(57)【要約】      （修正有）【課題】プローブの測定位置への正確かつ迅速な到達を可能とする三次元形状測定を提供する。【解決手段】プローブ先端１０４Ａの位置情報を出力する三次元形状測定機１０２と、位置情報を処理する処理部１３０と、処理部１３０で得られた処理情報を表示する表示部１４０と、を備え、プローブ１０４によりワークの三次元形状を測定する三次元形状測定装置１００において、処理部１３０は、予め取得したワークの三次元形状情報からプローブ１０４の現在位置を視点としたワークの三次元ＣＧ画像を合成し、ワークにおける測定位置が指定されるとワークとプローブ１０４との干渉を回避した移動経路を求め、少なくともプローブ１０４の現在位置からの移動方向と測定位置又は測定位置へのアプローチベクトルとを、三次元ＣＧ画像とともに表示部１４０に表示させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブの位置情報を出力する三次元形状測定機と、該位置情報を処理する処理部と、該処理部で得られた処理情報を表示する表示部と、を備え、前記プローブによりワークの三次元形状を測定する三次元形状測定装置において、
前記処理部は、予め取得した前記ワークの三次元形状情報から前記プローブの現在位置を視点とした該ワークの三次元ＣＧ画像を合成し、該ワークにおける測定位置が指定されると該ワークと該プローブとの干渉を回避した移動経路を求め、少なくとも前記プローブの現在位置からの移動方向と前記測定位置又は該測定位置へのアプローチベクトルとを、前記三次元ＣＧ画像とともに前記表示部に表示させる
ことを特徴とする三次元形状測定装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記表示部に対して、前記測定位置への距離に応じて、前記プローブの現在位置からの移動方向の表示形態と、前記測定位置又は該測定位置へのアプローチベクトルの表示形態のうちの少なくともいずれかを変更させる
ことを特徴とする請求項１に記載の三次元形状測定装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記プローブの現在位置が変更となるたびに、前記表示部の表示状態を更新させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元形状測定装置。
【請求項４】
プローブの位置情報を出力する三次元形状測定機と、該位置情報を処理する処理部と、該処理部で得られた処理情報を表示する表示部と、を備え、前記プローブによりワークの三次元形状を測定する三次元形状測定装置の制御用ソフトウェアにおいて、
予め取得した前記ワークの三次元形状情報から前記プローブの現在位置を視点とした該ワークの三次元ＣＧ画像を合成する処理と、該ワークにおける測定位置が指定されると該ワークと該プローブとの干渉を回避した移動経路を求める処理と、少なくとも前記プローブの現在位置からの移動方向と前記測定位置又は該測定位置へのアプローチベクトルとを、前記三次元ＣＧ画像とともに前記表示部に表示させる処理と、
を前記処理部に行わせることを特徴とする三次元形状測定装置の制御用ソフトウェア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状測定装置及びその制御用ソフトウェアに係り、特に、プローブの測定位置への正確かつ迅速な到達が可能な三次元形状測定装置及びその制御用ソフトウェアに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示すような手動操作の三次元形状測定機が用いられている。この三次元形状測定機は、プローブの位置情報を出力するようにされている。この三次元形状測定機の他に、その位置情報を処理する処理部と、該処理部で得られた処理情報を表示する表示部と、を備えることで、三次元形状測定装置が構成される。このような三次元形状測定装置においては、ワークにおける測定位置を指定しても、作業者がその測定位置まで手動でプローブを移動させる必要がある。その際には、当該測定位置を指定することでプローブの現在位置からその測定位置までの距離を表示部に表示することができるものであれば、それを手掛かりにプローブを当該測定位置まで移動させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９０９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、プローブの現在位置からその測定位置までの距離を表示するだけの上記構成では、プローブの現在位置からの移動方向すら不明である。加えて、ワークは三次元形状であり、必ずしも平面的な構成と限らず、作業者にとって測定位置がプローブの現在位置から見てワークの影に入ってしまうような直接目視できない場合もある。このため、従来技術では測定位置にプローブを近づけることさえ、困難を伴う場合が生じていた。
