作を受け付けるための待機状態となる。それにより、本体表示部３１０に表示される第１の主画面ｓｃ０１が第３の主画面に切り替わるとともに、タッチパネルディスプレイ２３０に表示される第１の副画面ｓｃ１１が第３の副画面に切り替わる。
【０１６４】
図２０は、測定対象部分の選択操作時に図２の本体表示部３１０および図８のタッチパネルディスプレイ２３０に表示される第３の主画面および第３の副画面の表示例を示す図である。本例では、測定項目として「距離」が選択されているものとする。また、本例では、測定対象部分として予め「平面１」および「平面２」が設定されているものとする。
【０１６５】
図２０（ａ）では、第３の主画面ｓｃ０３の全体の表示例とともに、第３の主画面ｓｃ０３における操作表示領域３１３の拡大図が示される。また、主測定画面ｓｃ０３における結果表示領域３１２の一部拡大図が示される。
【０１６６】
第３の主測定画面ｓｃ０３の操作表示領域３１３には、プルダウンメニューｍ０１，ｍ０２、設計値入力欄ｆ０３、上限値入力欄ｆ０４および下限値入力欄ｆ０５が表示される。
【０１６７】
プルダウンメニューｍ０１，ｍ０２は、測定項目として選択された「距離」を得るために必要な測定対象部分を選択するために使用者により操作される。本例では、距離を算出するための２つの測定対象部分として「平面１」および「平面２」が選択されている。
【０１６８】
ここで、使用者Ｕは、「平面１」および「平面２」間の距離について、予め定められた設計値を設計値入力欄ｆ０３に入力することができる。さらに、使用者Ｕは、その設計値に対する公差（以下、設計公差と呼ぶ。）の上限値および下限値を上限値入力欄ｆ０４および下限値入力欄ｆ０５にそれぞれ入力することができる。これにより、設計公差が設定される。
【０１６９】
第３の主画面ｓｃ０３の操作表示領域３１３には、さらに、戻るボタンｂ０５および保存ボタンｂ０６が表示されている。戻るボタンｂ０５は、幾何要素および測定項目の選択操作を受け付けるように三次元座標測定装置１の状態を戻すためのボタンである。保存ボタンｂ０６は、測定対象部分が選択されることにより算出される測定項目の値（本例では距離）等を本体メモリ３０３に記憶させるためのボタンである。
【０１７０】
上記のように、操作表示領域３１３上で測定対象部分が選択されることにより、第３の主画面ｓｃ０３の結果表示領域３１２には、選択された測定項目および測定対象部分に基づいて算出された各種情報が測定結果として表示される。
【０１７１】
図２０（ａ）の第３の主画面ｓｃ０３の結果表示領域３１２には、太い点線の枠内に示すように、プルダウンメニューｍ０１，ｍ０２で選択された「平面１」および「平面２」間の距離に対応する測定対象物Ｓの測定値が表示される。また、図２０（ａ）の太い実線の枠内に示すように、測定値が、操作表示領域３１３の設計値入力欄ｆ０３、上限値入力欄ｆ０４および下限値入力欄ｆ０５を用いて設定された設計公差の範囲内にあるか否かの判定結果が表示される。さらに、図２０（ａ）の太い一点鎖線の枠内に示すように、測定された距離に関して装置座標系の３方向にそれぞれ対応する成分（長さ）が表示される。
【０１７２】
また、結果表示領域３１２には、測定結果に関連する情報として、図２０（ａ）の太い二点鎖線の枠内に示すように、選択された測定対象部分の「平面１」および「平面２」についての平面度が表示される。
【０１７３】
図２０（ｂ）に示すように、タッチパネルディスプレイ２３０の第３の副画面ｓｃ１３には、第３の主画面ｓｃ０３に表示されるプルダウンメニューｍ０１，ｍ０２、戻るボタンｂ０５および保存ボタンｂ０６にそれぞれ対応するプルダウンメニューｍ１１，ｍ１２、戻るボタンｂ１５および保存ボタンｂ１６が表示される。
【０１７４】
第３の副画面ｓｃ１３においては、プルダウンメニューｍ１１，ｍ１２による測定対象部分の選択が行われることにより、選択された測定対象部分から算出される測定対象物Ｓの測定値が表示される。
【０１７５】
第３の主画面ｓｃ０３および第３の副画面ｓｃ１３のいずれかにより測定対象物Ｓの測定値が本体メモリ３０３に記憶されると、本体表示部３１０に表示される第３の主画面ｓｃ０３が第１の主画面ｓｃ０１に切り替わるとともに、タッチパネルディスプレイ２３０に表示される第３の主画面ｓｃ０３が第１の副画面ｓｃ１１に切り替わる。
【０１７６】
図１８の第１の主画面ｓｃ０１および第１の副画面ｓｃ１１に表示される幾何公差ボタンｂ０１，ｂ１１のいずれかが操作されると、三次元座標測定装置１は、幾何公差の選択操作を受け付けるための待機状態となる。それにより、本体表示部３１０に表示される第１の主画面ｓｃ０１が第４の主画面に切り替わるとともに、タッチパネルディスプレイ２３０に表示される第１の副画面ｓｃ１１が第４の副画面に切り替わる。
【０１７７】
図２１は、幾何公差の選択操作時に図２の本体表示部３１０および図８のタッチパネルディスプレイ２３０に表示される第４の主画面および第４の副画面の表示例を示す図である。
【０１７８】
図２１（ａ）では、第４の主画面ｓｃ０４の全体の表示例とともに、第４の主画面ｓｃ０４における操作表示領域３１３の拡大図が示される。図２１（ａ）に示すように、幾何公差の選択操作時には、第４の主画面ｓｃ０４の操作表示領域３１３に、複数の幾何公差にそれぞれ対応する複数（本例では１１個）の幾何公差アイコンｉ０３が表示される。本例の１１個の幾何公差アイコンｉ０３は、幾何公差「平面度」、「真円度」、「真直度」、「円筒度」、「平行度」、「垂直度」、「傾斜度」、「位置度」、「同心度」、「同軸度」および「対称度」にそれぞれ対応する。使用者Ｕは、図２の本体操作部３２０を操作することにより、複数の幾何公差アイコンｉ０３から所望の幾何公差アイコンｉ０３を選択することができる。
