(57)【要約】【課題】高速近似焦点用システムおよび方法を提供する。【解決手段】いくつかの後続する検査動作をサポートするために十分に焦点合わせされた、近似的に焦点合わせされた画像を提供する高速近似焦点動作である。これらの動作は、平面ワークピースを検査する場合に主流である連続検査動作用の画像を提供するために用いられる場合に特に有利である。検査スループットの改善がもたらされる。なぜなら、従来の自動焦点動作とは対照的に、高速近似焦点動作は、最良の焦点合わせされた画像を決定するための基礎として実行モード中に画像スタックを取得しないからである。より正確に言えば、学習モード中に特徴固有の代表焦点曲線および焦点閾値が決定され、実行モード中に用いられて、いくつかの検査動作を確実にサポートする近似的に焦点合わせされた画像を提供する。一実施形態において、許容可能な、近似的に焦点合わせされた検査画像が、２つの対応する画像を提供する２つの焦点調整移動の範囲内で提供される。調整移動は、学習モードにおいて提供される特徴固有の代表焦点曲線に基づいている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシンビジョン検査システムにおいて、検査画像を提供するために焦点合わせをするための方法であって、
検査される特徴を含む現在の関心領域の第１の画像を取得し、前記現在の関心領域における第１の画像焦点値を決定することと、
前記現在の関心領域に対応する、前に得られた、特徴固有の代表焦点曲線データおよび焦点閾値データにアクセスすることと、
前記第１の画像焦点値を評価して、それが前記焦点閾値より悪いかどうかを判定することであって、前記第１の画像焦点値が前記焦点閾値より悪い場合には、
（ａ）前記検査される特徴および（ｂ）焦点決定光学素子のうちの１つである焦点合わせ要素を、推定一次調整距離にわたり一次調整方向に沿って移動させることであって、前記一次調整距離が、前記特徴固有の代表焦点曲線データおよび前記第１の画像焦点値に基づいて推定されることと、
前記推定一次調整距離を移動した後で、前記現在の関心領域の第２の画像を取得し、前記第２の画像における前記関心領域において第２の画像焦点値を決定することと、
前記第２の画像焦点値を評価して、それが、前に決定された焦点値パラメータより悪いかどうかを判定し、前記第２の画像焦点値が、前記前に決定された焦点値パラメータより悪い場合には、（ｃ）前記一次調整距離および（ｄ）前記特徴固有の代表焦点曲線データの１つに少なくとも部分的に基づいて、最良の焦点位置への推定距離である推定二次調整距離にわたり、前記一次調整方向と反対の二次調整方向に沿って、前記焦点合わせ要素を移動させることと、
を含む動作サブセットを実行する、判定することと、
を含む一連の動作によって、前記マシンビジョン検査システムの実行モード中に、検査画像を自動で近似的に焦点合わせすることを含む、方法。
【請求項２】
前記第１の画像焦点値が、前記焦点閾値より悪くない場合には、前記第１の画像が近似的に焦点合わせされていると判定され、前記第１の画像が検査画像として用いられ、追加的な移動、取得および評価ステップが必要とされない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の画像焦点値が、前記前に決定された焦点値パラメータより悪い場合には、前記動作サブセットが、前記二次調整距離を移動した後で、前記現在の関心領域の第３の画像を取得することと、前記第３の画像における前記関心領域において第３の画像焦点値を決定することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記動作サブセットが、前記第３の画像焦点値を評価して、それが、前に決定された焦点値パラメータより悪いかどうかを判定し、前記第３の画像焦点値が前記前に決定された焦点値パラメータより悪い場合には、前記現在の関心領域用の実行モード焦点曲線を決定することを含む自動焦点合わせ動作の実行を履行しないことをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記前に決定された焦点値パラメータが、前記焦点閾値であり、前記第３の画像焦点値が前記焦点閾値より悪くない場合には、前記第３の画像焦点値が近似的に焦点合わせされていると判定され、前記第３の画像が検査画像として用いられる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の画像焦点値が、前記前に決定された焦点値パラメータより悪くない場合には、前記第２の画像が近似的に焦点合わせされていると判定され、前記第２の画像が検査として用いられ、第３の画像を取得しかつ第３の画像焦点値を決定する動作が必要ではない、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記一次調整方向に沿って、および前記一次調整方向と反対の前記二次調整方向に沿って、前記焦点合わせ要素を移動させた後で、前記現在の関心領域の画像を自動で近似的に焦点合わせする目的で前記焦点合わせ要素を追加的に移動させることがない、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の画像焦点値が比較される前記前に決定された焦点値パラメータが、前記第１の画像焦点値である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の画像焦点値が比較される前記前に決定された焦点値パラメータが、前記焦点閾値である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
検査画像を自動で近似的に焦点合わせするために、一連の動作の、前に実行されたインスタンス中に検査画像として用いられた近似的に焦点合わせされた画像を提供した最後の成功した調整方向と同じ方向になるように前記一次調整方向が選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記推定二次調整距離が、名目上、前記推定一次調整距離の２倍である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記マシンビジョン検査システムに含まれるビデオツールを動作させることによって確立された動作に少なくとも部分的に基づいて実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記現在の関心領域に対応する、前記得られた、特徴固有の代表焦点曲線データおよび焦点閾値データを決定および記憶するために、前記マシンビジョンシステムのユーザが、学習モードにおいて前記ビデオツールを選択および訓練することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記前に得られた、特徴固有の代表焦点曲線データに含まれる焦点値、前記焦点閾値データ、前記第１の画像焦点値および前記第２の画像焦点値が、正規化された焦点値である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記前に決定された焦点閾値が、前記特徴固有の代表焦点曲線データの焦点曲線におけるポイントに対応し、そのポイントは、それが、前記焦点曲線の前記ピーク焦点位置から、少なくとも２および多くて７被写界深度離れるように決定され、前記被写界深度が、前記方法の前記一連の動作内で画像を取得するために用いられる前記マシンビジョンにおける光学系の被写界深度である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記推定二次調整距離が、前記特徴固有の代表焦点曲線データおよび前記第２の画像焦点値に基づいて推定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
マシンビジョンシステムにおいて実行された場合に、検査画像を提供するために焦点合わせをする方法を実施するコンピュータ実行可能命令を含むコンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
検査される特徴を含む現在の関心領域の第１の画像を取得し、かつ前記現在の関心領域における第１の画像焦点を決定することと、
前記現在の関心領域に対応する、前に得られた、特徴固有の代表焦点曲線データおよび焦点閾値データにアクセスすることと、
前記第１の画像焦点値を評価して、それが前記焦点閾値より悪いかどうかを判定することであって、前記第１の画像焦点値が前記焦点閾値より悪い場合には、
（ａ）前記検査される特徴および（ｂ）焦点決定光学素子のうちの１つである焦点合わせ要素を、推定一次調整距離にわたり一次調整方向に沿って移動させることであって、前記一次調整距離が、前記特徴固有の代表焦点曲線データおよび前記第１の画像焦点値に基づいて推定されることと、
前記推定一次調整距離を移動した後で、前記現在の関心領域の第２の画像を取得し、前記第２の画像における前記関心領域において第２の画像焦点値を決定することと、
前記第２の画像焦点値を評価して、それが、前に決定された焦点値パラメータより悪いかどうかを判定し、前記第２の画像焦点値が、前記前に決定された焦点値パラメータより悪い場合には、（ｃ）前記一次調整距離および（ｄ）前記特徴固有の代表焦点曲線データの１つに少なくとも部分的に基づいて、最良の焦点位置への推定距離である推定二次調整距離にわたり、前記一次調整方向と反対の二次調整方向に沿って、前記焦点合わせ要素を移動させることと、
を含む動作サブセットを実行する、判定することと、
を含む一連の動作によって、前記マシンビジョン検査システムの実行モード中に、検査画像を自動で近似的に焦点合わせすることを含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
前記前に決定された焦点値パラメータが、前記焦点閾値であり、前記第２の画像焦点値が前記焦点閾値より悪い場合には、前記動作サブセットが、
前記二次調整距離を移動した後に、前記現在の関心領域の第３の画像を取得し、前記第３の画像における前記関心領域において第３の画像焦点値を決定することと、
前記第３の画像焦点値を評価して、それが前記焦点閾値より悪いかどうかを判定し、
前記第３の画像焦点値が前記焦点閾値より悪い場合には、前記現在の関心領域用の実行モード焦点曲線を決定することを含む自動焦点合わせ動作の実行を履行せず、
前記第３の画像焦点値が前記焦点閾値より悪くない場合には、前記第３の画像が近似的に焦点合わせされていると判定され、前記第３の画像が検査画像として用いられることと、
をさらに含む、請求項１７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
前記方法が、前記一次調整方向に沿って、および前記一次調整方向と反対の前記二次調整方向に沿って、前記焦点合わせ要素を移動させた後で、前記現在の関心領域の画像を自動で近似的に焦点合わせする目的で前記焦点合わせ要素を追加的に移動させないことをさらに含む、請求項１７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
前記方法が、検査画像を自動で近似的に焦点合わせするために、動作セットの以前の実行インスタンス中に検査画像として用いられた近似的に焦点合わせされた画像を提供した最後の成功した調整方向と同じ方向になるように、前記一次調整方向が選択されることをさらに含む、請求項１７に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般に、マシンビジョン検査システムに関し、特に、マシンビジョン検査システムを自動で焦点合わせするためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
精密マシンビジョン検査システム（または略して「ビジョンシステム」）を用いて、検査対象物の正確な寸法測定値を取得し、かつ様々な他の物体特性を検査することができる。かかるシステムには、コンピュータ、カメラおよび光学系、ならびにワークピース検査を可能にするために多くの方向に可動な精密ステージが含まれ得る。汎用「オフライン」精密ビジョンシステムとして特徴づけることができる１つの例示的な先行技術のシステムが、イリノイ州オーロラ（Aurora,IL）にあるMitutoyo America Corporation (MAC)から入手可能で、市販されているＰＣベースビジョンシステムのQUICK VISION（登録商標）シリーズおよびQVPAK（登録商標）ソフトウェアである。ビジョンシステムのQUICK VISION（登録商標）シリーズおよびQVPAK（登録商標）ソフトウェアの特徴および動作が、例えば、２００３年１月に出版されたQVPAK 3D CNC Vision Measuring Machine User's Guide、および１９９６年９月に出版されたthe QVPAK 3D CNC Vision Measuring Machine Operation Guideに一般的に説明されており、これらのそれぞれは、参照により、その全体において本明細書に援用されている。この種のシステムは、顕微鏡タイプの光学系を用い、ステージを移動させて、小さいかまたは比較的大きいワークピースの検査画像を様々な倍率で提供することができる。