【０００５】
本発明は、前記の問題点を解決するべくなされたもので、プローブの測定位置への正確かつ迅速な到達が可能な三次元形状測定装置及びその制御用ソフトウェアを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の請求項１に係る発明は、プローブの位置情報を出力する三次元形状測定機と、該位置情報を処理する処理部と、該処理部で得られた処理情報を表示する表示部と、を備え、前記プローブによりワークの三次元形状を測定する三次元形状測定装置において、前記処理部が、予め取得した前記ワークの三次元形状情報から前記プローブの現在位置を視点とした該ワークの三次元ＣＧ画像を合成し、該ワークにおける測定位置が指定されると該ワークと該プローブとの干渉を回避した移動経路を求め、少なくとも前記プローブの現在位置からの移動方向と前記測定位置又は該測定位置へのアプローチベクトルとを、前記三次元ＣＧ画像とともに前記表示部に表示させたことにより、前記課題を解決したものである。
【０００７】
本願の請求項２に係る発明は、前記処理部で、前記表示部に対して、前記測定位置への距離に応じて、前記プローブの現在位置からの移動方向の表示形態と、前記測定位置又は該測定位置へのアプローチベクトルの表示形態のうちの少なくともいずれかを変更するようにしたものである。
【０００８】
本願の請求項３に係る発明は、前記処理部で、前記プローブの現在位置が変更となるたびに、前記表示部の表示状態を更新するようにしたものである。
【０００９】
本願の請求項４に係る発明は、プローブの位置情報を出力する三次元形状測定機と、該位置情報を処理する処理部と、該処理部で得られた処理情報を表示する表示部と、を備え、前記プローブによりワークの三次元形状を測定する三次元形状測定装置の制御用ソフトウェアにおいて、予め取得した前記ワークの三次元形状情報から前記プローブの現在位置を視点とした該ワークの三次元ＣＧ画像を合成する処理と、該ワークにおける測定位置が指定されると該ワークと該プローブとの干渉を回避した移動経路を求める処理と、少なくとも前記プローブの現在位置からの移動方向と前記測定位置又は該測定位置へのアプローチベクトルとを、前記三次元ＣＧ画像とともに前記表示部に表示させる処理と、を前記処理部に行わせるようにしたものである。
【００１０】
なお、三次元ＣＧ画像は、カメラで直接撮像された画像とは異なり、三次元のコンピュータグラフィック画像である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プローブの測定位置への正確かつ迅速な到達が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る三次元形状測定装置の一例を示す模式図
【図２】図１の処理部の構成ブロックの一例を示す模式図
【図３】図１の表示部に表示されるナビゲーション表示の一例を示す模式図
【図４】図１の表示部に表示されるナビゲーション表示の別の一例を示す模式図
【図５】図１の表示部に表示されるナビゲーション表示の更に別の一例を示す模式図
【図６】図１の処理部で求める移動経路を決定する際に定めるワークボックスの一例を示す模式図
【図７】図１の処理部で行う処理手順の一例に基づくフローチャート
【図８】図７の処理を実現させるための制御用ソフトウェアの一例を示す模式図
【図９】本発明の第２実施形態に係る三次元形状測定機の一例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１４】
本発明に係る第１実施形態について、図１から図８を用いて説明する。
【００１５】
最初に、本実施形態に係る三次元形状測定装置１００の構成を説明する。