【０１７９】
第４の主画面ｓｃ０４の操作表示領域３１３には、さらに、戻るボタンｂ０７が表示されている。戻るボタンｂ０７は、幾何要素および測定項目の選択操作を受け付けるように三次元座標測定装置１の状態を戻すためのボタンである。
【０１８０】
図２１（ｂ）に示すように、タッチパネルディスプレイ２３０の第４の副画面ｓｃ１４には、複数の幾何公差にそれぞれ対応する複数（本例では４個）の幾何公差アイコンｉ１３が表示されるとともに、戻るボタンｂ１７が表示される。本例の４個の幾何公差アイコンｉ１３は、第４の主画面ｓｃ０４に表示される１１個の幾何公差アイコンｉ０３のうち４個の幾何公差アイコンｉ０３にそれぞれ対応する。また、本例の戻るボタンｂ１７は、第４の主画面ｓｃ０４に表示される戻るボタンｂ０７に対応する。
【０１８１】
使用者Ｕは、図８のタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより、複数の幾何公差アイコンｉ１３から所望の幾何公差アイコンｉ１３を選択することができる。
【０１８２】
使用者Ｕは、幾何公差を選択すると、選択した幾何公差に対応する幾何要素の測定対象部分を設定する必要がある。したがって、第４の主画面ｓｃ０４および第４の副画面ｓｃ１４に表示される複数の幾何公差アイコンｉ０３，ｉ１３のいずれかが選択されると、三次元座標測定装置１は測定対象部分の選択操作を受け付けるための待機状態となる。
【０１８３】
それにより、本体表示部３１０に表示される画面が第１の主画面ｓｃ０１から第２の主画面ｓｃ０２に切り替わるとともに、タッチパネルディスプレイ２３０に表示される画面が第１の副画面ｓｃ１１から第２の副画面ｓｃ１２に切り替わる。この場合、選択された幾何公差に対応する測定対象部分が設定されることにより、設定された測定対象部分についての幾何公差が算出される。算出された幾何公差が、第２の主画面ｓｃ０２および第２の副画面ｓｃ１２にそれぞれ表示される。
【０１８４】
例えば、幾何公差として「平面度」が選択されると、測定対象物Ｓにおける平面部分が測定対象部分として設定されることにより、設定された測定対象部分についての平面度が算出される。
【０１８５】
上記のように、第１の主画面ｓｃ０１によれば、使用者Ｕは、三次元座標測定装置１において予め定められた全ての測定項目および幾何要素から所望の測定項目および幾何要素を選択することが可能である。一方、第１の副画面ｓｃ１１によれば、使用者Ｕは、処理装置３００および本体表示部３１０から離間した位置で予め定められた複数の測定項目および幾何要素のうち一部の測定項目および幾何要素から所望の測定項目および幾何要素を選択することが可能である。
【０１８６】
また、第２の主画面ｓｃ０２によれば、使用者Ｕは、自己が指定する測定点について詳細な情報を確認しつつ測定点の指示操作を行うことができる。一方、第２の副画面ｓｃ１２によれば、使用者Ｕは、処理装置３００および本体表示部３１０から離間した位置でプローブ２００を用いた測定点の指示操作を行うことができる。ここで、第２の副画面ｓｃ１２には、使用者Ｕにより指示される１または複数の測定点について算出可能な物理量が代表情報として表示されることが好ましい。上記の例では、複数の測定点により算出される平面度が代表情報として表示される。この場合、使用者Ｕは、第２の副画面ｓｃ１２に表示される代表情報に基づいて、測定点の指示操作に大きな誤りがないか否かを容易に確認することができる。
【０１８７】
また、第３の主画面ｓｃ０３によれば、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの測定に関して、測定結果とともに当該測定により算出される多数の情報を把握することができる。一方、第３の副画面ｓｃ１３によれば、使用者Ｕは、処理装置３００から離間した位置で測定結果を把握することができる。したがって、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの測定に関して優先的に把握したい情報に応じて測定中に視認すべき表示部（本体表示部３１０およびタッチパネルディスプレイ２３０）を使い分けることができる。
【０１８８】
また、第４の主画面ｓｃ０４によれば、使用者Ｕは、三次元座標測定装置１において予め定められた全ての幾何公差から所望の幾何公差を選択することが可能である。一方、第４の副画面ｓｃ１４によれば、使用者Ｕは、処理装置３００および本体表示部３１０から離間した位置で予め定められた複数の幾何公差のうち一部の幾何公差から所望の幾何公差を選択することが可能である。
【０１８９】
これらの点を考慮して、使用者Ｕは、例えば処理装置３００から大きく離間した位置に設けられた測定対象物Ｓの各部の寸法を測定する際に、以下に示すように三次元座標測定装置１を使用することができる。
【０１９０】
例えば、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの近傍位置で、タッチパネルディスプレイ２３０に表示される第１の副画面ｓｃ１１上の所望の要素アイコンｉ０２を操作する。また、使用者Ｕは、第２の副画面ｓｃ１２を視認しつつ１または複数の測定点の指示を行う。それにより、測定対象物Ｓの各部の寸法測定に有用と考えられる複数の測定対象部分を設定する。
