(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象であるワークが載置されるステージと、前記ワークを撮像する撮像システムと、前記撮像システムに対する前記ステージの位置を測定するスケールベースの測定部と、表示部と、前記表示部に表示されるユーザインターフェイスと、前記ユーザインターフェイスへの操作に基づいてマシンビジョン検査システムの各部を制御する制御システムとを有し、前記検査対象の正確な寸法や位置の測定結果を取得するマシンビジョン検査システムであって、
位置測定結果を得るために使用される第１動作状態および第２動作状態を有し、
前記第１動作状態は、前記測定部で測定されたスケールベースの位置に基づいて画像の位置を決定する機能を有し、
前記第２動作状態は、画像相関を用いた第２状態位置測定に基づいて少なくとも一つの第２状態画像の位置を測定する機能を有し、
前記第２状態位置測定は、第１位置測定により測定される第１画像位置で撮像される第１画像を参照する機能と、
前記第１画像位置から前記第２状態画像を撮像するための第２状態画像位置に向けて前記ステージを移動させて前記第１画像位置と前記第２状態画像位置との間の重複画像を撮像する機能と、
前記第２状態画像位置で前記第２状態画像を撮像する機能と、
前記第１画像、前記重複画像および前記第２状態画像に前記画像相関を適用して決定される画像変位のセットと前記第１位置測定とに基づいて前記第２状態画像の位置を測定する機能と、を含み、
前記ユーザインターフェイスは、少なくとも前記マシンビジョン検査システムの学習モード操作中に前記表示部に表示されるとともに、
前記ユーザインターフェイスは、前記第２状態位置測定を実行可能な前記第２動作状態がオン状態であることを示す第２状態インジケータを有することを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項２】
請求項１のマシンビジョン検査システムにおいて、
前記ユーザインターフェイスは、ユーザによって操作されて前記第２状態位置測定を含む前記第２動作状態の起動および終了の少なくとも一方を行う第２状態起動部を含み、
前記学習モード操作中のユーザによる前記第２状態起動部の操作に応じて、前記第１動作状態と前記第２動作状態とを切り替えることを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項３】
請求項２に記載のマシンビジョン検査システムにおいて、
前記第２状態起動部および前記第２状態インジケータが、単一のユーザインターフェイス要素により設けられることを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のマシンビジョン検査システムにおいて、
前記制御システムは、前記第２状態起動部によって前記第２動作状態が起動された際に、現在の画像の画像位置を前記第１画像位置として自動的に定義することを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れかに記載のマシンビジョン検査システムにおいて、
前記マシンビジョン検査システムは、学習モード操作中にユーザによって操作されて、前記撮像システムに対する前記ステージの位置を定義する動作制御部を有し、
前記制御システムは、前記第１画像位置と前記第２状態画像位置との間の移動経路に沿った前記重複画像間の間隔を自動的に決定する機能を有することを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項６】
請求項５に記載のマシンビジョン検査システムにおいて、
前記第１画像位置から前記第２状態画像位置へと前記ステージを移動させる機能は、前記ユーザが前記動作制御部を使って前記第１画像位置と第２状態画像位置との間の前記移動経路を定義する中間位置を定義する機能をさらに含むことを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載のシンビジョン検査システムにおいて、
前記マシンビジョン検査システムは、前記第２動作状態で前記第２状態位置測定を実行するための、前記第１画像を基準とする最大推奨変位限界を示す高精度位置測定限界パラメータを有することを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項８】
請求項７に記載のマシンビジョン検査システムにおいて、
前記ユーザインターフェイスは、（ａ）前記第１画像を基準とする現在の変位と前記最大推奨変位限界との関係、および（ｂ）第１画像を基準とする現在の変位が前記最大推奨変位限界を超える場合の警告、のうち少なくとも一方を示す高精度位置測定変位限界状況インジケータを有することを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項９】
請求項８に記載のマシンビジョン検査システムにおいて、
前記高精度位置測定変位限界状況インジケータおよび前記第２状態インジケータが、単一のユーザインターフェイス要素により設けられることを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れかに記載のマシンビジョン検査システムにおいて、
前記ユーザインターフェイスは、前記学習モード操作中にユーザによって操作されて前記第１画像中の第１対象と前記第２状態画像中の第２対象との間の距離測定を定義する要素を含み、
前記距離測定は、第１位置測定と第２状態位置測定との差と各画像に対する各対象の位置の差との和を決定する機能を含むことを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０の何れかに記載のマシンビジョン検査システムにおいて、
前記学習モード操作中に、前記第２動作状態は、前記画像変位のセットの決定に利用される前記画像相関についての画像相関品質測定基準を評価する機能を有し、
前記ユーザインターフェイスは、前記画像相関品質測定基準に基づいて表示される低画像相関インジケータを有することを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１の何れかに記載のマシンビジョン検査システムにおいて、
前記第２動作状態は、前記画像相関によって示される位置測定結果と前記測定部によって示される位置測定結果とを比較する誤差確認機能をさらに含むことを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のマシンビジョン検査システムにおいて、
前記画像相関によって示される距離と前記測定部によって示される距離との差が、前記スケールベースの測定部の予測誤差マージンと所定の安全マージンとの和を超える場合に、前記画像相関により決定される位置測定が不正確な可能性があることを示す警告を前記ユーザインターフェイス中に示す機能と、状況を記録する機能と、前記測定部により示される位置測定結果を現在の位置測定結果として示す機能と、の少なくとも一つを実行する機能を有することを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３の何れかに記載のマシンビジョン検査システムにおいて、
前記第２動作状態が、（ａ）前記重複画像と（ｂ）前記第２状態画像との少なくとも一方のスケールベースでの近似画像位置を示すために前記測定部を利用する機能をさらに含み、
前記スケールベースでの近似画像位置に基づいて、前記第２動作状態で用いる画像相関アルゴリズムの画素オフセットの探索範囲を定めることを特徴とするマシンビジョン検査システム。
【請求項１５】
検査対象であるワークを載置するステージと、前記ワークを撮像する撮像システムと、前記撮像システムに対する前記ステージの位置を測定するスケールベースの測定部と、表示部と、前記表示部に表示されるユーザインターフェイスと、前記ユーザインターフェイスへの操作に基づいてマシンビジョン検査システムの各部を制御する制御システムとを有するマシンビジョン検査システムにおいて、前記検査対象の正確な位置測定結果を取得するための位置測定結果の決定方法であって、
前記マシンビジョン検査システムに前記位置測定結果を得るために使用する第１動作状態および第２動作状態を設けておき、
前記第１動作状態では、前記測定部で測定されたスケールベースの位置に基づいて画像の位置を決定し、
前記第２動作状態では、画像相関を用いた第２状態位置測定に基づいて少なくとも一つの第２状態画像の位置を測定し、
前記第２状態位置測定では、
第１位置測定により測定される第１画像位置で撮像される第１画像を参照し、
前記第２状態画像を撮像するための第２状態画像位置に向けて前記ステージを移動させ、
前記第１画像位置と前記第２状態画像位置との間の重複画像を撮像し、
前記第２状態画像位置で前記第２状態画像を撮像し、
前記第１画像、前記重複画像および前記第２状態画像に前記画像相関を適用して決定される画像変位のセットと前記第１位置測定とに基づいて前記第２状態画像の位置を測定する処理を行い、
少なくとも前記マシンビジョン検査システムの学習モード操作中には、前記ユーザインターフェイスを前記表示部上に表示し、
前記第２状態位置測定を実行可能な前記第２動作状態がオン状態であるときに、前記ユーザインターフェイスに第２状態インジケータを表示することを特徴とする位置測定結果の決定方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の位置測定結果の決定方法において、
前記ユーザインターフェイスは、ユーザによって操作されて、前記第２状態位置測定を提供する、前記第２動作状態の（ａ）起動および（ｂ）停止のうち少なくとも一方を行う第２状態起動部を含み、
前記学習モード操作中のユーザによる前記第２状態起動部の操作に応じて、前記第１動作状態と前記第２動作状態とを切り替えることを特徴とする位置測定結果の決定方法。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６に記載の位置測定結果の決定方法において、
前記マシンビジョン検査システムは、前記第２動作状態で前記第２状態位置測定を実行するための、前記第１画像を基準とする最大推奨変位限界を示す高精度位置測定限界パラメータを有し、
