(57)【要約】【課題】複数の光学ユニットを有する計測装置において異常な光学ユニットを特定するのに有利な技術を提供する。【解決手段】計測装置は、三角測量法に基づいて距離を計測するための複数の光学ユニットを使って物体の位置を計測する。計測装置は、前記複数の光学ユニットを使って計測された前記物体の位置に関する複数の計測結果を評価して得られる複数の評価結果を含む評価結果情報群に基づいて、前記複数の光学ユニットのうち異常な光学ユニットを特定する制御部を備える。【選択図】図４
2018115878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三角測量法に基づいて距離を計測するための複数の光学ユニットを使って物体の位置を計測する計測装置であって、
前記複数の光学ユニットを使って計測された前記物体の位置に関する複数の計測結果を評価して得られた複数の評価結果を含む評価結果情報群に基づいて、前記複数の光学ユニットのうち異常な光学ユニットを特定する制御部を備える、
ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記評価結果情報群は、前記複数の計測結果の相互の差分に応じて決定された評価結果情報の集合である、
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記評価結果情報群は、前記複数の計測結果からなる集合から得られる複数の部分集合をそれぞれ構成する２つの計測結果の差分に応じて決定された評価結果情報の集合である、
ことを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記評価結果情報群は、前記複数の計測結果のそれぞれと指標との差分に応じて決定された評価結果情報の集合である、
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項５】
前記評価結果情報群は、前記差分と閾値との比較によって決定された評価結果情報の集合である、
ことを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記閾値は、前記複数の光学ユニットを使って計測された複数の計測結果に基づいて決定される、
ことを特徴とする請求項５に記載の計測装置。
【請求項７】
前記複数の光学ユニットは、パターン光を前記物体に投影する投影ユニットと、複数の撮像ユニットとを含み、
前記制御部は、前記複数の撮像ユニットのうち１つの撮像ユニットによる計測結果と他の１つの撮像ユニットによる計測結果のみとが類似していないことを前記評価結果情報群が示している場合に、前記異常な光学ユニットとして前記投影ユニットを特定する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項８】
前記複数の光学ユニットは、パターン光を前記物体に投影する投影ユニットと、複数の撮像ユニットとを含み、
前記制御部は、前記複数の撮像ユニットのうちの１つの撮像ユニットによる計測結果と他の撮像ユニットによる計測結果とが類似せず、前記他の撮像ユニットによる計測結果同士が類似していることを前記評価結果情報群が示している場合に、前記異常な光学ユニットとして前記１つの撮像ユニットを特定する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項９】
前記複数の光学ユニットによる計測が複数回にわたって実施され、
前記制御部は、前記複数回にわたる計測によって得られた前記評価結果情報群に基づいて前記異常な光学ユニットを特定する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記複数の光学ユニットによる計測が複数の物体に対して実施され、
前記制御部は、前記複数の物体に対する計測によって得られた前記評価結果情報群に基づいて前記異常な光学ユニットを特定する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１１】
前記制御部は、複数の前記差分に基づいて前記閾値を決定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の計測装置。
【請求項１２】
前記制御部は、複数の前記差分の平均値に基づいて前記閾値を決定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の計測装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記複数の計測結果に基づいて前記指標を決定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の計測装置。
【請求項１４】
被検物の位置を計測する請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の計測装置と、
前記計測装置による計測結果に基づいて前記被検物を保持して移動させるロボットと、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の計測装置を用いて物体の位置を計測する工程と、
前記計測装置による計測結果に基づいて前記物体を処理して物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする物品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置、システムおよび物品製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からカメラやプロジェクタなどの光学ユニットを２台備えた形状計測装置は存在するが、近年光学ユニットを３台以上備えた形状計測装置が存在している。例えば、プロジェクタを有するパターン投影方式の場合、被検物に既知のパタ−ンを投影して撮像し、その撮像結果から被検物の三次元形状を計測する。ここでは、パターン投影方式の形状計測装置について、従来技術を説明する。
【０００３】
特許文献１には、１つのプロジェクタと、複数の撮像手段とを有する３次元計測装置が記載されている。特許文献１の３次元計測装置では、プロジェクタによってパターン光が投光された被検物を複数の撮像手段によって撮像し、撮像された画像に基づいて３次元点群を得て、これらを統合する。この統合の際に、輝度の振幅が大きい値が、信頼度が高いものとして選択される。
【０００４】
特許文献２には、２つの投光手段と、共通の撮像手段とを有し、これらによって２つの計測系が構成された三次元画像処理装置が記載されている。特許文献２に記載された三次元画像処理装置では、２つの計測系のそれぞれによって距離画像を得て、これらの距離画像を比較することによって三次元画像処理装置の状態の度合いを判定する。そして、状態変化の度合いが所定の閾値を越えた場合に、三次元画像処理装置のキャリブレーションが促される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２１８６２号公報
