(57)【要約】      （修正有）【課題】マシンビジョン検査システムにおいてトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）センサを制御するシステム及び方法を提供する。【解決手段】マシンビジョン検査システムのトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）部を制御するＴＡＦ部１０００は、ワークピースの現在の表面高さに対応するＺ高さにおいて合焦するように撮像部の合焦位置を自動的に調整する。ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作を提供するＴＡＦイネーブル／ディセーブル部１０００Ｊを含み、ＴＡＦディセーブル動作は、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作によって自動的に始動されるＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットを含み、各ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素の先に設定されたＴＡＦディセーブル制限値を超える少なくとも１つのそのそれぞれのＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素に基づいて、自動的に始動される自動割り込み動作をさらに含み得る。【選択図】図１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部と、前記撮像部の視野内に１つ又は複数のワークピースを保持する可動式ステージと、制御部と、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）とを含むマシンビジョン検査システムにおいて、前記視野内の前記ワークピースの現在の表面高さに対応するＺ高さにおいて合焦するよう前記撮像部の合焦位置を自動的に調整するトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）部の動作を制御する方法であって、
（Ａ）合焦センサと、前記ＴＡＦがイネーブルされている場合に、前記合焦センサから導出される合焦信号に応答して、前記現在の表面高さに対応する前記Ｚ高さで前記撮像部を合焦させる移動制御部とを含む前記ＴＡＦ部を提供することと、
（Ｂ）ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作を提供することと、
を含み、
（Ｂ１）前記ＴＡＦディセーブル動作は、前記Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作によって自動的に始動される、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットを含む、方法。
【請求項２】
前記ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットは、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整を終了させる動作を含み、  当該終了させる動作は、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整を再開するユーザ開始命令なしで、前記ＴＡＦ部にＺ高さ調整を自動的に再開させることはない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記Ｚ高さを変更することを含む前記ユーザ開始動作は、ａ）Ｚ高さ調整動作、及びｂ）前記マシンビジョン検査システムに含まれる画像ベースのオートフォーカスビデオツールに関連付けられた動作のうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
（Ｂ２）前記ＴＡＦディセーブル動作は、少なくとも１つのＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素が、当該ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素に対応して事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値を超えたことに基づいて、自動的に始動されるＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ＴＡＦディセーブル制限値定義要素を前記ＧＵＩに提供することと、前記ＧＵＩを操作して、前記ＴＡＦディセーブル制限値定義に提供することと、前記提供されたＴＡＦディセーブル制限値定義に基づいて、前記ＴＡＦディセーブル制限値を設定することとをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素は、ａ）前記ＴＡＦ部によって制御される前記Ｚ高さ、ｂ）時間の関数としての前記Ｚ高さの変更速度、及びｃ）Ｘ−Ｙ方向に沿った距離の関数としての前記Ｚ高さの変更速度、ｄ）現在のＸＹ位置での現在のＺ高さと、前記現在のＸＹ位置での要求されるＴＡＦ合焦Ｚ高さの指示との差を含む表面追跡誤差、及びｅ）現在のＸＹ位置での前記現在のＺ高さと、前記現在のＸＹ位置での前記要求されるＴＡＦ合焦Ｚ高さとの差を示すＴＡＦ偏差信号のうちの少なくとも１つを含み、
前記ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素について前記事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値は、ｆ）絶対Ｚ高さ制限値、ｇ）前記ＴＡＦ部の現在のベースラインＺ高さに相対して定義される相対Ｚ高さ制限値、ｈ）時間の関数としての前記Ｚ高さの前記変更速度への制限値、ｉ）Ｘ−Ｙ方向に沿った距離の関数としての前記Ｚ高さの前記変更速度への制限値、ｊ）前記表面追跡誤差への制限値、及びｋ）前記ＴＡＦ偏差信号への制限値のうちの少なくとも１つを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記ＴＡＦ部の現在のベースラインＺ高さは、ａ）前記ＴＡＦによるＺ高さ調整の現在のインスタンスに定義される固定Ｚ高さ、及びｂ）前記ＴＡＦ部によって制御される最近のＺ高さのセットに基づいて特定される適応変化ベースラインＺ高さのうちの一方である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ＴＡＦ割り込み動作の第２のセットは、自動的に始動されるＴＡＦホールドモードを含み、
前記ＴＡＦホールドモードは、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整 を中止することを含むとともに、前記ＴＡＦホールドモード中に、前記少なくとも１つのＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素 が、当該ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素 に対応して事前設定された前記ＴＡＦディセーブル制限値を再び下回った場合に、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整 をユーザ開始命令なしで自動的に再開することを含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ＴＡＦによるＺ高さ調整が自動的に再開される場合、前記現在のベースラインＺ高さは、現在の実際のＺ高さに基づいて新しい値に自動的に設定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記現在のベースラインＺ高さの前記新しい値は、再開時の前記現在の実際のＺ高さに、前記ＴＡＦ偏差信号に基づく補正を加えたものに基づくか、又は再開時の前記現在の実際のＺ高さに、再開後の前記ＴＡＦによるＺ高さ調整に基づく補正を加えたものに基づく、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ＴＡＦステータス指示を前記ＧＵＩに提供することをさらに含み、前記ＴＡＦステータス指示は、ＴＡＦがイネーブルされているか又はオンであること、ＴＡＦがディセーブルされているか又はオフであること、及び、ＴＡＦが一時停止されているか又はホールドモードであることのうちの少なくとも１つを示す、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＧＵＩは、前記マシンビジョン検査システムの学習動作モード中に表示されるパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウを含み、前記方法は、前記ＴＡＦイネーブル動作及び前記ＴＡＦディセーブル動作に対応する命令表現を提供することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記学習動作モード中、ＴＡＦがディセーブルされているときに、（Ｘ，Ｙ）位置においてＴＡＦをイネーブルしようとするＴＡＦイネーブル試行を行う場合、
前記ＴＡＦ部は、その（Ｘ，Ｙ）位置で前記Ｚ高さを調整することを試み、
前記ＴＡＦ部によって、前記Ｚ高さが、Ｚ高さＺａｄｊに調整できた場合、前記パートプログラム編集ウィンドウにおいて、ＴＡＦイネーブル命令表現のセットが表示され、この命令表現のセットは、まず、前記マシンビジョン検査システムを前記位置（Ｘ，Ｙ，Ｚａｄｊ）に位置決めし、次に、その位置でのＴＡＦ動作をイネーブルするものである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記学習動作モード中、ＴＡＦがディセーブルされているときに、（Ｘ，Ｙ）位置においてＴＡＦをイネーブルしようとするＴＡＦイネーブル試行を行う場合、
前記ＴＡＦ部は、その（Ｘ，Ｙ）位置で前記Ｚ高さを調整することを試み、
前記ＴＡＦ部によって、前記Ｚ高さがその（Ｘ，Ｙ）位置で調整できなかった場合、前記ＴＡＦイネーブル試行はキャンセルされ、ＴＡＦイネーブル命令表現のセットは、前記パートプログラム編集ウィンドウに表示されない、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記Ｚ高さを変更することを含む前記ユーザ開始動作は、ａ）Ｚ高さ調整動作、及び、ｂ）前記マシンビジョン検査システムに含まれる画像ベースのオートフォーカスビデオツールに関連付けられた動作のうちの少なくとも一方を含み、
前記ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットは、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整を終了させる動作を含み、当該終了させる動作は、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整を再開するユーザ開始命令なしで、前記ＴＡＦ部にＺ高さ調整を自動的に再開させることはなく、
前記学習動作モード中、ＴＡＦがイネーブルされているときに、ユーザが、前記Ｚ高さを変更することを含む前記動作のうちの１つを開始する場合、前記パートプログラム編集ウィンドウにおいて、（ｉ）前記ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットに一致するように、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整を終了させる命令表現、及び、（ｉｉ）ユーザが開始する前記Ｚ高さを変更することを含む前記ユーザ開始動作に対応する命令表現を表示する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
コンピュータ実行可能命令を含むコンピュータ可読的媒体であって、前記命令は、コンピュータにロードされ、マシンビジョン検査システムを制御するように構成され、
前記マシンビジョン検査システムは、撮像部と、前記撮像部の視野内に１つ又は複数のワークピースを保持する可動式ステージと、前記視野内の前記ワークピースの現在の表面高さに対応するＺ高さで合焦するよう前記撮像部の合焦位置を自動的に調整するように動作するトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）部であって、合焦センサ、及び前記ＴＡＦがイネーブルされている場合に、前記合焦センサから導出される合焦信号に応答して、前記現在の表面高さに対応する前記Ｚ高さで前記撮像部を合焦させる移動制御部を含むＴＡＦ部と、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）とを含み、
前記ＧＵＩは、前記コンピュータ実行可能命令の制御下で、
前記マシンビジョン検査システムの学習動作モード中に表示されるパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウに、ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に対応する命令表現を表示するように構成され、
前記ＴＡＦディセーブル動作は、前記Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作によって自動的に始動される、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットを含む、コンピュータ可読非一時的媒体。
【請求項１７】
前記学習動作モード中、ＴＡＦがディセーブルされているときに、（Ｘ，Ｙ）位置においてＴＡＦをイネーブルしようとする場合、
前記ＴＡＦ部は、その（Ｘ，Ｙ）位置での前記Ｚ高さを調整することを試み、
前記ＴＡＦ部によって、前記Ｚ高さが、Ｚ高さＺａｄｊに調整できた場合、前記ＧＵＩは、まず、前記位置（Ｘ，Ｙ，Ｚａｄｊ）に前記マシンビジョン検査システムを位置決めし、次に、その位置でのＴＡＦ動作をイネーブルするＴＡＦイネーブル命令表現のセットを前記パートプログラム編集ウィンドウに表示する、請求項１６に記載のコンピュータ可読非一時的媒体。
【請求項１８】
前記Ｚ高さを変更することを含む前記ユーザ開始動作は、ａ）Ｚ高さ調整動作、及び、ｂ）前記マシンビジョン検査システムに含まれる画像ベースのオートフォーカスビデオツールに関連付けられた動作のうちの少なくとも一方を含み、
前記ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットは、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整を終了させる動作を含み、当該終了させる動作は、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整を再開するユーザ開始命令なしで、前記ＴＡＦ部にＺ高さ調整を自動的に再開させることはなく、
前記学習動作モード中、ＴＡＦがイネーブルされているときに、ユーザが、前記Ｚ高さを変更することを含む前記ユーザ開始動作のうちの１つを開始する場合、前記ＧＵＩは、前記パートプログラム編集ウィンドウにおいて、（ｉ）前記ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットに一致するように、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整を終了させる命令表現、及び、（ｉｉ）ユーザが開始する前記Ｚ高さを変更することを含む前記ユーザ開始動作に対応する命令表現を表示する、請求項１６に記載のコンピュータ可読非一時的媒体。
【請求項１９】