【０１９１】
その後、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの近傍位置から処理装置３００の設置位置まで移動する。その上で、使用者Ｕは、本体表示部３１０に表示される第１の主画面ｓｃ０１上の所望の項目アイコンｉ０１を操作する。また、使用者Ｕは、第２の主画面ｓｃ０２を視認しつつ測定対象部分の選択操作および設計公差の設定を行う。それにより、使用者Ｕは、プローブ２００を手放した状態で、設定済みの複数の測定対象部分に基づいて、測定対象物Ｓの各部の寸法を順次測定することができる。
【０１９２】
上記の使用方法によれば、使用者Ｕは、幾何要素の選択時に所望の幾何要素に対応する要素アイコンｉ１２がタッチパネルディスプレイ２３０に表示されない場合にのみ、測定対象物Ｓと処理装置３００との間の移動を行うことになる。したがって、使用者Ｕは、特殊要素アイコンに対応する比較的複雑な寸法測定を行う場合にのみ、本体表示部３１０に表示される第１の主画面ｓｃ０１および第２の主画面ｓｃ０２を視認しつつ本体操作部３２０を操作すればよい。
【０１９３】
[７］測定対象部分設定処理および測定値算出処理
図２２は、図２の本体制御回路３０２による測定対象部分設定処理の流れを示すフローチャートである。図２１の測定対象部分設定処理は、図２の本体制御回路３０２のＣＰＵが本体メモリ３０３に記憶された測定対象部分設定プログラムを実行することにより所定周期で繰り返して行われる。また、測定対象部分設定処理の開始時には、本体制御回路３０２に内蔵されたタイマがリセットされるとともにスタートされる。
【０１９４】
まず、本体制御回路３０２は、使用者Ｕによる図２の本体操作部３２０または図８のタッチパネルディスプレイ２３０の操作の有無に基づいて、幾何要素の選択が行われたか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【０１９５】
幾何要素の選択が行われた場合、本体制御回路３０２は、測定点座標算出処理を行う（ステップＳ１２）。測定点座標算出処理の詳細は後述する。この処理により、本体制御回路３０２は、使用者によるプローブ２００の操作に基づいて、選択された幾何要素を特定するための測定点の座標を算出する。
【０１９６】
また、本体制御回路３０２は、ステップＳ１２の測定点座標算出処理により算出される測定点の座標を本体メモリ３０３に記憶させる（ステップＳ１３）。
【０１９７】
次に、本体制御回路３０２は、測定対象部分の設定を完了すべき指令を受けたか否かを判定する（ステップＳ１４）。この判定は、例えば使用者Ｕによる本体操作部３２０またはタッチパネルディスプレイ２３０の操作の有無に基づいて行われる。上記の例では、図１９のＯＫボタンｂ０３，ｂ１３のいずれかが操作された場合に、測定対象部分の設定を完了すべき指令を受けたことが判定される。
【０１９８】
測定対象部分の設定を完了すべき指令を受けない場合、本体制御回路３０２は、上記のステップＳ１２の処理に戻る。一方、測定対象部分の設定を完了すべき指令を受けると、本体制御回路３０２は、選択された幾何要素および１または複数の測定点の座標から測定対象部分を特定し、当該測定対象部分の要素特定情報を生成する（ステップＳ１５）。生成された要素特定情報は本体メモリ３０３に記憶される。その後、測定対象部分設定処理が終了する。
【０１９９】
上記のステップＳ１１において幾何要素の選択が行われない場合、本体制御回路３０２は、内蔵のタイマによる計測時間に基づいて、当該測定対象部分設定処理が開始された後予め定められた時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【０２００】
予め定められた時間が経過していない場合、本体制御回路３０２は、ステップＳ１１の処理に戻る。一方、予め定められた時間が経過した場合、本体制御回路３０２は、ステップＳ１２の処理と同様に、後述する測定点座標算出処理を行う（ステップＳ１７）。その後、本体制御回路３０２は、測定対象部分設定処理を終了する。
【０２０１】
なお、ステップＳ１７の処理は、例えば後述する追跡処理においてプローブ２００が可動カメラ１２０または俯瞰カメラ１８０の撮像視野内にあるか否かを判定するために行われる。
【０２０２】
図２３は、測定点座標算出処理の流れを示すフローチャートである。まず、本体制御回路３０２は、プローブ２００のプローブ制御部２０１に対して複数のマーカｅｑ(図９）の発光を指令するとともに、撮像ヘッド１００のヘッド制御回路１５０に対して参照部材１９０の複数のマーカｅｐ(図６（ｂ））の発光を指令する（ステップＳ１０１）。
【０２０３】
次に、本体制御回路３０２は、ヘッド制御回路１５０により基準カメラ１１０を用いて参照部材１９０の複数のマーカｅｐを撮像させることにより基準画像データを生成する（ステップＳ１０２）。また、本体制御回路３０２は、生成された基準画像データに基づいて、可動カメラ１２０の位置および姿勢を装置座標系により示す第１の位置姿勢情報を生成する（ステップＳ１０３）。
【０２０４】
次に、本体制御回路３０２は、可動カメラ１２０を用いてプローブ２００の複数のマーカｅｑを撮像することにより測定画像データを生成する（ステップＳ１０４）。また、本体制御回路３０２は、生成された測定画像データに基づいて、プローブ２００の位置および姿勢を可動座標系により示す第２の位置姿勢情報を生成する（ステップＳ１０５）。
【０２０５】