【００１６】
三次元形状測定装置１００は、図１に示す如く、三次元形状測定機１０２と、処理部１３０と、表示部１４０と、入力部１４２と、を備える。なお、入力部１４２は例えばタッチパネル等として表示部１４０と一体となっていてもよい。また、本実施形態では、ワークＷが図３に示すような自動車の車体とされているが、それよりも小さくてもよいし（例えば、顕微鏡を介さなければ確認できないような微小部品）、更に大きくてもよい（例えば、船舶や航空機などのフレーム部品）。
【００１７】
前記三次元形状測定機１０２は、図１に示す如く、アーム型多関節座標測定機であって、作業台等に固定されたベース１２２に垂直に立設する支柱１２０を備えている。この支柱１２０と第２アーム１１４の一端とは、２軸方向に対して回動自由で且つそれぞれの回転角度を検出可能なロータリーエンコーダ（図示省略）を内蔵した第３関節１１６を介して接続されている。第２アーム１１４の他端と第１アーム１１０の一端とは、第３関節１１６と同様の第２関節１１２を介して接続されている。更に、第１アーム１１０の他端とプローブヘッド１０６とは、第２関節１１２と同様の第１関節１０８を介して接続されている。このプローブヘッド１０６の先端に、プローブ１０４が備えられている。プローブ１０４は、その先端（プローブ先端）１０４Ａがボールとされた接触式のボールプローブである。
【００１８】
ここで、プローブ１０４、プローブヘッド１０６、第１、第２アーム１１０、１１４、並びに支柱１２０の長さ及び位置関係は予め明確にされている。そして、プローブ１０４のボールの中心座標値を計測しておくことで、このボールの中心座標値に対してボールの半径分のオフセット処理を行うことができ、ボールとワークＷとの接触位置を正確に計測することが可能である。このため、第１〜第３関節１０８、１１２、１１６に内蔵されたロータリーエンコーダの出力に基づいて、ベース１２２を基準とする座標系でプローブ先端１０４Ａの現在位置を正確に求めることができる。即ち、三次元形状測定機１０２は、当該ロータリーエンコーダの出力で、プローブ１０４の（プローブ先端１０４Ａの）位置情報を正確に出力することが可能である（以降、「プローブ１０４のプローブ先端１０４Ａ」を単に「プローブ１０４」とも称する）。なお、三次元形状測定機１０２でワークＷの三次元形状を測定する際には、作業者は、プローブヘッド１０６を直接掴んで操作する。即ち、作業者は、ワークＷに対してプローブ１０４を自由な方向から近づけることができ、自由な角度で接触させることが可能である。
【００１９】
前記処理部１３０は、図１に示す如く、三次元形状測定機１０２に接続されている。そして、処理部１３０は、三次元形状測定機１０２から出力される位置情報を処理する。そして、処理部１３０は、プローブ１０４の現在位置が変更となるたびに、新たなプローブ１０４の現在位置に基づき、プローブ１０４の位置情報を処理し、表示部１４０の表示状態を更新させる。
【００２０】
処理部１３０は、具体的には、図２に示す如く、画像合成部１３２と経路決定部１３４と表示制御部１３６とを備える。なお、処理部１３０には、図示せぬ記憶部があり、そこに予め取得したワークＷ（図３参照）の三次元形状情報や各種初期設定値等が記憶される。また、本実施形態では、画像合成部１３２が経路決定部１３４よりも前に処理するようにされているが、その順序は逆であってもよい。
【００２１】
画像合成部１３２は、予め取得したワークＷの三次元形状情報からプローブ１０４の現在位置を視点としたワークＷの三次元ＣＧ画像を合成する（三次元ＣＧ画像は、カメラで直接撮像された画像とは異なり、三次元のコンピュータグラフィック画像である）。即ち、この三次元ＣＧ画像は、プローブ１０４がワークＷに近づくとワークＷの三次元ＣＧ画像が大きくなり、ワークＷから離れるとワークＷの三次元ＣＧ画像が小さくなるようにされている。ただし、表示制御部１３６での設定によりこの拡大縮小モードは有効／無効の設定が可能とされている。このため、プローブ１０４が近づいてもワークＷの三次元ＣＧ画像を拡大縮小はせず、回転だけ行うようなモードも表示制御部１３６では設定可能とされている。なお、予め取得したワークＷの三次元形状情報は、記憶部に記憶されたＣＡＤ設計データでもよいし、マスターワークなどの測定済みのデータでもよい。或いは、三次元形状測定機１０２によるワークＷの概略的な測定で取得してよい。なお、予め取得したワークＷの三次元形状情報としてＣＡＤ設計データなどを用いる際にも、三次元形状測定機１０２によってワークＷの概略的な測定を行い、ベース１２２を基準とする座標系への整合を取ることが好ましい。