前記ユーザインターフェイスは、（ａ）前記第１画像を基準とする現在の変位と前記最大推奨変位限界との関係、および（ｂ）前記第１画像を基準とする現在の変位が前記最大推奨変位限界を超える場合の警告、の少なくとも一方を示す高精度位置測定変位限界状況インジケータを有し、
前記第２動作状態の前記第２状態位置測定が前記学習モード操作中にオン状態の時に、前記高精度位置測定変位限界状況インジケータを表示することを特徴とする位置測定結果の決定方法。
【請求項１８】
請求項１５から請求項１７の何れかに記載の位置測定結果の決定方法において、
前記第２動作状態は、（ａ）前記重複画像および（ｂ）前記第２状態画像の少なくとも一方のスケールベースの近似画像位置を示すために前記測定部を利用する工程をさらに含み、
前記画像変位のセットを決定するために前記第２動作状態で使用される画像相関アルゴリズムの画素オフセットの探索範囲が前記近似画像位置に基づいて定義されることを特徴とする位置測定結果の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マシンビジョン検査システムおよびその位置測定結果の決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
検査対象の様々な特徴を検査するために、検査対象の正確な位置（距離や寸法を含む）の測定結果を取得する精密なマシンビジョン検査システム（以下「ビジョンシステム」と略称することがある）が利用されている。
マシンビジョン検査システムは、一般に、検査対象（ワーク）を載置して複数の方向に移動可能な精密ステージと、ワークを撮影するカメラと、ワークを照明しかつワーク画像をカメラへ導く光学システムと、これらの各部を制御しかつカメラで撮影した画像を処理するコンピュータとを有する。
【０００３】
このようなマシンビジョン検査システムのうち、汎用「オフライン」精密ビジョンシステムとして、米国イリノイ州オーロラのＭｉｔｕｔｏｙｏ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  （ＭＡＣ）から市販されるパーソナルコンピュータベースのビジョンシステムである「ＱＵＩＣＫ  ＶＩＳＩＯＮ（登録商標）シリーズ」およびソフトウェアである「ＱＶＰＡＫ（登録商標）」がある。これらの特徴および操作は、非特許文献１および非特許文献２に概説されている。
この種のシステムは、顕微鏡型光学システムを使用可能であり、かつそのステージを移動できるため、サイズが小さなワークから大きなワークまで、様々な倍率で検査画像を得ることができる。
【０００４】
このようなマシンビジョン検査システムを用いた測定動作においては、一般的に自動映像検査が利用される（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示されるように、自動映像検査計測機器は、自動検査のイベントシーケンスを、各特定のワーク構造ごとに、ユーザが定義可能とするプログラム機能をもつ。
ユーザ定義されるプログラムは、例えば、検査イベントを予め記述しておくテキストベースのプログラムとして作成できるほか、「学習モード」または「訓練モード」と呼ばれる記録モードにより作成される。
記録モードでは、マシンビジョン検査システムにおいて、ユーザがグラフィカルユーザインターフェイスを使って検査作業のシーケンスを実行すると、マシンビジョン検査システムが実行されたシーケンスに対応するマシン制御指示シーケンスを記録し、これにより特定の検査に関する一連の検査イベントシーケンスを累積的に「学習」する。このように、特定の検査イベントシーケンスが、「学習モード」によりプログラムとして定義されると、このシーケンスは実際の測定動作を行う「動作モード」時において、ワーク画像を自動取得あるいは自動分析または検査の際に適宜呼び出して利用できる。
【０００５】
このような特定の検査イベントシーケンスを含むマシン制御指示、すなわち各画像の取得方法および取得された画像の分析／検査方法は、一般に、特定のワーク構造に特有の「パートプログラム」（または「ワークプログラム」）として記憶される。このようなパートプログラムとしては、例えば、ワークに対するカメラの位置の決定方法や、照明レベルや倍率レベルなどの各画像の取得方法を定義するのに用いられる。
さらに、これらのパートプログラムは、例えば「エッジ／境界検出映像ツール」等の１つ以上の映像ツール（以下単に「ツール」と略称することがある）を使った取得された画像の分析／検査方法を定義するのに用いられる。映像ツールとしては、例えば「エッジ／境界検出ツール」、「自動フォーカスツール」、「形状またはパターン照合ツール」、「寸法測定ツール」等がある。
【０００６】
マシンビジョン検査システムにおいては、前述した自動実行のほか、映像ツールを含むグラフィカルユーザインターフェイス機能をユーザが手動で操作して、手動検査および／またはマシン制御操作を行うこともできる（手動モード）。
手動モードで用いる映像ツールの設定および操作パラメータは、予め学習モードによって「自動検査プログラム」又は「パートプログラム」として生成しておくこともできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６５４２１８０号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「QVPAK 3D CNC Vision Measuring Machine User's Guide」（２００３年１月出版）
【非特許文献２】「QVPAK 3D CNC Vision Measuring Machine Operation Guide」（１９９６年９月出版）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
マシンビジョン検査システムにおいて、ミクロンまたはサブミクロン領域での測定の精度および再現性は、特に測定対象（例えばワーク上の２つの点）が単一の視野内にある場合は、マシンビジョン検査システムが使用する検査画像平面に平行なＸ軸およびＹ軸に沿って定常的に確保される。
しかし、複数の視野に分割された対象間の距離測定を行う場合、具体的にはワークが比較的大きく複数の視野にわたって分割して撮影され、これらの視野のうち異なる視野に分かれて存在する２点間の距離測定を行う場合など、その精度は、対象である２点が一つの視野内にある場合の精度より低くなる傾向がある。
【００１０】
すなわち、前述のような異なる視野にある２点間の距離を測定する場合、各視野の画像を撮影した際のステージ位置の差分と、各視野における画像座標上の各点の位置の差分との和によって決定される。このステージ位置は、通常、位置エンコーダ（例えば光学式や静電容量式の直線エンコーダなどのスケールベースのエンコーダ）により確定され、これによる潜在的な位置誤差は、各視野画像に対する画像処理の精度に比べて大きい誤差となる可能性がある。
複数の視野に分割された対象を高精度に測定するため、マシンビジョン検査システムがより高精度に動作することが望まれている。
【００１１】
本発明の目的は、複数の視野に分割された対象を高精度に測定することができるマシンビジョン検査システムおよびその位置測定結果の決定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のマシンビジョン検査システムは、検査対象であるワークが載置されるステージと、前記ワークを撮像する撮像システムと、前記撮像システムに対する前記ステージの位置を測定するスケールベースの測定部と、表示部と、前記表示部に表示されるユーザインターフェイスと、前記ユーザインターフェイスへの操作に基づいてマシンビジョン検査システムの各部を制御する制御システムとを有し、前記検査対象の正確な寸法や位置の測定結果を取得するマシンビジョン検査システムであって、位置測定結果を得るために使用される第１動作状態および第２動作状態を有し、前記第１動作状態は、前記測定部で測定されたスケールベースの位置に基づいて画像の位置を決定する機能を有し、前記第２動作状態は、画像相関を用いた第２状態位置測定に基づいて少なくとも一つの第２状態画像の位置を測定する機能を有し、前記第２状態位置測定は、第１位置測定により測定される第１画像位置で撮像される第１画像を参照する機能と、前記第１画像位置から前記第２状態画像を撮像するための第２状態画像位置に向けて前記ステージを移動させて前記第１画像位置と前記第２状態画像位置との間の重複画像を撮像する機能と、前記第２状態画像位置で前記第２状態画像を撮像する機能と、前記第１画像、前記重複画像および前記第２状態画像に前記画像相関を適用して決定される画像変位のセットと前記第１位置測定とに基づいて前記第２状態画像の位置を測定する機能と、を含み、前記ユーザインターフェイスは、少なくとも前記マシンビジョン検査システムの学習モード操作中に前記表示部に表示されるとともに、前記ユーザインターフェイスは、前記第２状態位置測定を実行可能な前記第２動作状態がオン状態であることを示す第２状態インジケータを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明において、画像相関を用いる第２動作状態測定で参照する第１画像は、予め第１位置測定により測定される第１画像位置で撮像しておいてもよい。第１位置測定は、第１動作状態で行われるスケールベースの位置測定を利用してもよい。
あるいは、第１位置測定は、第２動作状態で行われる第２状態位置測定を利用してもよい。
【００１４】
本発明において、前記ユーザインターフェイスは、ユーザによって操作されて前記第２状態位置測定を含む前記第２動作状態の起動および終了の少なくとも一方を行う第２状態起動部を含み、前記学習モード操作中のユーザによる前記第２状態起動部の操作に応じて、前記第１動作状態と前記第２動作状態とを切り替えることが望ましい。
このような本発明では、ユーザは、例えば学習モード操作中の１回目は、マシンビジョン検査システムを第１動作状態で動作させておき、学習モード操作中の２回目には、第２状態位置測定を含む第２動作状態でマシンビジョン検査システムを動作するように制御することができる。
【００１５】
