(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータにより実行される、物体の形状分類方法であって、
第１のＮ個の形状カテゴリを提供し、前記物体に関連付けられた平面内にある第２のＭ＿ｋ個の点を各形状カテゴリにより指定するステップであり、それぞれの点毎に、その平面に直交する方向沿いで少なくとも一通りの限界座標を各形状カテゴリにより指定するステップと、
前記物体の少なくとも１個の表面の、前記平面に直交する方向に沿った位置を、各点にて計測するステップと、
前記少なくとも１個の表面の位置計測結果全てがそれに対応する少なくとも一通りの限界座標と調和しているか否かを形状カテゴリ毎にチェックし、調和しているのであればその個別の形状カテゴリに属するよう前記物体を分類するステップと、
を有し、
前記少なくとも１個の表面の位置の計測に先立ち、前記物体を計測することで前記平面におけるその物体の回動と、前記平面に直交する方向に対するその物体の傾斜を求め、前記回動と前記傾斜を用いることで各形状カテゴリにより定義される点を前記物体に整列させる、
方法。
【請求項２】
請求項１の方法であって、点毎に又は少なくともそれら点の非空部分集合について、前記平面に直交する方向に沿った座標の上限及び下限にそれぞれ対応する二通りの限界座標が提供され、位置計測結果がそれら上限・下限間の座標値に対応しているのならその位置計測結果がそれら二通りの限界座標に調和しているとする方法。
【請求項３】
請求項２の方法であって、各点における前記上限及び下限が前記物体の一表面の位置についての限界座標である方法。
【請求項４】
請求項２の方法であって、前記下限が前記物体の下方表面の位置についての限界座標であり、前記上限がその物体の上方表面の位置についての限界座標である方法。
【請求項５】
請求項１の方法であって、点毎の前記少なくとも一通りの限界座標が、個別の形状カテゴリの定義の一部として提供される基準形状の一部をなす基準表面からの、その個別の点における偏差を以て指定される方法。
【請求項６】
請求項５の方法であって、前記物体の複数個の表面の位置が計測され、それら被計測表面毎に基準表面が提供される方法。
【請求項７】
請求項１の方法であって、前記少なくとも１個の表面の位置の計測に先立ち前記物体を計測することで、その物体の中心の所在を求め、その物体の中心の所在を用い、各形状カテゴリにより定義される点をその物体と整列させる方法。
【請求項８】
請求項７の方法であって、前記物体の中心の所在、その物体の前記回動及び前記傾斜が、その物体の基準形状を基準にして判別される方法。
【請求項９】
請求項５の方法であって、前記形状カテゴリのうち少なくとも１個が、
その個別の物体に関連付けられた平面内にありどの物体でも同一な複数個の点にて、前記物体の表面の、前記平面に直交する方向に沿った位置を、物体毎に計測するステップと、
その形状カテゴリに係る基準形状に係り前記平面に直交する方向に沿った各点での座標を、物体毎に個別の点にて計測された表面の位置の平均を以て指定するステップと、
各点にて前記限界座標を指定するステップと、
により、複数個の物体に基づき定義される方法。
【請求項１０】
請求項９の方法であって、各点における偏差を個別の点にて計測された表面の位置の標準偏差の所定倍に等しく設定することにより、前記基準形状からの偏差を以て前記限界座標が指定される方法。
【請求項１１】
請求項９の方法であって、前記物体の中心の所在、その物体の回動及び傾斜が物体毎に判別され、その個別の物体に係る前記複数個の点がその個別の物体の中心との関係で指定される方法。
【請求項１２】
請求項１の方法であって、前記形状カテゴリが前記平面内の前記点に関して附合する方法。
【請求項１３】
請求項５の方法であって、少なくとも１個の形状カテゴリについて前記基準表面がゾーンに分割され、ゾーン毎に共通の偏差が指定される方法。
【請求項１４】