前記ＴＡＦディセーブル動作は、少なくとも１つのＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素 が、当該ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素に対応して事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値を超えた場合に自動的に始動されるＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットをさらに含み、
前記ＧＵＩは、前記ＴＡＦディセーブル制限値を定義するように動作するＴＡＦディセーブル制限値定義要素を表示するようにさらに構成される、請求項１６に記載のコンピュータ可読非一時的媒体。
【請求項２０】
前記ＴＡＦディセーブル制限値は、ｉ）隆起表面を示す、前記ＴＡＦ部の現在のベースラインＺ高さに相対して定義される正の相対Ｚ高さ制限値、及びｉｉ）下降表面を示す、前記ＴＡＦ部の前記現在のベースラインＺ高さに相対して定義される負の相対Ｚ高さ制限値を含む、請求項１９に記載のコンピュータ可読非一時的媒体。
【請求項２１】
前記ＴＡＦディセーブル動作は、少なくとも１つのＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素 が、当該ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素に対応して事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値を超えた場合に自動的に始動されるＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットをさらに含み、
前記ＧＵＩは、ＴＡＦがイネーブルされているか又はオンであること、ＴＡＦがディセーブルされているか又はオフであること、及び、ＴＡＦが一時停止されているか又は保持状態であることの少なくとも１つを示すＴＡＦステータス指示を表示するようにさらに構成される、請求項１６に記載のコンピュータ可読非一時的媒体。
【請求項２２】
前記ＧＵＩは、前記ＴＡＦ部をオン／オフするユーザ入力を受け付けるように動作可能であるＴＡＦイネーブル／ディセーブル選択要素を表示するようにさらに構成される、請求項１６に記載のコンピュータ可読非一時的媒体。
【請求項２３】
撮像部と、前記撮像部の視野内に１つ又は複数のワークピースを保持する可動式ステージと、制御部と、前記視野内の前記ワークピースの現在の表面高さに対応するＺ高さで合焦するよう前記撮像部の合焦位置を自動的に調整するように動作するトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）部であって、合焦センサ、及び前記ＴＡＦがイネーブルされている場合に、前記合焦センサから導出される合焦信号に応答して、前記現在の表面高さに対応する前記Ｚ高さで前記撮像部を合焦させる移動制御部を含む、ＴＡＦ部と、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）とを含み、
前記制御部は、  ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作を提供するように構成され、
前記ＴＡＦディセーブル動作は、前記Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作によって自動的に始動される、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットを含む、マシンビジョン検査システム。
【請求項２４】
前記ＧＵＩは、前記マシンビジョン検査システムの学習動作モード中に表示されるパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウを含み、前記学習動作モード中、ＴＡＦがディセーブルされているときに、（Ｘ，Ｙ）位置においてＴＡＦをイネーブルしようとする場合、
前記ＴＡＦ部は、その（Ｘ，Ｙ）位置での前記Ｚ高さを調整するよう試み、
前記ＴＡＦ部によって、前記Ｚ高さがＺ高さＺａｄｊに調整できた場合、前記ＧＵＩは、前記パートプログラム編集ウィンドウにおいて、ＴＡＦイネーブル命令表現のセットを表示し、この命令表現のセットは、まず、前記マシンビジョン検査システムを前記位置（Ｘ，Ｙ，Ｚａｄｊ）に位置決めし、次に、その位置でのＴＡＦ動作をイネーブルするものである、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記Ｚ高さを変更することを含む前記ユーザ開始動作は、ａ）明Ｚ高さ調整動作、及び、ｂ）前記マシンビジョン検査システムに含まれる画像ベースのオートフォーカスビデオツールに関連付けられた動作のうちの少なくとも一方を含み、
前記ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットは、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整を終了させる動作を含み、当該終了させる動作は、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整を再開するユーザ開始命令なしで、前記ＴＡＦ部がＺ高さ調整を自動的に再開することはなく、
前記ＧＵＩは、前記マシンビジョン検査システムの学習動作モード中に表示されるパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウを含み、
前記学習動作モード中、ＴＡＦがイネーブルされているときに、ユーザが、前記Ｚ高さを変更することを含む前記ユーザ開始動作のうちの１つを開始する場合、前記ＧＵＩは、前記パートプログラム編集ウィンドウにおいて、（ｉ）前記ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットに一致するように、前記ＴＡＦによるＺ高さ調整を終了させる命令表現、及び、（ｉｉ）ユーザが開始する前記Ｚ高さを変更することを含む前記ユーザ開始動作に対応する命令表現を表示する、請求項２３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、一般的には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においてトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）センサを制御するシステム及びコンピュータ実施方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
精密なマシンビジョン検査システム（又は略して「ビジョンシステム」）は、被検査物体の精密な寸法測定を取得し、様々な他の物体要素を検査するために利用することができる。そのようなシステムは、コンピュータと、カメラ及び光学系と、複数の方向に移動可能であり、検査中のワークピースの要素をカメラがスキャンできるようにする精密ワークステージとを含み得る。市販の１つの例示的な従来技術によるシステムは、イリノイ州オーロラ（Aurora）に所在のMitutoyo America Corporation (MAC)から入手可能なQUICK VISION（登録商標）シリーズのＰＣベースのビジョンシステム及びQVPAK（登録商標）ソフトウェアである。QUICK VISION（登録商標）シリーズのビジョンシステム及びQVPAK（登録商標）ソフトウェアの機能及び動作は一般に、例えば、２００３年１月に公開されたQVPAK 3D CNC Vision Measuring Machine User's Guide及び１９９６年９月に公開されたQVPAK 3D CNC Vision Measuring Machine Operation Guideに説明されており、これらのそれぞれを参照により本明細書に援用する。このシリーズの製品は、例えば、顕微鏡型光学系を使用して、様々な倍率でワークピースの画像を提供し、任意の単一のビデオ画像の範囲を超えてワークピース表面を横切るように、必要に応じてステージを移動させることができる。単一のビデオ画像は通常、所望の倍率、測定分解能、及びそのようなシステムの物理的なサイズ範囲を所与として、観測中又は検査中のワークピースの一部のみを含む。
【０００３】
マシンビジョン検査システムは一般に、自動ビデオ検査を利用する。米国特許第６，５４２，１８０号（’１８０号特許）では、そのような自動ビデオ検査の様々な態様が教示されており、この特許は参照により本明細書に援用される。’１８０号特許において教示されるように、自動ビデオ検査計測機器は一般に、プログラミング機能を有し、プログラミング機能により、ユーザが自動検査イベントシーケンスを特定の各ワークピース構成に関して定義することができる。これは、例えば、テキストベースのプログラミングにより、若しくはグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を用いてユーザが実行する検査動作シーケンスに対応するマシン制御命令シーケンスを記憶することにより検査イベントシーケンスを次々に「学習」する記録モードを通して、又は両方法の組み合わせを通して、実施することができる。そのような記録モードは多くの場合、「学習モード」又は「トレーニングモード」と呼ばれる。検査イベントシーケンスが「学習モード」で定義されると、そのようなシーケンスを使用して、「実行モード」中にワークピースの画像を自動的に取得する（且つさらに解析又は検査する）ことができる。
【０００４】
特定の検査イベントシーケンス（すなわち、各画像を取得する方法及び各取得画像を解析／検査する方法）を含むマシン制御命令は一般に、特定のワークピース構成に固有の「パートプログラム」又は「ワークピースプログラム」として記憶される。例えば、パートプログラムは、ワークピースに対してカメラを位置決めする方法、照明レベル、倍率レベル等の各画像を取得する方法を定義する。さらに、パートプログラムは、例えば、エッジ／境界検出ビデオツール等の１つ又は複数のビデオツールを使用することにより、取得画像を解析／検査する方法を定義する。
【０００５】
ビデオツール（又は略して「ツール」）及び他のＧＵＩ機能は、検査及び／又はマシン制御動作を達成するために手動でセットアップし得る。ビデオツールのセットアップパラメータ及び動作も学習モード中に記録することができ、それにより、自動検査プログラム又は「パートプログラム」を生成し、このプログラムは、様々なビデオツールによって実行される測定／解析動作を組み込む。ビデオツールは、例えば、エッジ／境界検出ツール、オートフォーカスツール、形状又はパターン照合ツール、寸法測定ツール等を含み得る。他のＧＵＩ機能は、例えば、参照により本明細書に援用される米国特許第８，２７１，８９５号に開示されるような、データ解析、ステップ＆リピートループプログラミングに関連するダイアログボックスを含み得る。例えば、そのようなツール及びＧＵＩ機能は、上述したQUICK VISION（登録商標）シリーズのビジョンシステム及び関連付けられたQVPAK(登録商標）ソフトウェア等の様々な市販のマシンビジョン検査システムに日常的に使用されている。
【０００６】
マシンビジョン検査システムは、様々なタイプの合焦測定を、連続オートフォーカスを制御し、且つ／又は表面高さ測定を行う自動ビデオ検査に組み込むことが知られている。一般に、２つのタイプの合焦測定、すなわち画像ベースの合焦測定及び信号ベースの合焦測定がある。画像ベースの合焦測定は、取得画像のコントラストの解析に基づく。所与の視野で、最高コントラストの画像は一般に、最良合焦（ベストフォーカス）の画像に対応する。任意の画像に対応するカメラ−物体距離は、マシンビジョン検査システムでは一般に既知であるため、表面高さ測定は最良合焦画像位置から推測し得る。
【０００７】
信号ベースの合焦測定は、最良合焦位置又は表面高さを決定するために、マシンビジョン検査システムの画像に頼らない補助合焦センサの使用に基づく。米国特許第４，３３６，９９７号、同第４，９５０，８７８号、同第６，１８４，９７４号、同第７，３０１，１３３号、同第７，７２３，６５７号、及び同第７，７２８，９６１号に記載のように、三角測量法センサ、ナイフエッジ合焦センサ、クロマティック共焦点センサ、シャック−ハルトマン型波面センサ等を含め、様々なタイプの補助合焦センサが知られており、これらの特許を参照により本明細書に援用する。一般に、補助合焦センサは、物体から光信号を受信し、それを電気信号に変換し、最良合焦（ゼロ）位置又はワークピース（物体）表面高さに対応する基準信号と比較することにより、合焦測定を実行する。したがって、得られた電気信号が基準信号をどれくらい上回るか、又は下回るかを特定することにより、画像が、対物レンズの最良合焦（ゼロ）位置に相対して光（例えば、垂直）軸に沿てどれだけ正（＋）方向又は負（−）方向に合焦ずれしているかを特定することができる。通常、信号ベースの合焦測定は、画像ベースの合焦測定よりも高速であり、したがって、ビジョンシステムにおいて合焦をリアルタイムで連続して自動的に維持するように構成されるトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）センサでの用途に適する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、マシンビジョン検査システムにおいてＴＡＦセンサを制御する改良されたシステム、ＧＵＩ、及びコンピュータ実施方法を提供することに関連する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
簡単な概要
この概要は、詳細な説明においてさらに後述する選択された概念を簡易化された形態で紹介するために提供される。この概要は、特許請求される趣旨の主要な特徴を識別する意図はなく、特許請求される趣旨の範囲を判断する際の助けとして使用される意図もない。
【００１０】
様々な実施形態では、撮像部と、前記撮像部の視野内に１つ又は複数のワークピースを保持する可動式ステージと、制御部と、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）とを含むマシンビジョン検査システムのトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）部の動作を制御する方法が提供される。ＴＡＦ部は、視野内のワークピースの現在の表面高さに対応するＺ高さにおいて合焦するよう撮像部の合焦位置を自動的に調整するように動作する。方法は、（Ａ）合焦センサと、ＴＡＦがイネーブルされている場合、合焦センサから導出される合焦信号に応答して、現在の表面高さに対応するＺ高さで撮像部を合焦させる移動制御部とを含むＴＡＦ部を提供するステップを含む。方法は、（Ｂ）ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作を提供するステップも含み、（Ｂ１）ＴＡＦディセーブル動作は、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作によって自動的に始動される、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットを含む。例えば、ユーザが、Ｚ高さ調整動作を実行して、Ｚ軸に沿って可動式ステージに相対して撮像部を移動させる場合、これは、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットが、例えば、ＴＡＦ部をディセーブル（停止）すること、すなわち、ＴＡＦによるＺ高さ調整を終了させること（「ＴＡＦ停止モード」）を始動する。様々な実施形態では、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットが始動されて、ＴＡＦ部をディセーブルすると、ＴＡＦ  Ｚ高さ制御動作を再開するユーザ開始命令なしで、ＴＡＦ部がＺ高さ調整を自動的に再開させることはない。ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットは、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作が、新しいユーザ定義のＺ高さを自動的に調整して、その新しいＺ高さでの合焦を維持し続けるＴＡＦ部の能力を超える可能性が高いため、有用である。