【０００３】
QUICK VISIONTMシステムなどの汎用精密マシンビジョン検査システムはまた、一般に、自動ビデオ検査を提供するようにプログラム可能である。かかるシステムには、「非熟練」オペレータが操作およびプログラミングを実行できるように、典型的にはＧＵＩ機能および所定の画像解析「ビデオツール」が含まれる。例えば、参照によりその全体において本明細書に援用される米国特許第６，５４２，１８０号（以下では「’１８０特許」）は、自動ビデオ検査を用いるビジョンシステムを教示している。
【０００４】
’１８０特許で教示されているように、自動ビデオ検査計測機器は、一般に、各特定のワークピース構成に対して、ユーザが自動検査イベントシーケンスを定義できるようにするプログラミング能力を有する。かかるプログラミングは、テキストベースのプログラミングとして実現するか、またはユーザによって実行された検査動作のシーケンスに対応するマシン制御命令のシーケンスを記憶することによって、検査イベントシーケンスを徐々に「学習する」記録モードを介して実現するか、または両方の方法の組み合わせを介して実現することができる。かかる記録モードは、「学習モード」または「訓練モード」と呼ばれることが多い。どちらの技法においても、マシン制御命令は、一般に、パートプログラムとして記憶されるが、このパートプログラムは、特定のワークピース構成に特有であり、動作の「実行モード」中に検査動作の所定のシーケンスを自動で実行する。
【０００５】
一般に、自動焦点動作における周知のシーケンス中に、カメラは、Ｚ軸に沿い一連の位置を通って移動し、各位置で画像を捕捉する。各捕捉された画像に対して、焦点メトリックが計算され、画像が捕捉されたときにおけるＺ軸に沿ったカメラの対応位置に関連づけられる。自動焦点合わせの周知の一方法が、"Robust Autofocusing in Microscopy," by Jan-Mark Geusebroek and Arnold Smeulders in ISIS Technical Report Series, Vol. 17, November 2000,に論じられており、これは、参照により、その全体において本明細書に援用されている。自動焦点画像に対応するカメラのＺ軸位置を決定するために、論じた方法は、カメラが、Ｚ軸に沿って一定速度で、Ｚ軸上の既知のオリジナルの位置から、画像が取得されるまでに移動する測定された時間量に基づいて、Ｚ軸に沿ったカメラの位置を推定する。一定速度の運動中に、自動焦点画像は、４０ｍｓの間隔（ビデオ速度）で捕捉される。開示の方法は、ビデオハードウェアが固定速度でフレームを捕捉すること、および焦点合わせ曲線のサンプリング密度が、ステージ速度を調整することによって影響され得ることを教示している。別の周知の自動焦点方法および装置が、米国特許第５，７９０，７１０号（以下では「’７１０特許」）に説明されており、この特許は、参照により、その全体において本明細書に援用されている。’７１０特許では、従来のモータ駆動運動制御システムと関連して圧電ポジショナを用いて、Ｚ軸位置運動を制御する一方で、自動焦点画像を取得する。別の改善された自動焦点システムおよび方法が、米国特許第７，０３０，３５１号に説明されているが、この特許は、同一出願人によるものであり、参照により、その全体において本明細書に援用されている。これら全ての場合に、検査画像を取得する前に、比較的多数の画像が、自動焦点合わせの基礎として実行モード中に取得される。これらの改善にもかかわらず、計算速度の増加ゆえに、上記のシステムおよび方法に必要とされる物理的運動は、一般に、検査スループットを制限する主要な要因として残る。さらにスループットを改善できる自動焦点システムおよび方法が望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，５４２，１８０号
【特許文献２】米国特許第５，７９０，７１０号
【特許文献３】米国特許第７，０３０，３５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、改善された速度で検査画像を提供するためのシステムおよび方法に関する。より具体的には、制限された物理的運動量を用いて、許容可能な近似焦点位置に素早く調整されるシステムおよび方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
この要約は、発明を実施するための形態において以下でさらに説明する概念の抜粋を単純化された形態で導入するために提供される。この要約は、特許請求される主題の主要な特徴を識別するようには意図されておらず、また特許請求される主題の範囲を決定する際の助けとして用いられるようにも意図されていない。
【０００９】
自動焦点動作を実行するための、前に説明した周知のシステムおよび方法のそれぞれとは対照的に、本発明は、汎用精密マシンビジョン検査システムにおけるいくつかの動作に適した高速近似自動焦点合わせを用いることによって、検査スループットの改善をもたらす。用語「高速近似自動焦点合わせ」および「高速近似焦点合わせ」は、一般に、本明細書において交換可能に用いられており、特に示されていない限り、同じことを意味していると取ってもよい。これらの方法のいくつかの有利な特徴には、これらの方法が、既に現場にあるマシンのスループットを改善するために実行可能であること、および特別な焦点センサを必要としないことが含まれる。本発明の一態様によれば、（例えば、一実施形態において、高速近似自動焦点ビデオツールを訓練することによって）学習モード中に高速近似自動焦点動作を実行するための一般的な方法が提供される。一般に、代表関心領域（ＲＯＩ）の画像が与えられたとすると、代表焦点曲線および関連する焦点閾値を決定するための学習モード動作セットが提供される。一実施形態において、学習モード高速近似自動焦点学習または「ツール訓練」動作には、代表関心領域の代表画像を取得することが含まれる。例えば、関心領域は、ビデオツールユーザインタフェースを用いて定義してもよく、一般に、検査される代表特徴を含む。パートプログラムを生成するために、代表特徴は、他のワークピースにおける対応する特徴を表わす。次に、特徴固有の代表焦点曲線が、関心領域（ＲＯＩ）に対して決定される。特徴特有焦点曲線は、撮像に用いられるＺ座標の関数としてＲＯＩ用の画像焦点を特徴づけるが、学習モード中に従来の方法によって決定してもよい。次に、所望の特徴検査動作をサポートするために十分な「近似焦点」レベルに対応する焦点閾値が、決定および／または学習される。（この文脈において、「学習される」は、対応する特徴に対する後続の自動検査用の基礎として、パートプログラムにおいて、ある形態で（例えば、ビデオツールパラメータとして）決定および記録されることを意味してもよい。）より一般的には、決定および／または得られた特徴固有の代表焦点曲線データおよび／または焦点閾値データは、任意の便利な形態で特徴付け、かつ記録してもよい。一実施形態において、「曲線データ」は、焦点曲線の従来の形態に対応してもよく、「値データ」は、標準閾値に対応してもよい。他の実施形態において、曲線データは、高密度な焦点曲線「Ｆ−Ｚ」ルックアップテーブル、名目解析曲線形状をカスタマイズする係数、枝刈りされたルックアップテーブルなどの他のタイプのデータに対応してもよい。同様に、他の実施形態において、閾値データは、実行モード時に数値を計算するために曲線データと協力的に用いられる「被写界深度（ＤＯＦ）単位」、学習時に計算および記憶された数値、焦点曲線ピーク高さ用の増倍率（例えば分数）などの他のタイプのデータに対応してもよい。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、（例えば、高速近似自動焦点ビデオツールの動作を実行することによって）実行モード中に高速近似自動焦点動作を実行するための一般的方法が提供される。一般に、代表焦点曲線データおよび焦点閾値データを用いて、ワークピース特徴を検査するために用いられる画像用の高速近似焦点を確認または提供するための実行モード動作セットが提供される。一般に、代表焦点曲線データおよび焦点閾値データは、学習モード中になど、対応するワークピースにおける対応する特徴用に予め確立されることになる。高速近似焦点のかかる利用によって、検査動作が正確なＺ座標データを必要としない多くの用途において、許容可能な精度レベルを提供する。例えば、適切な画像処理を用いて、様々なＸＹエッジ位置測定は、それらが、画像ボケを含む検査画像（例えば、単に、近似的に焦点が合っているだけの画像）から決定される場合であっても、比較的正確で再現可能である。
【００１１】
一実施形態において、実行モード高速近似自動焦点動作には、検査される特徴を含む関心領域の第１の画像を取得することが含まれる。次に、現在の関心領域および検査される特徴に対応する、前に得られた特徴固有の代表焦点曲線データおよび焦点閾値データが、アクセスされる。次に、第１の画像焦点値が、現在の関心領域に対して決定され、第１の画像焦点値が焦点閾値より大きいかどうかに関して決定がなされる。第１の画像焦点値が焦点閾値より大きい場合には、特徴検査動作が現在の画像において実行され、大きくない場合には、ピーク焦点Ｚ高さへの推定一次調整距離にわたって、一次調整方向にＺ軸移動がなされるが、一次調整距離は、特徴固有の代表焦点曲線データおよび第１の画像焦点値に基づいて推定される。推定一次調整距離において、第２の画像が取得され、第２の画像焦点値が、関心領域に対して決定される。次に、一実施形態において、第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より悪いかどうかに関して決定がなされる。第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より悪くないと判定された場合には、一実施形態において、特徴検査動作が、現在の画像において実行される。第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より悪い場合には、ピーク焦点Ｚ高さへの推定二次調整距離にわたって、一次調整方向と反対の方向にＺ軸移動がなされるが、二次調整距離は、一次調整距離および特徴固有の代表焦点曲線データの少なくとも１つに基づいて推定される。推定二次調整距離において、第３の画像が取得され、次に、特徴検査動作が、現在の画像（第３の画像）において実行される。一実施形態において、二次調整距離は、ほぼ２×一次調整距離である。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、高速近似焦点学習モードの拡張インプリメンテーションを利用してもよい。拡張インプリメンテーションにおいて、代表ワークピースが、検査用の動作可能な位置に提供され、検査される第１の／次の代表特徴が、視野に配置されるが、代表特徴は、他のワークピースにおける対応する特徴を表わし、画像が取得される。次に、（例えば、ユーザ入力に基づいて）高速近似焦点が用いられるかどうかに関して決定がなされる。高速近似焦点が用いられないと判定された場合には、他の特徴検査動作が定義される。高速近似焦点が用いられる場合には、（例えば、グラフィカルユーザインタフェースを用いてユーザによって）高速近似自動焦点ツールが選択される。ひとたびツールが選択されると、それを用いて、代表特徴を含む関心領域（ＲＯＩ）を定義してもよく、上記で概説したように、関心領域（ＲＯＩ）用に特徴固有の代表焦点曲線を決定してもよい。次に、所望の特徴検査動作をサポートするのに十分な「近似焦点」レベルに対応する焦点閾値が決定される。一実施形態において、ユーザは、ビジョンマシンを動作させて、ユーザが許容可能と思う最悪の焦点であると判断するレベルに脱焦された画像を提供してもよい。一実施形態において、ユーザは、この決定を、画像を見ることによって主観的に行う。別の実施形態において、ユーザは、様々な焦点レベルで検査動作を実行し、これらの結果の精度および／または再現性を、十分に焦点合わせされた画像からの結果と比較して評価することによって、この決定を行う。代替として、焦点閾値は、自動で決定してもよい。例えば、いくつかの実施形態において、これは、次のように行ってもよい。すなわち、特徴固有の代表焦点曲線において、焦点ピーク位置から離れた、現在の光学系の焦点深度の所定の増分数に対応する焦点値を決定することによって行ってもよい。次に、パートプログラムに関連して、特徴固有の代表焦点曲線データおよび焦点閾値データを含む高速近似自動焦点ツールデータおよび／またはパラメータが記録される。次に、関心領域において実行されることになる特徴検査動作が定義される。より多くの検査すべき特徴がある場合には、ルーチンは、次の特徴用に繰り返される。しかしながら、ルーチンの代替実施形態において、追加特徴が現在の特徴に実質的に類似している場合には、特徴固有の代表焦点曲線および代表焦点閾値を決定するブロック７４０における動作を、次の動作によって取り替えてもよいような動作が含まれる。すなわち、（例えば、ユーザ入力または特徴認識等に基づいて）実質的な類似性を判定し、かつ次に、実質的に類似した特徴用に決定された、前に決定の特徴固有の代表焦点曲線および代表焦点閾値を再使用する動作によって取り替えてもよいということである。