本発明において、前記第２状態起動部および前記第２状態インジケータが、単一のユーザインターフェイス要素により設けられていることが望ましい。
本発明において、前記制御システムは、前記第２状態起動部によって前記第２動作状態が起動された際に、現在の画像の画像位置を第１画像位置として自動的に定義することが望ましい。
【００１６】
本発明において、前記マシンビジョン検査システムは、学習モード操作中にユーザによって操作されて、前記撮像システムに対する前記ステージの位置を定義する動作制御部を有し、前記制御システムは、前記第１画像位置と前記第２状態画像位置との間の移動経路に沿った前記重複画像間の間隔を自動的に決定する機能を有することが望ましい。
このような本発明では、第１画像位置から第２状態画像位置へとステージを移動させる際に、ユーザが動作制御部を使用することで、移動先となる第２状態画像位置を定義することができる。
具体的には、第２動作状態の第２状態位置測定では、例えば寸法測定映像ツールを使用することで移動先となる第２状態画像位置を指定することができ、これによりユーザは第２状態画像中の第２対象を選択し、第２状態画像中の選択された第２対象と第１画像中の第１対象の間で距離測定を行うことができる。
【００１７】
本発明において、前記第１画像位置から前記第２状態画像位置へと前記ステージを移動させる機能は、前記ユーザが前記動作制御部を使って前記第１画像位置と第２状態画像位置との間の前記移動経路を定義する中間位置を定義する機能をさらに含むことが望ましい。
【００１８】
本発明において、前記マシンビジョン検査システムは、前記第２動作状態で前記第２状態位置測定を実行するための、前記第１画像を基準とする最大推奨変位限界を示す高精度位置測定限界パラメータを有することが望ましい。
【００１９】
本発明において、前記ユーザインターフェイスは、（ａ）第１画像を基準とする現在の変位と最大推奨変位限界との関係、および（ｂ）第１画像を基準とする現在の変位がこの最大推奨変位限界を超える場合の警告、のうち少なくとも一方を示す高精度位置測定変位限界状況インジケータを有することが望ましい。
【００２０】
本発明において、前記高精度位置測定変位限界状況インジケータおよび前記第２状態インジケータが、単一のユーザインターフェイス要素により設けられていることが望ましい。
【００２１】
本発明において、前記高精度位置測定限界パラメータは、前記マシンビジョン検査システムの視野の寸法の４０倍となる最大推奨変位限界に対応してもよい。
【００２２】
本発明において、前記マシンビジョン検査システムは、このマシンビジョン検査システムに設けられた複数の光学要素構成のそれぞれに対応する複数の高精度位置測定限界パラメータを含むようにしてもよい。
【００２３】
本発明において、前記ユーザインターフェイスは、前記学習モード操作中にユーザによって操作されて前記第１画像中の第１対象と前記第２状態画像中の第２対象との間の距離測定を定義する要素を含み、前記距離測定は、第１位置測定と第２状態位置測定との差と各画像に対する各対象の位置の差との和を決定する機能を含むことが望ましい。
【００２４】
本発明において、前記学習モード操作中に、前記第２動作状態は、前記画像変位のセットの決定に利用される前記画像相関についての画像相関品質測定基準を評価する機能を有し、前記ユーザインターフェイスは、前記画像相関品質測定基準に基づいて表示される低画像相関インジケータを含むことが望ましい。
このような本発明では、画像相関品質測定基準により、低い画像品質および低い相関品質の何れかが示される場合に、警告として低画像相関インジケータが表示される。
【００２５】
本発明において、前記第２動作状態は、前記画像相関によって示される位置測定結果と前記測定部によって示される位置測定結果とを比較する誤差確認機能をさらに含むことが望ましい。
このような本発明では、画像相関を用いる第２動作状態がオン状態の時、画像相関が示す距離と測定部が示す距離とが誤差確認機能により比較される。そして、画像相関により示される距離と測定部が示す距離の差が、所定の安全マージンを見込んだ測定部の予測誤差範囲よりも大きい場合、警告がユーザに発せられ、および／またはその状況が記録され、あるいは測定部により提供される測定結果が現在の測定結果として示されるようにすることができる。
【００２６】
本発明において、前記画像相関によって示される距離と前記測定部によって示される距離との差が、前記測定部の予測誤差マージンと所定の安全マージンとの和を超える場合に、前記画像相関により決定される位置測定が不正確な可能性があることを示す警告を前記ユーザインターフェイス中に示す機能と、状況を記録する機能と、前記スケールベースの測定部により示される位置測定結果を現在の位置測定結果として示す機能と、の少なくとも一つを実行する機能を有することが望ましい。
【００２７】
本発明において、前記第２動作状態が、（ａ）前記重複画像と（ｂ）前記第２状態画像との少なくとも一方のスケールベースでの近似画像位置を示すために前記測定部を利用する機能をさらに含み、前記スケールベースでの近似画像位置に基づいて、前記第２動作状態で用いる画像相関アルゴリズムの画素オフセットの探索範囲を定めることが望ましい。
このような本発明では、画像相関を用いる第２動作状態のオン状態時、スケールベースの測定部は、（ａ）重複画像および（ｂ）第２状態画像の少なくとも一方のスケールベースの近似画像位置を示す目的にも使用される。これにより、第２状態で用いられる相関アルゴリズムの画素オフセット探索範囲が、近似スケールベース画像位置に基づき定義されることになる。
例えば、測定部により提供される近似画像位置により、画像相関アルゴリズムの画素オフセット探索範囲が、測定部を利用しない場合に要する画素数よりも少ない画素数に安全に制限され、これにより画像相関の計算が高速化される。
【００２８】
本発明のマシンビジョン検査システムの位置測定結果の決定方法は、検査対象であるワークを載置するステージと、前記ワークを撮像する撮像システムと、前記撮像システムに対する前記ステージの位置を測定するスケールベースの測定部と、表示部と、前記表示部に表示されるユーザインターフェイスと、前記ユーザインターフェイスへの操作に基づいてマシンビジョン検査システムの各部を制御する制御システムとを有する精密マシンビジョン検査システムにおいて、前記検査対象の正確な位置測定結果を取得するための位置測定結果の決定方法であって、前記マシンビジョン検査システムに前記位置測定結果を得るために使用する第１動作状態および第２動作状態を設けておき、前記第１動作状態では、前記測定部で測定されたスケールベースの位置に基づいて画像の位置を決定し、前記第２動作状態では、画像相関を用いた第２状態位置測定に基づいて少なくとも一つの第２状態画像の位置を測定し、前記第２状態位置測定では、第１位置測定により測定される第１画像位置で撮像される第１画像を参照し、前記第２状態画像を撮像するための第２状態画像位置に向けて前記ステージを移動させ、前記第１画像位置と前記第２状態画像位置との間の重複画像を撮像し、前記第２状態画像位置で前記第２状態画像を撮像し、前記第１画像、前記重複画像および前記第２状態画像に前記画像相関を適用して決定される画像変位のセットと前記第１位置測定とに基づいて前記第２状態画像の位置を測定する処理を行い、少なくとも前記マシンビジョン検査システムの学習モード操作中には、前記ユーザインターフェイスを前記表示部上に表示し、前記第２状態位置測定を実行可能な前記第２動作状態がオン状態であるときに、前記ユーザインターフェイスに第２状態インジケータを表示することを特徴とする。
【００２９】
本発明の方法において、前記ユーザインターフェイスは、ユーザによって操作されて、前記第２状態位置測定を提供する、前記第２動作状態の（ａ）起動および（ｂ）停止のうち少なくとも一方を行う第２状態起動部を含み、前記学習モード操作中のユーザによる前記第２状態起動部の操作に応じて、前記第１動作状態と前記第２動作状態とを切り替えることが望ましい。
【００３０】
本発明の方法において、前記マシンビジョン検査システムは、前記第２動作状態で前記第２状態位置測定を実行するための、前記第１画像を基準とする最大推奨変位限界を示す高精度位置測定限界パラメータを有し、前記ユーザインターフェイスは、（ａ）前記第１画像を基準とする現在の変位と前記最大推奨変位限界との関係、および（ｂ）前記第１画像を基準とする現在の変位が前記最大推奨変位限界を超える場合の警告、の少なくとも一方を示す高精度位置測定変位限界状況インジケータを有し、前記第２動作状態の前記第２状態位置測定が前記学習モード操作中にオン状態の時に、前記高精度位置測定変位限界状況インジケータを表示することが望ましい。
【００３１】
本発明の方法において、前記第２動作状態は、（ａ）前記重複画像および（ｂ）前記第２状態画像の少なくとも一方のスケールベースの近似画像位置を示すために前記測定部を利用する工程をさらに含み、前記画像変位のセットを決定するために前記第２動作状態で使用される画像相関アルゴリズムの画素オフセットの探索範囲が前記近似画像位置に基づいて定義されることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】汎用精密マシンビジョン検査システムの様々な一般的構成要素を示す略図。
【図２】図１のマシンビジョン検査システムと同様の、かつ本発明の特徴を含むマシンビジョン検査システムの制御システム部および映像コンポーネント部のブロック図。
【図３】測定軸に沿って画像が様々な画素分ずれてオフセットされた時の差分相関関数の絶対値による第１および第２画像の比較結果を示すグラフ。
【図４】重複画像および画像相関を使った、第１対象を含む第１画像に対する第２対象を含む第２画像の位置の決定方法を示すワークの一部の略図。
【図５】スケールベースの測定部を利用する第１システムと測定結果を決定するために画像相関を利用する第２システムとの誤差詳細を示すグラフ。
【図６】スケールベースの測定部を用いる第１状態または測定結果決定に画像相関を用いる第２状態のいずれかにおいてマシンビジョン検査システムを操作する汎用ルーティンの一実施形態を示すフロー図。
【図７】図６の第２動作状態のより具体的な実施のためのルーティンの一実施形態を示すフロー図。