【００１１】
いくつかの実施形態では、上述したＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットに加えて、（Ｂ２）ＴＡＦディセーブル動作は、少なくとも１つのＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素が、当該ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素に対応して事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値を超え得る。例えば、少なくとも１つの対応するＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素は、ＴＡＦ部によって制御されるＺ高さとすることができ、そのＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素の先に設定されるＴＡＦディセーブル制限値は、現在のベースラインＺ高さに相対して定義される相対Ｚ高さとすることができる。より一般的には、様々な実施形態では、少なくとも１つの各ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素は、ａ）ＴＡＦ部によって制御されるＺ高さ、ｂ）時間の関数としてのＺ高さの変更速度、及びｃ）Ｘ−Ｙ方向に沿った距離の関数としてのＺ高さの変更速度、ｄ）現在のＸＹ位置での現在のＺ高さと、現在のＸＹ位置での要求されるＴＡＦ合焦Ｚ高さの指示との差を含む表面追跡誤差、及びｅ）現在のＸＹ位置での現在のＺ高さと、現在のＸＹ位置での要求されるＴＡＦ合焦Ｚ高さとの差を示すＴＡＦ偏差信号のうちの少なくとも１つを含み得、そのＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素の先に設定されるＴＡＦディセーブル制限値は、ｆ）絶対Ｚ高さ制限値、ｇ）ＴＡＦ部の現在のベースラインＺ高さに相対して定義される相対Ｚ高さ制限値、ｈ）時間の関数としてのＺ高さの変更速度への制限値、ｉ）Ｘ−Ｙ方向に沿った距離の関数としてのＺ高さの変更速度への制限値、ｊ）表面追跡誤差への制限値、及びｋ）ＴＡＦ偏差信号への制限値のうちの少なくとも１つを含み得る。これに関連して、ＴＡＦディセーブル制限値定義要素をＧＵＩに提供し得、それにより、ユーザは先に設定されるＴＡＦディセーブル制限値を定義することができる。ユーザが、例えば、＋０．４ｍｍ及び−０．２ｍｍとして相対Ｚ高さ制限値を設定し、ＴＡＦ部によって測定されるＺ高さが、ベースラインＺ高さよりも０．４ｍｍを超えて高くなるか、又は０．２ｍｍを超えて低くなる場合、これはＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットを始動する。様々な実施形態では、ＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットはＴＡＦホールドモードを含み、このモードでは、高さのＴＡＦ調整は中断されるが、ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素が、ＴＡＦホールドモード中に、先に設定されたＴＡＦディセーブル制限値を再び下回る場合、ＴＡＦによるＺ高さ調整はユーザ開始命令なしで自動的に再開される。上記例を続けると、相対Ｚ高さ制限値を超えるＺ高さの検出により、ビジョン検査システムがＴＡＦホールドモードになった後、ＴＡＦホールドモード中に、相対Ｚ高さが再び相対Ｚ高さ制限値を下回ることが検出される場合、ＴＡＦによるＺ高さ調整は、ユーザ開始命令なしで自動的に再開される。
【００１２】
ＴＡＦホールドモードを含むＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットは、例えば、ビジョン検査システムが、各穴の底面又はボスの上面とは対照的に、検査する必要があるものが、各穴又は各ボスの縁部であることが多い、穴又はボスを含むワークピースの検査に使用される場合に有用である。その場合、穴又はボスでのＴＡＦ部の動作を一時停止して、縁部での合焦を維持することが有用である。特に、ＴＡＦ部は、穴の最初の縁部（すなわち、下降縁部）を横切った後にイネーブルされたままの場合、視野に入る穴の底面に撮像部を合焦させようとするように動作し、次に、同じ穴の２番目の縁部（すなわち、隆起縁部）を横切る場合、ＴＡＦ部は、上部／隆起縁部の良好に合焦された画像を得るために、合焦を素早く元の表面高さに再び調整しなければならない。しかし、これは、特に穴が深いか、又は調整を行うために動かす必要があるハードウェア（例えば、カメラ系）が巨大な場合、適時に達成することが難しいことがある。ＴＡＦホールドモードを含むＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットは、ＴＡＦ部の動作を選択的に一時停止又はホールド（保持）して、特にワークピースに見られる縁部での表面の不連続点が大きいとき、対象となる縁部への合焦の維持及び高スループットの維持を可能にすることにおいて有用である。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、マシンビジョン検査システムのＧＵＩは、マシンビジョン検査システムの学習動作モード中に表示されるパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウを含む。ユーザは、パートプログラム編集ウィンドウにおいて、ＴＡＦイネーブル動作、ＴＡＦディセーブル動作を含む様々なＴＡＦ関連動作をプログラムし得る。
【００１４】
さらなる実施形態によれば、コンピュータ可読媒体が提供され、この媒体は、コンピュータにロードされて、マシンビジョン検査システムを制御するように構成されるコンピュータ実行可能命令を含む。マシンビジョン検査システムは、撮像部と、撮像部の視野内に１つ又は複数のワークピースを保持する可動式ステージと、撮像部の合焦位置を、視野内のワークピースの現在の表面高さに対応するＺ高さに自動的に調整するように動作するトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）部とを含む。ＴＡＦ部は、合焦センサと、ＴＡＦがイネーブルされている場合、合焦センサから導出される合焦信号に応答して、現在の表面高さに対応するＺ高さで撮像部を合焦させる移動制御部を含む。マシンビジョン検査システムは、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）をさらに含む。ＧＵＩは、コンピュータ実行可能命令の制御下で、マシンビジョン検査システムの学習動作モード中に表示されるパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウに、ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に対応する命令表現を表示するように動作する。ＴＡＦディセーブル動作は、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作によって自動的に始動されるＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットを含む。
【００１５】
さらなる実施形態によれば、撮像部と、撮像部の視野内に１つ又は複数のワークピースを保持する可動式ステージと、制御部と、視野内のワークピースの現在の表面高さに対応するＺ高さで合焦するよう、撮像部の合焦位置を自動的に調整するように動作するトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）部とを含むマシンビジョン検査システムが提供される。ＴＡＦ部は、合焦センサと、ＴＡＦがイネーブルされている場合、合焦センサから導出される合焦信号に応答して、現在の表面高さに対応するＺ高さで撮像部を合焦させる移動制御部とを含む。マシンビジョン検査システムは、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）をさらに含む。マシンビジョン検査システムの制御部は、ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作を提供するように構成され、ＴＡＦディセーブル動作は、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作によって自動的に始動されるＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】汎用精密マシンビジョン検査システムの典型的な様々な構成要素を示す図である。
【図１Ｂ】本発明による様々な実施形態で使用可能なモジュール及び機能を含む、図１Ａと同様のマシンビジョン検査システムの制御システム部と、ビジョン構成要素部とのブロック図である。
【図１Ｃ】本発明による様々な実施形態で使用可能なモジュール及び機能を含む、図１Ａと同様のマシンビジョン検査システムの制御システム部と、ビジョン構成要素部とのブロック図である。
【図１Ｄ】図１Ａのマシンビジョン検査システムに統合されるトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）アセンブリの一例の図である。
【図２】オペレータがＴＡＦディセーブル制限値を設定できるようにするのに使用し得るとともに、本発明の様々な実施形態によるＴＡＦディセーブル動作を始動するために使用されるＧＵＩウィンドウの一例である。
【図３Ａ】本発明の様々な実施形態による、ワークピースの画像及び様々なウィンドウ、ユーザ選択可能要素、並びにＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に関連するメッセージを含むＧＵＩの図である。
【図３Ｂ】本発明の様々な実施形態による、ワークピースの画像及び様々なウィンドウ、ユーザ選択可能要素、並びにＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に関連するメッセージを含むＧＵＩの図である。
【図３Ｃ】本発明の様々な実施形態による、ワークピースの画像及び様々なウィンドウ、ユーザ選択可能要素、並びにＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に関連するメッセージを含むＧＵＩの図である。
【図４Ａ】ワークピースの画像及び様々なウィンドウ、ユーザ選択可能要素、並びにＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に関連するメッセージを含み、特に、本発明の様々な実施形態によるＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に対応するパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウを含むＧＵＩの図である。
【図４Ｂ】ワークピースの画像及び様々なウィンドウ、ユーザ選択可能要素、並びにＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に関連するメッセージを含み、特に、本発明の様々な実施形態によるＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に対応するパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウを含むＧＵＩの図である。
【図４Ｃ】ワークピースの画像及び様々なウィンドウ、ユーザ選択可能要素、並びにＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に関連するメッセージを含み、特に、本発明の様々な実施形態によるＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に対応するパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウを含むＧＵＩの図である。
【図４Ｄ】ワークピースの画像及び様々なウィンドウ、ユーザ選択可能要素、並びにＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に関連するメッセージを含み、特に、本発明の様々な実施形態によるＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に対応するパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウを含むＧＵＩの図である。
【図４Ｅ】ワークピースの画像及び様々なウィンドウ、ユーザ選択可能要素、並びにＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に関連するメッセージを含み、特に、本発明の様々な実施形態によるＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に対応するパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウを含むＧＵＩの図である。
【図４Ｆ】ワークピースの画像及び様々なウィンドウ、ユーザ選択可能要素、並びにＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に関連するメッセージを含み、特に、本発明の様々な実施形態によるＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に対応するパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウを含むＧＵＩの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
詳細な説明
図１Ａは、本発明の様々な実施形態において使用可能な例示的な１つの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はビジョン測定機１２を含み、ビジョン測定機１２は、制御コンピュータシステム１４とデータ及び制御信号を交換可能に接続される。制御コンピュータシステム１４は、さらに、モニタ又はディスプレイ１６、プリンタ１８、ジョイスティック２２、キーボード２４、及びマウス２６ともデータ及び制御信号を交換可能に接続される。モニタ又はディスプレイ１６は、本発明の様々な実施形態により、ビジョンシステム１０においてＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作をプログラムし監視するＧＵＩ等の、マシンビジョン検査システム１０の動作の制御及び／又はプログラムに適したユーザインタフェースを表示し得る。
【００１８】
ビジョン測定機１２は、可動式ワークピースステージ３２と、光学撮像システム３４とを含む。マシンビジョン検査システム１０は一般に、上述したQUICK VISION（登録商標）シリーズのビジョンシステム及びQVPAK（登録商標）ソフトウェア並びに類似の現在市販されている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、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第７，４５４，０５３号、同第７，３２４，６８２号、同第８，１１１，９３８号、及び同第８，１１１，９０５号にも記載されており、これらをそれぞれ参照により本明細書に援用する。
【００１９】