【００２２】
経路決定部１３４は、入力部１４２により又は記憶部に記憶された信号に従って、ワークＷにおける測定位置が指定されるとワークＷとプローブ１０４との干渉を回避した移動経路を求める。一例として、まず、予め取得したワークＷの三次元形状情報に対して、ワークＷの存在する領域全てを覆う直方体形状のワークボックス１３４Ａ（図６の破線で示す直方体）を求める。ワークＷに対するワークボックス１３４Ａの大きさは、大きすぎず、且つワークＷとプローブ１０４との干渉が生じ得ない大きさに適宜定めることができる。そして、測定位置から測定位置に最も近いワークボックス１３４Ａの側面までの距離であるアプローチ経路を求める。そして、その側面上のアプローチ経路の終点から、プローブ１０４の現在位置までの最短経路をワークボックス１３４Ａの内側に入らないように、ワークボックス１３４Ａの側面（上面を含む）に沿って求める。つまり、アプローチ経路と最短経路とから移動経路全てを求めることができる。なお、ワークＷの大きさが、プローブ１０４を手動で動かす際に、困難を伴う場合（例えば、プローブ１０４を手で持って移動させることが困難なほどワークＷの高さが高い（例えば１ｍ以上）場合）には、ワークボックス１３４Ａの上面を経由しないように移動経路を求める（この判定は、自動でもよいし入力部１４２から手動で行ってもよい）。なお、本実施形態では、ワークボックス１３４Ａは、直方体とされているが、ワークＷの形状に応じて、例えば円柱形状などの別の立体形状としてもよい。ワークボックス１３４Ａは、ワークＷの三次元ＣＧ画像を縮小・拡大・回転・移動等させる際に基本となるサイズとしても扱われる。
【００２３】
表示制御部１３６は、図３に示す如く、得られた移動経路全てを曲線で、ワークＷの三次元ＣＧ画像とともに表示部１４０に表示（単にナビゲーション表示とも称する）させる（移動経路全てをワークボックス１３４Ａに沿って直線で示してもよい）。即ち、得られた移動経路全てとワークＷの三次元ＣＧ画像とを処理情報として表示部１４０に対して出力する。ここでの移動経路は、符号１０５Ａの実線矢印で示されている。即ち、この符号１０５Ａで、プローブ１０４の現在位置からの移動方向と、測定位置へのアプローチベクトルとが表示されている（アプローチベクトルはどの方向から測定位置に到達するのかを示す）。なお、表示部１４０では、表示制御部１３６によってプローブ１０４の位置が画面中央手前側とされ、その奥行き側に測定位置がくるようにされている。本実施形態では、プローブ１０４の表示形態を白抜き丸としているが、プローブ１０４を人型や飛行機のシルエットなどにしてもよい。もちろん、プローブ１０４の表示形態をプローブの種類に応じて変更させてもよい（例えば、プローブがボールプローブであればこの場合のように白抜き丸として、プローブがレーザプローブであれば、レーザプローブのシルエットなどに変更する。その場合には、プローブの種類を容易に表示部で確認することができる）。
【００２４】
なお、これに限らず、表示制御部１３６は、図４に示す如く、プローブ１０４の現在位置からの移動方向（白抜き矢印１０５Ｃ）と測定位置へのアプローチベクトル（白抜き矢印１０５Ｂ）とを、ワークＷの三次元ＣＧ画像とともに表示部１４０にナビゲーション表示として表示させてもよい。あるいは、図５に示す如く、プローブ１０４の現在位置からの移動方向（白抜き矢印１０５Ｄ）と測定位置（符号ＭＰ）とを、ワークＷの三次元ＣＧ画像とともに表示部１４０に表示させてもよい（図５では、ワークＷの重心位置が表示部１４０の画面中央にくるようにされている）。なお、図５では、測定位置の表示は黒丸で示しているが、チェッカーフラッグなどの目立つシンボルマークをアニメーション表示してもよい。
【００２５】