その後、本体制御回路３０２は、第１および第２の位置姿勢情報に基づいて、プローブ２００の位置および姿勢を装置座標系で表す第３の位置姿勢情報を生成する（ステップＳ１０６）。また、本体制御回路３０２は、生成された第３の位置姿勢情報に基づいてプローブ２００により指示された測定点の座標を算出する。
【０２０６】
なお、上記のステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理とステップＳ１０４，Ｓ１０５の処理とは、逆の順に行われてもよい。
【０２０７】
図２４は、図２の本体制御回路３０２による測定値算出処理の流れを示すフローチャートである。図２１の測定値算出処理は、図２の本体制御回路３０２のＣＰＵが本体メモリ３０３に記憶された測定値算出プログラムを実行することにより所定周期で繰り返して行われる。
【０２０８】
まず、本体制御回路３０２は、使用者Ｕによる図２の本体操作部３２０または図８のタッチパネルディスプレイ２３０の操作の有無に基づいて、測定項目の選択が行われたか否かを判定する（ステップＳ２１）。
【０２０９】
測定項目の選択が行われない場合、本体制御回路３０２は、ステップＳ２１の処理を繰り返す。一方、測定項目の選択が行われた場合、本体制御回路３０２は、現時点で設定済みの測定対象部分が本体メモリ３０３に記憶されているか否かを判定する（ステップＳ２２）。
【０２１０】
本体制御回路３０２は、設定済みの測定対象部分が本体メモリ３０３に存在しない場合に、ステップＳ２１の処理に戻る。一方、本体制御回路３０２は、設定済みの測定対象部分が本体メモリ３０３に存在する場合に、使用者Ｕにより設定済みのいずれかの測定対象部分が選択されたか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【０２１１】
本体制御回路３０２は、測定対象部分が選択されない場合、ステップＳ２３の処理を繰り返す。一方、本体制御回路３０２は、測定対象部分が選択された場合、選択された測定項目と選択された測定対象部分の要素特定情報とに基づいて測定値の算出を行い（ステップＳ２４）、測定値算出処理を終了する。
【０２１２】
上記の測定対象部分設定処理および測定値算出処理によれば、使用者Ｕは、予め定められた複数の幾何要素および予め定められた複数の測定項目から所望の幾何要素および測定項目を選択することにより、測定対象物Ｓにおける所望の部分の寸法等を容易に測定することができる。
【０２１３】
[８]追跡処理
図２５は、図２の本体制御回路３０２による追跡処理の流れを示すフローチャートである。図２５の追跡処理は、図２の本体制御回路３０２のＣＰＵが本体メモリ３０３に記憶された追跡処理プログラムを実行することにより所定周期で繰り返して行われる。
【０２１４】
まず、本体制御回路３０２は、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内にあるか否かを判定する（ステップＳ３１）。この判定は、測定対象部分設定処理におけるステップＳ１２，Ｓ１７の処理中に生成される測定画像データに、複数のマーカｅｑに対応する画像データが含まれているか否かを判定することにより行われる。
【０２１５】
プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内にある場合、本体制御回路３０２は、後述するステップＳ３８の処理に進む。一方、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内にない場合、本体制御回路３０２は、プローブ２００が俯瞰カメラ１８０の撮像視野内にあるか否かを判定する（ステップＳ３２）。この判定は、上記の測定対象部分設定処理におけるステップＳ１２，Ｓ１７の処理中に生成される俯瞰画像データに、複数のマーカｅｑに対応する画像データが含まれているか否かを判定することにより行われる。
【０２１６】
プローブ２００が俯瞰カメラ１８０の撮像視野内にある場合、本体制御回路３０２は、後述するステップＳ３７の処理に進む。一方、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内にない場合、本体制御回路３０２は、プローブ２００から転送される動きデータに基づいてプローブ２００の座標推定を行うことが可能か否かを判定する（ステップＳ３３）。この判定は、例えば動きデータが異常な値を示しているか否かまたは動きデータの示す値が０であるか否か等に基づいて行われる。動きデータが異常な値を示す場合、または動きデータが０である場合、プローブ２００の座標推定は不可能である。
【０２１７】
プローブ２００の座標推定が可能である場合、本体制御回路３０２は、動きデータに基づいてプローブ２００の位置を推定する。また、本体制御回路３０２は、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内に位置するように、可動カメラ１２０の位置および姿勢の調整を指令する（ステップＳ３４）。その後、本体制御回路３０２は、ステップＳ３１の処理に戻る。
【０２１８】
ここで、使用者Ｕは、図２の本体操作部３２０または図８のタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより、本体制御回路３０２にプローブ２００の探索を指令することができる。
【０２１９】