図１Ｂ及び図１Ｃは、図１Ａのマシンビジョン検査システム１０と同様のマシンビジョン検査システム１００の制御システム部１２０と、ビジョン構成要素部２００とのブロック図である。制御システム部１２０は、ビジョン構成要素部２００の制御に利用され、本発明の様々な実施形態で使用可能な機能を含む。図１Ｂに示されるように、ビジョン構成要素部２００は、撮像部２０５と、光源２２０、２３０、及び２４０と、ＴＡＦ部１０００（なお、ＴＡＦ部は、より十分に後述するように、制御システム部１２０内に存在してもよい）の一部又は全体と、中央透明部２１２を有するワークピースステージ２１０とを含む。ワークピースステージ２１０は、ワークピース２０を位置決めし得るステージ表面に略平行する平面内にあるＸ軸及びＹ軸に沿って制御可能に移動可能である。撮像部２０５は、カメラ系２６０と、交換式対物レンズ２５０とを含み、レンズ２８６及び２８８を有するターレットレンズアセンブリ２８０を含み得る。ターレットレンズアセンブリに対する代替として、固定レンズ、又は交換式の倍率変更レンズ、又はズームレンズ構成等を含み得る。撮像部２０５は、制御可能なモータ２９４を使用することにより、Ｘ軸及びＹ軸に略直交するＺ軸に沿って移動制御可能である。
【００２０】
マシンビジョン検査システム１００を使用して撮像すべきワークピース２０又は複数のワークピース２０を保持するトレイ若しくは固定具は、ワークピースステージ２１０に配置される。ワークピースステージ２１０は、対物レンズ２５０がワークピース２０上の位置間及び／又は複数のワークピース２０の間で移動するよう、撮像部２０５に相対移動するように制御し得る。透過照明光源２２０、落斜照明光源２３０、及び斜め照明光源２４０のうちの１つ又は複数は、光源光２２２、２３２、又は２４２のそれぞれを発して、１つ又は複数のワークピース２０を照明し得る。光源光はワークピース光２５５として反射又は透過し、対物レンズ２５０及びターレットレンズアセンブリ２８０を通過し、カメラ系２６０に集められる。カメラ系２６０により取得されたワークピース２０の画像は、信号線２６２を介して制御システム部１２０に出力される。光源２２０、２３０、及び２４０は、信号線又はバス２２１、２３１、及び２４１のそれぞれを介して制御システム部１２０に接続し得る。画像の倍率を変更するには、制御システム部１２０は、信号線又はバス２８１を介して、軸２８４に沿ってターレットレンズアセンブリ２８０を回転させて、ターレットレンズを選択し得る。
【００２１】
様々な例示的な実施形態では、撮像部２０５は、制御可能なモータ２９４を使用してワークピースステージ２１０に対して垂直なＺ軸方向に移動可能であり、制御可能なモータ２９４は、アクチュエータ、接続ケーブル等を駆動して、撮像部２０５をＺ軸に沿って移動させ、カメラ系２６０により取得されるワークピース２０の画像のフォーカスを変更する。本明細書で使用される場合、Ｚ軸という用語は、撮像部２０５により得られる画像の合焦に使用されることを意図される軸を指す。制御可能なモータ２９４は、信号線２９６を介して入出力インタフェース１３０に接続される。
【００２２】
図１ＤはＴＡＦアセンブリの一例の図であり、このアセンブリは、ＴＡＦ部１０００と、照明源２３０と、撮像部２０５’とを含み、図１Ａのマシンビジョン検査システムに組み込み得る。当業者には明らかなように、図１Ｄの撮像部２０５’は、図１Ｂを参照して上述した撮像部２０５の一例であり、カメラ系２６０及び対物レンズ２５０等の同じ要素のいくつかを共有するが、マシンビジョン検査システム１００において、ＴＡＦ部１０００を適宜組み込むように特に構成される。ＴＡＦ部１０００は、合焦センサ１０１２と、移動制御部１０１４とを含み、移動制御部１０１４は、合焦センサ１０１２から導出される合焦信号に応答して、撮像中のワークピースの現在の表面高さ１０１６に対応する高さで撮像部２０５’を合焦させる。撮像部２０５’は、コリメートレンズ１００４と、第１のビーム分割面１００６と、第２のビーム分割面１００８と、対物レンズ２５０と、対物レンズ２５０の公称合焦面ＦＰと、カメラ系２６０とを含む。
【００２３】
移動制御部１０１４は、合焦センサ１０１２から導出される合焦信号に基づいて、対物レンズ２５０の公称合焦面ＦＰをワークピース表面１０１６に位置合わせして、撮像部２０５’の合焦を維持するために必要な自動調整を行うように構成される。図１Ｄでは、対物レンズ２５０は、第２のビーム分割面１００８を透過してカメラ系２６０に達する画像光１０２０により、ワークピース検査画像を提供する。対物レンズ２５０は、第２のビーム分割面１００８から、ＴＡＦ部１０００の光軸ＯＡに沿って合焦センサ１０１２に向かって反射される反射ビーム１０２２’も提供する。動作に際して、照明源２３０からの放射線はコリメートレンズ１００４に入力され、このレンズは照明ビーム１０２２を第１のビーム分割面１００６に出力し、この分割面は照明ビーム１０２２を対物レンズ２５０に出力する（且つ偏向させる）。対物レンズ２５０は、光軸ＯＡに沿って公称合焦面ＦＰに照明ビーム１０２２を入力して合焦させる。公称合焦面ＦＰは、対物レンズ２５０に相対して固定される基準面ＲＥＦから距離ＺＮＯＭだけ離れた位置である。
【００２４】
ワークピース表面１０１６は、図１Ｄに示されるように、検知距離ＺＮＯＭ＋ΔＺにおいて、光軸ＯＡに沿って配置し得る。ワークピース表面１０１６は、合焦照明ビーム１０２２を反射して、反射ビーム１０２２’を提供する。反射ビーム１０２２’は対物レンズ２５０に入射し、この対物レンズ２５０を透過する。次に、透過した反射ビーム１０２２’は第２のビーム分割面１００８に入射され、分割面１００８は反射ビーム１０２２’を第１のビーム分割面１００６へと（偏向して）出力し、分割面１００６は反射ビーム１０２２’を光軸ＯＡに沿って出力して、合焦センサ１０１２に入射させる。
【００２５】
合焦センサ１０１２は、ナイフエッジ合焦技法、クロマティック共焦点技法、及びシャック−ハルトマン型の波面検知技法等の上述した様々な任意の補助合焦センサ技法に基づき得る。合焦センサ１０１２は、物体（すなわち、ワークピース表面１０１６）からの光信号（例えば、表面反射ビーム１０２２’）を受信し、それらを電気信号（例えば、電圧Ｖ単位）に変換して、例えば、グラフ１０２４に示されるように、最良合焦（ゼロ）位置に対応する基準信号又は公称合焦面ＦＰに対応する表面高さと比較することが可能である。特に、Ｖが正又は負であると特定される場合、反射ビーム１０２２’を生成するワークピース表面１０１６は、公称合焦面ＦＰに相対して、対物レンズ２５０から離れる方向の距離＋ΔＺ、又は対物レンズ２５０に近づく方向の距離−ΔＺの位置にあると特定される。図１Ｄの例では、ワークピース表面１０１６は、Ｚ正方向において合焦面ＦＰから＋ΔＺだけ隔たれた位置に示される。合焦センサ１０１２から導出される合焦信号に基づいて、移動制御部１０１４は、現在の表面高さ１０１６に対応するＺ高さに撮像部２０５’を合焦させるために必要な調整を行い得る。そのために、図示の例では、移動制御部１０１４は、対物レンズ２５０を光軸に沿ってＺ正方向において＋ΔＺだけ移動させ得るか、ワークピース表面１０１６を支持するワークピースステージ（図示せず）を光軸に沿ってＺ負方向において−ΔＺだけ移動させ得るか、又は公称合焦面ＦＰをワークピース表面１０１６に位置合わせするように、対物レンズ２５０と、ワークピース表面１０１６を支持するワークピースステージとの両方を移動させ得る。これに関連して、移動制御部１０１４は、制御可能なモータ２９４（図１Ｂ参照）を制御して、対物レンズ２５０を作動させ、且つ／又は適する線形アクチュエータ及び線形エンコーダを制御して、撮像部２０５’を現在の表面高さ１０１６で合焦させ得る。
【００２６】
さらに別の例では、撮像部２０５’はコリメート調整要素１０２６をさらに含み得、移動制御部１０１４は、合焦センサ１０１２から導出される合焦信号に基づいて、コリメート調整要素１０２６を制御して、照明ビーム１０２２へのコリメート量調整を提供し、撮像部２０５’を、現在の表面高さ１０１６に対応するＺ高さに合焦させ得る。コリメート調整要素１０２６は、電子的に調整可能な可変合焦レンズとすることができ、第１のビーム分割面１００６と第２のビーム分割面１００８との間に配置し得る。
【００２７】
様々な実施形態では、ＴＡＦ部１０００は、レーザビーム点（ＬＰ）を現在のＺ高さの現在のＸＹ位置に合わせ、それにより、ＴＡＦ部１０００が追跡する現在のＸＹ位置をオペレータが視覚的に確認することができるように構成される。そのために、適するレーザビーム源（図示せず）が配置される。
【００２８】
図１Ｂに示されるように、ＴＡＦ部１０００は、ビジョン構成要素部２００内に完全若しくは部分的に含まれてもよく、又は制御システム部１２０内に完全若しくは部分的に含まれてもよい（１０００’参照）。ＴＡＦ部１０００は、例えば、合焦センサ１０１２のみがビジョン構成要素部２００内に含まれ、一方、移動制御部１０１４が制御システム部１２０内に含まれる場合、ビジョン構成要素部２００内に部分的に含まれ得る。当業者には明らかなように、ＴＡＦ部１０００に関する様々な動作は、ハードウェア構成、ソフトウェア構成、又はハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって実施することができ、したがって、ＴＡＦ部１０００の様々なハードウェア構成要素及び／又はソフトウェア構成要素及び機能は、各実施態様に応じて、マシンビジョン検査システム１００のビジョン構成要素部２００と制御システム部１２０との間に適宜配置し得る。
【００２９】
図１Ｂにさらに示されるように、様々な例示的な実施形態では、制御システム部１２０は、コントローラ１２５と、電源部１２８と、入出力インタフェース１３０と、メモリ１４０と、ワークピースプログラム（パートプログラム）生成・実行器１５０と、レコーダ変換器１５５と、学習モード実行器１５６と、実行モード実行器１５７と、編集部１６０と、ノードマネージャ１９０と、ＴＡＦ部１０００’の一部又は全部とを含む。これらの構成要素のそれぞれ並びに後述する追加の構成要素は、１つ若しくは複数のデータ／制御バス及び／又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り、或いは様々な要素間の直接接続により相互接続し得る。当業者には明らかなように、各実施態様に応じて、これらの任意の構成要素は、一緒に統合してもよく、複数の下位構成要素からなってもよく、又はそれぞれの任意の下位構成要素を一緒に統合してもよい。
【００３０】
入出力インタフェース１３０は、撮像制御インタフェース１３１と、移動制御インタフェース１３２と、照明制御インタフェース１３３と、レンズ制御インタフェース１３４と、ＴＡＦ用ＧＵＩ要素１３５とを含む。ＴＡＦ用ＧＵＩ要素１３５は、本発明の様々な実施形態によるＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作等のＴＡＦ動作を制御しプログラムするＧＵＩを提供することを担当する。移動制御インタフェース１３２は、位置制御要素１３２ａと、速度／加速度制御要素１３２ｂとを含み得るが、そのような要素は統合且つ／又は区別不可能であってもよい。照明制御インタフェース１３３は、例えば、マシンビジョン検査システム１００の様々な対応する光源の選択、電力（強度）、オン／オフ切り替え、及び該当する場合にはストローブパルスタイミングを制御する。
【００３１】
メモリ１４０は、画像ファイルメモリ部１４１と、１つ又は複数のパートプログラム１４２ＰＰを含み得るワークピースプログラムメモリ部１４２と、ビデオツール部１４３とを含む。ビデオツール部１４３は、様々なビデオツール（まとめて１４３ａ）を含み、これらはそれぞれ、エッジ／境界検出ツール、画像ベースのオートフォーカスツール、形状又はパターン照合ツール（例えば、円ツール及びボックスツール）、及び寸法測定ツール等の特定の機能を実行するように定義されたＧＵＩ及び画像処理動作を含む。多くの既知のビデオツールが、上述したQUICK VISION（登録商標）シリーズのビジョンシステム及び関連付けられたQVPAK(登録商標）ソフトウェア等の市販のマシンビジョン検査システムに含まれている。ビデオツール部１４３は関心領域（ＲＯＩ）生成器１４３ｘも含み、関心領域生成器１４３ｘは、ビデオツール部１４３に含まれる様々なビデオツールで動作可能な様々なＲＯＩを定義する自動、半自動、及び／又は手動の動作をサポートする。
【００３２】
一般に、メモリ部１４０は、取得画像が所望の画像要素を有するように、ワークピース２０の画像を取得するマシンビジョン検査システム１００の動作に使用可能なデータを記憶する。メモリ部１４０は、マシンビジョン検査システム１００を動作させて、取得画像に対して様々な検査動作及び測定動作を実行し（例えば、部分的にビデオツールとして実施される）、入出力インタフェース１３０を介して測定結果を出力するために使用可能なデータをさらに記憶し得る。メモリ部１４０は、入出力インタフェース１３０を通して動作可能なグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を定義するデータを含むこともできる。
【００３３】
透過照明光源２２０、落斜照明光源２３０、及び斜め照明光源２４０のそれぞれの信号線又はバス２２１、２３１、及び２４１は全て、入出力インタフェース１３０に接続される。カメラ系２６０の信号線２６２及び制御可能なモータ２９４からの信号線２９６は、入出力インタフェース１３０に接続される。さらに図１Ｄを参照すると、ＴＡＦ移動制御部１０１４が制御システム部１２０に含まれる場合、撮像部２０５’を現在のＺ表面高さ１０１６で合焦させるように、対物レンズ２５０のＺ高さ、ワークピースステージ２１０のＺ高さ、及びコリメート調整要素１０２６の可変フォーカスをそれぞれ制御する信号線１０１５Ａ、１０１５Ｂ、及び１０１５Ｃも、入出力インタフェース１３０に接続し得る。さらに、合焦センサ１０１２が制御システム部１２０に含まれる場合、ＴＡＦ合焦センサ１０１２への信号入力線を入出力インタフェース１３０に接続し得る。
【００３４】
１つ又は複数のディスプレイ装置１３６（例えば、図１Ａのディスプレイ１６）及び１つ又は複数の入力装置１３８（例えば、図１Ａのジョイスティック２２、キーボード２４、及びマウス２６）も、入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及び入力装置１３８を使用して、ＧＵＩを表示することができ、ＧＵＩは様々なユーザインタフェース機能を含み得、これらの機能は、ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作含むパートプログラムの作成及び／又は編集、ＴＡＦ部１０００の動作の監視、カメラ系２６０によって取得される画像の表示、及び／又はビジョンシステム構成要素部２００の様々な構成要素の直接制御に使用可能である。
【００３５】
ワークピースプログラム（又はパートプログラム）生成・実行器１５０、レコーダ変換器１５５、学習モード実行器１５６、実行モード実行器１５７、編集部１６０、ノードマネージャ１９０、及びＴＡＦ部１０００’は、コントローラ１２５にリンクされる一般マシンコントローラブロックＭＣの一部であると見なし得る。ワークピースプログラム生成・実行器１５０は、パートプログラム（又は「ワークピースプログラム」）の作成及び実行を担当する。ワークピースプログラム生成・実行器１５０の動作に基づいて、ユーザはマシンビジョン検査システム１００を利用して、ワークピースプログラミング言語を使用して明示的に命令を自動的、半自動的、若しくは手動でコーディングすることにより、且つ／又は学習モードで（例えば、学習モード実行器１５６によって制御されるように）マシンビジョン検査システム１００を動作させて、所望の画像取得トレーニングシーケンスを提供することで、命令を生成することにより、ワークピース２０のパートプログラムを作成する。例えば、トレーニングシーケンスは、ワークピース要素を視野（ＦＯＶ）内に位置決めすること、照明レベルを設定すること、フォーカス又はオートフォーカスすること、画像を取得すること、及び画像に適用される検査トレーニングシーケンスを提供すること（例えば、ビデオツールを使用して）を含み得る。学習モードは、「学習された」動作シーケンスが記録され、対応するパートプログラムステップ（すなわち、命令）に変換されるように動作する。これらのパートプログラムステップは、パートプログラムが実行モードで（例えば、実行モード実行器１５７によって制御されるように）実行される場合、マシンビジョン検査システム１００にトレーニングされた画像取得・検査動作を再現させて、パートプログラム作成時に使用されたワークピースに適合する１つ又は複数のワークピースを自動的に検査する。