【図８】測定結果決定に画像相関を用いる第２動作状態をユーザが選択可能なユーザインターフェイス表示の一実施形態の各種特徴を示す略図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるマシンビジョン検査システム１０を示す。
マシンビジョン検査システム１０は、制御コンピュータシステム１４と画像測定機１２とを有し、これらは相互に接続されてデータ交換および信号制御を行う。
【００３４】
制御コンピュータシステム１４は、画像表示モニタ等を利用した表示部１６、プリンタ１８などの出力デバイスに接続されるとともに、ジョイスティック２２、キーボード２４およびマウス２６などの入力デバイスに接続され、これらは相互に接続されてデータ交換および信号制御を行う。
【００３５】
表示部１６には、このマシンビジョン検査システム１０の動作の制御および／またはプログラミングに好適なユーザインターフェイスが表示される。
画像測定機１２は、可動ワークステージ３２と光学撮像システム３４とを有する。
光学撮像システム３４はズームレンズまたは交換可能なレンズを有してもよく、これらのズームレンズまたは交換可能なレンズを用いることで、光学撮像システム３４は取得する画像を様々な倍率にすることができる。
【００３６】
マシンビジョン検査システム１０は、前述したＱＵＩＣＫ  ＶＩＳＩＯＮ（登録商標）シリーズのビジョンシステムおよびＱＶＰＡＫ（登録商標）ソフトウェア、および市販される類似の最新技術の精密マシンビジョン検査システムに相当する機能を有するものである。また、マシンビジョン検査システム１０においては、米国特許７４５４０５３および米国特許７３２４６８２に記載された画像処理技術を適宜採用することができる。
【００３７】
図２において、マシンビジョン検査システム１００は、図１のマシンビジョン検査システム１０に相当するものであり、制御システム１２０および映像システムコンポーネント２００を備えている。
制御システム１２０は、詳細は後述するが、映像システムコンポーネント２００を制御するものである。
映像システムコンポーネント２００は、光学アセンブリ２０５と、光源（ステージ照明２２０、同軸照明２３０および表面照明２４０）と、中央透明部２１２を有するワークステージ２１０とを有する。
ワークステージ２１０は、ワーク２０を配置可能なステージの表面に概ね平行な平面上にあるＸ軸およびＹ軸上で移動可能である。
【００３８】
光学アセンブリ２０５は、カメラシステム２６０および交換可能な対物レンズ２５０を含み、またレンズ２８６，２８８を有するターレットレンズアセンブリ２８０を含んでもよい。またこのターレットレンズアセンブリの代わりに、固定または手動で交換可能な倍率調節レンズ、またはズームレンズ構造等を含んでもよい。
光学アセンブリ２０５は、モータ２９４でＺ軸に沿って駆動されることで、Ｘ軸およびＹ軸に直交するＺ軸に沿って移動可能とされ、これによりワーク２０の画像のフォーカスを変更することができる。モータ２９４は、信号線２９６を介して入出力インターフェイス１３０に接続されて制御される。
【００３９】
ワークステージ２１０には、マシンビジョン検査システム１００を使用して撮像されるワーク２０が載置される。ワーク２０は複数とされることもあり、これら複数のワーク２０はトレーまたはホルダによって保持されてワークステージ２１０上に載置される。
ワークステージ２１０は、光学アセンブリ２０５に対して相対移動するよう制御され、対物レンズ２５０を一つのワーク２０上の任意の位置へ移動させるとともに、複数のワーク２０の間を移動させることができる。
【００４０】
ワークステージ２１０上のワーク２０（単数または複数）を照明するために、光源として一つ以上のステージ照明２２０、同軸照明２３０および表面照明２４０（例えばリング照明）が設置され、これらはそれぞれ光源光２２２，２３２，２４２を発生させる。
同軸照明２３０は、ミラー２９０を含む経路に沿って光源光２３２を発してもよい。この光源光はワーク照明２５５として反射または透過され、この撮像に使われるワーク照明は、対物レンズ２５０およびター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。
【００４１】
ワーク２０の画像は、カメラシステム２６０によって撮像され、信号線２６２を通って制御システム１２０に出力される。
光源であるステージ照明２２０、同軸照明２３０および表面照明２４０は、信号線またはバス２２１，２３１，２４１をそれぞれ通して制御システム１２０に接続されてもよい。画像倍率を変更するため、制御システム１２０は軸２８４に沿ってターレットレンズアセンブリ２８０を回動し、信号線またはバス２８１を通してターレットレンズを選択してもよい。
【００４２】
図２において、制御システム１２０は、制御部１２５、入出力インターフェイス１３０、記憶部１４０、ワークプログラム生成／実行部１７０、電力供給部１９０を含む。
これら各構成要素、および以下に説明する追加構成要素は、一つ以上のデータ／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ーフェイスにより、または各構成要素間を直接に接続することにより、相互接続可能である。
【００４３】
入出力インターフェイス１３０は、撮像制御インターフェイス１３１、動作制御インターフェイス１３２、照明制御インターフェイス１３３およびレンズ制御インターフェイス１３４を含む。
動作制御インターフェイス１３２は、一体化可能および／または識別不能であってもよいものの、位置制御部１３２ａおよび速度／加速度制御部１３２ｂを含んでもよい。
照明制御インターフェイス１３３は、マシンビジョン検査システム１００の対応する各光源の選択、電源、オン／オフのスイッチ、および適用される場合、ストロボパルスのタイミングを制御する照明制御部１３３ａ〜１３３ｎおよび照明制御部１３３ｆｌを含む。
【００４４】
記憶部１４０は、画像ファイル記憶部１４１と、下記に詳説される高精度限界範囲位置記憶部１４０ｅｎと、一つ以上のパートプログラム等を含んでもよいワークプログラム記憶部１４２と、映像ツール１４３とを含んでもよい。
映像ツール１４３は、対応する各映像ツールのＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェイス）、画像処理操作等を決定する映像ツール１４３ａおよび他の映像ツール１４３ｎと、映像ツール１４３に含まれる各種映像ツールで操作可能な様々なＲＯＩ（関心領域）を定義する自動、半自動および／または手動操作に対応するＲＯＩ生成部１４３ｒｏｉとを含む。
【００４５】
本実施形態において、通常の技術を有する当業者に公知であるように、映像ツールという用語は、一般に、映像ツールに含まれるステップバイステップによる一連の操作を生成せず、また汎用化された文字入力プログラム言語等を利用することなく、比較的シンプルなユーザインターフェイス（例えばグラフィカルユーザインターフェイス、編集可能なパラメータウィンドウ、メニュー等）によりマシンビジョンのユーザが実行可能な自動またはプログラム化された操作の比較的複雑な組み合わせを指す。
【００４６】
例えば、映像ツールは、画像処理操作および演算を決定する数個の変数またはパラメータを調整することで、特定の例に適用およびカスタマイズされる複雑な所定の予めプログラムされた画像処理操作および演算を含んでもよい。基礎となる操作および演算に加えて、この映像ツールは、同映像ツールの特定の例についてこうしたパラメータをユーザが変更可能なユーザインターフェイスを有する。
例えば、多くのマシンビジョン映像ツールでは、ユーザは、映像ツールの特定の例の画像処理操作の分析対象となる画像の部分集合の位置パラメータを定義するために、マウスを使用するシンプルな「ハンドルドラッギング」操作によりグラフィカルな関心領域（ＲＯＩ）インジケータを構成することができる。基礎となる操作が目に見えない形で含まれる視覚的ユーザインターフェイス機能は、映像ツールと呼称されることがある。
【００４７】
多くの映像ツールと同様、本発明における高精度限界範囲位置という主題は、ユーザインターフェイス機能および基礎となる画像処理操作等を含み、関連する特徴は映像ツール１４３に含まれる高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎの対象として特徴づけられる。映像ツールのほとんどは、特定の対象または関心領域に関する特定の分析のために実装され、その機能を発揮し、その後動作を終える。対照的に、本明細書で開示される高精度限界範囲位置モードという特徴は、高精度限界範囲位置決定全般に適用可能であり、通常、ユーザが明示的に終了させるまで動作が継続する。
【００４８】
本実施形態において、ユーザは、主に動作モードにおいて高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎの機能を利用できるが、他のユーザインターフェイス機能として設けることも可能である（例えば高精度限界範囲距離測定映像ツール）。後述するように、本実施形態では高精度限界範囲位置の主題を動作モードとして特徴づけるが、これは本発明の一実施形態としての選択事項であり、ユーザに対するその外観または実装方法を制限するものではない。すなわち、本実施形態の高精度限界範囲位置の機能の基礎となる回路およびルーティンは、他の実施形態では別箇の要素として実装されてもよい。
【００４９】
要するに、以下に詳説するように、本実施形態では、この高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎは、ユーザにより選択されてマシンビジョン検査システム１００において一定の短い距離の測定精度を上げることができる。他の実施形態としては、この高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎは、位置測定にスケールベースの測定部（例：エンコーダ）が使われるより典型的な測定モードと代替可能である。対照的に、この高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎでは、画像相関技術が測定工程の一部（例えば第１画像位置に対する第２画像位置の決定）として利用され、特に複数の視野に分割される対象間の距離に対する測定精度が向上する。