【特許文献２】特開２０１５−４５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された３次元計測装置では、輝度の振幅が大きい値を出力した撮像手段が劣化した撮像手段である場合に、当該撮像手段によって得られた値に基づいて最終的な３次元点群が決定される。よって、輝度の振幅が大きい値を出力した撮像手段が劣化した撮像手段である場合には、正しい計測を行うことができない。
【０００７】
特許文献２に記載された三次元画像処理装置では、状態変化の度合いが所定の閾値を越えた場合にそのことは認識されるが、２つの投光手段および共通の撮像手段のいずれに問題が生じたかを特定することができない。
【０００８】
本発明は、例えば、複数の光学ユニットを有する計測装置において異常な光学ユニットを特定するのに有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの側面は、三角測量法に基づいて距離を計測するための複数の光学ユニットを使って物体の位置を計測する計測装置に係り、前記計測装置は、前記複数の光学ユニットを使って計測された前記物体の位置に関する複数の計測結果を評価して得られた複数の評価結果を含む評価結果情報群に基づいて、前記複数の光学ユニットのうち異常な光学ユニットを特定する制御部を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば、複数の光学ユニットを有する計測装置において異常な光学ユニットを特定するのに有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１および第２実施形態の計測装置の構成を示す図。
【図２】本発明の第１および第２実施形態の計測装置の実施例を示す図。
【図３】本発明の第１および第２実施形態の計測装置の動作を示す図。
【図４】本発明の第１実施形態における複数の位置計測結果（ａ）、および、それらを評価した結果である評価結果情報群（ｂ）を例示する図。
【図５】位置計測結果の再現性を例示する図。
【図６】位置計測結果の再現性を例示する図。
【図７】実施例１−１における位置計測結果（ａ）、および、それらを評価した結果である評価結果情報群（ｂ）を例示する図。
【図８】実施例１−１における複数の光学ユニットの配置を示す図。
【図９】実施例１−１における複数の光学ユニットの配置（ａ、ｂ、ｃ）、それらによる位置計測結果（ｄ、ｅ、ｆ）、および、それらを評価した結果である評価結果情報群（ｇ、ｈ、ｉ）を示す図。
【図１０】実施例１−２における位置計測結果（ａ、ｂ、ｃ）、および、評価結果情報群（ｄ、ｅ、ｆ）を示す図。
【図１１】実施例１−３の計測装置を示す図。
【図１２】実施例１−３における位置計測結果（ａ、ｂ）、および、評価結果情報群（ｃ、ｄ、ｅ）を示す図。
【図１３】実施例１−１〜１−３における評価結果情報群を例示する図。
【図１４】本発明の第２実施形態における位置計測結果（ａ、ｂ）、および、評価結果情報群（ｃ、ｄ）を示す図。
【図１５】本発明の第３実施形態における基準からの差分量Ｚと再現性を表す図。
【図１６】制御部の構成例を示す図。
【図１７】本発明の第４実施形態のシステムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。
［第１実施形態］
図１には、本発明の１つの実施形態の計測装置５０の構成が示されている。計測装置５０は、三角測量法に基づいて距離を計測するための複数（Ｎ個）の光学ユニット１−ｊ（ｊ：１〜Ｎ）（Ｎは４以上）と、制御部９とを含む。制御部９は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。
【００１３】
光学ユニット１−ｊは、レンズ６−ｊと、ユニット７−ｊとを含む。光学ユニット１−ｊが撮像ユニットである場合、ユニット７−ｊは、イメージセンサを含みうる。光学ユニット１−ｊが投影ユニットである場合、ユニット７−ｊは光源を含みうる。光学ユニット１−１〜１−Ｎの相対位置関係は、校正器などを用いて予め校正されており、既知である。制御部９は、複数の光学ユニット１−ｊを制御する他、複数の光学ユニット１−ｊから取得した信号を処理する。図１では、複数の光学ユニット１−ｊがＸＺ平面上に配置されているが、複数の光学ユニット１−ｊの全部または一部は、Ｙ方向の位置が互いに異なっていてもよい。
【００１４】
以下の説明では、具体例を提供するために、計測装置５０がアクティブステレオ方式の計測装置として構成され、１つの光学ユニット１−１が投影ユニットであり、残りの光学ユニット１−２〜１−Ｎが撮像ユニットであるものとする。また、光学ユニットが正常状態から逸脱した状態を異常状態という。異常状態は、光学ユニットの位置および姿勢の少なくとも一方が正常状態から逸脱した状態でありうる。あるいは、異常状態は、光学ユニットのレンズに曇りなどの不具合が発生した状態でありうる。異常状態の光学ユニットは、異常を有する光学ユニットとも表現される。
【００１５】
以下の説明において、複数の光学ユニット１−ｊのうちの１つのみが異常状態になりうるものとする。これは、同時に複数の光学ユニットが異常状態になることは極めて稀であるためである。仮に複数のユニット１−ｊのうちの少なくとも２つの光学ユニットが異常状態になった場合、投影ユニットが異常状態になった場合と似た状況となりうる。したがって、投影ユニットが異常状態になったと判定された場合、制御部９は、「投影ユニット、または、少なくとも２つの撮像ユニットが異常状態になった可能性がある」という趣旨のメッセージを出力してもよい。
【００１６】
図３には、複数の光学ユニット１−ｊのうちの１つが異常状態になった場合の計測装置５０の動作が例示されている。図３に示される動作は、制御部９によって制御される。まず、工程Ｓ１１では、制御部９は、まず、投影ユニットである光学ユニット１−１にパターン光を被検物（物体）８に投影させ、撮像ユニットである光学ユニット１−２〜１−Ｎに被検物８を撮像させる。これにより、制御部９は、光学ユニット１−２〜１−Ｎのそれぞれから、被検物８に投影されたパターン光を撮像した画像（画像データ）を得る。工程Ｓ１１では、次いで、制御部９は、光学ユニット１−２〜１−Ｎのそれぞれから得た画像に基づいて距離画像を得る。ここで、距離画像は、基準位置から被検物８の複数の個所の位置までの距離を示す情報が画素値としてマッチングされた画像でありうる。該距離が、基準位置に対する相対位置を示すので、該距離は、被検物８の各箇所の位置を示す情報と等価である。よって、距離画像は、被検物８の複数の箇所の位置、即ち、被検物８の形状を示す。つまり、距離画像を求めることは、被検物８の形状を計測することに相当する。
【００１７】
ここで、距離画像の取得方法を例示的に説明する。例えば、投光ユニットとしての光学ユニット１−１からグレーコードパターン光のようなパターン光を被検物８に投影し、撮像ユニットとしての光学ユニット１−２〜１−Ｎで被検物８に投影されたパターン光を撮像する。これによって、（Ｎ−１）枚の画像が得られる。次いで、撮像によって得られた画像に基づいて、光学ユニット１−１のパターン設定素子（例えば、ＤＭＤ、液晶）の番地と、光学ユニット１−ｊ（ｊ＝２〜Ｎ）のユニット（イメージセンサ）７−ｊの番地とを空間符号化法によって対応付ける。投影ユニットとしての光学ユニット１−１と撮像ユニットとしての光学ユニット１−ｊ（ｊ＝２〜Ｎ）との相対位置は既知であるので、三角測量に基づいて被検物８の各箇所の位置（基準位置からの距離）を示す距離画像を得ることができる。