【００３６】
レコーダ変換器１５５は、マシン動作をパートプログラムコードに変換するために利用される。換言すれば、ユーザが動作（例えば、現在の表面高さに対応するＺ高さを手動で変更するなど）を実行する場合、基本命令が生成され、基本命令はマシン可読言語に変換されて、パートプログラムを形成し、逆変換を実行することもできる。本発明の様々な実施形態では、学習動作モードでのＺ高さを変更することを含むユーザ開始動作は、ＴＡＦ部１０００のディセーブルを表す編集可能な命令に対応するパートプログラムコードに変換され、そのような命令表現（例えば、「ＴＡＦオフ」）は、パートプログラム編集ウィンドウＧＵＩに表示し得る。レコーダ変換器１５５は、編集可能な命令表現と、それらの対応するコード命令との間の変換を実行し得る。編集部１６０は、パートプログラムの編集に関連する様々な動作及びユーザインタフェース機能を提供するか、又はアクティブ化する。一実施形態では、ノードマネージャ１９０は、パートプログラム内のノードに割り当てられるノード番号の管理を担当する。一実施態様では、パートプログラムの表現内で、各命令表現にノード番号が割り当てられる。特定の実施態様では、親ノード及び子ノードを含む編成ツリー構造を利用し得る。特定の実施態様では、レコーダ変換器１５５によって生成されるパートプログラム表現のあらゆるラインには、ノードマネージャ１９０によってノード番号が割り当てられる。ノードマネージャ１９０によって制御されるノード番号は、例えば、後述するように、本発明の様々な実施形態によるＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作を含むパートプログラム命令表現の構成に使用し得る。
【００３７】
ＴＡＦ部１０００は、マシンビジョン検査システム１００でのＴＡＦ機能に関連するＴＡＦ用ＧＵＩ要素１３５において取得されるような、様々な動作及びユーザインタフェース機能を提供するか、又はアクティブ化する。図１Ｃは、本願のいくつかの実施形態によるＴＡＦ部１０００及びＴＡＦ用ＧＵＩ要素１３５の一構成例を示す。ＴＡＦ部１０００は、ステージ移動制御１０００Ｂを含むサーボ制御部１０００Ａを含み、ステージ移動制御１０００ＢはＺ高さ位置／速度センサ１０００Ｃと、Ｘ−Ｙ位置／速度センサ１０００Ｄとを含む。ＴＡＦ部１０００はＴＡＦセンサ１０００Ｅも含み、このＴＡＦセンサ１０００Ｅは、信号／偏差信号部１０００Ｆと、ステータス信号部１０００Ｇと、制限値処理部１０００Ｈと、Ｚ較正部１０００Ｉとを含む。一般に、サーボ制御部１０００Ａは、図１Ｄの移動制御部１０１４に対応し、図１Ｄの合焦センサ１０１２に対応するＴＡＦセンサ１０００Ｅから導出される合焦信号に応答して、現在の表面高さに対応するＺ高さに撮像部２０５を合焦させるように構成される。特に、ＴＡＦセンサ１０００Ｅから導出される合焦信号に基づいて、サーボ制御部１０００Ａは、撮像部２０５及び／又はワークピースステージ２１０を作動し得る。図示の実施形態では、サーボ制御部１０００Ａは、Ｚ高さ位置／速度センサ１０００Ｃ及びＸ−Ｙ位置／速度センサ１０００Ｄから受信されるフィードバック信号を参照して、ステージ移動制御１０００Ｂを使用してワークピースステージ２１０を作動し得る。Ｚ高さ位置／速度センサ１０００Ｃ及びＸ−Ｙ位置／速度センサ１０００Ｄからのフィードバック信号はそれぞれ、現在のＺ高さ及び現在のＺ高さの変更速度、並びに現在のＸ−Ｙ位置及び現在のＸ−Ｙ位置の変更速度を示す。
【００３８】
ＴＡＦセンサ１０００Ｅは、図１Ｄのグラフ１０２４に概略的に示されるように、最良合焦（例えば、Ｖ＝０）位置に対応する基準信号に対する現在の合焦ステータスを示す電気信号（例えば、電圧Ｖ単位）を生成するように構成される。Ｖは、例えば、Ｖが正又は負であると判断される場合、現在のＸＹ位置での現在のＺ高さが、現在のＸＹ位置での要求されるＴＡＦ合焦Ｚ高さに相対して＋ΔＺ又は−ΔＺだけ異なると判断されるように、対応する現在のＺ高さに変換することができる。ＴＡＦセンサ１０００Ｅの信号／偏差信号部１０００Ｆは、電圧Ｖ単位等の表面追跡誤差信号を生成するように構成され、この誤差信号は、現在のＸＹ位置での現在のＺ高さと、現在のＸＹ位置での要求されるＴＡＦ合焦Ｚ高さの指示との差を含む。代替又は追加として、信号／偏差信号部１０００Ｆは、＋ΔＺ又は−ΔＺ等のＴＡＦ偏差信号を生成し得、この信号は、現在のＸＹ位置での現在のＺ高さと、現在のＸＹ位置での要求されるＴＡＦ合焦Ｚ高さとの差を示す。
【００３９】
ＴＡＦセンサ１０００Ｅのステータス信号部１０００Ｇは、様々な実施形態では、ＴＡＦの異なる状態又は動作モードを示す信号を生成するように構成され、ＴＡＦの異なる状態又は動作モードのうちの少なくともいくつかには、信号／偏差信号部１０００Ｆによって生成される表面追跡誤差信号又はＴＡＦ偏差信号に基づいて、それらの状態又は動作モードになり得る。例えば、本発明の例示的な様々な実施形態によれば、ＴＡＦホールドモードを含むＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットは、事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値を超えるＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素（例えば、表面追跡誤差）に基づいて自動的に始動される。本明細書で使用される場合、ホールドモードとは、ＴＡＦがオンであるが、一時停止されており、それにより、信号／偏差信号部１０００Ｆが合焦信号（例えば、Ｖ単位での表面追跡誤差信号）を生成しているが、サーボ制御部１０００Ａは、現在の表面高さに対応するＺ高さに撮像部２０５を合焦させるのにその合焦信号を使用していないＴＡＦ動作モードを意味する。すなわち、ＴＡＦによるＺ高さ調整は、ホールドモード中、一時停止され、実行されていない。ＴＡＦ部１０００が、合焦追跡ＸＹ位置にレーザビーム点（ＬＰ）を適用するように構成される場合（図１Ｄ参照）、ＬＰは、ホールドモード中、オンである（表面追跡誤差信号が生成されるため）が、オートフォーカスを維持するためのＺ高さの能動的な制御は実行されない。本発明の実施形態によれば、ステータス信号部１０００Ｇは、ＴＡＦの少なくとも３つの異なる状態、すなわちＴＡＦイネーブル又はオンモード、ＴＡＦディセーブル又はオフモード、及びＴＡＦ一時停止又はホールドモードを示す信号を生成する。ＴＡＦイネーブル又はオンモードは、ＴＡＦがオンであり、合焦を維持するようにＺ高さを能動的に制御しており、レーザビーム点（ＬＰ）が可視であることを意味する。ＴＡＦディセーブル又はオフモードは、ＴＡＦがオフであり、合焦を維持するようにＺ高さを能動的に制御しておらず、さらには表面追跡誤差信号を生成しておらず、レーザビーム点（ＬＰ）がオフであることを意味する。本発明の様々な実施形態では、マシンビジョン検査システム１００のＺ高さを変更することを含むユーザ開始動作は、ＴＡＦディセーブル又はオフモードを自動的に始動する。ステータス信号部１０００Ｇによって生成されるステータス信号を使用して、ＧＵＩに表示されるステータスメッセージ及びその色を制御して、ＴＡＦ部１０００の現在の動作状態（又はモード）をオペレータに通知する。
【００４０】
ＴＡＦセンサ１０００Ｅの制限値処理部１０００Ｈは、オペレータによって定義されるＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素制限値（例えば、表面追跡誤差制限値）を入力し、処理を実行して、ＴＡＦセンサ１０００Ｅから導出されるＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素を制限値とリアルタイムで比較するように構成される。例えば、オペレータが、ベースラインＶに相対する＋／−Ｖ制限値として表面追跡誤差制限値を定義する場合、制限値処理部１０００Ｈは、処理を実行して、Ｖ単位の得られた表面追跡誤差信号を、事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値と比較して、Ｖが制限値を超えるか否か、すなわち、ＶがベースラインＶに相対して＋／−Ｖ制限値を超えるか否かを判断する。
【００４１】
ＴＡＦセンサ１０００ＥのＺ較正部１０００Ｉは、信号／偏差信号部１０００Ｆによって生成される表面追跡誤差信号（例えば、電圧Ｖ単位）又はＴＡＦ偏差信号（＋ΔＺ又は−ΔＺ単位等のＺ高さ偏差単位）に対して動作するように構成される。一般に、Ｚ較正部１０００Ｉは、対物レンズ２５０の所与の倍率で、Ｚ高さ寸法の較正に必要な処理を実行する。例えば、低倍率対物レンズ２５０の場合、フルスケールＴＡＦ偏差信号は大きなＺ範囲に対応し、一方、高倍率レンズ２５０の場合、フルスケールＴＡＦ偏差信号は小さなＺ範囲に対応する。これは、低倍率では合焦がＺの影響を受けにくく、したがって、ＴＡＦ偏差信号も同様に、Ｚの影響を受けにくいためである。逆に、高倍率では、合焦はＺの影響を受けやすく、したがって、ＴＡＦ偏差信号も同様に、Ｚの影響を受けやすい。したがって、異なるスケールファクタ、ひいては異なるＺ校正値が、好ましくは、最も正確な動作のためにレンズごとに使用される。Ｚ較正部１０００Ｉによって生成されるＺ較正情報は、制限値処理部１０００Ｈ及びサーボ制御部１０００Ａによって使用されて、ＴＡＦディセーブル制限値が調整（すなわち、Ｚ較正）され、撮像部２０５を、現在の表面高さに対応する調整された（すなわち、Ｚ較正された）Ｚ高さで合焦させる。ＴＡＦセンサ１０００Ｅの一部として概念的に示されるが、いくつかの実施形態では、Ｚ較正部１０００Ｉ及び制限値処理部１０００Ｈを、サーボ制御部１０００Ａの一部としてハードウェア及び／又はソフトウェアで実施し得ることが理解されるだろう。
【００４２】
ＴＡＦ部１０００はＴＡＦイネーブル／ディセーブル部１０００Ｊも含み、このＴＡＦイネーブル／ディセーブル部１０００Ｊは、本発明の例示的な様々な実施形態によるＴＡＦイネーブル（ＴＡＦオン）動作及びＴＡＦディセーブル動作（ＴＡＦオフ及びＴＡＦ保持を含む）の提供を担当する。ＴＡＦイネーブル／ディセーブル部１０００Ｊは、手動開始／停止部１０００Ｋと、自動割り込みタイプ１（動作トリガー）部１０００Ｌとを含み、自動割り込みタイプ１部は、Ｚ移動及び／又は不適合動作検出部１０００Ｍと、タイプ１割り込み動作部１０００Ｎとを含む。ＴＡＦイネーブル／ディセーブル部１０００Ｊは、自動割り込みタイプ２（ＴＡＦ（表面）プロファイルトリガー）部１０００Ｏも含み、自動割り込みタイプ２部１０００Ｏは、ＴＡＦプロファイルトリガー定義／制限値定義部１０００Ｐと、ＴＡＦプロファイルトリガー／制限値検出部１０００Ｑと、タイプ２割り込み動作部１０００Ｒとを含む。タイプ２割り込み動作部１０００ＲはＴＡＦ一時停止モード動作部１０００Ｓを含み、ＴＡＦ一時停止モード動作部１０００Ｓは、ＴＡＦ一時停止／Ｚ保持動作部１０００Ｔと、ＴＡＦ自動再開動作部１０００Ｖとを含む。ＴＡＦ一時停止／Ｚ保持動作部１０００Ｔは、ベースラインＺ高さ動作部１０００Ｕを含む。最後に、ＴＡＦイネーブル／ディセーブル部１０００Ｊは、プログラム命令生成動作部１０００Ｗ及びプログラム命令表現動作部１０００Ｘも含む。
【００４３】
手動開始／停止部１０００Ｋは、オペレータがＴＡＦセンサ１０００Ｅ及びサーボ制御部１０００Ａを手動でイネーブル（オンに切り替える）又はディセーブル（オフに切り替える）して、能動的なＴＡＦによるＺ高さ調整を開始又は停止できるようにするように動作可能である。これに関連して、手動開始／停止部１０００Ｋは、ＴＡＦ用ＧＵＩ要素１３５と協働して、図３Ａに示されるように、ＧＵＩの一例３００の選択バー３０４に含まれるＴＡＦ手動開始／停止選択要素３０２を表示し得る。図示の例では、手動開始／停止選択要素３０２は、オペレータが手動開始／停止選択要素３０２を選択する都度、ＴＡＦ部１０００の能動的なＺ高さ制御機能のオンオフを切り替えるトグルスイッチである。
【００４４】
自動割り込みタイプ１（動作トリガー）部１０００Ｌは、ＴＡＦ自動割り込み動作（「タイプ１」動作）の第１のセットの提供を担当し、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットは、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作によって自動的に始動される。様々な実施形態では、タイプ１動作は、ＴＡＦによるＺ高さ調整を終了させ（すなわち、ＴＡＦディセーブル又はオフモードになり）、ＴＡＦディセーブル又はオフモードでは、ＴＡＦ部１０００が、Ｚ高さ調整を再開するユーザ開始命令なしで、Ｚ高さ調整を自動的に再開させる状況はない。例えば、オペレータが、図３Ａを参照して上述した手動開始／停止選択要素３０２を手動で選択して、ＴＡＦによるＺ高さ調整を再開しない限り、ＴＡＦ部１０００はＴＡＦディセーブル又はオフモードに留まる。自動割り込みタイプ１動作は、タイプ１割り込み動作部１０００Ｎにおいて定義される。
【００４５】
ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセット（タイプ１）は、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作が、新しいＺ高さでの合焦を維持し続けるために、その新しいユーザ定義のＺ高さに自動的に調整するＴＡＦ部の能力を超える可能性が高いため、有用である。Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作の例は、明示的なＺ高さ調整動作を含み、オペレータは、キーボード２４を使用して数値Ｚ高さ値を入力するか、又はジョイスティック２２を使用して撮像部２０５とワークピースステージ２１０との相対位置を物理的に移動させることなどにより、入力装置１３８を介して、現在のＺ高さ（図１Ｄの１０１６）を明示的に設定するか、又は調整する。Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作のさらなる例は、マシンビジョン検査システム１００に含まれ得る画像ベースのオートフォーカスビデオツール（例えば、図１Ｂの１４３ａ）に関連付けられた動作を含む。上記の背景項で説明したように、マシンビジョン検査システムは、連続オートフォーカスを制御するために、画像ベースのオートフォーカスビデオツール及び信号ベースのオートフォーカス装置の両方を含み得る。ＴＡＦ部１０００は、信号ベースのオートフォーカスツールの一例である。画像ベースのオートフォーカスビデオツールは、取得画像のコントラストの解析等の取得画像の解析に基づいて、オートフォーカスを維持するように構成される。画像ベースのオートフォーカスビデオツールに関連付けられた動作は、画像解析の結果として、Ｚ高さを調整する可能性が高く、そのＺ高さ調整は、ＴＡＦ部１０００によって実行されるＺ高さの調整に適合しないことがある。したがって、本発明の様々な実施形態によれば、画像ベースのオートフォーカスビデオツールに関連付けられた動作は、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作として扱われ、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセット（「タイプ１」）を自動的に始動する。Ｚ移動及び／又は不適合動作検出部１０００Ｍは、Ｚ高さを変更することを含み、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセット（「タイプ１」）を始動する任意のユーザ開始動作の検出を担当する。
【００４６】