また、表示制御部１３６は、表示部１４０に対して、プローブ１０４の現在位置から測定位置への距離に応じて段階的に、プローブ１０４の現在位置からの移動方向の表示形態と、測定位置又は測定位置へのアプローチベクトルの表示形態のうちの少なくともいずれかを変更させるようにしてもよい。変更される表示形態としては、例えば、矢印の色や大きさなどであってもよい。矢印の色を変える場合は、例えば、プローブ１０４の現在位置が測定位置まで遠く離れているときには赤などの暖色系の色で表示し、近づくにつれて青などの寒色系の色で表示することができる。また、表示制御部１３６は、移動経路が決定された段階で、プローブ１０４を測定位置まで移動させた際の表示部１４０におけるワークＷの三次元ＣＧ画像の変化をアニメーションで再生するデモンストレーションを行うように設定することもできる。その際には、作業者は、ワークＷの三次元ＣＧ画像の変化をイメージとして残した状態で、プローブ１０４を移動させることができ、よりプローブ１０４の移動を効率的に行うことができる。
【００２６】
前記表示部１４０は、図１に示す如く、処理部１３０に接続されており、処理部１３０で得られた処理情報を上述した表示制御部１３６の信号に従って表示することができる。また、表示部１４０は、三次元形状測定機１０２や入力部１４２からの出力も表示可能とされている。
【００２７】
前記入力部１４２は、図１に示す如く、処理部１３０に接続されており、処理部１３０における処理内容の決定や各種初期設定値を入力することができる。入力部１４２としては、キーボードやマウスやタッチパネルやジョイステックなどを単体或いは複数組み合わせて用いることができる。入力部１４２は、移動経路の決定のために、干渉回避のためのワークボックス１３４Ａの大きさ設定やワークボックス１３４Ａの上面経由有無を含めた移動経路の編集を行うことも可能とされている。また、入力部１４２は、測定位置の入力やナビゲーション表示の方法を設定する。具体的には、移動経路全てを図３に示すように実線矢印１０５Ａで表示させるのでなく、図４に示すようにプローブ１０４の現在位置からの移動方向と測定位置へのアプローチベクトルとをそれぞれ白抜き矢印１０５Ｃ、１０５Ｂで示すように設定してもよい。また、移動経路の設定が終了した際には、入力部１４２は、プローブ１０４の現在位置から測定位置までの移動をデモンストレーションさせるように設定してもよい。また、入力部１４２は、測定位置への到達条件の設定やナビゲーション終了の条件なども定めてもよい。
【００２８】
次に、本実施形態の三次元形状測定装置１００における処理部１３０で行う処理手順の一例を、図７を用いて以下に説明する。
【００２９】
最初に、入力部１４２により、処理部１３０に対して、表示部１４０における表示方法や測定位置への到達判定条件等を設定する（ステップＳ２）。
【００３０】
次に、ベース１２２を基準とする座標系におけるワークＷの三次元形状情報を取得する（ステップＳ４）。即ち、ワークＷのＣＡＤ設計データがあれば、ワークＷ上の主な部分を仮測定し、その仮測定結果に基づいてＣＡＤ設計データをベース１２２を基準とする座標系へ整合させる。これに基づき、経路決定部１３４で、ワークボックス１３４Ａを設定することとなる。なお、ワークＷのＣＡＤ設計データがなければ、ワークボックス１３４Ａを設定可能な程度に、ワークＷの三次元形状を仮測定することとなる。
【００３１】
次に、測定位置の指定を行う（ステップＳ６）。測定位置が複数あるときには、毎回入力部１４２により指定してもよいし、事前に記憶部に記憶させておいたリストから順番に測定位置を処理部１３０に読み出すようにしてもよい。
【００３２】
次に、プローブ１０４の現在位置の取得を行う（ステップＳ８）。プローブ１０４の現在位置は、三次元形状測定機１０２のロータリーエンコーダの出力に基づいて求められる。そして、図７のステップＳ８〜Ｓ１６が、測定位置に到達するまで所定時間ごとに繰り返される。
【００３３】
次に、画像合成部１３２で三次元ＣＧ画像の合成を行う（ステップＳ１０）。プローブ１０４の視点で、ワークＷの三次元ＣＧ画像を求める。ここで、プローブ１０４の現在位置は表示部１４０の画面中央手前側とされ、ワークＷにおける測定位置は表示部１４０の画面中央奥行き側とされる。従って、プローブ１０４の現在位置がワークＷに近ければワークＷの三次元ＣＧ画像は拡大して表示可能となる。つまり、表示制御部１３６で、プローブ１０４の現在位置と測定位置の距離に応じてワークＷの三次元ＣＧ画像を拡大縮小する拡大縮小モードが有効な場合は、表示部１４０でワークＷが回転拡大縮小され、無効の場合は、表示部１４０でワークＷが回転のみがなされる。なお、ここでの三次元ＣＧ画像は、プローブ１０４の現在位置が変更になるたびに、再合成されて更新される。即ち、この三次元ＣＧ画像では、プローブ１０４の現在位置からワークＷにおける測定位置に向かう直線的なベクトルは、常に表示部１４０の画面中央手前側から奥行き側に向かうようにされている。