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、高速近似焦点の拡張インプリメンテーションが、例えば、以下のように、実行モードにおいて利用可能である。実行モードの最初に、パートプログラムが、検査用の位置におけるワークピースと共に提供される。パートプログラムが開始され、第１の／次のツールが決定され、（検査される）第１の／次の特徴が視野に配置される。高速近似自動焦点ツールが用いられる場合には、現在の特徴に対応して、特徴固有の代表焦点曲線データおよび焦点閾値データがアクセスされる。次に、第１の画像が取得され、第１の画像焦点値が、ツールによって定義された関心領域において決定され、第１の画像焦点値が焦点閾値より大きいかどうかに関して決定がなされる。第１の画像焦点値が焦点閾値より大きい場合には、特徴検査動作が開始される。第１の画像焦点値が、焦点閾値より大きくない場合には、特徴固有の代表焦点曲線データおよび第１の画像焦点値に基づいて、ピーク焦点Ｚ高さへの一次調整距離が推定される。次に、ビジョンマシンは、Ｚ高さを調整するために、一次調整方向に一次調整距離だけ移動され（例えば、Ｚを増加させ）、その後、第２の画像が取得され、第２の画像焦点値が、関心領域用に決定される。次に、第２の画像焦点値が焦点閾値より大きいかどうかに関して決定がなされる。第２の画像焦点値が焦点閾値より大きい場合には、特徴検査動作が開始され、それが、より大きくない場合には、さらに、第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より大きいかどうかに関して決定がなされる。第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より大きい場合には、これは、一次調整方向は適切だったが、しかし一次調整距離が適切ではなかったことを示す。したがって、一実施形態において、高速近似焦点動作は、デフォルト自動焦点動作（例えば、追加画像の取得、新しい焦点曲線の決定、そのピークの発見などの従来の動作）を呼び出すかまたは実行する。かかる動作は、より遅いがしかしより強固である。別の実施形態において、自動焦点動作は終了してもよく、誤り表示を出力してもよい。別の実施形態では、コントラスト曲線の形状に依存して、１つまたは複数の追加的な事前計算された調整を実行してもよい。第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より大きくない場合には、二次調整距離が決定され、ビジョンマシンが、Ｚ高さを調整するために、二次調整距離だけ、一次調整方向と反対の「反対調整」方向に移動される。二次調整距離は、一次調整距離および特徴固有の代表焦点曲線データの少なくとも１つに基づいて決定される。例えば、一実施形態において、二次調整距離は、一次調整距離のほぼ２倍として決定される。別の実施形態において、二次調整距離は、一次調整距離と無関係に、しかし同じ方法で決定される。次に、第３の画像が取得され、第３の画像焦点値が、関心領域において決定され、第３の画像焦点値が焦点閾値より大きいかどうかに関して決定がなされる。第３の画像焦点値が焦点閾値より大きくない場合には、高速近似焦点動作は、（例えば、上記のような）デフォルト自動焦点動作を呼び出すかまたは実行し、第３の画像焦点値がより大きい場合には、特徴検査動作が、現在の画像において実行される。一実施形態において、高速近似焦点動作は、追加態様を（オプションとして）有してもよいが、いくつかの状況下で、最後の成功した、プラスまたはマイナスＺ調整方向は、検査される次の特徴のために、高速近似自動焦点動作を実行する後続の次のインスタンスにおける一次調整方向として記録および／または利用してもよい。より多くの検査すべき特徴がある場合には、ルーチンは、次の特徴から再び始めるか、そうでなければ、検査結果が記憶／出力され、かつ／またはパートプログラムが終了される。
【００１４】
最後の（前の）成功した調整方向と同じ方向に、後続の調整またはサーチを実行することは、検査されている部分が名目上平坦（またはほぼ平坦）であるが、しかしマシンビジョンシステムのステージにおいて傾斜またはワープしている場合には有利であることを理解されたい。かかる部分における特徴レイ（例えば、プリント回路基板ホール）を検査する場合には、前のワークピース特徴の検査中に成功した焦点調整方向が、次のワークピース特徴に対して正確な焦点調整方向になると思われるように、傾斜は一貫しているか、または少なくともゆっくりと変化しそうである。したがって、この方法は、かかるワークピースを検査している場合には、スループットを改善または最大限にすると思われる。
【００１５】
本発明の前述の態様および付随した利点の多くは、添付の図面と共に読んだときに、以下の詳細な説明に関連してよりよく理解されると共に、より容易に認識されるようになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
図面の簡単な説明
【図１】汎用精密マシンビジョン検査システムの様々な典型的コンポーネントを示す図である。
【図２】マシンビジョン検査システムの制御システム部およびビジョンコンポーネント部の図である。
【図３】一連の特徴検査中に、高速近似自動焦点動作の一実施形態に従って、カメラの一連の焦点位置と共に、検査されるワークピースおよび一連の特徴の上面図および側面図を示す図である。
【図４】得られた代表焦点曲線および相違するランタイム焦点曲線を示す代表グラフである。
【図５】学習モード中における高速近似焦点動作用の例示的な汎用ルーチンを示す流れ図である。
【図６】実行モード中における高速近似焦点動作用の例示的な汎用ルーチンを示す流れ図である。
【図７】学習モードにおける高速近似焦点動作の拡張インプリメンテーション用のルーチンを示す流れ図である。
【図８Ａ】実行モード中における高速近似焦点動作の拡張インプリメンテーション用のルーチンを示す流れ図である。
【図８Ｂ】実行モード中における高速近似焦点動作の拡張インプリメンテーション用のルーチンを示す流れ図である。
【図９Ａ】ツールパラメータ編集ダイアログボックスを含む高速近似自動焦点ツールユーザインタフェースにおける一実施形態の様々な機能を示す図である。
【図９Ｂ】ツールパラメータ編集ダイアログボックスを含む高速近似自動焦点ツールユーザインタフェースにおける一実施形態の様々な機能を示す図である。
【図９Ｃ】ツールパラメータ編集ダイアログボックスを含む高速近似自動焦点ツールユーザインタフェースにおける一実施形態の様々な機能を示す図である。
【図１０】高速近似自動焦点ツールに関連する様々な機能を含むマシンビジョン検査システムユーザインタフェースディスプレイの一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
好ましい実施形態の詳細な説明
図１は、本発明に従って使用可能な１つの例示的マシンビジョン検査システム１０のブロック図である。マシンビジョン検査システム１０には、データおよび制御信号を制御コンピュータシステム１４と交換するように動作可能に接続されたビジョン測定機１２が含まれる。制御コンピュータシステム１４は、さらに、モニタまたはディスプレイ１６、プリンタ１８、ジョイスティック２２、キーボード２４およびマウス２６とデータおよび制御信号を交換するように、動作可能に接続されている。モニタまたはディスプレイ１６は、マシンビジョン検査システム１０の動作を制御および／またはプログラムするのに適したユーザインタフェースを表示してもよい。
【００１８】
ビジョン測定機１２には、可動ワークピースステージ３２、およびズームレンズまたは交換レンズを含むことが可能な光学撮像システム３４が含まれる。ズームレンズまたは交換レンズは、一般に、光学撮像システム３４によって提供される画像に対して様々な倍率を提供する。マシンビジョン検査システム１０は、一般に、上記の、ビジョンシステムのQUICK VISION（登録商標）シリーズおよびQVPAK（登録商標）ソフトウェア、ならびに市販されている類似の最新式精密マシンビジョン検査システムに匹敵する。マシンビジョン検査システム１０はまた、同一出願人による米国特許第７，４５４，０５３号に説明されており、それによって、この特許は、参照により、その全体において本明細書に援用されている。ビジョン測定機および制御システムの様々な態様がまた、２００３年８月４日出願の、同時係属で同一出願人による米国特許出願第１０／６３２，８２３号および２００４年３月２５日出願の米国特許第７，３２４，６８２号に説明されており、それによって、これらが、参照により、その全体において本明細書に援用されている。本明細書に開示されている高速近似焦点動作は、マシンビジョン検査システムのいくつかの用途に対して、スループットを劇的に増加させることができる。さらに、方法は、使いやすいビデオツールおよび／または自動焦点動作モードとして実行してもよい。
【００１９】
図２は、本発明によるマシンビジョン検査システム１００の制御システム部１２０およびビジョンコンポーネント部２００の図である。以下でより詳細に説明するように、制御システム部１２０は、ビジョンコンポーネント部２００を制御するために用いられる。ビジョンコンポーネント部２００には、光学アセンブリ部２０５、光源２２０、２３０、および２４０、ならびに中央透明部２１２を有するワークピースステージ２１０が含まれる。ワークピースステージ２１０は、ワークピース２０を配置可能なステージ面に略平行な平面にあるＸおよびＹの軸に沿って制御可能に可動である。光学アセンブリ部２０５には、カメラシステム２６０、交換可能な対物レンズ２５０が含まれ、レンズ２８６および２８８を有するタレットレンズアセンブリ２８０、および同軸光源２３０を含んでもよい。タレットレンズアセンブリの代わりに、固定もしくは手動で交換可能な倍率変更レンズまたはズームレンズ構成等を含んでもよい。以下で説明するように、光学アセンブリ部２０５は、制御可能モータ２９４を用いることによって、ＸおよびＹ軸に略直角なＺ軸に沿って制御可能に可動である。
【００２０】
マシンビジョン検査システム１００を用いて撮像されることになるワークピース２０は、ワークピースステージ２１０に載置される。ステージ光源２２０、同軸光源２３０および表面光源２４０の１つまたは複数が、それぞれ光源光２２２、２３２または２４２を放射して、ワークピース２０を照明してもよい。光源光は、ワークピース光２５５として反射または透過されるが、ワークピース光２５５は、交換可能な対物レンズ２５０およびタレットレンズアセンブリ２８０を通過し、カメラシステム２６０によって集光される。カメラシステム２６０によって捕捉されたワークピース２０の画像は、信号線２６２で制御システム部１２０に出力される。光源２２０、２３０および２４０は、それぞれ、信号線またはバス２２１、２３１および２４１を通して、制御システム部１２０に接続してもよい。画像倍率を変更するために、制御システム部１２０は、信号線またはバス２８１を介し、軸２８４に沿ってタレットレンズアセンブリ２８０を回転させて、タレットレンズを選択してもよい。
【００２１】
様々な例示的な実施形態において、光学アセンブリ部２０５は、制御可能モータ２９４を用い、ワークピースステージ２１０に対して垂直Ｚ軸方向に可動であるが、この制御可能モータ２９４は、アクチュエータ、接続ケーブル等を駆動して光学アセンブリ部２０５をＺ軸に沿って移動させ、カメラシステム２６０によって捕捉されるワークピース２０の画像の焦点を変更する。本明細書で用いるように、用語Ｚ軸は、光学アセンブリ部２０５によって取得される画像を焦点合わせするために用いられるように意図された軸を指す。制御可能モータ２９４は、用いられる場合には、信号線２９６を介して入力／出力インタフェース１３０に接続される。
【００２２】
図２に示すように、様々な例示的な実施形態において、制御システム部１２０には、コントローラ１２５、入力／出力インタフェース１３０、メモリ１４０、ワークピースプログラムジェネレータおよび実行器１７０、および電源部１９０が含まれる。これらのコンポーネントのそれぞれは、以下で説明する追加コンポーネントと同様に、１つもしくは複数のデータ／制御バスおよび／またはアプリケーションプログラミングインタフェースによってか、または様々な要素間の直接接続によって相互接続してもよい。
【００２３】
入力／出力インタフェース１３０には、撮像制御インタフェース１３１、運動制御インタフェース１３２、照明制御インタフェース１３３およびレンズ制御インタフェース１３４が含まれる。運動制御インタフェース１３２には、位置制御要素１３２ａおよび速度／加速制御要素１３２ｂを含んでもよい。しかしながら、様々な例示的な実施形態において、かかる要素が、統合され、かつ／または区別不能であってもよいことを理解されたい。照明制御インタフェース１３３には、照明制御要素１３３ａ〜１３３ｎが含まれるが、これらの要素は、マシンビジョン検査システム１００の様々な対応する光源に対して、例えば、選択、電力、オン／オフスイッチ、ストローブパルスタイミングを適宜制御する。
【００２４】