自動割り込みタイプ２（ＴＡＦプロファイルトリガー）部１０００Ｏは、事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値を超える少なくとも１つの各ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素（例えば、表面追跡誤差）に基づいて自動的に始動されるＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセット（「タイプ２」動作）の提供を担当する。様々な実施形態では、タイプ２動作は、ＴＡＦ一時停止又はホールドモードを含み、ＴＡＦホールドモードは、ＴＡＦによるＺ高さ調整を中断することを含むとともに、少なくとも１つの各ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素が、ＴＡＦホールドモード中、事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値を再び下回る場合、ユーザ開始命令なしで、ＴＡＦによるＺ高さ調整を自動的に再開させることをさらに含む。
【００４７】
例えば、少なくとも１つの各ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素は、信号／偏差信号部１０００Ｆによって生成されるＴＡＦ偏差信号（例えば、＋ΔＺ、−ΔＺ高さ）とすることができ、事前設定されるＴＡＦディセーブル制限値は、ＴＡＦ偏差信号への制限値とすることができる。これに関連して、図２に示されるように、ＴＡＦディセーブル制限値定義要素３０９Ａ及び３０９Ｂを、マシンビジョン検査システム１００のＧＵＩウィンドウ３０６において提供して、オペレータが、ＴＡＦディセーブル制限値を定義できるようにし得る。ＧＵＩウィンドウ３０６の図示の例では、オペレータは、隆起表面及び下降表面のそれぞれに対して＋０．４ｍｍ及び−０．２ｍｍとしてＴＡＦディセーブル制限値を設定している。次に、本発明の例示的な実施形態によれば、信号／偏差信号部１０００Ｆから導出されるＴＡＦ偏差信号が、正方向において＋０．４ｍｍ制限値を超えるか、又は負方向において−０．２ｍｍ制限値を超えると、これは、ＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセット（「タイプ２」）のトリガーとなる。様々な実施形態では、ＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットはＴＡＦホールドモードを含み、高さのＴＡＦ調整は中断されるが、ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素が、ＴＡＦホールドモード中に、事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値を再び下回る場合、ＴＡＦによるＺ高さ調整が、ユーザ開始命令なしで自動的に再開される。上記の例では、ＴＡＦ部１０００がＴＡＦホールドモードになった後、ＴＡＦ偏差信号が、事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値を再び下回ると（すなわち、図示の実施形態では、＋０．４ｍｍ範囲内及び−０．２ｍｍ範囲内に戻る）、ＴＡＦによるＺ高さ調整が、ユーザ開始命令なしで自動的に再開される。
【００４８】
ＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセット（「タイプ２」）は、タイプ２割り込み動作部１０００Ｒにおいて定義される。タイプ２割り込み動作部１０００Ｒは、ＴＡＦ一時停止（保持）モード中のＴＡＦ部１０００の動作を定義するＴＡＦ一時停止モード動作部１０００Ｓを含む。ＴＡＦ一時停止モード動作部１０００Ｓは、ＴＡＦ一時停止／Ｚ保持動作部１０００Ｔを含み、このＴＡＦ一時停止／Ｚ保持動作部１０００Ｔは、ＴＡＦによるＺ高さ調整が中断されるＴＡＦ一時停止／ホールドモードに入った場合、ＴＡＦ部１０００によって実行すべき動作を定義する。ＴＡＦ一時停止モード動作部１０００Ｓは、ＴＡＦ自動再開動作部１０００Ｖも含み、このＴＡＦ自動再開動作部動作部１０００Ｖは、ＴＡＦ一時停止／ホールドモードを終了して、ＴＡＦによるＺ高さ調整を自動的に再開させる際に実行すべき動作を定義する。
【００４９】
ＴＡＦホールドモードを含むＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットは、例えば、穴又はボスを含むワークピースであって、各穴の底面又はボスの上面よりも、むしろ各穴又は各ボスの縁部を検査することが多いワークピースの検査にビジョン検査システム１００が使用される場合に有用である。その場合、穴又はボスでのＴＡＦ部１０００の動作を一時停止して、縁部での合焦を追跡し維持するためにＴＡＦ部１０００にかかる負担を軽減することが有用である。特に、ＴＡＦ部１０００は、穴の最初の縁部（すなわち、下降縁部）を横切った後にイネーブルされたままの場合、穴の底面に撮像部２０５を合焦させるように動作し、次に、同じ穴の２番目の縁部（すなわち、隆起縁部）を横切る場合、ＴＡＦ部１０００は、隆起縁部の良好に合焦された画像を得るために、合焦を素早く元の表面高さに再び調整しなければならない。しかし、これは、特に穴が深いか、又は調整を行うために動かす必要があるハードウェア（例えば、カメラ系）が巨大な場合、適時に達成することが難しいことがある。ＴＡＦホールドモードを含むＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットは、ＴＡＦ部１０００の動作を選択的に一時停止又は保持して、特にワークピースに見られる縁部等の表面の不連続点において、ＴＡＦ部１０００への負担を軽減可能にすることにおいて有用である。
【００５０】
ＴＡＦプロファイルトリガー定義／制限値定義部１０００Ｐは、本発明の様々な実施形態により、どの制限値（例えば、Ｚ増大（＋ΔＺ）、Ｚ低減（−ΔＺ））が、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセット及び第２のセットにおけるどの動作（一時停止、再開、停止等）のトリガーに使用されるかを定義する。オペレータが各制限値を定義し得るＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素は、非限定的な例として、ＴＡＦ部１０００によって制御されるＺ高さ、時間の関数としてのＺ高さの変更速度、Ｘ−Ｙ方向に沿った距離の関数としてのＺ高さの変更速度、現在のＸＹ位置での現在のＺ高さと、現在のＸＹ位置での要求されるＴＡＦ合焦Ｚ高さの指示との差を含む表面追跡誤差（例えば、上述した信号／偏差信号部１０００Ｆから導出される電圧Ｖ信号）、及び現在のＸＹ位置での現在のＺ高さと、現在のＸＹ位置での要求されるＴＡＦ合焦Ｚ高さとの差を示すＴＡＦ偏差信号（例えば、信号／偏差信号部１０００Ｆから導出されるＺ単位のＴＡＦ偏差信号）を含み得る。対応するＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素に対して設定し得るＴＡＦディセーブル制限値は、非限定的な例として、絶対Ｚ高さ制限値、ＴＡＦ部１０００の現在のベースラインＺ高さに相対して定義される相対Ｚ高さ制限値、時間の関数としてのＺ高さの変更率への制限値、Ｘ−Ｙ方向に沿った距離の関数としてのＺ高さの変更率への制限値、表面追跡誤差への制限値、及びＴＡＦ偏差信号への制限値を含む。
【００５１】
制限値は一般に、ワークピース表面の急激且つ／又は大きな不連続点に関連し得、特に、急激に下降又は隆起する縁部を有する穴等の特定のタイプの穴の縁部に関連し得る。様々な実施形態では、絶対（Ｚ高さ）制限値は、ＴＡＦ部１０００がオンに切り替えられたときに対応するＺ高さに相対して設定してもよく、又は学習動作モード中にユーザによって定義されるＺ高さに固定してもよい。絶対（Ｚ高さ）制限値は、ワークピース座標系（例えば、矩形ワークピースの中心の１つを（Ｘ，Ｙ，Ｚ）原点として使用して）又は（Ｘ，Ｙ，Ｚ）原点を有するワークピースステージの線形スケールによって定義されるマシン座標系のいずれかに固定し得る。様々な実施形態では、相対（Ｚ高さ）制限値は、ＴＡＦ部１０００の確実な検知範囲（又は通常制御範囲）に対応する制限値等のデフォルト制限値である。代替的には、相対（Ｚ高さ）制限値は、学習動作モード中にオペレータによって定義し、且つ／又は再定義し得る。例えば、オペレータは、ＴＡＦによるＺ高さ調整が、パートプログラムが作成されるワークピースに見られる穴のＺ高さにおいて一時停止されることを保証するように、相対制限値を定義／再定義し得る。
【００５２】
相対Ｚ高さ制限値が、現在のベースラインＺ高さに相対して定義される場合、現在のベースラインＺ高さは、ＴＡＦによるＺ高さ調整動作の現在のインスタンスに定義される、固定されたＺ高さであり得る。例えば、現在のベースラインＺ高さは、ＴＡＦ部１０００の現在のインスタンスがオンに切り替えられるときに対応するＺ高さに固定してもよく、又は学習動作モード中にオペレータによって定義されるＺ高さに固定してもよい。さらなる例として、現在のベースラインＺ高さは、ＴＡＦ部１０００によって制御される最近のＺ高さセットに基づいて決定される適応変更ベースラインＺであり得る。例えば、適応変更ベースラインＺは、倍率に依存した視野の広がりに比例し得る、最後のＸミリ秒にわたるか、又はＸＹ距離の最後のＸミリメートルにわたる１セットの最新の被制御Ｚ高さの平均であり得る。さらなる例として、ＴＡＦによるＺ高さ調整が自動的に再開される場合、信号／偏差信号部１０００Ｆから導出されるＴＡＦ偏差信号によって調整（補正）されるか、又は再開後にＴＡＦ部１０００によって実施されるＺ高さの実際のＴＡＦ調整によって調整（補正）される現在の実際Ｚ高さに基づいて、適応変更ベースラインＺを新しい値に設定し得る。様々な実施形態では、現在のベースラインＺ高さは、最良合焦位置を示すヌル（ゼロ）ＴＡＦ偏差信号に対応するように自動的に設定される。現在のベースラインＺ高さは、ワークピース座標系又はマシン座標系のいずれかに固定し得る。ＴＡＦ一時停止／Ｚ保持動作部１０００ＴのベースラインＺ高さ動作部１０００Ｕは、オペレータによって設定し得る相対（Ｚ高さ）制限値と比較されるベースラインＺ高さの設定を担当する。
【００５３】
ＴＡＦプロファイルトリガー定義／制限値定義部１０００Ｐは、本発明の様々な実施形態により、どの制限値（例えば、Ｚ増大（＋ΔＺ）、Ｚ低減（−ΔＺ））が、第１（「タイプ１」）及びＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセット（「タイプ２」）におけるどの動作（一時停止、再開、停止等）のトリガーに使用されるかを定義し得る。図２をさらに参照すると、例えば、ＧＵＩウィンドウ３０６により、オペレータは、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセット（「タイプ１」）を自動的に始動して、ＴＡＦ部１０００のＴＡＦによるＺ高さ調整を停止する（ディセーブル又はオフにする）Ｚ増大制限値３０８Ａ及びＺ低減制限値３０８Ｂのそれぞれを設定することができる。上述したように、ＧＵＩウィンドウ３０６により、オペレータは、ＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセット（「タイプ２」）を自動的に始動して、ＴＡＦによるＺ高さ調整を一時停止（又は保持）するＺ増大制限値３０８Ａ及びＺ低減制限値３０８Ｂのそれぞれを設定することもできる。上述したように、様々な実施形態では、ＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットを自動的に始動するために使用される同じＴＡＦディセーブル制限値３０９Ａ及び３０９Ｂを、追跡される要素が制限値未満に戻ったときに、ＴＡＦによるＺ高さ調整を自動的に再開させるためにも使用することができる。例えば、ＴＡＦ一時停止／ホールドモードを自動的に始動する制限値を超えた各ＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素が、その制限未満に戻ると、ＴＡＦによるＺ高さ調整を、ユーザ開始命令なしで自動的に再開し得る。
【００５４】
代替的には、他の実施形態では、オペレータは、ＴＡＦディセーブル制限値とは別に、ＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセット（「タイプ２」）のＴＡＦ再開制限値の設定を望むことがある。例えば、ＴＡＦディセーブル制限値を＋０．４ｍｍとして設定し、ＴＡＦ再開制限値を＋０．２ｍｍとして設定することが可能である。この例では、ＴＡＦ偏差信号がＴＡＦディセーブル制限値＋０．４ｍｍを超える場合、ＴＡＦによるＺ高さ調整は自動的に一時停止され、一方、ＴＡＦによるＺ高さ調整は、ＴＡＦ偏差信号がＴＡＦ再開制限値である＋０．２ｍｍ下に戻った後でのみ、自動的に再開される。
【００５５】
図２に示されるように、オペレータが、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセット（ＴＡＦ「停止」）及びＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセット（ＴＡＦ「保持」）をそれぞれ始動する異なる制限値（３０８Ａ及び３０８Ｂ並びに３０９Ａ及び３０９Ｂ）を設定可能にし得る。さらに、オペレータが、第１及びＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセットのいずれを始動すべきかを選択できるようにし得る。図２の例では、オペレータは、停止（ディセーブル）モードを始動するＴＡＦディセーブル制限値定義要素３０８Ａ及びホールド（一時停止）モードを始動するＴＡＦディセーブル制限値定義要素３０９Ａのそれぞれで＋０．４ｍｍのＺ増大制限値を定義しているが、オペレータは、停止モード用のＴＡＦディセーブル制限値定義要素３０８Ａのアクティブ化を選択している。他方、オペレータは、停止（ディセーブル）モードを始動するＴＡＦディセーブル制限値定義要素３０８Ｂ及びホールド（一時停止）モードを始動するＴＡＦディセーブル制限値定義要素３０９Ｂのそれぞれで−０．２ｍｍのＺ低減制限値を定義しているが、オペレータは、ホールドモード用のＴＡＦディセーブル制限値定義要素３０９Ｂのアクティブ化を選択している。したがって、動作に際して、Ｚ増大制限値＋０．４ｍｍを超える場合、ＴＡＦ部１０００は、ホールドモードではなく、停止（ディセーブル又はオフ）モードに自動的になる。他方、Ｚ低減制限値−０．２ｍｍを超える場合、ＴＡＦ部１０００は、停止モードではなく、ホールド（一時停止）モードに自動的になる。ＴＡＦイネーブル／ディセーブル部１０００ＪのＴＡＦプロファイルトリガー／制限値検出部１０００Ｑは、ＴＡＦ自動割り込み動作の対応するタイプ（セット）について事前に設定されたＴＡＦディセーブル制限値を超えたことが検出されると、定義されたＴＡＦ自動割り込み動作（タイプ１又はタイプ２の）を始動することを担当する。
【００５６】
上述したＴＡＦディセーブル又はオフモード及びＴＡＦ停止モードは、ＴＡＦ部１０００が完全にディセーブルされるか、又はオフに切り替えられ、ＴＡＦセンサ１０００Ｅが合焦信号を生成しないという両方の点で同じである。しかし、ＴＡＦ停止モードには、対応するＴＡＦディセーブル制限値（３０８Ａ、３０９Ａ）を超える場合に自動的に移行する。この点が、デフォルトによるか、又はＴＡＦ手動開始／停止選択要素３０２（図３Ａ参照）のユーザ選択に基づいてなるＴＡＦディセーブル又はオフモードとは異なる。したがって、いくつかの実施形態では、ＴＡＦセンサ１０００Ｅのステータス信号部１０００Ｇは、ＴＡＦディセーブル又はオフモードとは異なり、ＧＵＩにＴＡＦ「停止」又はエラーモードを表示させる信号を生成し得、それにより、オペレータは、何がトリガーになってＴＡＦ部１０００のディセーブルになったのかを理解し得る。
【００５７】