【００５０】
本実施形態では、この高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎは、高精度限界範囲位置パラメータ／操作１４３ｅｎｐｏの部分ならびに高精度限界範囲位置ユーザインターフェイス１４３ｅｎｕｉを与える部分とともに、高精度限界範囲位置操作／モード制御１４３ｅｎｏｍｃを提供する部分を含んでもよい。
これら構成要素に関連する機能および操作については、以下に詳説する。すなわち、この高精度限界範囲位置操作／モード制御１４３ｅｎｏｍｃは、操作（例えば画像分析操作、メモリ管理等）を実行し、下記に詳説するように高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎの操作を構成し支援する。本実施形態では、この高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎは、ある公知の位置測定操作またはツールに関連付けられてもよいし他の方法で同時に動作してもよい。
この高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎについては、別の構成も可能である。一般に、本発明の高精度限界範囲位置技術は、測定操作に関して本実施形態のマシンビジョン検査システム１００と合わせて動作する任意の現在公知または今後開発される形態で実装可能である。
【００５１】
記憶部１４０には、ワーク２０の画像撮像または取得の際に、ワーク２０の取得された画像が所望の画像特性を有するよう映像システムコンポーネント２００を操作するのに利用可能なデータが保存される。高精度限界範囲位置記憶部１４０ｅｎは、高精度限界範囲位置操作／モード制御１４３ｅｎｏｍｃにより制御され、高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎに使用される様々なデータを保存および／または呼び出すことができる。
記憶部１４０は、入出力インターフェイス１３０により操作可能なグラフィカルユーザインターフェイスを定義するデータを含んでもよい。記憶部１４０は、検査結果データを保存してもよく、マシンビジョン検査システム１００を操作して、手動または自動で取得された画像に様々な検査および測定操作を実行（例：部分的に映像ツールとして実行）し、入出力インターフェイス１３０から結果を出力するのに有用なデータを保存してもよい。
【００５２】
ステージ照明２２０、同軸照明２３０および表面照明２４０の信号線またはバス２２１，２３１，２４１は、すべて入出力インターフェイス１３０にそれぞれ接続されている。カメラシステム２６０からの信号線２６２およびモータ２９４からの信号線２９６はこの入出力インターフェイス１３０に接続されている。画像データを伝送する他、信号線２６２は画像取得を開始する制御部１２５からの信号を伝送可能である。
【００５３】
図１の表示部１６に相当する一つ以上の表示装置１３６および図１のジョイスティック２２、キーボード２４、マウス２６に相当する一つ以上の入力装置１３８も、この入出力インターフェイス１３０に接続可能である。
表示装置１３６にユーザインターフェイスが表示された状態で、入力装置１３８を使用することができる。
表示装置１３６に表示されて入力装置１３８からの操作を受け付けるユーザインターフェイスは、マシンビジョン検査システム１００（図１ではマシンビジョン検査システム１０）における検査操作の実行、パートプログラムの生成や変形、カメラシステム２６０によって撮像された画像の閲覧、映像システムコンポーネント２００に対する直接制御など、様々な動作を制御するためのグラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）機能を含んでもよい。このようなユーザインターフェイスは、後述する高精度限界範囲位置ユーザインターフェイス１４３ｅｎｕｉに関連する特徴を備えてもよい。
【００５４】
本実施形態では、マシンビジョン検査システム１００の学習モードにより、ユーザがマシンビジョン検査システム１００を操作することでパートプログラム指示を生成し、所望の画像取得訓練シーケンスを生じさせ、これによりワーク２０のパートプログラムを生成することができる。
例えば、訓練シーケンスは、視野（ＦＯＶ）内での代表的なワークの特定やワーク対象の位置決め、照明レベル、フォーカスまたは自動フォーカスの設定、画像取得、画像に適用される検査訓練シーケンスの提供（例：ワーク対象上での映像ツールの一例の使用）等の操作を含んでもよい。
【００５５】
学習モードは、シーケンスが撮像または記録され、さらに対応するパートプログラムの指示に変換されるように行われる。パートプログラムの実行時、これら指示により、マシンビジョン検査システムが訓練後の画像取得および検査作業を再現し、パートプログラムの生成時に使用される代表的なワークに合致する特定のワーク対象（対応する位置にある対応する対象）を動作モードの単数または複数のワーク上で自動検査する。
パートプログラムとされるこれらの分析および検査方法は、ワーク画像中の対象の検査時に使用される。通常、記憶部１４０の映像ツール１４３に含まれる様々な映像ツール（例：映像ツール１４３ａ，１４３ｎ）として実装される。多くの公知の映像ツール（略して「ツール」）は、上述のビジョンシステムであるＱＵＩＣＫ  ＶＩＳＩＯＮ（登録商標）シリーズや関連ソフトウェアであるＱＶＰＡＫ（登録商標）等、市場で入手可能なマシンビジョン検査システムに含まれている。
【００５６】
前述した通り、高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎは、通常のマシンビジョン検査システムの伝統的なスケールベースの測定モードとは異なるものである。
通常のマシンビジョン検査システムでは、異なる視野にある二つの対象間の距離測定は、伝統的に位置エンコーダ（多くはスケールベースのエンコーダ）により決定される各ステージ位置（各ステージで撮影された画像の位置）の差と、各ステージ位置で撮影された各画像中での対象の位置の差との和により決定される。
対照的に、本発明に基づく高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎでは、各画像中の対象位置は同様に決定されるが、ステージ位置（画像の位置）の差については、画像相関技術により別の形で決定される。
本実施形態では、ステージ位置の差を決定するために、マシンビジョン検査システムは、下記で詳述するように従来型の相関エンコーダとの一定の相違はあるものの、実質的に疑似相関エンコーダとして作動する。
【００５７】
図３において、公知の従来型の相関エンコーダでは、センサーアレイにより取得された画像、およびこのセンサーアレイにより取得された画像間の相関を使用し、対象の変形および／または変位を決定する。
このような装置としては、例えば米国特許６８７３４２２（’４２２特許）、米国特許６９９０２５４（’２５４特許）、米国特許６９９６２９１（’２９１特許）、および米国特許７０６５２５８（’２５８特許）に開示されている。
【００５８】
一般に、このような装置では、対象の変位または変形の前に、第１画像または対象から生成される参照画像が撮像され保存される。対象の変位または変形の後、対象から生成される第２画像または次画像が撮像され保存される。第１および第２画像は、画素ベースで、例えば相関作業により、定量的に比較される。
一般に、第１および第２の画像がオフセットされ、または、各比較の間でオフセット量を１画素分インクリメントするなど、それぞれ異なる量で相対的に空間的に変換された状態で、それぞれ複数回比較される。その結果得られる相関関数値等の数量比較は、それに対応するオフセット量または空間的変換位置に対してプロット表示され、相関関数値点が決定される。第２および第１の画像間で最も強い相関性を有するオフセットにより、相関関数値点のグラフ中に（画素単位の比較方法に応じて）ピークまたは谷が生成される。このピークまたは谷に対応するオフセット量が、第１および第２画像間の変位または変形の量を表す。
【００５９】
図３は、一次元に沿って画像が様々な画素分オフセットした時の相関関数値の差分の絶対値（ＡＶＤ、差分相関関数）により、高空間周波数コンテント（例えばテクスチャまたはスペックル画像）を含む第１および第２画像の比較結果を示すグラフ３００である。
この差分相関関数は、米国特許７２９５３２４に詳説されている。実際のワーク画像は、具体的な画像内容によって低い極値あるいは追加的なサブ極値（例：より小さな追加的ピークまたは谷）を示しうる。しかし本発明を理解する上で、図３に図示される比較的理想的な相関グラフを参照しつつ、以下に記載される基本的な開示事項は、様々な実際のワーク画像の相関グラフ一般に適用可能である。
【００６０】
図３に示されるように、真の連続相関関数３０５の極値は、極値相関関数値点３０４と区別できない「ピークオフセット」または「変位ピーク」で生じる。しかし一般的には、極値は、整数倍の画素間隔のオフセット量では生じず、したがって極値相関関数値点とは概して一致しない。よってピークオフセットまたは変位ピークは、一般的に相関関数値点間の連続相関関数のピークの位置を推定または「補間する」ことで導き出される。
【００６１】
例えば、前述した’４２２特許で開示されるシステムおよび方法、または他の好適な方法を用いて、ピーク領域３０２付近の選ばれた相関関数値点３０１のグループからのピークオフセットまたは変位ピークのＸ座標値（またはＹ座標値）を推定することができる。さらに、線３０７で示される極値相関関数値点３０４の相関関数値を、ノイズレベルまたは平均値３０６と合わせて用いてピーク領域３０２の相関関数値を正規化し、相関関数値点３０１のグループを正規化された数値範囲に従い選択できるようにする。
実質的なピークオフセットまたは真のピークオフセット、あるいは変位ピークのＸ座標値（またはＹ座標値）は、Ｒ軸に平行に伸び、真の連続相関関数３０５の極値である点に一致する線３０３により示される。真の連続相関関数３０５がピーク領域３０２において対称であると仮定すると、線３０３は対称軸であり、線３０３上の任意の点は、例えば前述した’４２２特許で開示される方法によれば、サブ画素精度で導き出せる真の連続相関関数３０５のピークオフセットまたは変位ピークのＸ座標値（またはＹ座標値）を示す。