そこで、ステップＳ３３において、プローブ２００の座標推定が不可能である場合、本体制御回路３０２は、プローブ２００の探索指令を受けたか否かを判定する（ステップＳ３５）。プローブ２００の探索指令を受けない場合、本体制御回路３０２は、ステップＳ３１の処理に戻る。一方、プローブ２００の探索指令を受けた場合、本体制御回路３０２は、撮像ヘッド１００の支持部材３０を回転するように、ヘッド制御回路１５０に指令する。このようにして、本体制御回路３０２は、俯瞰カメラ１８０によるプローブ２００の探索を行う（ステップＳ３６）。
【０２２０】
その後、本体制御回路３０２は、プローブ２００が俯瞰カメラ１８０の撮像視野内に位置することになると、俯瞰画像データに基づいてプローブ２００の位置を算出する。また、本体制御回路３０２は、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内に位置するように可動カメラ１２０の位置および姿勢の調整をヘッド制御回路１５０に指令する（ステップＳ３７）。
【０２２１】
次に、本体制御回路３０２は、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内に位置することになると、プローブ２００の複数のマーカｅｑの重心が可動カメラ１２０の撮像視野の中心に位置するように可動カメラ１２０の位置および姿勢の調整をヘッド制御回路１５０に指令する（ステップＳ３８）。その後、本体制御回路３０２は、追跡処理を終了する。
【０２２２】
上記の追跡処理によれば、プローブ２００が移動する場合でも、可動カメラ１２０の撮像視野がプローブ２００の複数のマーカｅｑに追従する。それにより、使用者Ｕは、可動カメラ１２０の撮像視野を手動で調整する必要がない。したがって、煩雑な調整作業を要することなく広い範囲で測定対象物Ｓの所望の測定点の座標を測定することが可能になる。
【０２２３】
［９］プローブカメラ２０８の使用例
図８のプローブカメラ２０８によって測定対象物Ｓを撮像することにより、測定対象物Ｓの画像を図２の本体表示部３１０に表示させることができる。以下、プローブカメラ２０８により得られる画像を撮像画像と呼ぶ。
【０２２４】
プローブ２００の複数のマーカｅｑとプローブカメラ２０８との位置関係、およびプローブカメラ２０８の特性（画角およびディストーション等）は、例えば図２の本体メモリ３０３に撮像情報として予め記憶される。そのため、複数のマーカｅｑが可動カメラ１２０の撮像視野内にある場合、プローブカメラ２０８により撮像される領域が図２の本体制御回路３０２により認識される。すなわち、撮像画像に対応する３次元空間が本体制御回路３０２により認識される。この場合、本体表示部３１０に撮像画像を表示させつつ、測定対象物Ｓの測定時に設定された幾何要素および測定項目を重畳表示させることができる。
【０２２５】
なお、撮像画像は、プローブ２００のタッチパネルディスプレイ２３０に表示されてもよい。例えば、ある測定対象物Ｓについて、測定すべき部分をプローブカメラ２０８で予め撮像することにより得られた撮像画像をタッチパネルディスプレイ２３０に表示させる。この場合、使用者Ｕは、当該撮像画像を視認しつつプローブ２００を操作することにより、他の測定対象物Ｓについてもその測定すべき部分を容易に識別することが可能になる。
【０２２６】
［１０］画面表示に関する機能的な構成
図２６は、三次元座標測定装置１の主として画面表示に関する機能的な構成を示すブロック図である。図２６に示すように、本体制御回路３０２は、本体表示部３１０およびプローブ表示部２３１に表示される画面を制御するための機能的な構成として、主設定画面生成部３５１、主幾何公差画面生成部３５２、主測定画面生成部３５３、座標算出部３５４、主受付部３５５、測定部３５６および同期表示制御部３５７を含む。本体制御回路３０２のＣＰＵが、例えば本体メモリ３０３に記憶された画面表示に関するプログラムを実行することにより、上記の各機能部の構成が実現される。なお、上記の構成の一部または全てが電子回路等のハードウェアにより実現されてもよい。
【０２２７】
主設定画面生成部３５１は、第１の主画面生成用データに基づいて予め定められた複数の測定項目および予め定められた複数の幾何要素を含む第１の主画面ｓｃ０１（図１８（ａ））の画面データを生成し、本体表示部３１０に第１の主画面ｓｃ０１を表示させる。また、主設定画面生成部３５１は、第２の主画面生成用データに基づいて第２の主画面ｓｃ０２（図１９（ａ））の画面データを生成し、本体表示部３１０に第２の主画面ｓｃ０２を表示させる。
【０２２８】
主幾何公差画面生成部３５２は、第４の主画面生成用データに基づいて予め定められた複数の幾何公差を含む第４の主画面ｓｃ０４（図２１（ａ））の画面データを生成し、本体表示部３１０に第４の主画面ｓｃ０４を表示させる。
【０２２９】
座標算出部３５４は、使用者によるプローブ２００の操作に基づいて指示された測定対象物Ｓ上の測定点の座標を算出する。この処理は、図２２のステップＳ１２，Ｓ１７の測定点座標算出処理に相当する。
【０２３０】
主受付部３５５は、使用者による本体操作部３２０の操作に基づいて第１の主画面ｓｃ０１において選択された幾何要素および測定項目を受け付けるとともに、第２の主画面ｓｃ０２において選択された測定対象部分を受け付ける。主受付部３５５は、受け付けた幾何要素、測定項目および測定対象部分を本体メモリ３０３に記憶させることにより、幾何要素、測定項目および測定対象部分の設定を行う。
【０２３１】