当業者には明らかなように、上述したＴＡＦ部１０００に関する様々な動作は、ハードウェア構成、ソフトウェア構成、又はハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって実施し得、したがって、ＴＡＦ部１０００の様々なハードウェア及び／又はソフトウェア構成要素を、各実施態様に応じて、マシンビジョン検査システム１００のビジョン構成要素部２００と制御システム部１２０との間に適宜配置し得る。いくつかの実施形態では、ＴＡＦディセーブル制限値をソフトウェア側で定義して、サーボ制御部１０００Ａ及びＴＡＦセンサ１０００Ｅのハードウェア側に制限値として渡すことができ、後続する動作がハードウェア側で実行される。他の実施形態では、上述したＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作は大方、マシンビジョン検査システム１００のハードウェア側で様々な構成要素から受信されるフィードバック信号に基づいて、制御システム部１２０のソフトウェア側で実行される。例えば、信号／偏差信号部１０００Ｆによって生成されるＴＡＦ偏差信号は、撮像されているワークピースの表面プロファイルのみならず、表面プロファイルを交差する際のワークピースステージ２１０のＸＹ速度にも依存し得る。したがって、信号／偏差信号部１０００Ｆは、ソフトウェア側で、ＴＡＦ偏差信号を生成し得、この信号は、ワークピースステージ２１０のＸＹ速度等の様々なファクタを考慮に入れる。したがって、図１Ｃに示されるＴＡＦ部１０００の構造及び階層は可能な構造の一例であり、各実施態様に応じて異なる構造も等しく可能である。
【００５８】
なお図１Ｃを参照すると、ＴＡＦ用ＧＵＩ要素１３５は、ＴＡＦ部１０００と協働して、上述したＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に関連するＧＵＩを提供する。
【００５９】
ＴＡＦ用ＧＵＩ要素１３５はＴＡＦステータス指示部１３５Ａを含み、このＴＡＦステータス指示部１３５Ａは、信号／偏差信号部１０００Ｆから出力されるＴＡＦ偏差信号及びステータス信号部１０００Ｇから出力されるＴＡＦ動作ステータス／モード信号を、＋ΔＺ及び−ΔＺと同様にＧＵＩに表示する。図３Ｂは、ＴＡＦイネーブル／オンモードでのＧＵＩの一例３００を示す。図３ＢのＧＵＩ３００は、要求されるＴＡＦ合焦Ｚ高さに相対して０．００４８８２８ｍｍの正のＺ高さ偏差量を示す、ＴＡＦ偏差信号表示３１２でのＴＡＦ偏差信号値「０．００４８８２８」の隣に、ＴＡＦステータス／モードメッセージ３１０として、ＴＡＦがオンであることを意味する緑色で「ＡＦ追跡中」を示す。図３Ａは、ＴＡＦディセーブル／オフモードでのＧＵＩの一例３００を示す。図３ＡのＧＵＩ３００は、ＴＡＦがオフであることを意味する赤色で「ＡＦ追跡中」を示す。ＴＡＦはオフであるため、ＴＡＦディセーブル／オフモードではＴＡＦ偏差信号表示３１２には何も表示されない。図３Ｃは、ＴＡＦ一時停止／ホールドモードでのＧＵＩの一例３００を示す。図３ＣのＧＵＩ３００は、合焦信号（例えば、ＴＡＦ偏差信号）がＴＡＦセンサ１０００Ｅによって生成されることを意味する緑色で「ＡＦ追跡中」を示すが、合焦信号は、ＴＡＦ偏差信号表示３１２に現れる言葉「保持」で示されるように、ＴＡＦによるＺ高さ調整の実施に使用されない。ＴＡＦステータス／モードメッセージ３１０及びＴＡＦ偏差信号表示３１２はリアルタイムで表示されて、ＴＡＦ偏差信号値等の関連するＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素値の確認を含め、ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作の現在のステータス（又は動作モード）を確認するに当たりオペレータを支援する。
【００６０】
ＴＡＦ用ＧＵＩ要素１３５はＴＡＦセットアップＵＩ部１３５Ｂも含み、このＴＡＦセットアップＵＩ部１３５Ｂは、割り込み／ディセーブル制限値ＵＩ部１３５Ｃと、再開制限値ＵＩ部１３５Ｄとを含む。割り込み／ディセーブル制限値ＵＩ部１３５Ｃは、ＴＡＦディセーブル制限値を定義する際にオペレータを支援する様々なＧＵＩウィンドウの生成及び表示を担当し、ＴＡＦディセーブル制限値は、図２を参照して上述したように、ＴＡＦ自動割り込み動作の第２のセット（「タイプ２」）又はＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセット（「タイプ１」）のトリガーに使用し得る。再開制限値ＵＩ部１３５Ｄは、ＴＡＦ再開制限値を定義する際にオペレータを支援する様々なＧＵＩウィンドウを生成し表示するように動作可能であり得、ＴＡＦ再開制限値は、ＴＡＦによるＺ高さ調整が一時停止された後、ＴＡＦによるＺ高さ調整の自動再開を始動するために使用し得る。
【００６１】
ＴＡＦ用ＧＵＩ要素１３５は、パートプログラムの作成及び編集に関連して、様々なＧＵＩウィンドウを生成し表示するように動作可能なＴＡＦプログラム命令表現部１３５Ｅも含む。特に、ＴＡＦイネーブル／ディセーブル部１０００Ｊのプログラム命令生成動作部１０００Ｗ及びプログラム命令表現動作部１０００Ｘは、ＴＡＦプログラム命令表現部１３５Ｅと協働して、パートプログラムの生成及びパートプログラム命令表現の、ＧＵＩのパートプログラム編集ウィンドウへの表示のそれぞれを行う。ＴＡＦプログラム命令表現部１３５Ｅの動作については、図４Ａ〜図４Ｆを参照して後に説明する。
【００６２】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の様々な実施形態による、ワークピースの画像及び様々なウィンドウ、ユーザ選択可能要素、並びにＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に関連するメッセージを含むＧＵＩ３００の図である。
【００６３】
図３ＡはＴＡＦ手動開始／停止選択要素３０２を示し、オペレータは、この要素を使用して、ＴＡＦ部１０００のＴＡＦによるＺ高さ調整を手動でオン又はオフに切り替え得る。図３Ａでは、ＴＡＦは最初「オフ」又はディセーブルされており、これは、ＴＡＦステータス／モードメッセージ３１０として赤色の「ＡＦ追跡中」で示される。図示の実施形態では、ＴＡＦステータス／モードメッセージ３１０は、相対座標系においてワークピースステージ２１０で撮像／解析中のワークピースのＸ−Ｙ−Ｚ位置を示すリアルタイムＸ−Ｙ−Ｚ（位置）座標ウィンドウ３１４の下部に現れる。ＴＡＦが「オフ」又はディセーブルされていることは、値がＴＡＦ偏差信号表示３１２に表示されないことによっても示される。「ＡＦ追跡中」がオフ（ＴＡＦオフ／ディセーブル）であるため、視野ウィンドウ３１８に表示されるワークピース３１６の（ビデオ）画像はピンぼけしている。
【００６４】
図３Ｂは、ＴＡＦ手動開始／停止選択要素３０２のユーザ選択に基づいて、ＴＡＦがここで「オン」に切り替えられているか、又はイネーブルされていることを示す。図３Ｂに示されるように、ユーザのカーソルは、ＴＡＦ手動開始／停止選択要素３０２上をホバリングする場合、「ＴＡＦトグル」メッセージになる。ＴＡＦが「オン」であり、ＴＡＦによるＺ高さ調整が実行されることは、ＴＡＦ偏差信号表示３１２に示されるＴＡＦ偏差信号値「０．００４８８２８ｍｍ」と共に、ＴＡＦステータス／モードメッセージ３１０として緑色の「ＡＦ追跡中」メッセージで示される。その結果、視野ウィンドウ３１８に表示されるワークピース３１６の（ビデオ）画像の焦点が合い始めるが、オートフォーカスは、図３Ｂではまだ完了してない。なお、ＴＡＦによるＺ高さ調整は、ＴＡＦ検知スポット３２０（すなわち、図１ＤでのＴＡＦレーザビームスポットＬＰ）で示されるＸ−Ｙ位置において実行される。
【００６５】
図３Ｃは、定義されたＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素（例えば、ＴＡＦ偏差信号）が事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値を超えることに基づいて、ＴＡＦがここでは「保持」又は一時停止されていることを示す。図示の例では、ＴＡＦホールドモードは、視野ウィンドウ３１８に示されるように、ＴＡＦ検知スポット３２０がワークピース３１６の穴の上に来るように、ワークピース３１６を横切った場合に自動的に始動された。ＴＡＦがホールドモードであることは、ＴＡＦ偏差信号表示３１２に現れる「保持」メッセージで示される。この時点で、「ＡＦ追跡中」のステータス／モードメッセージ３１０は緑色で現れ、ＴＡＦがオフ又はディセーブル（これは赤色の「ＡＦ追跡中」メッセージで示される）されておらず、単に一時停止又は保持中であることを示す。図３Ｂで開始されたＴＡＦによるＺ高さ調整が完了しているため、視野ウィンドウ３１８は、この時点で、ワークピース３１６の良好に合焦された画像を示す。本発明の様々な実施形態によれば、図３Ｃに示されるようなＴＡＦホールドモードになることは、定義されたＴＡＦを用いたＺ高さ表面追跡要素が、事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値を超えることによって自動的に始動される。様々な実施形態では、ＴＡＦホールドモードになると、ＴＡＦ部１０００は、ＴＡＦホールドモードになる直前に保たれていた合焦Ｚ高さ位置を保持し、ＴＡＦによるＺ高さ調整が再開されるときに、当該保持した合焦Ｚ高さ位置を、ＴＡＦ部１０００の開始Ｚ位置として利用可能にする。
【００６６】
図４Ａ〜図４Ｆは、本発明の様々な実施形態による、ワークピースの画像及び様々なウィンドウ、ユーザ選択可能要素、並びにＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に関連するメッセージを含むＧＵＩ３００、特に、ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に対応するパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウ３２２を含むＧＵＩ３００の図である。ＴＡＦ用ＧＵＩ要素１３５のＴＡＦプログラム命令表現部１３５Ｅは、ＴＡＦ部１０００のプログラム命令表現動作部１０００Ｘと協働して、パートプログラム編集ウィンドウ３２２を生成して表示するように動作可能である。図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｄ〜図４Ｆは、マシンビジョン検査システム１００の学習動作モードでのＧＵＩ３００を示し、このモードでは、オペレータは、ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作を含むパートプログラムを作成し、且つ／又は編集している。
【００６７】
図４Ａは、オペレータがパートプログラムを作成する、マシンビジョン検査システム１００を動作させる学習モード中、ＴＡＦがオンに切り替えられている（イネーブルされている）場合に表示し得るＧＵＩ３００を示す。学習／実行モードステータスボックス３３３は「記録」を示し、マシンビジョン検査システム１００がパートプログラムを記録する学習モードであることを意味する。ＴＡＦが「オン」に切り替えられており、ＴＡＦによるＺ高さ調整が能動的に実行されていることは、ＴＡＦ偏差信号表示３１２に現れるＴＡＦ偏差信号値「−０．０１６６０７ｍｍ」と共に、緑色で現れる「ＡＦ追跡中」メッセージ３１０で示される。その結果、ＴＡＦ部１０００は、ＴＡＦがイネーブルされたＸ−Ｙ位置でのＺ高さを調整しようとする。この時点で、パートプログラム編集ウィンドウ３２２は、パートプログラムが実行される場合にマシンビジョン検査システム１００によって実行すべき動作に対応するパートプログラム命令表現３２４、３２６、３２８、３３０を含む。ＧＵＩ３００はパラメータ及び値ウィンドウ３３２も含み、このウィンドウは、座標ウィンドウ３１４に示されるものと同じである相対座標系での、ワークピースステージ２１０で撮像されているワークピースのリアルタイムＸ−Ｙ−Ｚ（位置）座標を反映する。
【００６８】
パートプログラム編集ウィンドウ３２２では、「プロローグ」ノード３２４は、実行モードでパートプログラムを実行するために必要なプロセスを表し、これは通常、学習モードになるときに生成される。「プロローグ」ノード３２４は親ノードであり、３つの子ノード、すなわち「測定セットアップ」ノード３２６、「ＴＡＦオン」ノード３２８、及び「パートプログラム終了」ノード３３０を含む。「測定セットアップ」ノード３２６は、照明設定及びステージＺ高さ設定を含むワークピースステージ設定等のビデオツールを実行するために必要な設定を定義し表現する。「ＴＡＦオン」ノード３２８は、ＴＡＦ部１０００をオンに切り替えるか、又はイネーブルして、ＴＡＦによるＺ高さ調整を開始する。「パートプログラム終了」ノード３３０は、パートプログラムの動作を締めくくる。
【００６９】
図示の実施形態では、「測定セットアップ」ノード３２６は、本発明の様々な実施形態により、「ＴＡＦオン」ノード３２８の前に自動的に挿入される。これは、パートプログラムが実行される実行モード中、マシンビジョン検査システム１００のＺ高さを、ＴＡＦ部１０００が合焦範囲又は合焦制限値内で追跡可能なワークピース表面を見つける可能性が高い位置に設定することが望ましいためである。したがって、ワークピースステージのＺ高さ設定を定義する「測定セットアップ」ノード３２６を、ＴＡＦ部１０００をオンにする「ＴＡＦオン」ノード３２８の前に挿入することが望ましい。したがって、様々な実施形態によれば、学習動作モード中、ＴＡＦがディセーブルされている場合、Ｚ高さがＴＡＦ部１０００によってＺ高さＺａｄｊに首尾良く調整されるならば、パートプログラム編集ウィンドウ３２２では、まず、マシンビジョン検査システム１００を調整されたＺ高さ位置（Ｘ，Ｙ，Ｚａｄｊ）に位置決めし（図４Ａの「測定セットアップ」ノード３２６において）、次に、その位置でのＴＡＦ動作をイネーブルする（図４Ａの「ＴＡＦオン」ノード３２８において）命令表現が表示される。他方、様々な実施形態によれば、学習動作モード中、ＴＡＦがディセーブルされている場合、Ｚ高さがＴＡＦ部１０００によって首尾良く調整されなければ、ＴＡＦイネーブルの試行はキャンセルされ、ＴＡＦイネーブル命令表現のセット（例えば、「ＴＡＦオン」ノード３２８）はパートプログラム編集ウィンドウ３２２に表示されない。これは、ＴＡＦ部１０００が合焦範囲又は合焦制限値内で追跡可能な表面を見つける可能性が高いＺ高さが達成されない場合、ＴＡＦ部１０００が、オンである場合であっても適宜機能しない可能性が高いため、望ましいことがある。
【００７０】
図４Ｂは、オペレータが、パートプログラムに組み込むべきステップ＆リピートのループを「配列のステップ＆リピート」ウィンドウ３３６において定義することを選択した場合のＧＵＩ３００を示す。簡潔に言えば、ステップ＆リピートループは、ワークピース要素アレイでのＮ個の定義されたロケーションにおいてＮ（複数）回実行すべき検査命令の反復動作ブロックを定義する。図示の実施形態での「配列のステップ＆リピート」ウィンドウ３３６は、動作ブロック１．１で開始され、動作ブロック１０．１で終了する、Ｘ（水平）軸に沿って定義される１０個のロケーションで１０回実行すべき動作ブロックを定義する。その結果、視野ウィンドウ３１８に示されるように、ワークピースを横切って、最初の動作ブロック１．１のアレイ開始位置に配置される穴３３８まで移動する。穴３３８の深さが、ＴＡＦ部１０００に先に設定されるＴＡＦディセーブル制限値を超える場合、ＴＡＦ部１０００は、ＴＡＦ偏差信号表示３１２に現れる「保持」メッセージに示されるように、自動的にＴＡＦホールドモードになる。
【００７１】