メモリ１４０には、画像ファイルメモリ部１４１、１つまたは複数のパートプログラム等を含み得るワークピースプログラムメモリ部１４２、およびビデオツール部１４３が含まれる。ビデオツール部１４３には、ツール部１４３ａおよび他の類似のツール部（図示せず）が含まれるが、これらが、対応するツールのそれぞれに対して、ＧＵＩ、画像処理動作等を決定する。ビデオツール部１４３にはまた、関心領域ジェネレータ１４３ｘが含まれるが、このジェネレータ１４３ｘは、ビデオツール部１４３に含まれる様々なビデオツールにおいて操作可能な様々なＲＯＩを定義する自動、半自動および／または手動操作を支援する。
【００２５】
特に、本発明による様々な実施形態において、ビデオツール部１４３には、自動焦点ツール部１４３ｆが含まれるが、この自動焦点ツール部１４３ｆは、以下でより詳細に説明するように、自動焦点動作に関連する様々な動作および機能を提供する。一実施形態において、自動焦点ツール部１４３ｆには、自動焦点モード制御部１４３ｆａ、高精度自動焦点ツール１４３ｆｂ、および高速近似自動焦点ツール１４３ｆｃを含んでもよい。簡潔に言えば、高精度自動焦点ツール１４３ｆｂは、例えば、様々なＺ高さにおける現在の画像スタックの取得、焦点曲線の全てまたは一部の生成、および現在のワークピース特徴および動作条件に対して常に「カスタマイズ」される最良の焦点位置として焦点曲線ピークを見つけることなど、学習モードおよび実行モードにおける動作を実行する周知の自動焦点ツールと同様に動作してもよい。高速近似自動焦点ツール１４３ｆｃは、本発明の高速近似焦点方法に基づいて動作する。「高精度」自動焦点ツール１４３ｆｂとは対照的に、高速近似自動焦点ツール１４３ｆｃは、学習モードにおいて特定の特徴用に代表焦点曲線を決定し、かつ実行モード中に類似の特定の特徴を検査する場合に、その同じ焦点曲線データを参照して、実行モードにおける新しい画像スタックを取得および解析する、時間のかかるプロセスを回避する。自動焦点モード制御部１４３ｆａは、本明細書で開示するように、どのツールまたはモードが作動されるかに依存して、自動焦点ツール（高精度自動焦点ツール１４３ｆｂもしくは高速近似自動焦点ツール１４３ｆｃである）またはツールモードを構成する動作を実行してもよい。
【００２６】
自動焦点ツール１４３ｆｂの記述語「高精度」は、限定的であるようには意図されてなく、それは、単に、より高いスループットと引き換えに、いくらか低下した画像焦点を許容するように意図された高速近似自動焦点ツール１４３ｆｃのより低い焦点精度と対照的に選択されている。高精度自動焦点ツール１４３ｆｂは、一般に、最良の焦点位置を提供し、対応する表面のＺ高さをかなり正確に示す。対照的に、高速近似自動焦点ツール１４３ｆｃは、本発明の方法を用いて、近似的に焦点合わせされた画像を素早く提供し、十分に正確なＸ−Ｙエッジ測定を確実にサポートし得るが、しかしほとんどの場合、正確なＺ高さ測定を決定するためには適していない。
【００２７】
自動焦点ツール部１４３ｆの代替構成が可能である。例えば、高精度自動焦点ツール１４３ｆｂおよび高速近似自動焦点ツール１４３ｆｃには、セパレートモード制御部１４３ｆａが省略可能であるように区分モード制御機能を含んでもよい。代替として、自動焦点ツール部１４３ｆは、１つまたは複数の包括自動焦点ツール要素を提供してもよく、モード制御部１４３ｆａは、高精度自動焦点ツール動作または高速近似自動焦点ツール動作が望ましいかどうかに依存する形で、ユーザインタフェース、および包括自動焦点ツール要素の相互関係を制御する動作を提供してもよい。かかる場合に、高精度自動焦点ツール１４３ｆｂおよび／または高速近似自動焦点ツール１４３ｆｃの動作を提供する回路、ルーチンまたはアプリケーションは、統合され、かつ／または区別不能であってもよい。いくつかのインプリメンテーションにおいて、自動焦点モード制御部１４３ｆａを用いて、高速近似自動焦点モード（セパレートツールとは対立する）を実現してもよい。より一般的には、本発明は、マシンビジョン検査システム１００と共に動作可能な、任意で現在周知の形態または後で開発される形態で実施し、高速近似自動焦点動作に関連して本明細書で開示する機能を提供してもよい。
【００２８】
一般に、メモリ部１４０は、ワークピース２０の取得画像が所望の画像特性を有するように、ビジョンシステムコンポーネント部２００を動作させてワークピース２０の画像を捕捉または取得するように利用可能なデータを記憶する。メモリ部１４０はまた、検査結果データを記憶してもよく、さらに、手動または自動で、取得画像に様々な検査および測定動作を実行するようにマシンビジョン検査システム１００を動作させるために（例えば、一部はビデオツールとして実行される）、および入力／出力インタフェース１３０を介して結果を出力するために利用可能なデータを記憶してもよい。メモリ部１４０にはまた、入力／出力インタフェース１３０を介して動作可能なグラフィカルユーザインタフェースを定義するデータを含んでもよい。
【００２９】
ステージ光源２２０、同軸光源２３０および表面光源２４０の信号線またはバス２２１、２３１および２４１は、それぞれ全て、入力／出力インタフェース１３０に接続される。カメラシステム２６０からの信号線２６２および制御可能モータ２９４からの信号線２９６は、入力／出力インタフェース１３０に接続される。画像データを搬送することに加えて、信号線２６２は、画像取得を開始するコントローラ１２５からの信号を搬送してもよい。
【００３０】
１つまたは複数のディスプレイ装置１３６および１つまたは複数の入力装置１３８もまた、入力／出力インタフェース１３０に接続することができる。ディスプレイ装置１３６および入力装置１３８は、ユーザインタフェースを表示するために用いることができるが、このユーザインタフェースには、検査動作を実行するために、および／またはカメラシステム２６０によって捕捉された画像を検査するようにパートプログラムを生成し、かつ／もしくは修正するために、および／またはビジョンシステムコンポーネント部２００を直接制御するために利用可能な様々なグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）機能を含んでもよい。所定のパートプログラム（またはワークピースプログラム）を有する完全な自動システムにおいて、ディスプレイ装置１３６および／または入力装置１３８は省略してもよい。
【００３１】
様々な例示的な実施形態において、ユーザが、マシンビジョン検査システム１００を用いてワークピース２０用のパートプログラムを生成する場合には、ユーザは、ワークピースプログラミング言語を用いて、自動、半自動または手動で命令を明示的に符号化することによってか、またはマシンビジョン検査システム１００を学習モードで動作させて所望の画像取得訓練シーケンスを提供することにより命令を生成することによって、パートプログラム命令を生成する。例えば、訓練シーケンスには、視野（ＦＯＶ）へのワークピース特徴の配置、照明レベルの設定、焦点合わせまたは自動焦点合わせ、画像の取得、画像に適用される検査訓練シーケンスの提供（例えば、ビデオツールを用いて）を含んでもよい。学習モードは、シーケンス（単複）が、捕捉されて、対応するパートプログラム命令に変換されるように、動作する。これらの命令は、パートプログラムが実行された場合には、マシンビジョン検査システムに、訓練された画像取得および検査動作を再現させ、パートプログラムを生成する場合に用いられるワークピースと一致するワークピース（単数または複数）を自動で検査する。
【００３２】
ワークピース画像における特徴を検査するために用いられるこれらの解析および検査方法は、自動焦点ツール１４３ｆｂおよび１４３ｆｃを始めとして、メモリ１４０のビデオツール部１４３に含まれる様々なビデオツールに典型的に具体化される。多くの周知のビデオツールまたは略して「ツール」が、上記したビジョンシステムのQUICK VISION（登録商標）シリーズおよび関連するQVPAK（登録商標）ソフトウェアなどの市販のマシンビジョン検査システムに含まれる。
【００３３】
図３は、高速近似自動焦点動作の一実施形態に従って、一連の特徴検査中に、一連のカメラ焦点位置と共に、実行モードで検査される一連のワークピース特徴の上面図３１０および側面図３２０を示す図３００である。上面図３１０に示すように、ワークピース３１１には、ワークピース特徴３１２Ａ〜３１２Ｄが含まれる。説明のために、ワークピース特徴３１２Ａ〜３１２Ｄのそれぞれは、関心領域（ＲＯＩ）に包含されて示されているが、この関心領域（ＲＯＩ）は、図１０に関連して以下でより詳細に説明するように、パートプログラムを生成するために学習モードで選択、観察および操作可能なような、その対応する高速自動焦点ビデオツールの外側境界によって定義される。しかしながら、以下の説明で示されているように、様々な特徴およびそれらの対応するビデオツールが、典型的には、カメラの視野に１つずつ配置されることが理解されよう。高速自動焦点ビデオツールＧＵＩウィジェットの各別個のインスタンスは、高速自動焦点ビデオツールの対応するインスタンスの一部である。この一対一対応ゆえに、グラフィカルウィジェットおよびツールを区別なく指し示すことは、便利なことが多く、その意味は、文脈に基づいて明らかになろう。しかしながら、２つの用語が実際には同一でなく、ツールには、ウィジェットに加えて、基礎をなす動作および他の機能が含まれることが理解されよう。
【００３４】
図３において、パートプログラム検査シーケンスは、矢印によって示すように左から右へ流れるが、ワークピース特徴３１２Ａの検査から始まって、ワークピース特徴３１２Ｂ、３１２Ｃおよび３１２Ｄのそれぞれに引き続いて進む。説明のために、以下で概説するように、ワークピース３１１を横切って左から右へ移動し、ビデオツール３１４Ａ〜３１４Ｄのそれぞれにおける関心領域の画像を連続的に取得するカメラを考えてもよい。高速自動焦点ビデオツール３１４Ａ〜３１４Ｄは、対応する関心領域の許容可能な検査画像を取得するために実行される焦点合わせ動作を管理する。
【００３５】
側面図３２０に示すように、この例において、ワークピース３１１は、以下でより詳細に説明するように、学習モード中にパートプログラムを生成するために利用されたワークピースの平坦で水平な表面を表す水平破線３２１に対して、ワープされている。一般に、いくつかの名目上平坦で薄いワークピース部は、ステージ（例えば、プリント回路基板、大きな水平パネルディスプレイ等）上において変形が比較的容易で、かつ／または不注意に傾斜され得ることが理解されよう。したがって、実行モードワークピースは、学習モードにおける訓練用に用いられた代表ワークピースの形状と一致しない可能性がある。図３におけるワークピース３１１の変形は、例示のためにＺ方向に誇張されている。さらに、カメラの純粋に概略的な表現を用いて、以下でより詳細に説明する焦点合わせ動作を強調した。
【００３６】
ワークピース特徴３１２Ａ用の側面図３２０で示すように、カメラは、学習モード中に確立されるような平面３２１に対して、得られた初期焦点合わせ位置（Ｚ位置）に対応する名目Ｚ高さ３２２Ａに最初は設定される。以下でより詳細に説明するように、ワークピース３１１のワープされた表面上のワークピース特徴３１２Ａが、平面３２１より著しく下に下がっているので、カメラの名目Ｚ高さ３２２Ａが、ＲＯＩにおける許容可能な焦点メトリック値（また焦点値とも呼ばれる）に帰着しないことが理解されよう。デフォルト一次調整方向が最初にプログラムまたは確立されたが、これが、この場合には、Ｚ高さ３２２ＡからＺ高さ３２２Ａ’へ、初期調整距離だけカメラを上方に移動させる。以下でより詳細に説明するように、初期調整距離は、学習モード中に決定された焦点曲線データおよび現在の焦点値に基づいた、Ｚ高さ３２２Ａから最良の焦点位置への推定距離である。Ｚ高さ３２２Ａ’において、新しい画像が取得され、焦点値は、再び評価され、再び許容可能ではないと判定され、さらに、第１の焦点値より悪いと判定される。この結論の結果として、次に、ルーチンは、前述のように、最良の焦点位置への距離として推定される調整距離（例えば、２×初期調整方向に移動された距離）だけ反対方向にカメラを移動させ、新しい画像が取得される。この調整は、カメラがＺ高さ３２２Ａ’’存在することに帰着する。ちょうどワークピース特徴３１２Ａが、学習モード中のその対応する特徴の位置の下にあるように、Ｚ高さ３２２Ａ’’において、カメラは、最初に学習およびプログラムされた位置３２２Ａより下にある。その結果として、新しい／現在の画像におけるＲＯＩ用に決定された焦点値が、許容可能なレベル（例えば、図４に関連して以下に概説するような）にあると判定され、検査動作（例えば、Ｘ−Ｙエッジ位置測定動作）が、現在の画像において実行される。
【００３７】
次に、パートプログラムは、次のワークピース特徴３１２ＢのプログラムされたＸ−Ｙ位置にカメラを移動させる。図３に示す高速近似焦点ビデオツール動作実施形態において、カメラは、学習モード中に観察または記録された可能性がある特徴３１２ＢのどんなＺ高さにも「打ち勝って」、移動され、許容可能な検査画像を生成した、最後の成功したカメラＺ高さに（すなわちＺ高さ３２２Ａ’’に）配置される。高速近似焦点ビデオツール動作の様々な実施形態にこの機能を含むことは有利であるが、しかし、それは、厳密には必要とされない。画像が初期Ｚ高さ３２２Ｂ（３２２Ａ’’に等しい）で取得され、ＲＯＩにおいて決定された焦点値は、ワークピース特徴３１２Ａとほぼ同じ高さにワークピース特徴３１２Ｂを配置したワークピース３１１のワープゆえに、たまたま許容可能である。検査動作が、画像において実行される。