【００６２】
前述した’４２２特許は、「曲線あてはめ」を使用する様々な方法により与えられる相関ピーク位置の推定結果に、センサーアレイの画素ピッチで空間的に周期的なサブ画素誤差がどのようにして生じるかを記載する。’４２２特許は、相関ピーク位置の推定時にこの誤差を低減する様々な方法を開示する。しかしある一定レベルの周期的なサブ画素誤差は、前記’４２２特許の方法を適用した後も、残る可能性がある。これに対し、米国特許７８８５４８０（’４３１特許）は、前述の周期的サブ画素誤差およびその他の誤差が特性づけられ、補償される方法を開示する。また、米国特許７８８５４８０（’４８０特許）は、システムによるサブ画素誤差およびその他の誤差を特性づけ補償する方法を追加的に開示する。こうした技術により獲得されるサブ画素精度は、様々な用途で１０ｎｍ以下のオーダーでの精度および／または解像度に対応できる。
【００６３】
図４において、本発明の画像相関技術は、対象の変形または変位を決定するのではなく、二つの異なる画像中の二つの異なる対象間の距離を決定するという点で、従来の相関エンコーダとは異なる。さらに、本実施形態では、従来型のスケールベースの測定（第１動作状態）との組み合わせとして、この画像相関技術を使用した測定（第２動作状態）を行うことで、この相関アルゴリズムの探索範囲を数個の画素しか必要としない簡素なものとすることができる。
すなわち、スケールベースの部分は、ステージの移動距離および方向を比較的高い精度で示すことができるため、相関アルゴリズムによる画素オフセットの探索範囲は、ほぼスケールベースの画像位置に基づいて定義可能であり、以前の画像と現在の相関画像の共通画素間における対応する相関ピークまたは谷を決定するためには、この相関アルゴリズムの探索範囲（ＸＹ）を比較的少ない画素とするだけでよい。
【００６４】
図４は、本発明の重複画像および画像相関技術を用いて、第２対象ＦＥ２を含む第２状態画像Ｆ２の位置と第１対象ＦＥ１を含む第１画像Ｆ１との相対位置を決定する方法を示す、ワーク４００の一部の略図である。
図４に示すように、第１画像Ｆ１は第１対象ＦＥ１を含み、第２状態画像Ｆ２は第２対象ＦＥ２を含む。各画像内の対象の位置に関して、第１対象ＦＥ１の位置は第１画像Ｆ１内の内部座標Ｘ（Ｉ１）および内部座標Ｙ（Ｉ１）により指定され、第２対象ＦＥ２の位置は第２状態画像Ｆ２内の内部座標Ｘ（Ｉ２）およびＹ（Ｉ２）により指定される。下記に詳説するように、本実施形態では、第１対象ＦＥ１と第２対象ＦＥ２の間の全距離ＤＦＥは、第１画像Ｆ１と第２状態画像Ｆ２の位置、すなわちこのステージ位置の差と各画像内の対象の位置の差との和により決定される。
【００６５】
図４に示されるように、重複画像ＣＩＡ，ＣＩＢ，ＣＩＣのセットは、ステージが第１画像Ｆ１の位置から第２状態画像Ｆ２の位置に移動する際に撮像される。画像Ｆ１，ＣＩＡ，ＣＩＢ，ＣＩＣ，Ｆ２の各位置は各画像の右上隅の画素位置を参照する形で任意に指定される。他の実施形態では、第１画像Ｆ１から第２状態画像Ｆ２への移動は、画像相関処理および演算処理を簡便化するため、異なる角度の線分の連続ではなく直線で行われる。
各重複画像ＣＩＡ，ＣＩＢ，ＣＩＣは、相関アルゴリズムの探索範囲処理を行うのに十分な重複部分を含む形で示される。より具体的には、第１画像Ｆ１および重複画像ＣＩＡは、共通の重複部分ＯＶ１Ａを含む形で示され、重複画像ＣＩＡ，ＣＩＢは共通の重複部分ＯＶＡＢを有し、重複画像ＣＩＢ，ＣＩＣは共通の重複部分ＯＶＢＣを有し、重複画像ＣＩＣおよび第２状態画像Ｆ２は共通の重複部分ＯＶＣ２を有する。
【００６６】
従来型の画像相関エンコーダ技術では、所望の画像相関関数の精度レベルを得るために、画像中の画素の大部分が必要となる。これと対照的に、本発明に基づく技術によると、相関アルゴリズムの探索範囲（ＸＹ）はこの各重複部分からの比較的少ない画素数に限定可能である。本実施形態では、これはマシンビジョン検査システムのスケールベースの測定部が、ステージ移動のおよその距離および方向を比較的高精度に示すからであり、これにより後続の画像を正確に位置決めする際、相関アルゴリズムの探索範囲としては数個の画素数しか要しない。結果として、この画像相関工程により第２状態画像Ｆ２の座標を第１画像Ｆ１の座標を参照して決定でき、上記画像相関工程から画像Ｆ１，Ｆ２の間の距離ＤＩＭＧを決定できる。上述のように、対象ＦＥ１，ＦＥ２間の全距離ＤＦＥは、上記で内部座標Ｘ（Ｉ１），Ｙ（Ｉ１），Ｘ（Ｉ２），Ｙ（Ｉ２）により示されるように、距離ＤＩＭＧと各画像内の対象の位置の差との和として決定することができる。
【００６７】
より高精度に距離ＤＦＥを決定することは、各種用途に有用である。
例えば、第１対象ＦＥ１は測定対象物の第１エッジに対応しうる。この測定対象物は、例えば、被覆物の下で明確に見えないなどの理由で、容易にアクセスできない不図示の第２エッジにより、およその幅（例：５ミクロン）を有してもよい。しかしこの不明瞭な第２エッジは、第２対象ＦＥ２等の離れた基準から正確な公知の距離ＤＫとなるように作製可能である（この基準は様々な理由から上記対象物から複数の視野分離れた位置にあってもよい）。上記対象物は比較的小さい寸法（例：５ミクロン径）であるため、第１エッジおよび第２エッジ間の距離測定は比較的正確であることが望ましいかもしれない（推奨精度は０．１〜０．３ミクロン）。これに対し、第１対象ＦＥ１によって表される第１エッジの位置を測定し、画像相関技術を利用して離れた基準（例：第２対象ＦＥ２）の相対位置を測定することにより、この対象物の幅を、距離ＤＦＥおよび距離ＤＫの差として高い精度で決定可能である。
【００６８】
図５は、第１動作状態でスケールベースの測定部等を利用する第１移動測定システムまたは第１位置測定システム、および第２動作状態で前述のように測定結果決定時に画像相関を利用する第２移動測定システムまたは第２位置測定システムを含むマシンビジョンシステムの誤差の例の詳細を示すグラフ５００である。
【００６９】
グラフ５００では、推定位置誤差の詳細（Ｙ軸上に参照される）が、実際の位置変化（Ｘ軸上に参照される）に対してプロット表示される。
誤差線５１０は、従来のスケールベースの測定技術を利用する第１システムの予測誤差範囲を示す。この誤差線５１０は、名目的な軸に沿った純変位（例：絶対純変位）にあてはまる。誤差線５１０は、式ＳＲＥｓ＋Ｋｓ＊（Ｌ／１０００）のＥ１ｘｙ特定スケール誤差に対応する。
【００７０】
より具体的には、この式（当然ながら、複雑なシステムを近似するために大幅に単純化されている）は、短距離のスケール誤差ＳＲＥｓ（例：本実施例では１．５ミクロン）、長距離のスケール誤差係数ＫＳ（例：本実施例では３）として、ミリ単位で表示された実位置変化（Ｌ）の倍数を１，０００で除算した結果とを加算したものである。
このＥ１ｘｙ特定スケール誤差は、第１および第２の対象が一つ以上離れた別の視野に位置する場合に適用可能である（すなわち第１および第２対象が同一の視野内にある場合、上記視野内で距離測定を行うためにステージを移動させる必要がないため、このＥ１ｘｙ特定スケール誤差は適用する必要がない）。
【００７１】
前述の短距離誤差ＳＲＥｓ（例：１．５ミクロン）について、この誤差成分はスケールまたは関連する信号処理回路またはルーティン等（例：直交信号補間誤差）での様々な不規則および／または規則的な誤差によるものでもよい。この短距離の誤差成分は、特定の用途および／または変位について望ましい誤差（例：測定対象距離が同一視野内にない二つの対象間のものである用途、例えばある倍率では１００ミクロンオーダーで対象が隔離され、望ましい精度は０．１〜０．３ミクロンオーダーである）より大きい可能性がある。０．５＋２Ｌ／１０００ミクロンという特定のスケール誤差を有するより最新の高価なマシンビジョン検査システムでも、このような所望の精度レベルを満たせないかもしれない。
【００７２】
本発明の画像相関技術は、以下に詳説するように、短距離においてより高い精度の測定を提供できる。
図５に示されるように、誤差線５２０は、本発明の画像相関技術を利用する第２システムの予測誤差範囲を示す。
この誤差線５２０は軸に沿った累積変位（例：あらゆる変位動作をその方向に関係なく絶対変位として合算した変位）に名目的に適用があることが理解される。この実施形態では、この誤差線５２０により示される推定相関誤差は、ＳＲＥｃ＋Ｋｃ＊（Ｌ）＾０．５という式で表される。
【００７３】
より具体的には、この近似式（複雑なシステムの単純化である）は、短距離の相関誤差ＳＲＥｃ（例：本実施例では０．１ミクロン）と、長距離の相関誤差係数Ｋｃ（例：本実施例では０．２）にミリ単位表示の実位置変化（Ｌ）の平方根を積算（結果はミクロン単位表示）したものとの和を含む。推定相関誤差は、第１および第２対象が一つの視野よりも離れて位置する場合に適用可能である（すなわち第１および第２対象が同一の視野内にある場合、上記視野内で距離測定を実施する際にステージを移動させる必要がないため、この推定相関誤差は適用する必要がない）。
【００７４】
このような推定相関誤差は、分析または実験により得られる情報により補完されることがある以下の課題に対応させてもよい。
統計的原理から、ランダムな相関誤差は、誤差の近似値に現れる距離係数Ｌの平方根となる変位推定値に含まれる相関回数の平方根にほぼ比例して蓄積される可能性がある。精度を近似する際、一般的なＶＧＡ（６４０ｘ４８０ドット）のＣＣＤ（固体撮像素子）上に１０ミクロン画素があり、１０倍倍率と仮定し、実験結果および／または分析に基づいて、相関画像経路に沿って合理的な性状を有する対象物を仮定すると、画像相関に基づく予測誤差は画像相関の一例につきＳＲＥｃ＝１００ｎｍの誤差オーダーでありうる（例：前の画像と比較した画像ごとに）。これにより、この実施形態でのこの短距離の相関誤差ＳＲＥｃの数値が説明される。
【００７５】
相関から視野の半分以上４分の１以下のオーダーに移動を制限し、画像間の相関用に広い画像領域を確保することが望ましいかもしれない。視野の大きさが上述のＣＣＤアレイの約０．６４ｘ０．４８ｍｍの１０倍であるので、相関画像間の移動を約ＤＭ＝０．２５ｍｍに制限することが望ましい。これらの数値を使うと、相関誤差を０．１＋０．１（Ｌ／Ｍ）＾０．５として概算可能で、これは代わりに上述の式でも、ＳＲＥｃ＝０．１およびＫｃ＝（ＳＲＥｃ／（ＤＭ＾０．５））＝（０．１／０．５）＝０．２として表すことができる。上記の推定誤差線５２０は、これらの数値に対応する。