【００１８】
制御部９は、被検物８の形状情報（例えば、ＣＡＤ情報などの設計情報）と距離画像とに基づいて被検物８を認識し、被検物８の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を示す位置情報を取得することができる。制御部９は、１個の投影ユニットと（Ｎ−１）個の撮像ユニットとを用いて、被検物８の位置の計測結果として、（Ｎ−１）個の計測結果を得ることができる。複数の被検物８が存在する場合には、制御部９は、各距離画像に基づいて複数の被検物８の位置を示す情報を得ることができる。
【００１９】
以上のように、複数の光学ユニット１−１〜１−Ｎを用いることによって、１つの被検物８の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を示す計測結果として複数の計測結果を得ることができる。複数の光学ユニット１−１〜１−Ｎの状態が計測装置５０の校正時の状態から変化しなければ、複数の計測結果は、計測の再現性の範囲内で等しいはずである。しかし、複数の光学ユニット１−１〜１−Ｎのいずれかの状態が計測装置５０の校正時の状態から変化している場合、複数の計測結果は相互に一致しなくなる。
【００２０】
工程Ｓ１２では、制御部９は、複数の光学ユニット１−１〜１−Ｎを使って計測された被検物８の位置に関する複数の位置計測結果を対象として複数の評価を行い、評価によって得られた複数の評価結果を示す評価結果情報群を生成する。制御部９は、例えば、複数の位置計測結果の相互の類似性に基づいて評価を行うことができる。より具体的な例を挙げると、制御部９は、複数の計測結果の相互の差分が閾値に収まっているかどうかに応じて評価を行うことができ、評価結果情報群は、このような評価に応じて決定された評価結果情報の集合でありうる。あるいは、制御部９は、複数の計測結果からなる集合から得られる複数の部分集合をそれぞれ構成する２つの計測結果の差分が閾値に収まっているかどうかに応じて評価を行うことができる。評価結果情報群は、このような評価に応じて決定された評価結果情報の集合でありうる。ここで、差分が閾値に収まっていることは、比較対象の２つの計測結果が類似していることを示していて、制御部９は、合格として判定することができる。一方、差分が閾値に収まっていないことは、比較対象の２つの計測結果が類似していないことを示していて、制御部９は、不合格として判定することができる。
【００２１】
以下、工程Ｓ１２における複数の計測結果の評価（評価結果情報群の生成）について詳述する。なお、以下では、説明の簡単化のために、被検物８の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を位置Ｚとして説明する。ここで、被検物８の位置Ｚは、ある光学ユニット１−ｊに対する相対的な位置として表現されるものとする。図５（ａ）には、ある光学ユニット１−ｊを使って被検物８の位置Ｚを複数回にわたって計測した場合に得られる結果の分布が例示されている。図５（ａ）において、横軸は、計測によって得られる位置を示し、縦軸は、確立あるいは頻度を示している。計測時のノイズがランダム成分である場合、複数回にわたって計測を行うと、計測結果の分布は、曲線２０のようなガウス分布となる。曲線２０の範囲２１（例：±３σ）は、計測結果の再現性を示す指標となりうる。制御部９は、被検物８の位置を光学ユニット１−１〜１−Ｎを使って計測し、これによって得られた位置計測結果の分布に基づいて位置計測結果の信頼性を評価することができる。信頼性が所定基準に達していない場合は、照明条件等が変更されうる。
【００２２】
次に、任意の位置に配置された被検物８を計測した結果が図５（ｂ）における位置計測結果Ｚａであった場合、位置計測結果Ｚａは、曲線２０における左端又は右端に対応する可能性がある。したがって、位置計測結果Ｚａが得られた被検物８が実際に存在する可能性がある範囲として、複数回にわたって計測を行った場合の再現性の範囲２１の２倍の範囲を想定する必要がある。位置計測結果Ｚｂであった場合にも同様である。位置計測結果ＺａとＺｂの値が一致しなくなるためには、ＺａとＺｂとが範囲２１の２倍（例：±６σ）以上離れなければならない。そこで、２つの位置計測結果が互いに異なると判定するための閾値２２は、範囲２１の２倍とされうる。
【００２３】
２つの光学ユニットによってそれぞれ計測された位置のＺａ、Ｚｂの差が閾値２２に収まっていない場合、制御部９は、当該２つの光学ユニットを不合格として判定することができる。一方、図５（ｃ）のように、２つの光学ユニットによってそれぞれ計測された位置のＺａ、Ｚｂの差分が閾値２２に収まっている場合、両者が一致する可能性があるため、制御部９は、当該２つの光学ユニットを合格として判定することができる。なお、この明細書において、「差分」は絶対値として扱われている。
【００２４】
曲線２０または閾値２２は、被検物を複数回にわたって実際に計測することによって事前に決定されてもよいし、センサのショットノイズ係数などに基づいて事前に決定されてもよい。また、実際の計測時は、計測毎、計測対象の被検物８毎、光学ユニット１−ｊ毎に、画像の明るさ、パタ−ン光のコントラスト等が変化しうる。そこで、閾値は、計測毎に、あるいは、光学ユニット毎に調整あるいは再設定されてもよい。閾値は、制御部９によって設定されうる。閾値は、複数の差分に基づいて決定されうる。また、閾値は、複数の差分の平均値に基づいて決定されうる。ここで、閾値は、当該平均値そのものとされうる。
【００２５】
図６には、光学ユニット１−２、１−３による位置計測結果Ｚ２、Ｚ３が例示されている。例えば、光学ユニット１−２で取得した画像の明るさが、図５に示される曲線２０を取得した時よりも明るい場合を考える。この場合、光学ユニット１−２のＳＮ比が改善され、図６のように、計測再現性を表す曲線２０−２の範囲２１−２は、図５の曲線２０の範囲２１と比べて狭くなることが予測される。逆に、光学ユニット１−３の位置計測結果Ｚ３の画像が暗い場合、曲線２０−３の範囲２１−３が広くなることが予測される。この場合、両者の類似性を判定するための閾値として、２１−２と２１−３とを加算した値とすることができる。このように、計測毎あるいは光学ユニット毎の計測結果に応じて再現性が変化するため、制御部９は、計測毎あるいは光学ユニット毎の計測結果に応じて閾値を設定し直してもよい。
【００２６】
上記の例では、再現性に基づいて閾値が決定されたが、計測装置５０の校正誤差によって、同じ被検物８を同時に計測しても、複数の計測結果の絶対値に若干の差が発生しうる。２個の計測結果の類似性を判定する際に、校正誤差の差を閾値に加えて設定してもよい。あるいは、計測装置５０に要求される必要精度に応じて閾値を決定してもよい。
【００２７】