【００３８】
次に、パートプログラムは、次のワークピース特徴３１２ＣのプログラムされたＸ−Ｙ位置にカメラを移動させる。前述のように、カメラは、移動されて、許容可能な検査画像を生成した、最後の成功したカメラＺ高さに（すなわち、Ｚ高さ３２２Ｂに）配置される。画像が、初期Ｚ高さ３２２Ｃ（３２２Ｂに等しい）において取得される。ワークピース特徴３１２Ｃが、ワークピース特徴３１２Ｂとは著しく異なる高さにあり、カメラが、最初に同じＺ高さにあるので、取得画像は、著しく焦点がずれており、ＲＯＩにおける許容可能な焦点値を提供しない。図３に示す高速近似焦点ビデオツール動作実施形態において、前の高速近似焦点ツールが成功した画像高さに移動した場合には、その移動の方向が記憶されて、高速近似焦点ツールにおけるその後のインスタンス用の一次調整方向として用いられる。この例では、これによって、カメラは、Ｚ高さ３２２ＣからＺ高さ３２２Ｃ’に、初期調整距離だけ下方に移動される。全ての調整距離と同様に、初期調整距離は、以下でより詳細に説明するように、学習モード中に決定された焦点曲線データおよび現在の焦点値中に基づいた、現在のＺ高さ３２２Ａから最良の焦点位置への推定距離である。Ｚ高さ３２２Ｃ’において、新しい画像が取得され、焦点値は、再び評価され、再び許容可能ではないと判定され、さらに、第１の焦点値より悪いと判定される。この結論の結果として、次に、ルーチンは、前述のように、最良の焦点位置への距離として推定される調整距離（例えば、２×初期調整方向に移動された距離）だけ反対方向にカメラを移動させ、新しい画像が取得される。この調整は、カメラがＺ高さ３２２Ｃ’’に配置されることに帰着する。ちょうどワークピース特徴３１２Ｃが、前のワークピース特徴３１２Ｂの位置の上にあるように、Ｚ高さ３２２Ｃ’’において、カメラは、最後の成功したＺ高さ３３２Ｂの上にある。今、カメラは、部分のローカルな変形または傾斜に従った。その結果として、新しい／現在の画像におけるＲＯＩ用に決定された焦点値が、許容可能なレベルにあると判定され、検査動作が、現在の画像において実行される。
【００３９】
次に、パートプログラムは、次のワークピース特徴３１２ＤのプログラムされたＸ−Ｙ位置、および許容可能な検査画像を生成した、最後の成功したカメラＺ高さ（すなわちＺ高さ３２２Ｃ’’）にカメラを移動させる。画像が、初期Ｚ高さ３２２Ｄ（３２２Ｃ’’に等しい）で取得される。ワークピース特徴３１２Ｄが、ワークピース特徴３１２Ｃとは著しく異なる高さにあるので、取得画像は、著しく焦点がずれており、ＲＯＩにおける許容可能な焦点値を提供しない。前述のように、図３に示す高速近似焦点ビデオツール動作実施形態において、前の高速近似焦点ツールが、成功した画像高さに移動した場合には、その移動の方向が、記憶されて、後の高速近似焦点ツール用の初期サーチ方向として用いられる。これは、（現在の特徴にとってのケースである）表面の大きな部分に対して一貫した傾斜方向を一般に維持する、なだらかにワープまたは傾斜された表面にはよい戦略である。したがってこの例において、次に、カメラは、Ｚ高さ３２２ＤからＺ高さ３２２Ｄ’へ、初期調整距離だけ上方に移動する。初期調整距離は、上記で概説したように推定される。Ｚ高さ３２２Ｄ’において、新しい画像が取得され、焦点値は再び評価され、許容可能であると判定される。ちょうどワークピース特徴３１２Ｄが、前のワークピース特徴３１２Ｃの位置の上にあるように、Ｚ高さ３２２Ｄ’において、カメラは、最後の成功したＺ高さ３２２Ｃ’’の上にある。カメラは、その部分のローカルな変形または傾斜に引き続き従った。その結果、新しい／現在の画像におけるＲＯＩ用に決定された焦点値が、許容可能なレベルにあると判定され、検査動作が、現在の画像において実行される。
【００４０】
図４は、学習モード動作中にパートプログラムにおいて決定および記録された、得られた代表焦点曲線４１０、および相違する実行モード焦点曲線４２０を示すグラフ４００の図である。各焦点曲線は、高速近似焦点ツールの１つのインスタンスにおいて定義されたＲＯＩに対応する。特に、ＲＯＩは、学習モードおよび実行モード動作中の同じ特徴に対応する。この文脈において、「同じ特徴」は、２つの異なるワークピースにおいて類似および一致する特徴を意味する。相違する実行モード焦点曲線４２０が実際には決定されず、それが、実行モード焦点動作の基礎となるかまたはそれを表し、かつ説明のために本明細書に示されていることを理解されたい。一般に、学習モード中に、得られた代表焦点曲線４１０を生成するために、マシンビジョンシステムのカメラは、Ｚ軸に沿った一連の位置を通って移動され、各位置で画像を捕捉する。焦点曲線の決定および解析用の例示的な技術が、米国特許第６，５４２，１８０号において教示され、それによって、この特許は、参照により、その全体において本明細書に援用されている。各捕捉画像に対して、焦点メトリック値が、ＲＯＩの用に計算され、画像が捕捉された時間におけるカメラの対応するＺ位置とペアにされて、焦点曲線を定義するデータポイント（座標）を提供する。一実施形態において、焦点メトリック値には、画像における関心領域のコントラストまたは鮮明度の計算を含んでもよい。様々な実施形態において、焦点値または曲線は、（例えば図４で示すように）正規化してもよい。一実施形態において、焦点値または曲線は、ＲＯＩにおける画像画素の平均グレースケール値または２乗グレースケール値の平均によって正規化してもよい。様々な焦点メトリックが、援用した参考文献に詳細に説明されており、様々な適した焦点値関数がまた、当業者には周知であろう。したがって、かかる関数は、さらには説明しない。
【００４１】
一般に知られているように、焦点曲線の形状は、表面タイプ（例えば形状、質感等）、被写界深度、関心領域のサイズ（例えば、より大きな関心領域は、より少ない雑音に相当し得る）、照明条件などの多くの要因に依存する。図４のＹ軸上の焦点メトリック値（例えば、正規化されたコントラスト値）は、一般に、対応する画像の関心領域に含まれる特徴の焦点の質に対応する。Ｙ軸上の、より高い焦点値は、よりよい焦点に相当する。したがって、以下でより詳細に説明するように、最良の焦点位置は、焦点曲線のピークに対応する（例えばピーク焦点Ｚ高さ４１１）。焦点曲線は、ほぼ対称であることが多く、釣鐘曲線に似ている。図４に示された実施形態において、曲線４１０および４２０用の焦点値は、それらが適切に比較され得るように、「理想的に」正規化された（すなわち、それらの最高値は等しくされたが、実際には、それらは、たとえ正規化後であっても、通常、わずかに異なるであろう）。焦点曲線４２０のデータが実際には得られないので（それは、図４に説明のためにのみ示されている）、完全な焦点曲線４２０の正規化が、実際の実施形態中では実行されないであろうことが理解されよう。しかしながら、第１の画像焦点値４２４、および（例えば、関心領域の平均グレースケール値または平均２乗グレースケール値による）実行モード中に決定された他の単独画像焦点値の正規化は、可変照明条件、表面仕上げ等の要因の影響を補償するために、一般に、様々な実施形態において行い得る。
【００４２】
上記で概説したように、得られた代表焦点曲線４１０は、学習モード中に高速近似焦点ツールのインスタンスを訓練しているときに決定された焦点値データポイントのセットに合致する曲線であってもよい。対照的に、実行モード焦点曲線４２０は、高速近似焦点動作によっては決定されない。しかしながら、高精度自動焦点動作が実行モード中に実行される場合には、焦点曲線４２０は、結果としてもたらされることになろう。以下でより詳細に説明するように、本発明の高速近似焦点動作の１つの重要な利点は、焦点曲線４２０が、一般に決定されず、これによって、焦点曲線の生成に関連する、時間のかかる画像取得動作が除去されるということである。より正確に言えば、得られた代表焦点曲線４１０は、許容可能な近似焦点位置を決定するために、基礎をなす実行モード焦点曲線４２０を表現するかまたはその代わりをする。
【００４３】
説明のために、図３に関連して前に記載したいくつかの動作の基礎を示す図４を検討してもよい。例えば、得られた代表焦点曲線４１０は、学習モード動作中の、図３の平面３２１における特徴に対応してもよい。相違する（例えば、より広い）実行モード焦点曲線４２０は、実行モード動作中の、ワープされたワークピース３１１における同じ特徴（この説明では特徴３１２Ａ）に対応してもよい。両方の曲線は、前に概説したように、正規化される。実行モード焦点曲線４２０は、得られた代表焦点曲線４１０に対して、相違してもよい。なぜなら、ワープされたワークピース３１１が、学習モードワークピースの平面３２１とわずかに異なる構成を有するからである。かかる相違ゆえに、図３に関連して前に説明した推定調整距離は、得られた代表焦点曲線４１０に基づいているが、いくらか不正確である。したがって、推定調整距離は、ピーク焦点Ｚ高さ４１１にカメラを正確には配置しない。しかしながら、図４に示された実施形態において、推定調整距離が、Ｚ高さ境界４１４間に入る近似的に焦点合わせされたＺ高さを提供する場合には、高速近似焦点動作は、これを、対応する画像において実行されることになる、後続の検査動作をサポートするのに十分な焦点レベルとして受け入れる。高速近似焦点動作の適用は、後の検査動作が、Ｘ−Ｙエッジ検出および関連するＸ−Ｙ測定動作である場合には、特に有利になり得る。これは、かかるＸ−Ｙ測定動作が、エッジプロファイルの中央位置（例えば、最大勾配点）をそれほどずらすことなくエッジプロファイルを広げる傾向がある適度な量の画像ボケに比較的無感応であるからである。したがって、かかる場合には、高速近似焦点ツールまたはモードを用いて、検査精度に著しく影響せずに、検査スループットを増加させてもよい。
【００４４】
近似的に焦点合わせされたＺ高さ境界４１４は、高速近似焦点ツールまたはモードに含まれる所定の値またはアルゴリズムに従って確立し、続いてパートプログラムにおいて適用してもよい。この点に関して、近似的に焦点合わせされたＺ高さ境界４１４が、代表焦点曲線４１０に適用される場合には、それらは、交点で代表焦点閾値４１５を定義すると見なすことができる。以下でより詳細に説明するように、焦点閾値４１５を用いて、許容可能な近似焦点を素早く達成するのを支援し、一方で、実行モード焦点曲線４２０を決定する時間のかかるタスクを回避してもよい。様々な実施形態において、Ｚ高さ境界４１４は、現在の光学系の周知の被写界深度（ＤＯＦ）の１〜７倍、より有利にはＤＯＦの２〜７倍の間でピーク焦点Ｚ高さから離れて有利に設定される。このように設定されたＺ高さ境界は、典型的には、学習モードおよび実行モード焦点曲線間の不一致にもかかわらず、上記で概説した高速近似焦点動作用の十分に低い閾値を定義し、十分に焦点合わせされた画像を識別する。同時に、かかる設定は、種々様々なワークピースに対して、所望のレベルのＸ−Ｙ測定精度および再現性を提供する、正規化された焦点閾値（学習モード焦点曲線における）を定義するように示された。しかしながら、より一般的には、Ｚ高さ境界４１４は、十分に焦点合わせされた画像を確実に提供するが、しかもなお十分な画像のピンぼけを容認する任意の数のＤＯＦに設定されて、高速近似焦点動作が、典型的には、Ｚ高さ境界４１４に対応する焦点閾値４１５を超える焦点値を有する許容可能な画像を提供できるようにしてもよい。例えば、ある焦点値が焦点閾値４１５を超えない場合、その焦点値を「悪い」と判断して、焦点閾値４１５を超える焦点値を有する許容可能な画像を提供する。
【００４５】
前述の実施形態は、限定的ではない。例えば、いくつかの実施形態において、対応する焦点閾値４１５は、近似的に焦点合わせされたＺ高さ境界４１４を明示的に用いるのではなく、パートプログラムにおいて適用される。他の実施形態において、他の閾値決定方法および／または値を用いてもよく、いくつかのインプリメンテーションでは、焦点閾値４１５は、可変であってもよい。いくつかのインプリメンテーションにおいて、焦点閾値４１５は、実行モードで取得された情報に基づいて、わずかに調整してもよい。
【００４６】
次の説明は、本質的には、図３の特徴３１２Ａをめぐる動作の前述の説明を繰り返す一方で、図４の観点から付加説明を加える。図３に示すように、ワークピース特徴３１２Ａの側面図３２０において、カメラは、学習モード中に確立されるような平面３２１に対する、得られた初期焦点合わせ位置（Ｚ位置）に対応する名目Ｚ高さ３２２Ａに最初に設定される。第１の画像が取得され、かつ図４におけるライン４２４によって表わされるように、第１の画像焦点値が、その画像におけるＲＯＩ用に決定される。図４に示すように、実行モードワークピースの構成が知られていないので、最良焦点Ｚ高さの位置が、一般に、周知ではなく、かつ第１の画像焦点値４２４が、ポイント４２３Ａおよび４２３Ｄによって表わされる２つの候補Ｚ高さのどちらかに対応してもよいことが、理解されよう。本発明の高速近似焦点方法は、ほんのわずかな動きで、これらの場合の両方を自動でアドレスするように設計されている。図３における焦点動作の説明は、Ｚ高さ３２２Ａが候補ポイント４２３Ａに実際に対応する場合に相当する。その場合に、ワークピース３１１のワープされた表面におけるワークピース特徴３１２Ａが、図３に示すようなその推定Ｚ高さ（学習モード中の平面３２１の高さ）より著しく下に下がるので、第１のＺ高さ３２２Ａの画像は、図４に示す比較的低い焦点値４２４に帰着する。焦点値４２４が、代表焦点閾値４１５より下にあるので、焦点値４２４は許容できず、第１の画像は、許容できない検査画像であると判定される。したがって、高速近似焦点動作は、推定一次調整距離にわたり、最初にプログラムまたは確立された初期または一次調整方向に沿って移動することによって、Ｚ高さを調整するが、これによって、この場合にカメラは、Ｚ高さ３２２ＡからＺ高さ３２２Ａ’へ、図４に示す初期調整距離４１７だけ上方に移動される。推定一次調整距離は、代表焦点曲線４１０（学習モード中に決定された）および現在の焦点値４２４に基づいた、Ｚ高さ３２２Ａからピーク焦点Ｚ高さ４１１への推定距離である。Ｚ高さ３２２Ａ’において、第２の画像が取得され、第２の焦点値４２４Ａ’が、ＲＯＩ用に決定される。