さらに、主受付部３５５は、使用者による本体操作部３２０の操作に基づいて第４の主画面ｓｃ０４において選択された幾何公差を受け付ける。主受付部３５５は、受け付けた幾何公差を本体メモリ３０３に記憶させることにより、幾何公差の設定を行う。
【０２３２】
測定部３５６は、幾何要素および測定項目の選択があった場合に、本体メモリ３０３またはプローブ２００のプローブメモリ２０５に設定された幾何要素および測定項目と座標算出部３５４により算出された１または複数の測定点の座標とに基づいて、選択された測定項目の値を算出する。より具体的には、測定部３５６は、選択された幾何要素と測定点の座標とに基づいて１または複数の測定対象部分の設定を行う。その後、測定部３５６は、選択された測定項目と選択された設定済みの測定対象部分とに基づいて、選択された測定項目の値を算出する。この処理は、上記の測定値算出処理に相当する。また、測定部３５６は、幾何公差が選択された場合には、その幾何公差の選択後に座標算出部３５４により算出された１または複数の測定点の座標に基づいて当該幾何公差を算出する。
【０２３３】
ここで、測定部３５６は、幾何要素の選択時および測定項目の選択時に予め定められた情報を算出してもよい。例えば、測定部３５６は、測定項目として「距離」が選択された場合に、測定された距離に関して装置座標系の３方向にそれぞれ対応する成分（長さ）をさらに算出してもよい。また、測定部３５６は、幾何要素として「平面」が選択された場合に、複数の測定点により特定される測定対象物Ｓ上の平面について平面度を算出するとともに、当該平面の法線ベクトル等を算出してもよい。
【０２３４】
主測定画面生成部３５３は、第３の主画面生成用データに基づいて、測定部３５６によって算出された測定対象物Ｓについての測定結果を含む第３の主画面ｓｃ０３（図２０（ａ））の画面データを生成し、本体表示部３１０に第３の主画面ｓｃ０３を表示させる。同期表示制御部３５７の機能については後述する。
【０２３５】
プローブ制御部２０１は、本体表示部３１０およびプローブ表示部２３１に表示される画面を制御するための機能的な構成として、副設定画面生成部２５１、副幾何公差画面生成部２５２、副測定画面生成部２５３および副受付部２５４を含む。プローブ制御部２０１のＣＰＵが、例えばプローブメモリ２０５に記憶された画面表示に関するプログラムを実行することにより、上記の各機能部の構成が実現される。なお、上記の構成の一部または全てが電子回路等のハードウェアにより実現されてもよい。
【０２３６】
副設定画面生成部２５１は、第１の副画面生成用データに基づいて第１の主画面ｓｃ０１に表示される複数の測定項目および複数の幾何要素のうち一部を含む第１の副画面ｓｃ１１（図１８（ｂ））の画面データを生成する。また、副設定画面生成部２５１は、生成した画面データに基づいてプローブ表示部２３１に第１の副画面ｓｃ１１を表示させる。また、副設定画面生成部２５１は、第２の副画面生成用データに基づいて第２の副画面ｓｃ１２（図１９（ｂ））の画面データを生成し、本体表示部３１０に第２の副画面ｓｃ１２を表示させる。
【０２３７】
副幾何公差画面生成部２５２は、第４の主画面ｓｃ０４に表示される複数の幾何公差のうち一部を含む第４の副画面ｓｃ１４（図２１（ｂ））の画面データを生成する。また、副幾何公差画面生成部２５２は、生成した画面データに基づいてプローブ表示部２３１に第４の副画面ｓｃ１４を表示させる。
【０２３８】
副測定画面生成部２５３は、第３の主画面ｓｃ０３に表示される１または複数の測定結果のうち少なくとも一部を含む第３の副画面ｓｃ１３（図２０（ｂ））の画面データを生成する。また、副測定画面生成部２５３は、生成した画面データに基づいてプローブ表示部２３１に第３の副画面ｓｃ１３を表示させる。
【０２３９】
副受付部２５４は、使用者によるタッチパネル２３２の操作に基づいて第１の副画面ｓｃ１１において選択された幾何要素および測定項目を受け付けるとともに、第２の副画面ｓｃ１２において選択された測定対象部分を受け付ける。副受付部２５４は、受け付けた幾何要素、測定項目および測定対象部分をプローブメモリ２０５に記憶させることにより、幾何要素、測定項目および測定対象部分の設定を行う。
【０２４０】
さらに、副受付部２５４は、使用者によるタッチパネル２３２の操作に基づいて第４の副画面ｓｃ１４において選択された幾何公差を受け付ける。副受付部２５４は、受け付けた幾何公差をプローブメモリ２０５に記憶させることにより、幾何公差の設定を行う。
【０２４１】
ここで、主受付部３５５は、副受付部２５４において幾何要素、測定項目および測定対象部分が受け付けられた場合に、副受付部２５４において受け付けられた幾何要素、測定項目および測定対象部分を受け付ける。また、副受付部２５４は、主受付部３５５において副受付部２５４により受付可能な幾何要素、測定項目および測定対象部分が受け付けられた場合に、主受付部３５５において受け付けられた幾何要素、測定項目および測定対象部分を受け付ける。これにより、主受付部３５５と副受付部２５４との間で、受け付けられる設定に相違が生じることが低減される。
【０２４２】
上記の同期表示制御部３５７は、本体表示部３１０に第１の主画面ｓｃ０１が表示されるとともにプローブ表示部２３１に第１の副画面ｓｃ１１が表示されるように、主設定画面生成部３５１および副設定画面生成部２５１間で同期制御を行う（図１８（ａ），（ｂ）参照）。
【０２４３】
また、同期表示制御部３５７は、本体表示部３１０に第２の主画面ｓｃ０２が表示されるとともにプローブ表示部２３１に第２の副画面ｓｃ１２が表示されるように、主設定画面生成部３５１および副設定画面生成部２５１間で同期制御を行う（図１９（ａ），（ｂ）参照）。