次に、位置計測結果の評価方法について説明する。図４（ａ）には、撮像ユニットとしての光学ユニット１−２〜１−Ｎによって撮像された画像を制御部９が処理することによって得られた複数の位置計測結果Ｚ２〜ＺＮが例示されている。図４（ｂ）には、図４（ａ）の複数の位置計測結果Ｚ２〜ＺＮを制御部９が評価した結果（評価結果情報群（評価結果情報パターン））が例示されている。図４（ｂ）において、複数の計測結果Ｚ２〜ＺＮからなる集合から得られる複数の部分集合をそれぞれ構成する２つの計測結果の差分（Ｚ２−Ｚ３、Ｚ２−Ｚ４等）が閾値に収まっている場合（類似している場合）は〇で示されている。また、図４（ｂ）において、複数の計測結果Ｚ２〜ＺＮからなる集合から得られる複数の部分集合をそれぞれ構成する２つの計測結果の差分（Ｚ２−Ｚ３、Ｚ２−Ｚ４等）が閾値に収まっていない場合（類似していない場合）は×で示されている。例えば、Ｚ２とＺ３〜Ｚｎとは類似しておらず、Ｚ３〜ＺＮは、相互に類似している。よって、制御部９は、Ｚ２は不合格、Ｚ３〜Ｚ４は合格として判定する。一例において、〇（合格）は評価結果情報＝”１”として、×（不合格）は評価結果情報＝”０”として記録されて、これらによって評価結果情報群が構成されうる。
【００２８】
以下、図３に元って説明を続けると、工程Ｓ１３では、制御部９は、全ての被検物８について工程Ｓ１２を終了したかどうかを判定し、全ての被検物８について工程Ｓ１２を終了していない場合、工程Ｓ１２に戻る。そして、まだ工程Ｓ１２を行っていない被検物８について工程Ｓ１２を行う。一方、全ての被検物８について工程Ｓ１２を終了した場合には、工程Ｓ１４に進む。
【００２９】
工程Ｓ１４では、制御部９は、直前の工程Ｓ１３までで得られた評価結果情報群に基づいて、再計測が必要であるかどうかを判定する。具体的には、制御部９は、直前の工程Ｓ１３までで得られた評価結果情報群では、工程Ｓ１５において異常状態の光学ユニットを特定できないと判定した場合には、再計測が必要であると判定し、工程Ｓ１１に戻る。この場合、工程Ｓ１１では、例えば、投影ユニットとしての光学ユニット１−１の光量を調整した上で、光学ユニット１−１にパターン光を被検物としての被検物８に投影させ、撮像ユニットである光学ユニット１−２〜１−Ｎに被検物８を撮像させる。より具体的には、光学ユニット１−３で取得した画像の明るさが暗い場合、図６の計測再現性を表す曲線２０−３は幅が拡大することが予測される。このような場合、工程Ｓ１１において、制御部９は、光学ユニット１−３で取得した画像に基づく位置の計算を実行しない場合がある。この場合、図４に例示された評価結果情報群の一部又は全部が欠落しうる。このような場合、制御部９は、再計測が必要であると判定しうる。
【００３０】
次に、工程Ｓ１５では、制御部９は、工程Ｓ１２で得られた評価結果情報群に基づいて、複数の光学ユニット１−１〜１−Ｎのうち異常を有する光学ユニットを特定する。ここで、投影ユニットは、全ての位置計測結果Ｚ２〜ＺＮに影響を与えるので、仮に投影ユニットが異常状態である場合、Ｚ２〜ＺＮのうちの１つだけが異常状態であることを示す評価結果情報群（評価結果情報パターン）は発生しない。したがって、図４（ｂ）のように、Ｚ２〜Ｚ４のうちＺ２のみに関して不合格であることを示す評価結果情報群は、Ｚ２と関係がある投影ユニットとしての光学ユニット１−１および撮像ユニットとしての光学ユニット１−２が異常状態であることを示している。
【００３１】
次に、ステップ１６では、制御部９は、工程Ｓ１５の結果に基づいて後処理を実施する。例えば、光学ユニット１−２が異常状態の光学ユニットとして特定された場合、制御部９は、光学ユニット１−２が異常状態であることを不図示の表示部に表示するように構成されうる。その後は、光学ユニット１−２によって撮像された画像を使用しないこととして、計測装置５０による被検物８の位置の計測がなされてもよい。このような場合、光学ユニット１−３〜１−Ｎによって撮像された画像から被検物８の正しい位置を示す情報を得ることができる。被検物８の位置は、例えば、位置計測結果Ｚ３〜Ｎの平均に基づいて決定されてもよいし、最も信頼性が高い位置計測結果に基づいて決定されてもよい。また、予め設定されていた光学ユニット１−２の校正パラメ−タを、位置計測結果Ｚ３〜Ｎに対して位置計測結果Ｚ２が一致するように更新することによって、光学ユニット１−２を正常状態に復帰させてもよい
図３に示される処理は、被検物８を処理するために計測装置５０が被検物８の位置を計測する処理と並行して実施されてもよいし、計測装置５０の試験モードにおいて実施されてもよい。
【００３２】
以下、第１実施形態の実施例１−１、１−２、１−３を説明する。
［実施例１−１］
実施例１−１では、図２のように、投影ユニットとして構成された１つの光学ユニット１−１と、撮像ユニットとして構成された４つの光学ユニット１−２〜１−５を有する計測装置５０について説明する。実施例１−１では、４つの光学ユニット１−２〜１−５によって撮像された画像は、適切な光量で撮像された画像であるものとする。
【００３３】
まず、工程Ｓ１１では、制御部９は、撮像ユニットとして構成された４つの光学ユニット１−２〜１−５に被検物８を撮像させることによって４つの画像を得て、それぞれの画像に基づいて４つの位置計測結果Ｚ２〜Ｚ５を得る。次に、工程Ｓ１２では、制御部９は、被検物８の位置計測結果Ｚ２〜Ｚ５における相互の差分が閾値に収まっているかどうかを判定（位置計測結果Ｚ２〜Ｚ５の類似性を判定）することによって位置計測結果Ｚ２〜Ｚ５を評価する。実施例１−１では、評価のための閾値として、閾値２２（±６σの範囲）が設定されている。
【００３４】
図７（ａ）には、実施例１−１の位置計測結果Ｚ２〜Ｚ５および評価のための閾値Ｔが例示されている。図７（ｂ）には、図７（ａ）の位置計測結果Ｚ２〜Ｚ５の評価結果情報群が示されている。複数の位置計測結果Ｚ２〜Ｚ５からなる集合から得られる複数の部分集合をそれぞれ構成する２つの計測結果の差分（つまり、Ｚ２とＺ３との差分、Ｚ２とＺ４との差分、Ｚ２とＺ５との差分、Ｚ３とＺ４との差分、Ｚ３とＺ５との差分、Ｚ４とＺ５との差分。）が閾値Ｔに収まっている場合は〇である。複数の位置計測結果Ｚ２〜Ｚ５からなる集合から得られる複数の部分集合をそれぞれ構成する２つの計測結果の差分が閾値Ｔに収まっていることは、複数の位置計測結果Ｚ２〜Ｚ５が相互に類似していることを意味する。また、位置計測結果Ｚ２〜Ｚ５からなる集合から得られる複数の部分集合をそれぞれ構成する２つの計測結果の差分（つまり、Ｚ２とＺ３との差分、Ｚ２とＺ４との差分、Ｚ２とＺ５との差分、Ｚ３とＺ４との差分、Ｚ３とＺ５との差分、Ｚ４とＺ５との差分。）が閾値Ｔに収まっていない場合は×である。複数の位置計測結果Ｚ２〜Ｚ５からなる集合から得られる複数の部分集合をそれぞれ構成する２つの計測結果の差分が閾値Ｔに収まっていないことは、複数の位置計測結果Ｚ２〜Ｚ５が相互に類似していないことを意味する。
【００３５】
図７（ｂ）は、評価結果情報群を視覚的に示したものであり、位置計測結果Ｚ２は不合格であり、位置計測結果Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５が合格であることを示している。評価結果情報群（評価結果情報パターン）は、４行４列の２次元配列として制御部９の記憶領域に格納され、例えば、〇は”１”で示され、×は”０”で示されうる。