【００４７】
この場合に、一次調整方向が間違った方向だったので、第２の焦点値４２４Ａ’は、代表焦点閾値４１５より下にあって、第１の焦点値４２４よりさらに悪く、第２の画像は、許容できない検査画像であると判定される。その結果、高速近似焦点動作は、一次調整方向と反対の方向に沿って、二次調整距離４１８だけＺ高さ３２２Ａ’から移動することによってＺ高さを調整し、Ｚ高さ３２２Ａ’’に到達する。前述のように、二次調整距離４１８は、現在のＺ高さからピーク焦点Ｚ高さ４１１への推定距離である。一実施形態において、二次調整距離は、単に、一次調整方向に移動された距離の２倍として推定されるが、この距離は、焦点曲線４２０が焦点曲線４１０と比較して相違せず、かつ焦点曲線４１０がほぼ対称である場合には、ピーク焦点Ｚ高さに到達するはずである。別の実施形態において、二次調整距離は、代表焦点曲線４１０（学習モード中に決定されるような）および現在の焦点値４２４Ａ’に基づいているが、これは、焦点曲線４１０が非対称である場合には、有利になり得る。いずれにせよ、Ｚ高さ３２２Ａ’’において、第３の画像が取得され、第３の画像焦点値４２４Ａ’’が、ＲＯＩ用に決定される。この場合に、相違する焦点曲線４２０の影響にもかかわらず、二次調整方向が正確な方向だったので、第３の画像焦点値４２４Ａ’’は、代表焦点閾値４１５の上にあり、第３の画像は、それが許容可能な検査画像であるように近似的に焦点合わせされていると判定される。許容可能な、近似的に焦点合わせされた検査画像を提供するために、検査される現在の特徴における第１の画像取得に続いて、上記で概説した高速近似自動焦点動作が、Ｚ方向に沿って多くても２つの移動しか必要としないことが理解されよう。これによって、従来の自動焦点方法およびツール（例えば、実行モード焦点曲線およびそのピーク焦点Ｚ高さを実際に決定することに基づいた）と比較して、概説した高速近似焦点動作は、一連の特徴に対してコンパチブルな検査動作を反復して実行する場合には（例えば、ホール、フィードスルー、接続トレースなど、プリント回路基板またはＩＣ素子のＸ−Ｙ寸法および位置を測定する場合には）、検査スループットを著しく増加させる（例えば、スループットを２倍にする）ことが可能になる。
【００４８】
次の説明は、一般に、上記で概説した動作の初期シーケンスに従って理解してもよい。しかしながら、次の説明は、実行モードワークピースが、図３に示す構成を有しない仮定的な場合に対応する。より正確に言えば、それは、現在のワークピース特徴が、（例えば、図３に示すイメージのミラーイメージであるワーピングゆえに）その推定Ｚ高さより著しく上に配置される構成を有する。図４に示すように、推定Ｚ高さ３２２Ａ−２は、第１の画像取得用に用いられる（すなわち、学習モード中の代表特徴高さ）。これは、初期Ｚ高さ３２２Ａ−２が、候補ポイント４２３Ｄに実際に対応する場合に相当する。図４に示すように、第１のＺ高さ３２２Ａ−２における画像は、比較的低い焦点値４２４に帰着する。焦点値４２４が、代表焦点閾値４１５より下にあるので、焦点値４２４は許容できず、第１の画像は、許容できない検査画像であると判定される。したがって、高速近似焦点動作は、推定一次調整距離にわたり、最初にプログラムまたは確立された初期または一次調整方向に沿って移動することによってＺ高さを調整するが、これによって、この場合に再びカメラは、カメラは、Ｚ高さ３２２Ａ−２からＺ高さ３２２Ａ’’−２へ、図４に示す初期調整距離４１７だけ上方に移動される。推定一次調整距離は、再び、代表焦点曲線４１０（学習モード中に決定された）および現在の焦点値４２４に基づいた、Ｚ高さ３２２Ａ−２からピーク焦点Ｚ高さ４１１への推定距離である。Ｚ高さ３２２Ａ’’−２において、第２の画像が取得され、第２の焦点値４２４Ｄ’が、ＲＯＩ用に決定される。この場合に、相違する焦点曲線４２０の影響にもかかわらず、一次調整方向が正確な方向だったので、第２の画像焦点値４２４Ｄ’は、代表焦点閾値４１５の上にあり、第２の画像は、それが許容可能な検査画像であるように近似的に焦点合わせされていると判定される。
【００４９】
図５は、学習モード中に高速近似焦点動作を実行するための例示的な汎用ルーチン５００を示す流れ図である。一般に、図５は、検査される代表特徴を含む代表関心領域（ＲＯＩ）の画像が与えられたとすると、代表焦点曲線および焦点閾値を決定するための動作セットを説明する。図５に示すように、ブロック５１０において、検査される代表特徴を含む関心領域の代表画像が取得されるが、代表特徴は、他のワークピースにおける対応する特徴（例えば、図３の特徴３１２Ａ〜３１２Ｄの１つ）を表わす。ブロック５４０において、関心領域（ＲＯＩ）用の特徴固有の代表焦点曲線（例えば、図４の曲線４１０を参照されたい）が、決定および／または学習される。特徴固有の代表焦点曲線は、カメラと代表特徴との間のそれぞれのＺ高さ段階における複数の画像に対応する。検査動作用の十分な焦点レベルを定義する焦点閾値（例えば、図４の閾値４１５を参照されたい）もまた、決定および／または学習される。画像が焦点閾値より上にある焦点値を提供する場合には、それは、たとえ焦点レベルが最良の焦点でなく、単に近似焦点である可能性があっても、実行されることになる検査動作の目的のために十分に「焦点があっている」と考えてもよいことが理解されよう。
【００５０】
ブロック５５０において、決定および／または得られた特徴固有の代表焦点曲線データおよび焦点閾値データが、他のワークピースにおける対応する特徴を検査する場合に後で用いるために記憶される。一実施形態において、以下でより詳細に説明するように、「曲線データ」は、焦点曲線の従来の形態に対応してもよく、「値データ」は、標準閾値に対応してもよい。他の実施形態において、曲線データは、高密度焦点曲線「焦点値対Ｚ」ルックアップテーブル、名目解析曲線形状をカスタマイズする係数、枝刈りされたルックアップテーブルなどの他のタイプのデータに対応してもよい。同様に、他の実施形態において、焦点閾値データは、実行モードにおける数字による焦点値、学習時に計算および記憶された数値、焦点曲線ピーク高さ用の増倍率（例えば分数）等を計算するための、曲線データと共に協同して用いられる「被写界深度（ＤＯＦ）単位」などの他のタイプのデータに対応してもよい。
【００５１】
図６は、実行モード中の高速近似焦点動作の実施形態用の例示的な汎用ルーチン６００を示す流れ図である。一般に、図６は、代表焦点曲線データおよび焦点閾値データのセットを用いて、ワークピース特徴を検査するために用いられる画像用の高速近似焦点を提供するための、本発明による動作セットを説明する。一般に、代表焦点曲線データおよび焦点閾値データは、（例えば学習モードにおいて）、対応するワークピースにおける対応する特徴用に前もって確立されていることになろう。高速近似焦点動作のかかる利用によって、検査がＸ−Ｙ測定に主として基づく多くの用途において許容可能な精度レベルが提供されるが、このＸ−Ｙ測定は、それらが、ある量の画像ボケを含む検査画像（例えば、単に、近似的に焦点が合っているとみなしてもよい画像）から決定される場合であっても、様々な用途において依然として信頼できる可能性がある。
【００５２】
図６に示すように、ブロック６１５において、検査される特徴を含む、関心領域の第１の画像が取得される。ブロック６２２において、現在の関心電流領域に対応する、前に得られた特徴固有の代表焦点曲線データおよび焦点閾値データが、アクセスされる。ブロック６３２において、現在の関心領域における第１の画像焦点値が決定される。決定ブロック６３４において、第１の画像焦点値が焦点閾値より大きいかどうかに関して、決定がなされる。以下でより詳細に説明するように、第１の画像焦点値が、焦点閾値より大きくはない場合には、ルーチンは、ブロック６４０に進む。決定ブロック６３４において、第１の画像焦点値が、焦点閾値より大きいと判定された場合には、ルーチンはブロック６８０に進み、ブロック６８０において、特徴検査動作が、現在の画像において実行される。
【００５３】
ブロック６４０において、ピーク焦点Ｚ高さへの推定一次調整距離にわたって一次調整方向に移動がなされるが、一次調整距離は、特徴固有の代表焦点曲線データおよび第１の画像焦点値に基づいて推定される。ブロック６５２において、第２の画像が取得され、第２の画像焦点値が、関心領域において決定される。決定ブロック６５６において、第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より悪いかどうかに関して、決定がなされる。以下でより詳細に説明するように、第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より悪い場合には、ルーチンは、ブロック６６０に進む。決定ブロック６５６において、第２の画像焦点値が、第１の画像焦点値より悪くないと判定された場合には、ルーチンはブロック６８０に進み、ブロック６８０において、特徴検査動作が、現在の画像において実行される。図８Ａおよび８Ｂに関連して以下でより詳細に説明するように、他の実施形態において、高速近似焦点実行モードルーチンは、現在の画像において特徴検査を実行する前に、第２の画像焦点値が焦点閾値より大きいことをさらに検証してもよい。換言すれば、焦点値の改善が、決定ブロック６５６において認識される場合には、推定一次調整距離が、実行モード焦点曲線に似ていると仮定される、得られた代表焦点曲線に基づいたので、結果としてのＺ高さが、焦点閾値の上にある焦点曲線ピークの十分近くにあるとさらに仮定されるように、ルーチン６００は、よく管理されたワークピースが、得られた代表焦点曲線（例えば、図４の例を参照されたい）に予想どおりに類似した実行モード焦点曲線を提供する望ましい場合には有利になる可能性がある。
【００５４】
第２の画像焦点値が、第１の画像焦点値より悪いと前に判定されたので、ブロック６６０において、ピーク焦点Ｚ高さへの推定二次調整距離にわたって、初期または一次調整方向と反対の方向に移動がなされるが、二次調整距離は、第２の画像焦点値と共に、一次調整距離および特徴固有の代表焦点曲線データの少なくとも１つに基づいて推定される。一実施形態において、推定二次調整距離は、反対方向にではあるが、一次調整距離のほぼ２倍であってもよい。ブロック６６２において、第３の画像が取得される。ブロック６８０において、特徴検査動作が、現在の画像において実行される。図８Ａおよび８Ｂに関連して以下でより詳細に説明するように、他の実施形態において、高速近似焦点実行モードルーチンは、第３の画像において特徴検査動作を実行する前に、第３の画像焦点値が焦点閾値より大きいことをさらに検証してもよい。
【００５５】
図７は、学習モード中の高速近似焦点動作の拡張インプリメンテーション用のルーチン７００を示す流れ図である。高速近似焦点学習モードルーチン７００は、いくつかの実施形態において、図５の汎用高速近似焦点学習モードルーチン５００の様々な実施形態の範囲内に入るか、またはその範囲と重なり合う拡張インプリメンテーションと考えてもよいことが理解されよう。図７に示すように、ブロック７１０において、代表ワークピースが、検査用に動作可能位置において提供される。ブロック７１２において、学習モードが開始される。ブロック７１４において、検査される第１の／次の代表特徴が、視野に配置されるが、代表特徴は、他のワークピースにおける対応する特徴を表わす。ブロック７１６において、画像が取得される。決定ブロック７２０において、高速近似焦点動作が用いられるかどうかに関して、決定がなされる。高速近似焦点動作が用いられる場合には、以下でより詳細に説明するように、ルーチンは、ブロック７２２に進む。決定ブロック７２０において、高速近似焦点動作が用いられないと決定された場合には、ルーチンはブロック７８０に進み、ブロック７８０において、他の特徴検査動作が定義される。ルーチンが、決定ブロック７２０からブロック７８０へ進む場合には、これは、いくつかのインプリメンテーションにおいて、現在の特徴において実行される検査動作にとって、高速近似焦点が適切ではないと示すことが理解されよう。したがって、ブロック７２０から進んだ場合には、ブロック７８０は、より従来的な自動焦点ツール（例えば、図２の高精度自動焦点ツール１４３ｆｂ、およびマシンビジョンシステム１００の動作の完全なセット）用の機能を含んでもよい。
【００５６】