【０２４４】
また、同期表示制御部３５７は、本体表示部３１０に第３の主画面ｓｃ０３が表示されるとともにプローブ表示部２３１に第３の副画面ｓｃ１３が表示されるように、主測定画面生成部３５３および副測定画面生成部２５３間で同期制御を行う（図２０（ａ），（ｂ）参照）。
【０２４５】
さらに、同期表示制御部３５７は、本体表示部３１０に第４の主画面ｓｃ０４が表示されるとともにプローブ表示部２３１に第４の副画面ｓｃ１４が表示されるように、主幾何公差画面生成部３５２および副幾何公差画面生成部２５２間で同期制御を行う（図２１（ａ），（ｂ）参照）。
【０２４６】
この場合、使用者Ｕは、本体表示部３１０に表示される画面およびタッチパネルディスプレイ２３０に表示される画面のうち一方を視認することにより、測定条件の設定作業および測定作業にそれぞれ応じた情報を適切に把握することができる。
【０２４７】
［１１］効果
上記の三次元座標測定装置１においては、本体表示部３１０に第１の主画面ｓｃ０１が表示される。第１の主画面ｓｃ０１は、予め定められた複数の測定項目および予め定められた複数の幾何要素をそれぞれ表すアイコン（項目アイコンｉ０１および要素アイコンｉ０２）を含む。第１の主画面ｓｃ０１において選択されたアイコンに対応する幾何要素および測定項目が主受付部３５５により受け付けられる。
【０２４８】
また、タッチパネルディスプレイ２３０に第１の副画面ｓｃ１１が表示される。第１の副画面ｓｃ１１は、第１の主画面ｓｃ０１に含まれる複数の測定項目および複数の幾何要素のうち一部をそれぞれ表すアイコン（項目アイコンｉ１１および要素アイコンｉ１２）を含む。第１の副画面ｓｃ１１において選択されたアイコンに対応する幾何要素および測定項目が副受付部２５４により受け付けられる。
【０２４９】
主受付部３５５および副受付部２５４のうち少なくとも一方において受け付けられた幾何要素および測定項目と、プローブ２００により指示されて算出される１または複数の測定点の座標とに基づいて、選択された幾何要素に関する選択された測定項目の値が算出される。
【０２５０】
上記の構成によれば、使用者は第１の主画面ｓｃ０１において予め定められた複数の幾何要素および測定項目から所望の幾何要素および測定項目を選択することができる。
【０２５１】
一方、使用者は第１の副画面ｓｃ１１において予め定められた複数の幾何要素および測定項目のうちの一部から所望の幾何要素および測定項目を選択することができる。ここで、タッチパネルディスプレイ２３０は、プローブ２００に設けられ、使用者Ｕにより携行可能に構成されている。それにより、使用者Ｕは、第１の副画面ｓｃ１１に表示される幾何要素および測定項目を選択する場合には、プローブ２００による測定点の指定作業と幾何要素および測定項目の選択作業とを異なる位置で行う必要がない。したがって、測定に関する設定作業を容易かつ短時間で行うことが可能になる。
【０２５２】
このように、使用者Ｕは、設定対象となる測定項目および幾何要素に応じて、測定対象物Ｓの測定の設定に用いる画面を第１の主画面ｓｃ０１と第１の副画面ｓｃ１１との間で使い分けることができる。したがって、測定条件の設定に関して高い利便性を有する三次元座標測定装置１が実現される。
【０２５３】
［１２］他の実施の形態
（１）上記実施の形態に係る三次元座標測定装置１においては、図１８の例で、第１の主画面ｓｃ０１に表示される項目アイコンｉ０１の数と第１の副画面ｓｃ１１に表示される項目アイコンｉ１１の数とが一致している。上記の例に限らず、第１の副画面ｓｃ１１に表示される項目アイコンｉ１１の数は、第１の主画面ｓｃ０１に表示される項目アイコンｉ０１の数よりも少なくてもよい。この場合、第１の副画面ｓｃ１１に表示される要素アイコンｉ１２の数は、図１８の例と同様に、第１の主画面ｓｃ０１に表示される要素アイコンｉ０２の数よりも少なくてもよいし、第１の主画面ｓｃ０１に表示される要素アイコンｉ０２の数に一致していてもよい。それにより、第１の副画面ｓｃ１１に表示される項目アイコンｉ１１および要素アイコンｉ１２の数の合計は、第１の主画面ｓｃ０１に表示される予め定められた複数の項目アイコンｉ０１および複数の要素アイコンｉ０２の合計よりも少なくなる。したがって、多数のアイコンを表示するためにタッチパネルディスプレイ２３０を大型化させることなく、プローブ２００における最小限の設定作業が可能になる。
【０２５４】
（２）上記実施の形態に係るプローブ２００においては、タッチパネルディスプレイ２３０がプローブケーシング２１０に一体的に設けられているが、本発明はこれに限定されない。プローブ２００において、タッチパネルディスプレイ２３０は、プローブケーシング２１０から着脱可能に構成されてもよい。この場合、タッチパネルディスプレイ２３０には、プローブ２００の無線通信回路２０６との間で画面データ等の信号の授受を行うための通信装置が設けられる。このような構成によれば、使用者Ｕによるプローブ２００の操作およびタッチパネルディスプレイ２３０の操作の自由度が向上する。
【０２５５】
（３）上記実施の形態では、プローブ２００において第１〜第４の副画面ｓｃ１１〜ｓｃ１４上で各種操作を行うために、タッチパネル２３２が用いられるが、本発明はこれに限定されない。プローブ２００には、タッチパネル２３２に代えて、プローブ表示部２３１上に表示される画面上で各種操作を行うための他のポインティングデバイス（トラックボールまたはジョイスティック等）が設けられてもよい。