【００３６】
実施例１−１では、被検物８が１個であるので、工程Ｓ１３は通過する。工程Ｓ１４では、再計測が不要であると判定されるものとする。工程Ｓ１４では、制御部９は、工程Ｓ１２で生成した評価結果情報群に基づいて、位置計測結果Ｚ２に影響を与えうる光学ユニット１−２が異常状態であると判定する。
【００３７】
ここで、投影ユニットである光学ユニット１−１が異常状態である場合にも位置計測結果Ｚ２が影響を受けうるが、光学ユニット１−１が異常状態である場合には、評価結果情報群は、図７（ｂ）に示されるものとは異なるものになる。以下において、この点については説明する。
【００３８】
ここでは、図２に示された計測装置５０の光学ユニット１−１〜１−５の配置を上からみた状態（Ｚ軸を負側から正方向を見た状態）が図８に示されたような配置を有すると仮定する。図８において、符号ｘは、光学ユニット１−ｘを示している。例えば、符号１は、光学ユニット１−１を示している。光学ユニット１−１の位置が変化した状態として、（状態Ａ）ある撮像ユニットに近付いた状態、（状態Ｂ）２個の撮像ユニットの中間位置に近付いた状態、（状態Ｃ）前記（Ａ）と（Ｂ）との間の状態の３つが考えられる。
【００３９】
まず、（状態Ａ）では、図９（ａ）のように、光学ユニット１−１が光学ユニット１−４の方向に近づき、光学ユニット１−１と光学ユニット１−４との基線長は短くなるが、逆に光学ユニット１−１と光学ユニット１−２との基線長が長くなる。そのため、位置計測結果は図９（ｄ）のようになり、評価結果情報群は図９（ｇ）のようになる。次に、（状態Ｂ）では、図９（ｂ）のように、光学ユニット１−１が光学ユニット１−３と光学ユニット１−４の中間位置に近づき、光学ユニット１−１と光学ユニット１−３／１−４との基線長は短くなる。一方、光学ユニット１−１と光学ユニット１−２／１−５との基線長は長くなる。そのため、位置計測結果は図９（ｅ）のようになり、評価結果情報群は図９（ｈ）のようになる。最後に、（状態Ｃ）では、（状態Ａ）と（状態Ｂ）の中間のため、光学ユニット１−１とその他の光学ユニット１−２〜１−５との間の基線長は相互に異なり、位置計測結果は図９（ｆ）のようになり、評価結果情報群は図９（ｉ）のようになる。図９（ｉ）における△は、光学ユニット１−１の位置の変化方向（状態Ａ）と（状態Ｂ）のどちらに近いかによって○か×になる。あるいは、再現性が悪いと、計測毎に○と×が変化しすぐには決められず、複数回の計測が必要になる可能性があることを表している。
【００４０】
図９（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）において、Ｚ２とＺ４との組み合わせが×、Ｚ２とＺ５との組み合わせが〇、Ｚ３とＺ４との組み合わせが○となっている。図９（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）において、位置計測結果Ｚ２、Ｚ４の相互の差分値が常に大きく、位置計測結果Ｚ３、Ｚ５の相互の差分値が常に小さい。そのため、投影ユニットの位置が変化した場合、対角位置に配置された撮像ユニットによる位置計測結果Ｚ２、Ｚ４が×となる。また、隣り合った位置に配置された撮像ユニットによる位置計測結果Ｚ２、Ｚ５が〇となり、隣り合った位置に配置された撮像ユニットによる位置計測結果Ｚ３、Ｚ４が〇となる。よって、複数回にわたって計測を行うと、対角位置に配置された撮像ユニットによる位置計測結果が×、隣り合った位置に配置された撮像ユニットによる位置計測結果が〇という傾向を有する結果が蓄積される。よって、投影ユニットの位置が変化した場合、以上のような傾向を有する結果の蓄積に基づいて、投影ユニットのそのような異常状態を特定することができる。したがって、図７（ｂ）のような評価結果情報群が得られた場合には、光学ユニット１−２が異常状態であることを特定することができる。
【００４１】
ここでは、光学ユニット１−１の位置が変化することによって基線長が変化する場合について説明した。同様の原理により、光学ユニット１−１の姿勢が変化することによって輻輳角が変化する場合についても、評価結果情報群に基づいて異常状態の光学ユニットを特定することができる。
【００４２】
以下、異常状態の光学ユニットを特定するための制御部９の構成例および制御部９の動作例を説明する。ここでは、異常状態の光学ユニットを特定するためのテンプレ−トを準備しておき、表結果情報群（評価結果情報パターン）とテンプレートとのパターンマッチングによって異常状態の光学ユニットを特定する方法を説明する。図１６には、制御部９の構成例が示されている。
【００４３】
制御部９は、例えば、位置計算部９１、評価部９２、テンプレート生成部９３、テンプレート格納部９０、ユニット特定部９４、後処理部９５を含む。テンプレート生成部９３は、複数の光学ユニット１−１〜１−５のうちいずれが異常状態になったかと特定するためにユニット特定部９４が参照するための複数のテンプレートＴＭＰを生成し、テンプレート格納部９０に格納する。テンプレートＴＭＰは、例えば、図７（ｂ）、図９（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）に例示さされたような評価結果情報群（評価結果情報パターン）と同様の情報を、該評価結果情報群と比較可能な形式で含む。テンプレートＴＭＰは、計測装置５０の外部装置で生成され、計測装置５０の制御部９に提供され、テンプレート格納部９０に格納されてもよい。
【００４４】
位置計算部９１は、図３の工程Ｓ１１を実行する構成要素であり、光学ユニット１−２〜１０５から提供される複数の画像のそれぞれに基づいて被検物８の位置を計算し、複数の計測結果を出力する。評価部９２は、図３の工程Ｓ１２を実行する構成要素であり、位置計算部９１から提供される複数の計測結果を評価し、その結果を示す評価結果情報群を生成する。ユニット特定部９４は、図３の工程Ｓ１５を実行する構成要素であり、評価部９２によって生成された評価結果情報群とテンプレート格納部９０に格納された複数のテンプレートＴＭＰとの比較（パターンマッチング）によって、異常状態の光学ユニットを特定する。後処理部９５は、図３の工程Ｓ１６を実行する構成要素である。
【００４５】
ここで、ユニット特定部９４による異常状態の光学ユニットの特定精度をたかめるために、位置計算部９１による位置の計算および評価部９２による評価（評価結果情報群の生成）を複数回にわたって繰り返して行ってもよい。
【００４６】
次に、工程Ｓ１５における後処理について説明する。工程Ｓ１５では、制御部９は、例えば、異常状態の光学ユニットを不図示の表示部等の出力部を通して作業者に通知する。ここでは、図７に例示されるように光学ユニット１−２が異常状態になった場合に工程Ｓ１５で実行されうる処理を例示的に説明する。光学ユニット１−２が異常状態になった場合は、光学ユニット１−２の画像を使って得られる被検物８の位置計測結果Ｚ２は正しくないため、光学ユニット１−２は使用しない。一方、残りの光学ユニット１−３〜１−５の画像を使って得られる被検物８の位置計測結果は正しいため、光学ユニット１−３〜１−５の画像を使って得られる被検物８の位置計測結果の平均値を最終的な被検物８の位置計測結果として出力することができる。ここで、平均値ではなく、例えば、光学ユニット１−３〜１−５によって得られた複数の位置計測結果のうち最も信頼性が高い位置計測結果を出力してもよい。