ブロック７２２において、高速近似自動焦点ツール（またはモード）が選択される。ブロック７３０において、（例えば、ＧＵＩにおいて高速近似自動焦点ツールウィジェットを構成することによって）代表特徴用の関心領域（ＲＯＩ）が定義される。ブロック７４０において、関心領域（ＲＯＩ）用の特徴固有の代表焦点曲線が、決定および／または学習される。特徴固有の代表焦点曲線は、カメラと代表特徴との間のそれぞれのＺ高さ段階における複数の画像に対応する。検査動作用の十分な焦点レベルを定義する焦点閾値がまた、決定および／または学習される。ブロック７５０において、高速近似自動焦点ツールデータが、パートプログラム、特徴固有の代表焦点曲線データを含むツールデータ、および焦点閾値データと関連して記憶される。ブロック７８０において、特徴検査動作が定義される。ルーチンが、ブロック７５０からブロック７８０へ進む場合には、いくつかのインプリメンテーションにおいて、ブロック７８０の動作を用いて、実行モード中に高速近似自動焦点ツールによって提供される近似的に焦点合わせされた画像において実行される検査動作を教示／学習してもよいことが理解されよう。対照的に、学習モード中に、高速近似自動焦点ツールは、次の点において、ユーザがブロック７８０動作用に用いるための焦点合わせされた画像を自動で提供してもよい。すなわち、高速近似自動焦点ツールが終了したときに最良の焦点合わせされた画像を提供するための移動ができるように、完全な焦点曲線を特徴づける動作をちょうど最近実行したことになるという点である。追加的で潜在的な学習モード動作を備えた高速近似自動焦点ツールのより複雑なバージョンもまた、提供してもよいことが理解されよう。
【００５７】
図７に戻ると、決定ブロック７９０において、より多くの検査すべき特徴があるかどうかに関して、決定がなされる。より多くの検査すべき特徴がある場合には、ルーチンは、ブロック７１４に戻る。決定ブロック７９０において、さらに検査すべき特徴がないと判定された場合には、ルーチンはブロック７９５に進み、ブロック７９５においてパートプログラムが記憶されるが、これによって、自由に学習モードを終了してもよい。ルーチン７００のいくつかのステップは、図５のより汎用的なルーチン５００の一般動作を拡張すると考えてもよいことが理解されよう。より具体的には、いくつかの実施形態において、ルーチン７００は、学習モードで高速近似焦点ビデオツールを訓練するという文脈においてルーチン５００の一般動作を実行および／または拡張すると考えてもよく、かつツールの反復インスタンスを訓練する文脈にルーチン５００を載置するが、これは、いくつかのインスタンスにおいて、（例えば、決定ブロック７２０で要求されるユーザ決定、ブロック７２２における高速近似焦点ツールのユーザ選択、およびブロック７３０における潜在的なユーザ動作によって示すように）他のタイプのツールの訓練に関連して学習モードに挿入してもよい。
【００５８】
図８Ａおよび８Ｂは、実行モード中の高速近似焦点動作における拡張インプリメンテーション用のルーチン８００の部分８００Ａおよびの８００Ｂを示す流れ図である。高速近似焦点実行モードルーチン８００は、いくつかの実施形態において、図６のより汎用的な高速近似焦点実行モードルーチン６００の拡張インプリメンテーションであると考えてもよいことが理解されよう。図８Ａに示すように、ブロック８１０において、パートプログラムおよび検査用の位置にあるワークピースが、提供される。ブロック８１２において、パートプログラムが、（例えば実行モードで）開始される。ブロック８１４において、第１の／次のツールが、決定（および／または構成、および／または定義）され、（検査される）第１の／次の特徴が、視野に配置される。
【００５９】
決定ブロック８２０において、高速近似自動焦点ツールが用いられているかどうかに関して判定がなされる。高速近似自動焦点ツールが用いられている場合には、以下でより詳細に説明するように、ルーチンは、ブロック８２２に進む。決定ブロック８２０において、高速近似自動焦点ツールが用いられていないと判定された場合には、ルーチンは、ポイントＡに進むが、ポイントＡは、以下でより詳細に説明するように、図８Ｂにおけるブロック８７０において継続する。
【００６０】
ブロック８２２において、現在の特徴に対応して、特徴固有の代表焦点曲線データおよび焦点閾値データがアクセスされる。ブロック８３２において、第１の画像が取得され、第１の画像焦点値が、関心領域で決定される。決定ブロック８３４において、第１の画像焦点値が焦点閾値より大きいかどうかに関して決定がなされる。第１の画像焦点値が焦点閾値より大きくない場合には、以下でより詳細に説明するように、ルーチンは、ブロック８４０に進む。決定ブロック８３４において、第１の画像焦点値が焦点閾値より大きいと判定された場合には、ルーチンは、ポイントＢに進むが、ポイントＢは、以下でより詳細に説明するように、図８Ｂのブロック８８０において継続する。
【００６１】
ブロック８４０において、一次調整距離が、特徴固有の代表焦点曲線データおよび第１の画像焦点値に基づいて、ピーク焦点Ｚ高さに対して推定される。ブロック８５０において、Ｚ高さは、推定一次調整距離を一次調整方向に移動することによって調整される。ブロック８５２において、第２の画像が取得され、第２の画像焦点値が、関心領域において決定される。
【００６２】
決定ブロック８５４において、第２の画像焦点値が焦点閾値より大きいかどうかに関して決定がなされる。第２の画像焦点値が焦点閾値より大きくない場合には、以下でより詳細に説明するように、ルーチンは、決定ブロック８５６に進む。決定ブロック８５４において、第２の画像焦点値が焦点閾値より大きいと判定された場合には、ルーチンは、ポイントＢに進むが、ポイントＢは、以下でより詳細に説明するように、図８Ｂのブロック８８０において継続する。
【００６３】
決定ブロック８５６において、第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より大きいかどうかに関して決定がなされる。第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より大きくない場合には、ルーチンは、ポイントＣに進むが、ポイントＣは、以下でより詳細に説明するように、図８Ｂのブロック８６０において継続する。決定ブロック８５６において、第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より大きいと判定された場合には、ルーチンは、ポイントＡに進むが、ポイントＡは、以下でより詳細に説明するように、図８Ｂのブロック８７０において継続する。
【００６４】
図８Ｂに示すように、ブロック８６０（図８ＡのポイントＣから継続する）において、Ｚ高さは、一次調整方向と反対の方向に、推定二次調整距離を移動することによって調整されるが、推定二次調整距離は、第２の画像焦点値と共に、一次調整距離および特徴固有の代表焦点曲線データの少なくとも１つに基づいて決定される。ブロック８６２において、第３の画像が取得され、第３の画像焦点値が、関心領域において決定される。
【００６５】
決定ブロック８６６において、第３の画像焦点値が焦点閾値より大きいかどうかに関して決定がなされる。第３の画像焦点値が焦点閾値より大きくない場合には、以下でより詳細に説明するように、ルーチンは、ブロック８７０に進む。決定ブロック８６６において、第３の画像焦点値が焦点閾値より大きいと判定された場合には、以下でより詳細に説明するように、ルーチンは、ブロック８８０に進む。ブロック８７０において、デフォルト焦点動作（例えば実行モード中に新しい焦点曲線を決定する自動焦点動作）が実行される。ブロック８７０への到達は、先行する高速近似焦点動作が、十分に焦点合わせされた画像を提供できなかったことを示すことが理解されよう。学習モードにおいてワークピースパートプログラムを決定する場合に、ブロック８７０に繰り返し到達する場合には、それは、ワークピース表面または特徴が、一般に、「振る舞いの悪い」焦点曲線（例えば、著しく非対称の焦点曲線、または自身のＺ範囲全体にわたって複数の有意の焦点ピークを備えた焦点曲線）を生成することを示している可能性がある。かかる場合には、高速近似焦点動作の利用は、適切ではない可能性がある。ブロック８８０において、特徴検査動作が、現在の画像において実行される。オプションのブロック８８５において、最も最近の成功した高速近似焦点ビデオツールからの最も最近の成功した調整方向が、（例えば、高速近似自動焦点ツールの次のインスタンス用の）一次調整方向として使用／記憶される。
【００６６】
決定ブロック８９０において、より多くの検査すべき特徴があるかどうかに関して決定がなされる。さらに検査すべき特徴がない場合には、ルーチンは、以下でより詳細に説明するように、ブロック８９５に進む。決定ブロック８９０において、より多くの検査すべき特徴があると判定された場合には、ルーチンは、ポイントＤに進むが、ポイントＤは、上記のように、図８Ａのブロック８１４において継続する。ブロック８９５において、検査結果が、記憶／出力され、かつ／またはパートプログラムが終了される。
【００６７】
一実施形態において、図８Ａおよび８Ｂのルーチン８００は、図６におけるルーチン６００の拡張インプリメンテーションと見なしてもよいことが理解されよう。例えば、図６のブロック６５６を、図８Ａおよび８Ｂのブロック８５４および８５６ならびに後の動作と比較すると、ブロック６５６は、ランタイム焦点曲線および代表焦点曲線が、実質的に類似している（例えば、図４を参照されたい）理想的条件を仮定していることが理解されよう。ランタイム焦点曲線および代表焦点曲線が実質的に類似していると推定される理想的状況では、図６の決定ブロック６５６は、（例えば、図２の高精度自動焦点ツール１４３ｆｂによって利用される動作など）デフォルト自動焦点動作に切り替わる必要が典型的にはないように２つの間の相違がほとんどないという点において、十分である。かかる理想的状況は、例えば、高度に再現可能な部分、一貫した照明等を利用する条件下で生じる可能性がある。対照的に、図８Ａおよび８Ｂの決定ブロック８５４および８５６ならびに後の動作は、焦点曲線および代表焦点曲線が相違する可能性がある、潜在的に非理想的な状態に適した、より強固な拡張インプリメンテーションを示す。したがって、上記のように、決定ブロック８５４において、第２の画像焦点値が閾焦点値より大きいかどうかに関して決定がなされ、そうでない場合には、ブロック８５６において、第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より大きいかどうかに関して決定がなされる。これは、次の点において、最良の全体的スループットを提供可能なステップの組み合わせである。すなわち、第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より大きい場合には、Ｚ高さ調整が正確な方向に行われたが、しかし結果としての画像焦点における予想された改善量を提供できなかったと推定可能だという点においてである。これから、次のこと、すなわち、学習モードおよび実行モード焦点曲線が著しく異なり、かつ高速近似焦点動作が、十分に焦点合わせされた画像を提供しそうにないように、実行モード条件が学習モード条件に十分に一致しないことが推測可能であり、この場合に、ルーチンは、ブロック８７０に進み、ブロック８７０において、デフォルト焦点動作（例えば、図２の高精度自動焦点ツール１４３ｆｂの動作など）が実行される。反対に、決定ブロック８５６において、第２の画像焦点値が第１の画像焦点値より大きくないと判定された場合には、Ｚ高さ調整が方向に行われたと推測してもよい。これは、高速近似焦点動作において予想される可能な中間結果の１つであり、したがって、動作は、ブロック８６０において実行される通常の高速近似焦点調整を継続する。
【００６８】
図９Ａ〜９Ｃは、高速近似自動焦点ツールパラメータダイアログボックス９００を含む高速近似自動焦点ツールユーザインタフェースの一実施形態における様々な機能を示す図である。一実施形態において、自動焦点パラメータダイアログボックス９００など、ユーザ選択可能なタブ部９１０ａ、９１０ｂおよび９１０ｃを含むタブダイアログボックス構成を用いてもよい。図９Ａは、タブ部９１０ａを示すが、これは、「位置」選択用であり、高速近似自動焦点ツールＲＯＩの幅（Ｗ）および高さ（Ｈ）と同様に、ＸおよびＹの中心座標を表す。これらの値は、ワークピース特徴が検査される関心領域のグラフィカルな定義によって決定してもよく、かつ／または、これらの値は、ダイアログボックスに直接入力してもよい。
【００６９】
図９Ｂは、タブ部９１０ｂを示すが、このタブ部９１０ｂは、「基本」選択用であり、高速近似焦点ツール動作中に第１の画像を取得するために用いられることになる初期Ｚ高さ（「Ｚ初期」）を決定する望ましい方法を表し、かつまた、実行モード高速近似焦点ツール動作中に一次調整方向を決定する望ましい方法を表す。Ｚ初期用に、ユーザは、「手動」または「自動（水平シーケンス）」を選択するオプションを提供される。図３および４に関連して上記したように、「自動」選択に関し、ほぼ平坦な表面に沿って、ワークピース特徴シーケンス用に高速近似焦点動作を実行する場合には、高速近似焦点ツール動作は、Ｚ初期を決定するための自動適応手順を実行してもよい。一実施形態において、実行モード中に、高速近似焦点ツールの現在のインスタンスが、先行する高速近似焦点ツールに続く場合には、かかるツールの第１の画像用に用いられる初期Ｚ高さは、十分に焦点合わせされた画像を提供した、以前における最後の「成功した」Ｚ高さに基づいて、適応的に設定してもよい。「自動（水平シーケンス）」設定を選択することによって、関連する高速近似焦点ツール（単複）用のかかる手順を作動してもよい。一実施形態において、初期Ｚ高さは、最後の成功したＺ高さに等しく設定してもよい。別の実施形態において、初期Ｚ高さは、最後の成功したＺ高さ、プラス（例えば、前に成功した複数のＺ高さによって示される勾配に基づいて）最後の成功した調整方向における距離の、適応的に決定された追加増分と等しく適応的に設定してもよい。自動（水平シーケンス）選択は、いくつかの実施形態において、一般に、検査される一連の特徴が、ワークピース表面においてほぼ共面である場合には、最も効果的であると考えられる。