【００３４】
次に、経路決定部１３４で、移動経路の決定を行う（ステップＳ１２）。具体的には、ワークＷに対してワークＷの存在する領域全てを覆う直方体形状のワークボックス１３４Ａを設定する。そして、原則的には、測定位置から一番近いワークボックス１３４Ａの側面へのアプローチ経路を求めて、その側面上のアプローチ経路の終点からプローブ１０４の現在位置までの最短経路を求める。このため、ワークボックス１３４Ａを設定したことで、少なくとも最短経路におけるプローブ１０４とワークＷとの干渉が回避されている。なお、ここでの移動経路も、所定時間おきに図７のステップＳ８〜Ｓ１６が繰り返されることにより更新される。
【００３５】
次に、表示制御部１３６によって、表示部１４０にナビゲーション表示をさせる（ステップＳ１４）。具体的には、ステップＳ２で定めた表示方法等に基づき、少なくとも、プローブ１０４の現在位置からの移動方向と測定位置又は測定位置へのアプローチベクトルとが、ワークＷの三次元ＣＧ画像とともに表示部１４０に表示される。なお、ここでのナビゲーション表示も、所定時間おきに図７のステップＳ８〜Ｓ１６が繰り返されることにより更新される（つまり、所定時間の間隔が短ければ、ワークＷの三次元ＣＧ画像と少なくともプローブ１０４の現在位置からの移動方向と測定位置又は測定位置へのアプローチベクトルとがほぼリアルタイムで描き直されることとなる）。そして、プローブ１０４の現在位置がワークＷに近づくと、表示部１４０にワークＷの三次元ＣＧ画像が拡大表示可能となる。つまり、表示制御部１３６で、プローブ１０４の現在位置と測定位置の距離に応じてワークＷの三次元ＣＧ画像を拡大縮小する拡大縮小モードが有効な場合は、表示部１４０でワークＷが拡大縮小される。また、プローブ１０４の現在位置が、図３に示す如く、ワークＷに対して左側に移動すると、表示部１４０のワークＷの三次元ＣＧ画像は画面上で右側に移動する。
【００３６】
なお、表示部１４０に測定位置が直接的に表示されない状態では、ほとんどの場合にプローブ１０４の現在位置はワークボックス１３４Ａの外側にあり、プローブ１０４はワークボックス１３４Ａの外側で移動するようにナビゲーション表示がなされる。プローブ１０４を移動した結果、測定位置が表示部１４０に直接的に見えるように表示された状態となると、ナビゲーション表示によりプローブ１０４はワークボックス１３４Ａの外側から内側に移動可能となる。即ち、ワークボックス１３４Ａが設定されることで、測定位置が表示部１４０に直接的に表示されない状態では、ナビゲーション表示に沿ったプローブ１０４の移動ではプローブ１０４とワークＷとが干渉することは確実に回避される。そして、測定位置が表示部１４０に直接的見えるように表示された状態では、プローブ１０４も表示されていることから、ワークボックス１３４Ａ内にプローブ１０４が移動してもプローブ１０４がワークＷと干渉するか否かが容易に判断でき、プローブ１０４がワークＷと干渉することを回避することができる。しかも、ワークボックス１３４Ａを設定することで、移動経路の距離を相応に短くできるので、プローブ１０４の測定位置への到達を迅速に行うことができる。
【００３７】
次に、プローブ１０４が測定位置への到達がなされたかどうかを判定する。なお、作業者が指定した測定位置はその周辺を測定するための目安とすることもある。このため、測定位置へ到達したと判定するためのプローブ１０４と測定位置との距離をあらかじめ到達範囲として設定しておき、その到達範囲に入れば測定位置への到達がなされたとしてもよい。測定位置への到達がなされなければ（ステップＳ１６でＮｏ）、再びプローブ１０４の現在位置は変更され、その現在位置の取得がなされる（ステップＳ８）。
【００３８】
測定位置への到達がなされると（ステップＳ１６でＹｅｓ）、全ての測定位置への移動を完了したかどうかを判定する。この判定は、自動で判断してもよいし、手動で判断してもよい。全ての測定位置への移動を完了していなければ（ステップＳ１８でＮｏ）、再び測定位置の指定がなされる（ステップＳ６）。そして、全ての測定位置への移動を完了すれば（ステップＳ１８でＹｅｓ）、ナビゲーション表示が終了となる。