【００４７】
また、光学ユニット１−２による位置計測結果と他の光学ユニット１−３〜１−５による位置計測結果との相違量は判明している。そこで、予め校正していた光学ユニット１−２のパラメ−タを補正（再校正）し、他の光学ユニット１−３〜１−５の出力と一致するように光学ユニット１−２を再校正することも可能である。ただし、補正のための計算時間が余分に発生してタクトに影響を与えうるので、このような補正を行う機能を有効にするかどうかを選択可能にしてもよい。
【００４８】
以上のようにして、実施例１−１によれば、撮像ユニットとしての光学ユニット１−２が異常状態になった場合は、制御部９は、異常状態が発生したことを通知した後に、残りの光学ユニット１−３〜１−５を用いて被検物８の位置の計測を続けることができる。また、光学ユニット１−２のパラメ−タを補正することができる場合には、光学ユニット１−２〜１−５を用いて被検物８の位置の計測を続行可能である。もちろん、制御部９は、計測を終了させて、光学ユニット１−２の調整を行うように作業者に通知を出してもよい。
【００４９】
投影ユニットとしての光学ユニット１−１が異常状態になった場合は、被検物８についての複数の位置計測結果のすべてが正しくなくなる。したがって、この場合は、制御部９は、投影ユニットとしての光学ユニット１−１が異常状態であることを作業者に通知して、計測を終了させる。ただし、図９を参照して説明したように、投影ユニットの位置が変化した場合、２個の位置計測結果が正負逆側に変化するため、全ての位置計測結果の平均を出力してもよい。また、全ての位置計測結果が一致するように光学ユニット１−１の再校正が可能である場合には、再校正の後に計測を続行することができる。
【００５０】
曲線２０の範囲２１（再現性を示す指標）は、任意に定めることができ、上記の３σの他、例えば、２σ、６σのような範囲を定めることができる。
【００５１】
［実施例１−２］
実施例１−２では、図１０（ａ）、（ｄ）のように、位置計測結果の差分と閾値との差が小さいために、１回の計測では異常状態にある光学ユニットを特定することができない場合について説明する。ここで、図１０（ａ）は位置計測結果を示し、図１０（ｄ）は図１０（ａ）の位置計測結果に基づいて図３の工程Ｓ１２で生成された評価結果情報群を示している。図１０（ｄ）の例において、Ｚ２とＺ５との差分の絶対値が閾値に収まっておらず、不合格（×）と判定され、それ以外は合格（〇）と判定されている。
【００５２】
図３の工程Ｓ１１で図１０（ａ）のような位置計測結果が得られ、工程Ｓ１２で図１０（ｄ）のような評価結果情報群が得られた場合、このような評価結果情報群だけに基づいて工程Ｓ１５において異常状態の光学ユニットを特定することはできない。そこで、工程Ｓ１４において、再計測が必要であると判定し、工程Ｓ１１に戻る。なお、工程Ｓ１４を設ける代わりに、工程Ｓ１５において異常状態の光学ユニットを特定することができなかった場合に、工程Ｓ１１に戻るように手順が変更されてもよい。
【００５３】
実施例１−２では、上記のように、工程Ｓ１４において既に準備された評価結果情報群だけでは異常状態の光学ユニットを特定することができない場合、即ち、データ数が不足している場合に再計測のために工程Ｓ１１に戻る。再計測のために工程Ｓ１１に戻る他の例としては、評価結果情報群の正確性が不十分である場合を挙げることができる。例えば、予め正確性を判定する判定閾値を決めておき、図７（ａ）の位置計測結果から予測される計測正確性が、該判定閾値を下回る場合である。この正確性を判定するための判定閾値は、例えば、画像の明るさやパターン光のコントラストから予測される計測再現性に基づいて決定することができる。
【００５４】
再計測のために工程Ｓ１１に戻った場合、既に計測を行った被検物８を再計測してもよいし、別の被検物８を計測してもよい。ここで、既に計測を行った被検物８を更に複数回にわたって計測をするものとして説明する。
【００５５】
複数回にわたって被検物８の位置を計測した場合、位置計測結果は、再現性の範囲で変動しうる。例えば、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すような位置計測結果が図１０（ａ）に示す位置計測結果に加えて得られる。図１０（ｂ）、（ｃ）の位置計測結果を工程Ｓ１２で評価すると、図１０（ｅ）、（ｆ）のような評価結果情報群が得られる。図１０（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）の評価結果情報群において、位置計測結果Ｚ２のみが他の位置計測結果Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５と類似しておらず、不合格として判定されている。換言すると、位置計測結果Ｚ２を１つの要素として２つの要素で構成される部分集合のみが不合格として判定されている。
【００５６】
複数回にわたって計測および評価によって複数の評価結果情報群が得られた場合、複数の評価結果情報群を合成し、合成された評価結果情報群に基づいて異常状態の光学ユニットを特定することができる。複数の評価結果情報群を合成する方法としては、例えば、合格が“１”、不合格が“０”である場合、図１０（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の対応する欄同士の値をＡＮＤ演算することによって合成された評価結果情報群を得る方法がある。図１０（ｇ）には、このような方法で生成された評価結果情報群の例が示されている。図１０（ｇ）に示されるように異常状態の光学ユニットを特定可能な評価結果情報群が得られたら、制御部９は、再計測を終了する。ただし、再計測を繰り返しても異常状態の光学ユニットを特定可能な評価結果情報群が得られない可能性もあるので、再計測の回数が予め設定された回数を達した時点で再計測を停止してもよい。
【００５７】
［実施例１−３］
被検物の姿勢や環境光の影響などによって、光学ユニット１−２〜１−５から制御部９に対して距離画像を得ることができる画像が提供されない場合がありうる。その場合、評価結果情報群を得ることができず、データ不足となりうる。このような場合、１個の被検物では全ての光学ユニットから距離画像を得ることができない。そこで、実施例１−３では、複数の被検物を計測すること、または、１個の被検物を光量などの計測条件を変えて複数回にわたって計測することによって、全ての光学ユニットからの位置計測結果を取得し、それらの位置計測結果に基づいて評価結果情報群を取得する。以下では、図１１のように、複数の被検物が存在する例を説明する。
【００５８】
以下、図３のフローチャートに基づいて説明する。まず、工程Ｓ１１について説明する。被検物に光沢がある場合、被検物の表面で拡散する光が減少するため、表面において入射光と同等の反射角を有する正反射光は光量が大きいが、それ以外の角度の反射光は光量が小さくなる。そのため、光沢がある被検物を撮像したとき、一部の撮像ユニットでは適切な光量が取得できない可能性がある。光量が小さいと、ＳＮが悪化し、再現性が必要精度を満たさない可能性がある。例えば、光学ユニット１−３によって撮像された画像において被検物付近に適切な光量が得られなかった場合、被検物の位置を計測できない可能性がある。