図４Ｃは、パートプログラムが作成され、現在、「実行」モード３３４で実行されており（図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｄ〜図４Ｆでの「学習」モード３３３とは異なる）、パートプログラムの適宜実行を確認する場合のＧＵＩ３００を示す。この時点で、パートプログラム編集ウィンドウ３２２は、図４Ａと同じ「プロローグ」ノード３２４、「測定セットアップ」ノード３２６、「ＴＡＦオン」ノード３２８、「パートプログラム終了」ノード３３０に加えて、新たに定義された「配列のステップ＆リピートのループ」ノード３４０（図４Ｂにおいて定義さレル）及び「ＴＡＦオフ」ノード３４２を含む、完成したパートプログラムのパートプログラム命令表現を含む。「配列のステップ＆リピートのループ」ノード３４０は円ツール３４１を含み、これは、円形状を決定又は検査するように動作可能なビデオツールである。視野ウィンドウ３１８は、円ビデオツール３４１が適用されて、穴３３８’の円形状を定義し検査する、ステップ＆リピートループの最後の動作ブロック１０．１での最後の穴３３８’の（ビデオ）画像を示している。再びパートプログラム編集ウィンドウ３２２を参照すると、「ＴＡＦオフ」ノード３４２が自動的に、「パートプログラム終了」ノード３３０の前に挿入される。これは、目の安全のために各パートプログラムの終了時にＴＡＦをオフにする（それにより、ＴＡＦレーザスポット３２０をオフにする）ことが望ましいためである。図４Ｃでは、ＴＡＦ部１０００は、事前設定されたＴＡＦディセーブル制限値を超える最後の穴３３８’の底面を追跡したため、ＴＡＦステータス／モードメッセージ３１０としての緑色の「ＡＦ追跡中」メッセージの隣にあるＴＡＦ偏差信号表示３１２に「保持」メッセージが現れている。なお、図４Ｃの座標ウィンドウ３１４のＺ座標は、図４Ｂの座標ウィンドウ３１４のＺ座標から変更されている。これは、各穴でのＴＡＦによるＺ高さ調整を一時停止しながら、ＴＡＦ部１０００が穴間でＴＡＦによるＺ高さ調整を能動的に実行したことを示す。すなわち、ＴＡＦ部１０００は、各穴及び穴間のエリアのそれぞれを横切る際に、ＴＡＦホールドモードとＴＡＦイネーブル／オンモードとを繰り返し変更した。
【００７２】
図４Ｄは学習動作モードでのＧＵＩ３００を示し、オペレータは、パートプログラムが図４Ｃで実行された後、パートプログラム編集ウィンドウ３２２においてパートプログラムの編集を再開した。編集の再開時、オペレータは、図４Ｃで目の安全のために、実行されたパートプログラムの終わりに挿入された「ＴＡＦオフ」ノード３４２を削除した。その結果、ＴＡＦ部１０００は、緑色で現れる「ＡＦ追跡中」メッセージ３１０と、ＴＡＦ偏差信号表示３１２に現れるリアルタイムＴＡＦ偏差信号値とで示されるように、前のＴＡＦオン／イネーブルモードに戻る。次に、パートプログラム編集ウィンドウ３２２での「配列のステップ＆リピートのループ」ノード３４０の後に「ステージ移動」ノード３４４及び「照明設定」ノード３４６の挿入で示されるように、オペレータは、ワークピースステージ２１０のＸ−Ｙ位置（しかし、Ｚを除く）を図４Ｃでの位置から移動させ、新しい位置での照明設定を調整した。
【００７３】
次に、オペレータは、ワークピースの取得画像の解析に基づいてオートフォーカスを達成する画像ベースのオートフォーカスビデオツールの追加を望んだ。画像ベースのオートフォーカスビデオツールは、例えば、選択バー３０４において、カーソルがホバリングされているときに「オートフォーカス」メッセージが現れるオートフォーカスビデオツール要素３５０Ａをクリックすることによって選択し得る。オペレータは、例えば、ワークピース表面のうねり成分を克服し、所望のある検査目的で最良の平均合焦を与え得る、広い関心領域全体に基づいて合焦を達成することができるように、広い関心領域を選択するために、画像ベースのオートフォーカスビデオツールの使用を望むことがある。
【００７４】
しかし、上述したように、画像ベースのオートフォーカスツールに関連付けられた動作は、本発明の様々な実施形態により、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作として定義される。したがって、画像ベースのオートフォーカスビデオツールのオペレータの追加は自動的に、ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセット（「タイプ１」）を始動し、この動作は、様々な実施形態では、ＴＡＦをオフにし、ＴＡＦによるＺ高さ調整を終了させ、その後、ＴＡＦ部１０００は、ユーザ開始命令なしではＺ高さ調整を自動的に再開しない。オートフォーカス関心領域インジケータ３５０Ｂは、視野ウィンドウ３１８に赤色で示されるとともに、警告ウィンドウ３４７が現れて、「ユーザ開始のＺ移動がＴＡＦ制御を無効にします。ＴＡＦはオフになります。このメッセージは５秒で消えます」ということをオペレータに通知する。
【００７５】
図４Ｅは、図４Ｄにおいてオペレータが画像ベースのオートフォーカスビデオツールを追加しようとした結果、図４Ｄの警告ウィンドウ３４７が切れ、ＴＡＦ部１０００がオフになったＧＵＩ３００を示す。ＴＡＦ部１０００がディセーブルされたことは、ここでは赤色の「ＡＦ追跡中」のメッセージ３１０で示され、ＴＡＦ偏差信号値はＴＡＦ偏差信号表示３１２に現れない。ＴＡＦはディセーブルされているため、オペレータはここで、パートプログラム編集ウィンドウ３２２において挿入される「オートフォーカス」ノード３４８で示されるとともに、視野ウィンドウ３１８内にここでは緑色で現れているオートフォーカス関心領域インジケータ３５０Ｂでも示されるように、画像ベースのオートフォーカスツールを追加することができる。
【００７６】
この時点で、本発明の様々な実施形態では、図４Ｅに示されるように、「ＴＡＦオフ」ノード３４２は自動的に、パートプログラム編集ウィンドウ３２２において、「オートフォーカス」ノード３４８の前に挿入される。すなわち、学習動作モード中、ＴＡＦがイネーブルされる場合、オペレータが、Ｚ高さを変更することを含む動作の１つ（例えば、画像ベースのオートフォーカスツールを追加する動作）を開始すると、パートプログラム編集ウィンドウ３２２は、（ｉ）ＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセット（「タイプ１」）に一致するようなＴＡＦによるＺ高さ調整の終了に対応する命令表現（例えば、「ＴＡＦオフ」ノード３４２）と、（ｉｉ）Ｚ高さを変更することを含む動作のうちのユーザ開始動作に対応する命令表現（例えば、「オートフォーカス」ノード３４８）とを表示する。この機能は、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作によってＴＡＦオフ／停止モードを始動させるのではなく、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作を実行する前に、ＴＡＦを先制的にオフ（ディセーブル）するために望ましいことがある。
【００７７】
図４Ｆは、学習動作モード中、ＴＡＦがディセーブルされている場合、オペレータがＴＡＦを再びオンにしようとするが、ＴＡＦ部１０００が合焦範囲又は合焦制限値内で追跡可能な表面を見つけることができないＧＵＩ３００を示す。その結果、適切に機能しない「ＴＡＦオン」ノードを挿入するユーザコマンドに無言で従うのではなく、パートプログラム編集ウィンドウ３２２は、「測定セットアップ」ノード（図４Ａの３２６）も「ＴＡＦオン」ノード（図４Ａの３２８）も挿入しない。この時点で、ＧＵＩ３００は、「ＴＡＦが合焦を見つけることができず、オフのまま留まる」ことを示すエラーメッセージ３５２を提供し得る。ＴＡＦがオフ（ディセーブル）のままであることは、赤色の「ＡＦ追跡」メッセージ３１０で示される。エラーメッセージ３５２に応答して、オペレータは、ワークピース表面がＴＡＦ部１０００の合焦範囲又は合焦範囲内に来るように、ワークピースステージ２１０を移動させ、その後、ＴＡＦを再びオンにしようとする。
【００７８】
本発明のさらなる実施形態によれば、コンピュータ可読媒体が提供され、この媒体は、コンピュータにロードされて、マシンビジョン検査システム１００を制御するように構成されたコンピュータ実行可能命令を含む。マシンビジョン検査システム１００は、撮像部２０５と、撮像部２０５の視野内に１つ又は複数のワークピースを保持する可動式ステージ２１０と、視野内のワークピースの現在の表面高さ１０１６に対応するＺ高さで合焦するよう、撮像部２０５の合焦位置を自動的に調整するように動作するトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）部１０００とを含む。ＴＡＦ部は、合焦センサ１０１２と、ＴＡＦがイネーブルされている場合、合焦センサ１０１２から導出される合焦信号に応答して、現在の表面高さに対応するＺ高さで撮像部２０５を合焦させる移動制御部１０１４とを含む。マシンビジョン検査システムは、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）３００をさらに含む。ＧＵＩは、コンピュータ実行可能命令の制御下で、マシンビジョン検査システムの学習動作モード中に表示されるパートプログラム命令表現を含むパートプログラム編集ウィンドウ３２２において、ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作に対応する命令表現を表示するように動作する。ＴＡＦディセーブル動作は、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作によって自動的に始動されるＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットを含む。
【００７９】
本発明のさらなる実施形態によれば、マシンビジョン検査システム１００が提供され、このシステムは、撮像部２０５と、撮像部の視野内に１つ又は複数のワークピースを保持する可動式ステージ２１０と、制御部１２０と、視野内のワークピースの現在の表面高さ１０１６に対応するＺ高さで合焦するよう、撮像部２０５の合焦位置を自動的に調整するように動作するトラッキングオートフォーカス（ＴＡＦ）部１０００とを含む。ＴＡＦ部１０００は、合焦センサ１０１２と、ＴＡＦがイネーブルされている場合、合焦センサ１０１２から導出される合焦信号に応答して、現在の表面高さに対応するＺ高さで撮像部２０５を合焦させる移動制御部１０１４とを含む。マシンビジョン検査システム１００は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）３００をさらに含む。マシンビジョン検査システム１００の制御部１２０は、ＴＡＦイネーブル動作及びＴＡＦディセーブル動作を提供するように構成され、ＴＡＦディセーブル動作は、Ｚ高さを変更することを含むユーザ開始動作によって自動的に始動されるＴＡＦ自動割り込み動作の第１のセットを含む。
【００８０】
上述した様々な実施形態を組み合わせて、さらなる実施形態を提供することができる。本明細書に引用される全ての米国特許及び米国特許出願は、参照により本明細書に援用される。実施形態の態様は、必要な場合には変更して、様々な特許及び特許出願の概念を利用して、さらなる実施形態を提供することができる。
【００８１】
詳細に上述した説明に鑑みて、これら及び他の変更を実施形態に行うことができる。一般に、以下の特許請求の範囲では、使用される用語は、本明細書及び特許請求の範囲に開示される特定の実施形態に特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、そのような特許請求の範囲によって権利が与えられる全範囲の均等物と共に、全ての可能な実施形態を包含するものとして解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００８２】
１０、１００  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、３１６  ワークピース
２２  ジョイスティック
２４  キーボード
２６  マウス
３２、２１０  ワークピースステージ
３４  光学撮像システム
１２０  制御システム部
１２５  コントローラ
１２８  電源部
１３０  入出力インタフェース
１３１  撮像制御インタフェース
１３２  移動制御インタフェース
１３２ａ  位置制御要素
１３２ｂ  速度／加速度制御要素
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
１３５  ＴＡＦ用ＧＵＩ要素
１３５Ａ  ＴＡＦステータス指示部
１３５Ｂ  ＴＡＦセットアップＵＩ部
１３５Ｃ  割り込み／ディセーブル制限値ＵＩ部
１３５Ｄ  再開制限値ＵＩ部
１３５Ｅ  ＴＡＦプログラム命令表現部
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
１４２ＰＰ  パートプログラム
１４３  ビデオツール部
１４３ａ  ビデオツール
１４３ｘ  関心領域生成器
１５０  ワークピースプログラム生成・実行器
１５５  レコーダ変換器
１５６  学習モード実行器
１５７  実行モード実行器
１６０  編集部
１９０  ノードマネージャ
２００  ビジョン構成要素部
２０５、２０５’  撮像部
２１２  中央透明部
２２０、２３０、２４０  光源
２２１、２３１、２４１、２６２、２８１、２９６、１０１５Ａ、１０１５Ｂ、１０１５Ｃ  信号線
２２２、２３２、２４２  光源光
２５０  対物レンズ
２５５  ワークピース光
２６０  カメラ系
２８０  ターレットレンズアセンブリ
２８４  軸
２８６、２８８  レンズ
２９４  モータ
３００  グラフィカルユーザインタフェース
３０２  ＴＡＦ手動開始／停止選択要素
３０４  選択バー
３０８Ａ、３０８Ｂ、３０９Ａ、３０９Ｂ  ＴＡＦディセーブル制限値定義要素
３１０  ＴＡＦステータス／モードメッセージ
３１２  ＴＡＦ偏差信号表示
３１４  リアルタイムＸ−Ｙ−Ｚ（位置）座標ウィンドウ
３１８  視野ウィンドウ
３２０  ＴＡＦ検知スポット
３２２  パートプログラム編集ウィンドウ
３２４、３２６、３２８、３３０  パートプログラム命令表現
３３２  パラメータ及び値ウィンドウ
３３３  学習／実行モードステータスボックス
３３４  実行モード
３３６  配列のステップ＆リピートウィンドウ
３３８、３３８’  穴
３４０  配列のステップ＆リピートのループノード
３４１  円ツール
３４２  ＴＡＦオフノード
３４４  ステージ移動ノード
３４６  照明設定ノード
３４７  警告ウィンドウ
３４８  オートフォーカスノード
３５０Ａ  オートフォーカスビデオツール要素
３５０Ｂ  オートフォーカス関心領域インジケータ
３５２  エラーメッセージ
１０００、１０００’  ＴＡＦ部
１０００Ａ  サーボ制御部
１０００Ｂ  ステージ移動制御
１０００Ｃ  Ｚ高さ位置／速度センサ
１０００Ｄ  Ｘ−Ｙ位置／速度センサ
１０００Ｅ  ＴＡＦセンサ
１０００Ｆ  信号／偏差信号部
１０００Ｇ  ステータス信号部
１０００Ｈ  制限値処理部
１０００Ｉ  Ｚ較正部
１０００Ｊ  ＴＡＦイネーブル／ディセーブル部
１０００Ｋ  手動開始／停止部
１０００Ｌ  自動割り込みタイプ１部
１０００Ｍ  Ｚ移動及び／又は不適合動作検出部
１０００Ｎ  タイプ１割り込み動作部
１０００Ｏ  自動割り込みタイプ２部
１０００Ｐ  ＴＡＦプロファイルトリガー定義／制限値定義部
１０００Ｑ  ＴＡＦプロファイルトリガー／制限値検出部
１０００Ｒ  タイプ２割り込み動作部
１０００Ｓ  ＴＡＦ一時停止モード動作部
１０００Ｔ  ＴＡＦ一時停止／Ｚ保持動作部
１０００Ｕ  ベースラインＺ高さ動作部
１０００Ｖ  ＴＡＦ自動再開動作部
１０００Ｗ  プログラム命令生成動作部
１０００Ｘ  プログラム命令表現動作部
１００４  コリメートレンズ
１００６  第１のビーム分割面
１００８  第２のビーム分割面
１０１２  合焦センサ
１０１４  移動制御部
１０１６  現在の表面高さ
１０２０  画像光
１０２２  照明ビーム
１０２２’  反射ビーム
１０２４  グラフ
１０２６  コリメート調整要素
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【外国語明細書】
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