【０２５６】
（４）上記実施の形態では、プローブ２００の位置および姿勢を算出するために、プローブ２００の複数のマーカｅｑが可動カメラ１２０により撮像されるとともに、参照部材１９０の複数のマーカｅｐが基準カメラ１１０により撮像されるが、本発明はこれに限定されない。
【０２５７】
比較的大きい画角を有する１つのカメラを基準スタンド１０上に設けるとともに、当該１つのカメラによりプローブ２００の複数のマーカｅｑを撮像し、その撮像により得られる画像データに基づいてプローブ２００の位置および姿勢が算出されてもよい。
【０２５８】
［１３］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０２５９】
上記実施の形態においては、プローブ２００の複数のマーカｅｑが複数の測定マーカの例であり、可動カメラ１２０が撮像部の例であり、本体表示部３１０に表示される第１の主画面ｓｃ０１が主設定画面の例であり、タッチパネルディスプレイ２３０に表示される第１の副画面ｓｃ１１が副設定画面の例であり、タッチパネルディスプレイ２３０のプローブ表示部２３１が表示部の例であり、タッチパネルディスプレイ２３０のタッチパネル２３２が操作部の例である。
【０２６０】
また、副設定画面ｓｃ１１に表示される複数の要素アイコンｉ１２が１または複数の幾何画像の例であり、副設定画面ｓｃ１１に表示される複数の項目アイコンｉ１１が１または複数の項目画像の例であり、本体表示部３１０に表示される図２０（ａ）の第３の主画面ｓｃ０３が主測定結果画面の例であり、タッチパネルディスプレイ２３０に表示される図２０（ｂ）の第３の副画面ｓｃ１３が副測定結果画面の例である。
【０２６１】
また、本体表示部３１０に表示される第４の主画面ｓｃ０４が主幾何公差画面の例であり、タッチパネルディスプレイ２３０に表示される第４の副画面ｓｃ１４が副幾何公差画面の例であり、三次元座標測定装置１のうち本体表示部３１０および本体操作部３２０を除く構成が三次元座標測定装置の例であり、本体表示部３１０が表示機能を有する外部機器の例である。
【０２６２】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【符号の説明】
【０２６３】
１…三次元座標測定装置，１０…基準スタンド，１１…固定部，１２…脚部，２０…固定連結部，２１…下固定板，２２…上固定板，２３…支柱，２４…中空支持軸，３０…支持部材，３０ｃ…回転軸，３１…回転台座，３２，３３…支持フレーム，４０…可動部材，４１…上面，４２…下面，４３基板，５０…蛇腹，９０…ケーシング，９１…下部ケーシング，９２…上部ケーシング，９３…スリット，９４…俯瞰カメラ用窓，１００…撮像ヘッド，１１０ｉ…画像，１１０…基準カメラ，１１０ｃ，１２０ｃ…光軸，１２０…可動カメラ，１３０，２０４…マーカ駆動回路，１４０…回転駆動回路，１４１…水平回転機構，１４３…チルト回転機構，１５０…ヘッド制御回路，１６０，２０６…無線通信回路，１７０，３０１…通信回路，１８０…俯瞰カメラ，１９０…参照部材，１９１…発光基板，１９２…拡散板，１９３…ガラス板，１９４…マスク，１９５…拡散反射シート，２００…プローブ，２０１…プローブ制御部，２０２…表示灯，２０３…バッテリ，２０５…プローブメモリ，２０７…モーションセンサ，２０８…プローブカメラ，２１０…プローブケーシング，２１０ａ…前端部，２１０ｂ…後端部，２１０ｄ…底面部，２１０ｃ…上面部，２１１…スタイラス，２１１ａ…接触部，２２０…把持部，２２１…プローブ操作部，２３０…タッチパネルディスプレイ，２３１…プローブ表示部，２３２…タッチパネル，２５１…副設定画面生成部，２５２…副幾何公差画面生成部，２５３…副測定画面生成部，２５４…副受付部，２９０…目標部材，３００…処理装置，３０２…本体制御回路，３０３…本体メモリ，３１０…本体表示部，３１１…測定状態表示領域，３１２…結果表示領域，３１３…操作表示領域，３２０…本体操作部，３５１…主設定画面生成部，３５２…主幾何公差画面生成部，３５３…主測定画面生成部，３５４…座標算出部，３５５…主受付部，３５６…測定部，３５７…同期表示制御部，ｂ０１，ｂ１１…幾何公差ボタン，ｂ０２，ｂ０５，ｂ０７，ｂ１２，ｂ１５，ｂ１７…戻るボタン，ｂ０３，ｂ１３…ＯＫボタン，ｂ０４，ｂ１４…キャンセルボタン，ｂ０６，ｂ１６…保存ボタン，ｂ０９，ｂ１９…撮像ボタン，ＣＡ…ケーブル，ｅｐ，ｅｑ…マーカ，ｅｐ１…第１のマーカ，ｅｐ２…第２のマーカ，ｆ０１…名称入力欄，ｆ０２…測定点座標表示欄，ｆ０３…設計値入力欄，ｆ０４…上限値入力欄，ｆ０５…下限値入力欄，ＦＬｉ…床面画像，ＧＣ…交点，ｉ０１，ｉ１１…項目アイコン，ｉ０２，ｉ１２…要素アイコン，ｉ０３，ｉ１３…幾何公差アイコン，ｉｅｐ，ｉｅｐ１，ｉｅｐ２…マーカ画像，Ｌ…発光素子，ｍ０１，ｍ０２，ｍ１１，ｍ１２…プルダウンメニュー，ＭＬ１ｉ，ＭＬ２ｉ…画像，ｒｓ…撮像空間，Ｓ…測定対象物，ｓｃ０１…第１の主画面，ｓｃ０２…第２の主画面，ｓｃ０３…第３の主画面，ｓｃ０４…第４の主画面，ｓｃ１１…第１の副画面，ｓｃ１２…第２の副画面，ｓｃ１３…第３の副画面，ｓｃ０４…第４の主画面，Ｕ…使用者，ＶＰ…仮想面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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