【００５９】
複数の被検物がある場合、光学ユニット毎に複数の被検物を認識した後、どの被検物が同じであるかを判断する必要がある。図１１のように、撮像ユニットとしての光学ユニット１−２〜１−５の４個である場合、４個の距離画像のそれぞれにおいて被検物８−１、８−２を認識することにより、最大で８個の位置計測結果が得られる。そして、８個の位置計測結果を被検物８−１についての位置計測結果と被検物８−２についての位置計測結果とに分類する。
【００６０】
例えば、光学ユニット１−３によって撮像した画像に基づいて被検物８−１の位置を計測することができず、光学ユニット１−５によって撮像した画像に基づいて被検物８−２の位置を計測することができない場合を仮定する。この場合、光学ユニット１−２、１−４は２個の被検物を認識し、光学ユニット１−３、１−５による画像からは被検物が１個ずつしか認識できないことになる。４個の光学ユニット１−２〜１０５によってそれぞれ認識された被検物を対比することによって被検物の個数が決定されうる。実施例１−３では、２個の被検物が存在し、光学ユニット１−２、１−４の各々の画像に基づいて２個の被検物が認識しているため、工程Ｓ１２が２回にわたって実行される。
【００６１】
上記の例では、光量が小さい場合に被検物の位置を認識できない場合が説明されている。それ以外にも、被検物のＣＡＤ情報と距離画像との差分が大きい場合、投影されるパターン光のコントラストが適正範囲でない場合においても、被検物の位置を認識できない場合がある。
【００６２】
工程Ｓ１１において図１２（ａ）に示す位置計測結果が得られ、工程Ｓ１２において図１２（ｃ）に示す評価結果情報群が得られたものとする。図１２（ｃ）において、位置計測結果Ｚ２、Ｚ４、Ｚ５の相互の差分と閾値Ｔとに基づいて評価がなされている。図１２（ｃ）において、空欄（“  ”）は、位置計測結果Ｚ３が存在しないことによって、評価が不能であったことを示している。工程Ｓ１３で全被検物の計測がなされていないと判定され、２回目に実行される工程Ｓ１２において、２個目の被検物についての図１２（ｂ）に示す位置計測結果に基づいて、図１２（ｄ）に示す評価結果情報群が得られる。
【００６３】
次の工程Ｓ１４において、これまでに得られた図１２（ｃ）、（ｄ）に示される評価結果情報群に基づいて、制御部９は、合成された評価結果情報群を生成する。ここで、合格（〇）と空欄（“  ”）を“１”、不合格を“０”として、図１２（ｃ）、（ｄ）の対応する欄同士の値をＡＮＤ演算することによって合成された評価結果情報群を得ることができる。図１２（ｅ）には、このような方法で生成された評価結果情報群の例が示されている。以下、工程Ｓ１５において、制御部９は、合成された評価結果情報群に基づいて異常状態の光学ユニットを特定し、工程Ｓ１６において、制御部９は、後処理を実行する。
【００６４】
実施例１−２、１−３では、工程Ｓ１２で評価結果情報群を生成し、工程Ｓ１４で２つの評価結果情報群を合成している。これに代えて、工程Ｓ１２では部分集合における２つの位置計測結果の差分量を記録し、工程Ｓ１４において、２回の工程Ｓ１２で記録された差分量を平均化して、平均化された差分量に基づいて評価を行ってもよい。
【００６５】
実施例１−２、１−３において、工程Ｓ１３、Ｓ１４でそれぞれ構成されるル−プにより、複数の評価結果情報群を生成する例を説明した。工程Ｓ１３で構成されるル−プは、工程Ｓ１１の１回の計測で同時に複数の被検物が認識される場合に複数回にわたって評価結果情報群を生成する。工程Ｓ１４で構成されるル−プは、１回の計測で同時に認識される被検物の個数とは関係なく、複数回にわたる計測による評価結果情報群を生成する。
【００６６】
実施例１−１、１−２、１−３を通して、評価結果情報群に基づいて異常状態の光学ユニットを特定する方法を説明した。アクティブステレオ方式の場合、図１３（ａ）のように、特定の位置計測結果を構成要素とする複数の部分集合の全てが不合格（非類似）であることを示している場合、当該特定の位置計測結果を提供した光学ユニットが異常状態である。換言すると、図１３（ａ）は、複数の撮像ユニットのうちの１つの撮像ユニットによる計測結果と他の撮像ユニットによる計測結果とが類似せず、該他の撮像ユニットによる計測結果同士が類似していることを評価結果情報群が示している場合を例示している。このような場合、制御部９は、異常な光学ユニットとして、当該１つの撮像ユニットを特定することができる。
【００６７】
一方、図１３（ｂ）に例示されるように、特定の２つの位置計測結果からなる部分集合のみが不合格（非類似）であることを示している場合、投影ユニットが異常状態である。換言すると、図１３（ｂ）は、複数の撮像ユニットのうち１つの撮像ユニットによる計測結果と他の１つの撮像ユニットによる計測結果のみとが類似していないことを評価結果情報群が示している場合を例示している。このような場合、制御部９は、異常な光学ユニットとして投影ユニットを特定することができる。
［第２実施形態］
以下、図１を参照しながら本発明の第２実施形態の計測装置５０について説明する。第１実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態では、計測装置５０が複数の光学ユニット１−１〜１−Ｎ（Ｎは４以上）の全てが撮像ユニットで構成されたパッシブステレオ方式の計測装置として構成されている。パッシブステレオ方式では、光学ユニット１−１〜１−Ｎで画像が撮像された後、制御部９が各画像における被検物上の特徴部を特定する。パッシブステレオ方式による位置の計測は、光学ユニット１−１と１−２のそれぞれによる画像Ａと画像Ｂとに同一の特徴部が存在することを前提とする。この前提において、画像Ａにおける特徴部の番地（位置）、画像Ｂにおける特徴部の番地（位置）、および、光学ユニット１−１、１−２の相対位置に基づいて特徴部の位置（基準位置からの距離）を求めることができる。パッシブステレオ方式では、Ｎ個の光学ユニットを用いて最大でＮ(Ｎ−１)／２個の位置計測結果を得ることができる。
【００６８】
Ｎ個の光学ユニットの全てが正常状態である場合、Ｎ(Ｎ−１)／２個の位置計測結果が得られ、これらの位置計測結果の相互の差分は閾値Ｔに収まる。一方、１つの光学ユニットが異常状態になった場合を考える。この場合、他の正常状態の光学ユニットによって(Ｎ−１)(Ｎ−２)／２個の位置計測結果が得られ、これらの相互の差分は閾値Ｔに収まり、合格であると判定される。これに対して、異常状態の光学ユニットの画像を用いて（Ｎ−１）個の位置計測結果が得られ、これらの相互の差分が閾値Ｔに収まらず、不合格であると判定されうる。よって、制御部９は、不合格であるとの判定結果に基づいて、異常状態の光学ユニットを特定することができる。
【００６９】
［実施例２−１］