【００７６】
本実施形態では、倍率を上げることで短距離誤差が低減する。これは、相関ごとの誤差が減少し、Ｍ（相関画像間の望ましい移動）も少なくなることから、長距離の誤差係数にも影響する。もちろん倍率を下げれば反対の影響がある。例えば推定誤差線５２０’は、ＳＲＥｃ’＝０．０５およびＫｃ’＝０．１４というより高い倍率システムに対応する。
図５に示されるように、本発明の画像相関技術は、例えば線５２０，５２０’に示される画像相関技術の推定位置誤差が線５１０で示されるスケールベースの技術の推定位置誤差より少ない一定の範囲内で、測定時に前述のスケールベースの測定技術より高い精度を提供できることが理解される。この範囲を高精度位置測定限界または範囲５４０（推定誤差線５２０について）または範囲５４０’（推定誤差線５２０’について）と呼称してもよい。
【００７７】
図５に示されるように、高精度位置測定限界線５３０は、第２動作状態を使って高精度第２状態位置測定を提供するための最大推奨変位限界を示す第１好適高精度位置測定限界または範囲５４０の限界（例：画像相関技術が、その潜在的なより低い誤差率のため、対応する第１光学システムに従来型のスケールベースの測定技術が用いられた場合より好ましいであろう範囲）を示す。一方、高精度位置測定限界線５３０’は、画像相関技術が、従来型のスケールベースの測定技術を対応する第２光学システムに用いた場合より好ましいであろう第２好適高精度位置測定限界または範囲５４０’の限界を示す。
前述したように、この誤差線５１０およびこれに基づく高精度位置測定限界または範囲は、名目上、軸に沿った第１相関画像の位置を参照する蓄積された変位（例：あらゆる変位動作をその方向に関わらず絶対変位として合算する変位）に適用がある。しかし、蓄積された変位が反対方向または直線からの大きな逸脱を含むことは珍しいため、高精度位置測定限界または範囲は、このような実施形態で第１相関限界に対する単純な距離限界として実装されてもよい。
【００７８】
高精度位置測定限界または範囲は、マシンビジョン制御システムに含まれる高精度位置測定限界パラメータにより示されてもよい。
高精度位置測定限界パラメータは、第２動作状態を使って高精度第２状態位置測定を提供するための、第１画像を基準とする最大推奨変位限界を示す。画像相関技術は相関する画像の蓄積回数に部分的に依存する誤差を有するため、高精度位置測定限界パラメータは、マシンビジョン検査システムの視野の寸法の特定倍数（例：ＦＯＶの寸法の４０倍）となる最大推奨変位限界に対応する。しかし任意の特定の光学システムの精度向上の範囲は、絶対変位により、または必要に応じて他の便宜な形式で表されてもよい。
【００７９】
上述のように、光学構造の倍率に関わらずスケールベースの測定誤差推定値は一定であるが、画像相関測定誤差推定値は、一般に特定の光学構造に依存する。従って、一般的に、図５に示される誤差の関係は光学構造（例：異なる倍率等）ごとに異なってもよい。高精度位置測定限界または範囲は、図５で示される「等価な誤差」限界または範囲より控えめに設定してもよく、これにより画像相関測定は上記限界または範囲内のスケールベースの測定より低い誤差率を比較的確実にもたらすことになる。
【００８０】
誤差推定、および図５に示される限界または範囲に類似の所望の高精度位置測定限界または範囲は、マシンビジョンシステムで使用される所望の各光学構造について実験または分析により決定することができる。
マシンビジョン検査システムは、マシンビジョン検査システムの複数の各光学構造に対応する複数の高精度位置測定限界パラメータを含むことができることは当然である。所望の高精度位置測定限界または範囲、および／または、この変位または位置との関係を、高精度相対位置測定について本明細書で開示された画像相関高精度測定技術をいつ使用するかを選択する際に表示または他の方法で使って、ユーザを案内することができる。
【００８１】
例えば、変位または相対位置が上述のように決定される高精度位置測定範囲内であり、スケールベースの誤差推定値が所望の誤差限界を越える場合、画像相関高精度位置測定技術が好ましい。逆に、移動または相対位置が上述のように決定される高精度位置測定範囲外となる場合、これはユーザに示されてもよく、あるいは画像相関高精度測定技術は使用されるべきでない。関連するユーザインターフェイス機能および操作が以下にさらに説明される。さらにスケールベースの誤差推定値が所望の誤差限界内である場合、いくつかの実施形態において、許容範囲内のより大きな誤差を生じても、より速く位置を測定するモードであるため、スケールベースの測定が好まれる可能性がある。
【００８２】
図６は、スケールベースの測定部を用いる第１状態または高精度「第２状態」位置測定を提供する画像相関を用いる第２状態のいずれかにおいてマシンビジョン検査システムを操作するための汎用ルーティン６００の一実施形態を示すフロー図である。
ブロック６１０において、マシンビジョン検査システムが設けられる。このマシンビジョン検査システムは、ワークを受取るステージと、ワークを撮像する撮像システムと、撮像システムに対するステージの位置を示す位置測定結果を提供するスケールベースの測定部と、制御システムと、表示部と、ユーザインターフェイスとを有する。マシンビジョン検査システムは、位置測定結果を得るために使用される第１および第２動作状態を提供するよう構成される。
【００８３】
第１動作状態は、スケールベースの測定部により提供されるスケールベースの位置測定に基づき画像位置を提供する工程を有し、第２動作状態は画像相関の使用に基づき少なくとも一つの画像の位置を与える工程を有する。
少なくともマシンビジョン検査システムの学習モード操作中に、ユーザインターフェイスが表示部に表示され、ユーザインターフェイスは第２動作状態がオン状態であることを示す第２状態インジケータを有する。ユーザインターフェイスは、このシステム操作の自動動作モード時には表示されない。
【００８４】
ブロック６２０では、このシステムが第１動作状態ではなく第２動作状態にあるか否かが決定される（例：図３、図４および図５について概説された原則を用いる図２の高精度限界範囲位置モード１４３ｅｎにより示される第２動作状態）。
このシステムは、学習モード操作時に、ユーザインターフェイスに含まれる第２状態起動部をユーザが操作することによって、第２動作状態とされてもよい。この第２動作状態は、特定のツール状態および／または測定状況に対し自動実行されてもよい（例：密集した対象物間の距離を測定するのに小さな公差が設定される場合）。ユーザは、第２状態起動部または第２状態停止部を使って（例：起動部による第１および第２状態間のトグル動作）上記自動実行を終了させ上記マシンを第１動作状態にしてもよい。
【００８５】
動作モード時には、第１および第２動作状態はパートプログラムによって管理される（例：学習モードの操作中に、および／または熟練ユーザによる手書きで記録）。どちらにしてもこのシステムが第２動作状態である場合、このルーティンはブロック６３０に進み、画像相関を使って提供される第２状態位置測定に基づいて少なくとも一つの第２状態画像の位置が提供される。
【００８６】
ブロック６２０において、このシステムが第２動作状態ではなく第１動作状態であると決定される場合、画像位置はより標準的なスケールベースの測定部により提供されるスケールベースの位置測定に基づいて決定される。
このマシンビジョン検査システムは、第２状態位置測定を提供する第２動作状態を使用する目的で、第１画像を基準とする最大推奨変位限界を示す高精度位置測定限界パラメータを有してもよい。第１画像の位置が定義される場合、いくつかの実施形態において、このシステムはこの最大推奨変位限界外の画像位置について、第１動作状態に自動的に戻ることができる。
【００８７】
図７は、図６のブロック６３０の第２動作状態のより具体的な実施のためのルーティン７００の一実施形態を示すフロー図である。以下の記載は、図４を参照して理解することもできる。
図７に示されるように、ブロック７１０において、第１画像（例えば、図４の画像Ｆ１）が参照され、第１画像位置が第１位置測定結果として決定される。第１動作状態で決定される第１位置測定結果は、スケールベースの測定部による位置測定結果であってもよく、第２動作状態の動作中に決定される第２状態位置測定の結果であってもよい。このユーザインターフェイスは、ユーザにより操作され第２動作状態を始動および／または再始動する第２状態起動部（図８に例示）を有し、第２動作状態は、第２動作状態の起動または再起動時に現在の画像の画像位置を第１画像位置として自動的に定義する制御システムを含む。
【００８８】
ブロック７２０では、制御システムの制御により、ステージが第２状態画像位置に向けて移動し、第１位置から第２状態画像位置まで移動する間に重複画像（例：図４に示す連続した複数の重複画像ＣＩＡ，ＣＩＢ，ＣＩＣ）を撮像システムが撮像する。
このシステムの動作制御部は学習モード操作中にユーザに操作され、第１画像位置から第２状態画像位置に移動し、例えば第２状態画像位置で停止することにより名目的な第２状態画像位置を規定する。
低相関画像または高さの相違（例：大きな穴）に対しては、その位置を避けて周囲を案内するために、ユーザは、例えば「指定位置に移動」コマンド等を使って、第１画像位置から第２状態画像位置までの移動経路を規定する中間位置を定義してもよい。
【００８９】
第２動作状態は、学習モードの操作中に、第２動作状態で実行される画像変位のセットの決定に利用される画像相関の画像相関品質測定基準を評価する機能を有し、ユーザインターフェイスはこの画像相関品質測定基準に基づいて表示される画像相関品質のインジケータを含む。ユーザは、ここで示された画像相関品質に基づいて中間位置の選択を操作または編集できる。ユーザはＣＡＤデータおよび／または文字入力等に基づいて名目的な第２状態画像位置を示すことができる。