【００７０】
Ｚ初期用に「手動」選択がなされた場合には、これは、実行モード中に高速近似焦点ツールの現在のインスタンスにおける第１の画像用に用いられる初期Ｚ高さが、学習モード中にそのツールを訓練するときに用いられたＺ高さである手順を実行してもよい。いくつかの実施形態において、この種の手動動作は、検査すべき比較的わずかな切り離された特徴しかない状況、または検査されているワークピースのタイプが、異なる高さの複数の表面に分配された特徴を有する傾向がある状況では、最も効果的であると考えてもよく、学習モード中に確立されたＺ高さに初期Ｚ高さが従うのが最良であるようにしてもよい。典型的には、かかるインスタンスにおけるＺ高さは、ユーザがＺ高さを設定することによってか、またはＣＡＤデータに基づいてＺ高さを設定することによってなどで、学習モード中に確立してもよい。
【００７１】
また、タブ部９１０ｂによって、ユーザは、「手動」または「自動」で、実行モード高速近似焦点ツール動作中に用いられる一次調整方向を決定するための所望の方法を選択することが可能になる。一実施形態において、図３および４に関連して上記したように、「自動」選択に対して、前の高速近似焦点ツールのインスタンスからの、以前における最後の成功した移動方向は、高速近似焦点ツールの後続のインスタンス用の一次調整方向として利用してもよい。対照的に、「手動」選択に対して、一次調整方向は、学習モード中に一次調整方向としてユーザが入力するどんなものでもよい。例えば、一実施形態において、ユーザが「手動」を選択した場合には、ユーザが、「サーチアップ」または「サーチダウン」などの方向を選択できるようにする別のポップアップボックスを設けてもよい。これらのタイプのオプションは、カメラがワークピースに衝突しないために最初に表面に向かってサーチするのを避けることが望ましくなり得るように、マシンビジョンシステムが、でこぼこした表面に非常に接近して動作している状況では役立つ可能性がある。
【００７２】
図９Ｃは、タブ部９１０ｃを示すが、このタブ部９１０ｃは、「代表データ」選択用であり、かつ実行モード中に高速近似焦点ツールの対応するインスタンスと共に用いられることになる代表焦点曲線および代表焦点閾値を表示または識別する。前に開示したように、高速近似自動焦点ツールは、リアルタイム焦点曲線データとは対立する既存のデータまたは実行モード中に得られたデータを利用する。「代表焦点曲線データ、名前または位置」用に、実行モード中に用いられる代表焦点曲線データを定義する入力ができるボックスが設けられる。様々な実施形態において、（例えば、生の焦点曲線データポイント、または生の焦点曲線データポイントに合致する曲線を定義するための係数セットの形態で）データそれ自体を入力してもよい。または入力は、可変文字列名、もしくはファイル名、もしくはメモリアドレス位置、もしくは外部サブルーチン識別子等であってもよく、データは、それが、実行モード中に高速近似焦点ツールの対応するインスタンスによって呼び出し可能なように、記憶されるかもしくは特徴づけられる。一実施形態において、データは、学習モード中にボックスに自動で入力してもよく、ユーザは、（例えば、既存データを用いるべきかどうか、それに対して一般値を優先させるべきかどうか、またはデータ記憶位置の名前を変更すべきかどうか等に関して決定するために）ボックスにおけるデータを検討してもよい。
【００７３】
上記で概説した様々なユーザインタフェース機能および選択可能な動作機能が、単に例示的であり、限定的ではないことを理解されたい。例えば、様々な実施形態において、代表焦点曲線データおよび代表焦点閾値データは、パートプログラムに直接記憶してもよく、タブ部９１０ｃは、省略されることになろう。より一般的には、様々なオプションの機能は、ビデオツールから省略してもよく、したがって、それらの対応するユーザインタフェース機能もまた、省略してもよい。さらに、高速近似自動焦点ツールのユーザインタフェースに関連するするグラフィカルな形態およびメニュー階層が、他の実施形態では異なる形態を取ってもよいことが明白である。
【００７４】
また、タブ部９０１ｃによって、ユーザは、高速近似焦点ツールの同じタブおよび同じ対応するインスタンスにおいて識別された代表焦点曲線データに対応する「代表焦点閾値データ、名前または位置」用のデータを検討または入力することが可能になる。図３および４ならびに他のところに関連して上記したように、焦点閾値（または焦点閾値を定義するデータ）は、典型的には、学習モード中に確立され、実行モード中に用いられて、対応する画像が、ワークピース特徴検査動作をサポートする十分な焦点を提供することを、画像焦点値が示すかどうかを判定する。「代表焦点曲線データまたは名前または位置」と同様に、様々な実施形態において、「代表焦点閾値データ、名前または位置」は、いくつかのフォーマットのいずれかにおいて代表焦点閾値データを定義してもよい（例えば、数値、ファイル名、焦点グループデータ基づいて所望の値を計算するサブルーチン用のファイル名等）。一実施形態において、データは、学習モード中にボックスに自動で入力してもよく、ユーザは、（例えば、既存データを用いるべきか、別の値でそれを上書きすべきか、またはデータ記憶位置の名前を変更すべきかどうか等に関して決定するために）ボックスにおけるデータを検討してもよい。
【００７５】
タブ部９１０ａ〜９１０ｃの全てに対して、底部の「デフォルト」ボタンは、エントリ（例えば、タブ部９１０ｂにおける手動または自動選択）をそれらのデフォルト値へ回復し、「ＯＫ」ボタンは、現在のパラメータを受け入れて自動焦点パラメータダイアログボックス９００を閉じ、「キャンセル」ボタンは、全てのパラメータを、現在の編集シーケンスが始まる前の状態に戻して、ダイアログボックス９００を閉じる。
【００７６】
学習モード高速近似焦点動作に含まれるかまたはこれらの動作に関連する別のタイプのモードまたはルーチンは、未経験のユーザに有用な「使いやすい」機能を提供してもよく、かつタブ部（図示せず）パラメータを表示することが可能である。モードまたはサブルーチンは、学習モード中に高速近似焦点ツールを用いた検査動作におけるいくつかのシーケンスのいくらかの自動評価を伴う。一実施形態において、ツールモードまたはサブルーチンは、前に訓練された複数の高速近似焦点ツールを評価して、特徴検査動作が現在定義されつつあるワークピース表面が、名目的に平面でありそうかどうかを判定する（例えば、前に訓練された複数の高速近似焦点ツールが全て、比較的狭い範囲内に入る初期Ｚ高さ、またはある他の適切な方法を含むかどうかを評価することによって）。もしそうならば、ツールモードまたはサブルーチンは、ユーザに、次のことを通知してもよい。すなわち、実際には、設定が既に不適切でない場合には、「基本」タブ９１０ｂに関連して前に説明した「自動」設定の１つまたは両方を実行することが適切であり得るということである。反対に、前に訓練されたＺ初期高さの評価が、著しい高さ変動を示す場合には、ツールモードまたはサブルーチンは、ユーザに、次のことを通知してもよい。すなわち、実際には、設定が既に適切でない場合には、「基本」タブ９１０ｂに関連して前に説明した「手動」設定の１つまたは両方を実行することが適切であり得るということである。学習モード高速近似焦点動作に含まれるかかるモードまたはルーチンは、単に従来の自動焦点動作に精通しているだけのユーザが、高速近似焦点ツールを適切に用いることによって、より強固および／またはより高速なパートプログラムを生成するのを支援可能である。
【００７７】
図１０は、高速近似自動焦点ツールに関連する様々な特徴の配置を含むマシンビジョン検査システムユーザインタフェースディスプレイ１０００の一実施形態を示す図である。図１０に示す例示的な状態において、ユーザインタフェースディスプレイ１０００には、ワークピース画像１０１０を表示するビューウィンドウフィールド１００３が含まれる。ユーザインタフェース１０００にはまた、選択バー１０２０および１０４０などの様々な測定および／または動作選択バー、リアルタイムＸ−Ｙ−Ｚ（位置）座標ウィンドウ１０３０、ならびに照明制御ウィンドウ１０５０が含まれる。
【００７８】
ビューウィンドウフィールド１００３には、検査される現在のワークピース特徴１０１２上に重ねられた例示的な高速近似自動焦点ウィジェット１０１４および関心領域１０１４’が含まれる。様々な実施形態において、ユーザが、（例えば、様々な代替ツールおよび／またはモード選択ボタンを表示する選択バーから）高速近似自動焦点ツールまたはモードを選択した場合に、ユーザインタフェースは、図９に示すような前述のパラメータダイアログボックス９００などの自動焦点パラメータダイアログボックスを自動で表示してもよい。一実施形態において、ユーザインタフェースにウィジェット１０１４を自動で表示して、ユーザが、（例えば、コンピュータマウスおよびスクリーンカーソルを用いて、ウィジェット１０１４の境界に位置する正方形のハンドルをドラッグすることによって）高速近似焦点ツールのそのインスタンス用に関心領域１０１４’をグラフィカルに定義できるようにしてもよい。いくつかの実施形態において、ワークピース特徴１０１２ならびに高速近似自動焦点関心領域ウィジェット１０１４および関心領域１０１４’が現れ、図３の高速近似自動焦点関心領域３１４Ａ〜３１４Ｄと同様に動作することが理解されよう。
【００７９】
本発明の方法を利用することによって、自動焦点合わせ動作の著しいスループットの改善が達成可能であることが理解されよう。いくつかの実施形態および応用例において、本発明の高速近似焦点合わせ動作は、実行モードにおいて焦点曲線を決定する、より従来的な自動焦点合わせ手順と比較して、約２．５〜１５倍、スループットを向上させる。一般に、スループットにおける改善は、どの従来的な自動焦点合わせ動作モードが比較のために用いられているか（例えば、従来の実行モード焦点曲線を決定するために、低、中間または高密度の焦点曲線が用いられるかどうか）、およびパートプログラムにおいて用いられ、かつ高速近似自動焦点動作を適切に用いることができる連続焦点動作のシーケンスが、長いシーケンスかまたは短いシーケンスかどうかに依存する。スループット増加は、より長いシーケンスにはより大きく、これは、種々様々な比較的平面のまたは平坦な部分に生じる。
【００８０】
本発明の好ましい実施形態を図示および説明したが、図示および説明した特徴構成および動作シーケンスにおける多数の変形が、本開示に基づいて、当業者には明らかになろう。したがって、その点で、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、様々な変更をなしえることが理解されよう。
【００８１】
独占的な権利または特権が請求される本発明の実施形態は、以下のように定義される。
【符号の説明】
【００８２】
１０・・・マシンビジョン検査システム、１２・・・ビジョン測定機、１４・・・制御コンピュータシステム、１６・・・ディスプレイ、１８・・・プリンタ、２０・・・ワークピース、２２・・・ジョイスティック、２４・・・キーボード、２５・・・月、２６・・・マウス、３２・・・可動ワークピースステージ、３４・・・光学撮像システム、１００・・・マシンビジョン検査システム、１２０・・・制御システム部、１２５・・・コントローラ、１３０・・・出力インタフェース、１３１・・・撮像制御インタフェース、１３２・・・運動制御インタフェース、１３２ａ・・・位置制御要素、１３２ｂ・・・加速制御要素、１３３・・・照明制御インタフェース、１３４・・・レンズ制御インタフェース、１３６・・・ディスプレイ装置、１３８・・・入力装置、１４０・・・メモリ、１４１・・・画像ファイルメモリ部、１４２・・・ワークピースプログラムメモリ部、１４３・・・ビデオツール部、１７０・・・実行器、１９０・・・電源部、２００・・・ビジョンコンポーネント部、２０５・・・光学アセンブリ部、２１０・・・ワークピースステージ、２１２・・・中央透明部、２２０・・・光源、２２１・・・バス、２２２・・・光源光、２３０・・・同軸光源、２４０・・・表面光源、２５０・・・対物レンズ、２５５・・・ワークピース光、２６０・・・カメラシステム、２６２・・・信号線、２８０・・・タレットレンズアセンブリ、２８１・・・バス、２８４・・・軸、２８６・・・レンズ、２９４・・・制御可能モータ、２９６・・・信号線、３１０・・・上面図、３１１・・・ワークピース
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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