図２、図３を参照しながら第２実施形態の実施例２−１について説明する。実施例２−１では、図２のように、それぞれ撮像ユニットとして構成された５つの光学ユニット１−１〜１−５を有する計測装置５０について説明する。５つの光学ユニット１−１〜１−５を使うと、工程Ｓ１１において、１０個の位置計測結果が得られる。工程Ｓ１２〜Ｓ１４は、第１実施形態の実施例１−１、１−２、１−３と同様である。
【００７０】
工程Ｓ１５では、制御部９は、異常状態の光学ユニットを特定する。これを具体的に説明する。まず、工程Ｓ１４の後、図１４（ａ）のような位置計測結果が取得できたとする。横軸が被検物８の位置計測結果Ｚを表し、「Ｚｍｎ」は光学ユニット１−ｍと１−ｎによる画像から得られた位置計測結果を表している。図１４（ｃ）は、図１４（ａ）の位置計測結果を評価して得られた評価結果情報群である。図１４（ｃ）を見ると、光学ユニット１−５との組み合わせによって得られた位置計測結果にのみ不合格が存在している。よって、制御部９は、図１４（ｃ）の評価結果情報群と不図示のテンプレートとのテンプレートマッチングによって、光学ユニット１−５が異常情報であることを特定することができる。
【００７１】
一方、図１４（ｂ）の位置計測結果に基づいて生成された図１４（ｄ）の評価結果情報群では、光学ユニット１−４との組み合わせによって得られた位置計測結果および光学ユニット１−５との組み合わせによって得られた位置計測結果に不合格が存在する。よって、制御部９は、異常状態が光学ユニット１−４、１−５のいずれに発生しているのかを特定することができない。そこで、制御部９は、工程Ｓ１４において再計測が必要であると判定し、複数の被検物を計測すること、または、１個の被検物を光量などの計測条件を変えて複数回にわたって計測することによって、異常状態を有する光学ユニットを特定可能な評価結果情報群を得る。その後は、制御部９は、新たな評価結果情報群に基づいて異常状態の光学ユニットを特定する。
［第３実施形態］
第１、第２実施形態では、複数の位置計測結果の互いの差分を閾値と比較することによって類似性を判定するが、第３実施形態は、各位置計測結果と指標との差分を閾値と比較することによって評価結果情報群を生成する。指標は、例えば、複数の位置計測結果の平均値である。閾値は、例えば、計測再現性に基づいて決定されうる。
【００７２】
アクティブステレオ方式の場合、撮像ユニットが異常状態である場合は、特定の位置計測結果のみが、複数の位置計測結果の平均値との差が大きくなる。例えば、図７の例では、位置計測結果Ｚ２のみが、平均値との差分が他の位置計測結果と比べて大きくなる。一方、投影ユニットが異常状態である場合は、特定の２組の位置計測結果のみが、平均値との差が大きくなる。例えば、図９の例では、位置計測結果Ｚ２、Ｚ４のみが、平均値との差分が他の位置計測結果と比べて大きくなる。
【００７３】
以上のように、撮像ユニットが異常状態である場合は特定の位置計測結果が閾値に収まらず、また、投影ユニットが異常状態である場合は特定の２組の位置計測結果のみが閾値に収まらない可能性が高い。よって、これを利用して評価結果情報群を生成し、その評価結果情報群に基づいて異常状態の光学ユニットを特定することができる。
【００７４】
第２実施形態でもデータの蓄積後に複数の評価結果情報群を合成してもよいが、差分量を蓄積した後に差分量を平均化してもよい。まず、複数回にわたって計測を実施し、または、複数個の被検物について計測を実施し、得られた位置計測結果と指標との差分量を蓄積する。そして、蓄積した複数個の差分量を位置計測結果毎に平均した値は、平均化効果により、差分量の精度が高まる。例えば、図１５の差分量Ｚの複数回計測のバラツキが曲線３０のようなガウス分布でその再現性が範囲３１とする。このとき、計測回数がＮの結果を平均化すると範囲３１の（Ｎ）−１／２で差分量Ｚの存在確率の範囲が狭まり取得できる差分量の精度が高まり、正確性の高い評価結果情報群を取得できる。
【００７５】
上記では指標として複数の位置計測結果の平均値を用いた。しかし、図３の工程Ｓ１１において、ある光学ユニットの出力の信頼性が低く、この出力に基づいて位置計測結果を取得できない場合において、平均値が大きく変化してしまう。その場合、以下の方法でデータを蓄積しても良い。まず、光量などの計測条件を、特定の基準撮像ユニットに基づいて決定し、必ずこの基準撮像ユニットによる計測結果の信頼性を確保する。そして、この計測結果を第１指標として、その他の計測結果との差分を蓄積する方式が考えられる。ただし、基準撮像ユニットがずれている可能性があるため、評価の前に、蓄積した全差分量の平均値を第２指標として、この第２指標と全差分量の差分を第２差分量とし、この第２差分量から類似性を判定することが望ましい。
【００７６】
［第１乃至第３実施形態の補足］
本発明において、撮像ユニットおよび投影ユニットのような光学ユニットとして、４個以上の光学ユニットが用いられうる。光学ユニットが３個の場合、アクティブステレオ方式では計測装置の出力結果の数が２個である。そのため２個の値が異なる場合、どちらが正しいか判別不能である。パッシブステレオ方式の場合、計測装置の出力結果の数は３個であるが、出力結果の３個中２個は光学ユニット１個の出力に基づいて計算される。そのため異常な光学ユニットが１個でも存在すると、３個の出力結果の値が全て異なる可能性があり、やはりどれが正しいか判別不能である。そのため光学ユニットが４個以上必要となる。
【００７７】
［第４実施形態］
上述の計測装置５０は、ある支持部材に支持された状態で使用されうる。本実施形態では、一例として、図１７のようにロボットアーム３００（把持装置）に備え付けられて使用されるシステムおよび該システムによる物品製造方法について説明する。計測装置１００は、支持台３５０に置かれた被検物２１０にパターン光を投影して撮像し、画像を取得する。そして、計測装置１００の制御部が、又は、計測装置１００の制御部から画像データを取得した制御部３１０が、被検物２１０の位置および姿勢を求め、求められた位置および姿勢の情報を制御部３１０が取得する。制御部３１０は、その位置および姿勢の情報に基づいて、ロボットアーム３００に駆動指令を送ってロボットアーム３００を制御する。ロボットアーム３００は先端のロボットハンドなど（把持部）で被検物２１０を保持して、並進や回転などの移動をさせる。さらに、ロボットアーム３００によって被検物２１０を他の部品に組み付けることにより、複数の部品で構成された物品、例えば電子回路基板や機械などを製造することができる。また、移動された被検物２１０を加工することにより、物品を製造することができる。制御部３１０は、ＣＰＵなどの演算装置やメモリなどの記憶装置を有する。なお、ロボットを制御する制御部を制御部３１０の外部に設けても良い。また、計測装置１００により計測された計測データや得られた画像をディスプレイなどの表示部３２０に表示してもよい。
【００７８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００７９】
５０：計測装置、１−１〜１−５：光学ユニット、８：被検物、９：制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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