前述したように、重複相関画像および第２状態画像に関連する測定位置を決定する際に画像相関を使用しつつ、この第２状態画像位置への移動は、移動制御用のスケールベースの測定部の使用に基づいてもよい。この制御システムは、第１画像位置および第２状態画像位置間の移動経路に沿った重複画像の間の距離（例：一つの視野の寸法の４分の１または半分等）を自動的に決定できる。
【００９０】
ブロック７３０において、図４の第２状態画像Ｆ２等の第２状態画像が、第２状態画像位置で撮像される。
ブロック７４０において、第２状態位置測定は、第１画像、重複画像および第２状態画像に画像相関を適用して決定される画像変位のセットと、先にブロック７１０で記録しておいた第１位置測定結果と、に基づいて決定される。
【００９１】
図８は、位置測定に画像相関を用いる高精度位置モードの第２動作状態のユーザによる選択機能を含むユーザインターフェイス表示部８００の一例を示す図である。
図８において、ユーザインターフェイス表示部８００は、ワーク画像８１０を表示する視野ウインドウ８０３を含む。またユーザインターフェイス表示部８００は、選択バー８２０，８４０、リアルタイムＸ−Ｙ−Ｚ（位置）座標ウインドウ８３０、照明制御ウインドウ８５０およびツール／モード選択バー８６０等の様々な測定または操作選択バーを含む。
【００９２】
このユーザインターフェイスは、ユーザによって操作されて画像相関に基づく高精度位置測定結果を提供する動作状態を始動および／または停止する高精度位置測定起動部または高精度位置測定終了部を含み、これにより、学習モード操作中に、ユーザは、まず画像のスケールベースの位置測定結果を得る第１動作状態、および２回目に画像の画像相関ベースの位置測定結果を与える第２動作状態で動作するマシンビジョンシステムを制御することができる。
【００９３】
この高精度位置測定起動部または高精度位置測定終了部は、ツール／モード選択バー８６０上に位置するボタン８６１Ａであってよく、このツール／モード選択バー８６０は、高精度位置測定状態がオン状態な時にその周縁の「オン状態」ボックス８６２を表示することでこの高精度位置測定状態がオン状態であることを示す。この高精度位置測定起動部は、図８に示された実施形態の座標ウインドウ８３０内に位置するボタン８６１Ｂであってよい。このユーザインターフェイスは、ａ）第１画像を基準とする現在の変位（例：前述のように高精度位置測定状態が起動または再起動された時点の現在の画像）と最大推奨変位限界の間の関係、および／またはｂ）第１画像を基準とする現在の変位が最大推奨変位限界を越える場合の警告、の少なくとも一方を示す高精度位置測定変位限界状況インジケータとしての表示８６１Ｃを含んでもよい。
【００９４】
図８において、表示８６１Ｃは、影付きのステータスバーの割合により変位限界状況を示す。このステータスバーは単純な警告と置き換えてもよく、またこの警告が表示または反転表示されない限り「ＯＫ」状況とされてもよい。
この表示８６１Ｃは、高精度位置測定起動部のボタンとして兼用されてもよい。つまり、このステータスバーをクリックすることで高精度位置測定状態を起動または終了させられるようにしてもよい。
【００９５】
この高精度位置測定状態がオン状態の場合、表示された座標は画像相関ベースの位置測定結果に基づいていてもよい。前述したボタン８６１Ａ，８６１Ｂあるいは表示８６１Ｃのいずれかは、オン状態時の反転表示されたアイコンまたは文字（またはオフ状態時のグレー色アイコンまたは文字）等により、高精度位置測定状態がオン状態であることを示すようにしてもよい。
高精度位置測定状態のオン状態時、ユーザインターフェイスは、選択された高精度位置モードの様々なパラメータを表示および構成するための高精度位置測定モードパラメータダイアログボックス８７０を自動表示可能である。
【００９６】
高精度位置測定モードパラメータダイアログボックス８７０において、第１画像位置ボックス８７１は、高精度位置測定状態時に参照される第１画像のＸ−Ｙ−Ｚ座標を示してもよい。高精度位置測定限界パラメータボックス８７２は、高精度位置測定動作状態を使って現在の光学構造の高精度位置測定結果を得るために、第１画像を基準とする最大推奨変位限界を示す値を表示できる。
このユーザインターフェイスは、学習モード操作中にユーザによって操作されて高精度位置測定動作状態時に取得される第１画像中の第１対象と第２画像中の第２対象の間の距離測定を定義する要素（例：距離ツールボタン８２２により起動される距離測定ツール）を含んでもよい。
【００９７】
高精度位置測定が第２画像に使用される場合、その距離測定は、第１位置測定結果（スケールベースの位置測定または高精度位置測定かの如何を問わず）と第２画像の高精度位置測定結果との差と、各画像に対する各対象の位置の差との和を決定する工程を含む。
前述した実施形態で説明したすべてのユーザインターフェイス部が、本発明に基づくシステムとして使用される必要はない。これらの要素の様々な特徴は、実施にあたって組み合わされまたは省かれてよい。また、当業者であれば、別のユーザインターフェイスの実施形態も、本開示の開示事項に基づき構成することができるであろう。
【００９８】
ユーザインターフェイス表示部８００の操作例として、ユーザは視野ウインドウ８０３内のワーク画像８１０を最初に撮像し、この画像中の第１対象の位置測定を行ってもよい（例：公知のエッジ検出映像ツールを使用）。
ユーザは、高精度位置モードに関するボタン８６１Ａ，８６１Ｂあるいは表示８６１Ｃを選択して高精度位置測定作業状態を起動してもよく、この時点でシステムは高精度位置測定モードパラメータダイアログボックス８７０に表示される第１画像のＸＹＺ１座標（ステージ位置）を記録する。
ユーザは第２画像位置に向かう方向にこのステージを手動で移動し、この移動中に、重複画像が上述の原理に従って撮像される。所望の第２画像位置に達すると、ユーザはこのステージの移動を停止し、第２画像を撮像する。このシステムは第２画像のＸＹＺ２位置を、第１画像のＸＹＺ１座標と、第１画像、重複画像および第２画像間の画像相関により決定されるオフセットとの和として記録する。
【００９９】
第２画像中で、ユーザは、例えば、公知のエッジ検出映像ツールを使って第２対象の位置測定を行ってもよい。ユーザは距離ツールボタン８２２を使用して距離測定ツールを実装し、前述したように第１および第２対象間の距離を確定してもよい。
このシステムが学習モードにある場合、上記システムは、第１画像の撮像、高精度位置測定動作状態の起動、相対座標の記録、第２画像位置への移動中の重複画像の撮像、第２画像の撮像、および第２画像の（例えば第１画像の座標に対する）高精度位置測定座標の記録の各シーケンス、および必要とされる他のパラメータ等の関連する指示を記録する。
【０１００】
ユーザは、任意の時点で高精度位置測定動作状態を終了する（したがってデフォルトのスケールベースの位置測定状態に戻る）ことができる。動作モード時、パートプログラムに記録された指示により、高精度位置測定動作状態への移行または高精度位置測定動作状態からの移行を含め、学習モード時にユーザによって実行された作業が再現される。
【０１０１】
高精度位置測定動作状態がオン状態の場合は、画像相関に基づく高精度位置測定により示される位置とスケールベースの測定部により示される位置とを比較する工程を有する誤差確認工程が実行される。ここで、高精度位置測定によって示される距離の差が、スケールベースの測定部の（所定の安全マージンを含んでもよい）予測誤差範囲を超える量、スケールベースの測定部により示される差と異なる場合、警告がユーザに発せられ、あるいはその状況が記録され、あるいはスケールベースの測定部によって示される測定結果が現在の測定結果として示される。これによりこの高精度位置測定状態を使用するリスクが減少する。
【０１０２】
以上、本発明の好ましい実施形態を図示し説明したが、図示および説明された特徴の配置および操作手順の数多くの変形は、本開示に基づいて当業者には明白である。従って本発明の精神および範囲から逸脱することなく様々な変更が可能であることは当然である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０，１００…マシンビジョン検査システム
１２…画像測定機
１４…制御コンピュータシステム
１６…表示部
２０…ワーク
３２…可動ワークステージ
３４…光学撮像システム
１２０…制御システム
１３０…入出力インターフェイス
１３１…撮像制御インターフェイス
１３２…動作制御インターフェイス
１３３…照明制御インターフェイス
１３４…レンズ制御インターフェイス
１４０ｅｎ…高精度限界範囲位置記憶部
１４１…画像ファイル記憶部
１４２…ワークプログラム記憶部
１４３…映像ツール
１４３ｅｎ…高精度限界範囲位置モード
１４３ｅｎｕｉ…高精度限界範囲位置ユーザインターフェイス
１４３ｎ…映像ツール
１４３ｒｏｉ…生成部
２００…映像システムコンポーネント
２０５…光学アセンブリ
２１０…ワークステージ
２６０…カメラシステム
３０１…相関関数値点
３０２…ピーク領域
３０３，３０７…線
３０４…極値相関関数値点
３０５…連続相関関数
３０６…平均値
４００…ワーク
５１０，５２０…誤差線
５３０…高精度位置測定限界線
５４０…範囲
８００…ユーザインターフェイス表示部
８０３…視野ウインドウ
８１０…ワーク画像
８２０…選択バー
８２２…距離ツールボタン
８３０…座標ウインドウ
８５０…照明制御ウインドウ
８６０…モード選択バー
８６１Ａ，８６１Ｂ…ボタン
８６１Ｃ…表示
８７０…高精度位置測定モードパラメータダイアログボックス
８７１…第１画像位置ボックス
８７２…高精度位置測定限界パラメータボックス
ＣＩＡ，ＣＩＢ，ＣＩＣ…重複画像
ＤＦＥ，ＤＩＭＧ，ＤＫ…距離
Ｆ１…第１画像
Ｆ２…第２状態画像
ＦＥ１…第１対象
ＦＥ２…第２対象
Ｌ…距離係数
ＯＶ１Ａ，ＯＶＡＢ，ＯＶＢＣ，ＯＶＣ２…重複部分
ＳＲＥｃ…相関誤差
【図１】
0006053119.tif 000002
【図２】
0006053119.tif 000003
【図３】
0006053119.tif 000004
【図４】
0006053119.tif 000005
【図５】
0006053119.tif 000006
【図６】
0006053119.tif 000007
【図７】
0006053119.tif 000008
【図８】
0006053119.tif 000009