【００３９】
従来技術によれば、表示部に示された座標値や測定位置までの距離を数値で確認したり、音で測定位置に対しての距離を判断したり、プローブの移動方向を作業者自身で考えたりする必要があった。
【００４０】
しかしながら、本実施形態においては、三次元ＣＧ画像で表示されたワークＷに対して測定位置までの移動経路を矢印等で表示する、つまりナビゲーション表示することで、作業者にとってはプローブ１０４を移動させる方向が理解しやすい。そして、作業者は、ナビゲーション表示に従ってプローブ１０４を移動させることで、プローブ１０４を容易に測定位置に到達させることができる。その際には、従来のような座標値などの数値を意識する必要もなく、且つ周辺の環境音の中で音に集中する必要もないため、作業者の作業負担を少なくすることができる。
【００４１】
しかも、移動経路に従って測定位置にプローブ１０４を到達させるという方法は、非常にシンプルで、熟練を必要とせずにすぐに実行できる。このため、作業者が、ワークＷの測定位置を詳細に記憶しなくても、また事前に訓練をしなくても十分な正確性を持って測定位置にプローブ１０４を到達させることができる。
【００４２】
加えて、表示制御部１３６で拡大縮小モードが有効な場合は、プローブ１０４がワークＷから離れると表示部１４０のワークＷの三次元ＣＧ画像が縮小される。また、プローブ１０４がワークＷに近づくと表示部１４０のワークＷの三次元ＣＧ画像が拡大される。しかも、処理部１３０は、所定時間おきに表示部１４０の表示状態を更新させる。即ち、プローブ１０４の視点、即ち作業者の視点のワークＷの三次元ＣＧ画像をリアルタイムに更新して表示部１４０に表示することが可能となる。このため、移動経路全て及び詳細な測定位置を把握しやすくなり、短時間に測定位置へプローブ１０４を到達させることが可能となる。
【００４３】
なお、これに限らず、必ずしも所定時間おきに表示部１４０の表示状態を更新させる必要はなく、表示部１４０の表示状態の更新をプローブ１０４の現在位置が変更となるたびに更新させてもよい。あるいは、作業者がプローブ１０４を移動している時はあまり表示部１４０を見ず、止まってから表示部１４０のナビゲーション表示を確認するというような使用を想定してプローブ１０４の移動（作業者の移動）が停止（厳密にはプローブ位置がある一定範囲に滞留）した場合や、ワークボックス１３４Ａ内へプローブ１０４を移動させる場合などに表示部１４０の更新を行ってもよい。
【００４４】
また、処理部１３０は、表示部１４０に対して、測定位置への距離に応じて、プローブ１０４の現在位置からの移動方向の表示形態と、測定位置又は測定位置へのアプローチベクトルの表示形態のうちの少なくともいずれかを変更させることが可能である。このため、表示部１４０を見るだけで作業者が測定位置に近いか遠いかを認識することができる。即ち、作業者は測定位置に十分近づいてから測定作業へ集中できるので、作業効率を向上でき、結果的に測定作業を迅速に行うことができる。なお、これに限らず、測定位置への距離に関係せずに、上記表示形態を一定にしていてもよい。
【００４５】
即ち、本実施形態においては、プローブ１０４の測定位置への正確かつ迅速な到達が可能となる。
【００４６】
なお、複数の測定位置がリストで与えられていた場合には、リストの中でプローブ１０４の現在位置に最も近い測定位置を選び、その測定位置に対してナビゲーション表示をしてもよい。つまり、その場合には、リストを作る段階で効率的に移動可能となる順番に複数の測定位置を並べる手間を省くことができる。そして、実際に測定する段階で、処理部１３０がプローブ１０４の現在位置に最も近い測定位置に対してナビゲーション表示を表示部１４０にさせることで、効率よく測定作業を行うことが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態においては、表示部１４０に上述したナビゲーション表示をさせるように、処理部１３０が画像合成部１３２と経路決定部１３４と表示制御部１３６とをハードウェア的に備えていることを想定したが、これらをソフトウェアで実現してもよい。即ち、制御用ソフトウェア１５０が、プローブ１０４の位置情報を出力する三次元形状測定機１０２と、位置情報を処理する処理部１３０と、処理部１３０で得られた処理情報を表示する表示部１４０と、を備え、プローブ１０４によりワークＷの三次元形状を測定する三次元形状測定装置１００を制御するようにされていてもよい。そして、制御用ソフトウェア１５０は、予め取得したワークＷの三次元形状情報からプローブ１０４の現在位置を視点としたワークＷの三次元ＣＧ画像を合成する処理と、ワークＷにおける測定位置が指定されるとワークＷとプローブ１０４との干渉を回避した移動経路を求める処理と、少なくともプローブ１０４の現在位置からの移動方向と測定位置又は測定位置へのアプローチベクトルとを、三次元ＣＧ画像とともに表示部１４０に表示させる処理と、を処理部１３０に行わせるようにしてもよい。
【００４８】
具体的に、制御用ソフトウェア１５０は、図８に示す如く、各種初期設定や測定位置の入力要求を含めたナビゲーション表示条件の初期設定機能１５２と、三次元形状測定機１０２からの出力及びワークＷのＣＡＤ設計データを取り込み、三次元ＣＧ画像を合成する画像合成機能１５４と、ワークボックス１３４Ａを定めプローブ１０４の移動経路を決定する経路決定機能１５６と、プローブ１０４とワークＷと測定位置と移動経路などについて表示部１４０に対してナビゲーション表示を制御する表示制御機能１５８と、を備えることができる。
【００４９】
本発明について第１実施形態を挙げて説明したが、本発明は第１実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。
【００５０】
例えば、第１実施形態においては、図１で示す如く、三次元形状測定機１０２がアーム型多関節座標測定機とされていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、三次元形状測定機は図９に示すような門型（第２実施形態）あるいはＣ型のフレームを備えた三次元形状測定機のボールプローブや、タッチ信号プローブなどの接触式プローブであってもよい。また、三次元形状測定機で用いられるプローブは、ラインレーザ等を用いた非接触式プローブなどであってもよい。そして、三次元形状測定機は必ずしも手動式とは限定されず、例えば自動操作の三次元形状測定機であって自動計測前に行うティーチングの際に、本発明を適用してもよい。
【００５１】
また、上記実施形態においては、三次元形状測定機がＣＣＤカメラなどの撮像素子を有していないが、プローブヘッドに撮像素子も搭載され、その画像も三次元ＣＧ画像と併せて表示部に表示されてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態においては、表示部へのナビゲーション表示を行うこととしたが、ナビゲーション表示に連動して、音声などによるナビゲーションも同時に行ってもよい。
【００５３】
また、上記実施形態においては、三次元形状測定装置に入力部が備えられていたが、入力部は必須ではなく、処理部の記憶部に記憶されたデータを読み出すことですべての処理が行われるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、プローブの位置情報を出力する三次元形状測定機と、該位置情報を処理する処理部と、該処理部で得られた処理情報を表示する表示部と、を備える三次元形状測定装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１００…三次元形状測定装置
１０２、２０２…三次元形状測定機
１０４…プローブ
１０４Ａ…プローブ先端
１０６…プローブヘッド
１０８、１１２、１１６…関節
１１０、１１４…アーム
１２０…支柱
１２２…ベース
１３０…処理部
１３２…画像合成部
１３４…経路決定部
１３４Ａ…ワークボックス
１３６…表示制御部
１４０…表示部
１４２…入力部
１５０…制御用ソフトウェア
１５２…初期設定機能
１５４…画像合成機能
１５６…経路決定機能
１５８…表示制御機能
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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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