コンピュータにより実行される、物体の形状分類方法であって、
ａ）Ｎ個の様々な形状カテゴリＣ＿ｋ，１≦ｋ≦Ｎを提供し、基準表面を有する基準形状を各形状カテゴリＣ＿ｋにより指定するステップであり、その基準形状に関連付けられている平面内にＭ＿ｋ個の点があるものとし、前記平面に直交する方向に沿った座標Ｚ＿ｉ，１≦ｉ≦Ｍ＿ｋをＭ＿ｋ個の点それぞれにてその基準表面により与え、更にそうした点毎に座標Ｚ＿ｉからの二通りの偏差ΔＺｕ＿ｉ及びΔＺｄ＿ｉをもその形状カテゴリにより指定するステップと、
ｂ）前記物体及び前記基準形状を互いに整列させるステップと、
ｃ）前記物体の表面の、前記平面に直交する方向に沿った位置を、前記Ｍ＿ｋ個の点それぞれにて計測し、個別の点毎に計測値Ｚｍ＿ｉをもたらすステップと、
ｄ）前記Ｍ＿ｋ個の点についてＺ＿ｉ−ΔＺｄ＿ｉ＜Ｚｍ＿ｉ＜Ｚ＿ｉ＋ΔＺｕ＿ｉが成立するか否かを形状カテゴリＣ＿ｋ毎にチェックし、成立するのであればその個別の形状カテゴリに属するよう前記物体を分類するステップと、
ｅ）形状カテゴリ毎にステップｂ〜ｄを反復するステップと、
ｆ）前記物体の分類に関連する表面毎にステップａ〜ｅを反復するステップと、
を有し、
前記Ｍ＿ｋ個の点の各点での計測に先立ち、前記物体を計測することで前記平面におけるその物体の回動と、前記平面に直交する方向に対するその物体の傾斜を求め、前記回動と前記傾斜を用いることで各形状カテゴリにより定義される点を前記物体に整列させる、
方法。
【請求項１５】
コンピュータにより実行される、物体の形状分類方法であって、
ａ）Ｎ個の様々な形状カテゴリＣ＿ｋ，１≦ｋ≦Ｎを提供し、第１基準表面及び第２基準表面を有する基準形状を各形状カテゴリにより指定するステップであり、その基準形状に関連付けられている平面内にＭ＿ｋ個の点があるものとし、前記平面に直交する方向に沿った座標Ｚ１＿ｉ，１≦ｉ≦Ｍ＿ｋをＭ＿ｋ個の点それぞれにて第１基準表面により与え、その平面に直交する方向に沿った座標Ｚ２＿ｉ，１≦ｉ≦Ｍ＿ｋをＭ＿ｋ個の点それぞれにて第２基準表面により与え、更にそうした点毎に座標Ｚ１＿ｉからの偏差ΔＺ１＿ｉ及び座標Ｚ２＿ｉからの偏差ΔＺ２＿ｉをもその形状カテゴリにより指定するステップと、
ｂ）前記物体及び前記基準形状を互いに整列させるステップと、
ｃ）前記物体の第１表面の、前記平面に直交する方向に沿った位置を、前記各Ｍ＿ｋ個の点それぞれにて計測し、個別の点毎に計測値Ｚ１ｍ＿ｉをもたらすステップと、
ｄ）前記物体の第２表面の、前記平面に直交する方向に沿った位置を、前記各Ｍ＿ｋ個の点それぞれにて計測し、個別の点毎に計測値Ｚ２ｍ＿ｉをもたらすステップと、
ｅ）前記Ｍ＿ｋ個の点それぞれについてＺ１＿ｉ−ΔＺ１＿ｉ＜Ｚ１ｍ＿ｉ及びＺ２ｍ＿ｉ＜Ｚ２＿ｉ＋ΔＺ２＿ｉが成立するか否かを形状カテゴリ毎にチェックし、成立するのであればその個別の形状カテゴリに属するよう前記物体を分類するステップと、
ｆ）形状カテゴリ毎にステップｂ〜ｅを反復するステップと、
を有し、
前記Ｍ＿ｋ個の点の各点での計測に先立ち、前記物体を計測することで前記平面におけるその物体の回動と、前記平面に直交する方向に対するその物体の傾斜を求め、前記回動と前記傾斜を用いることで各形状カテゴリにより定義される点を前記物体に整列させる、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本方法は物体の形状の分類に関する。各カテゴリに関連付けられている境界間にその物体の形状がフィットするか否かにより、物体を１個又は複数個のユーザ定義カテゴリ中に分類する。物体の例は電子デバイス用部品であろう。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願への相互参照）
本願は２０１５年３月２４日付米国暫定特許出願第６２／１３７，６５０号に基づく優先権を主張する出願であるので、この参照を以て当該暫定特許出願の全容を本願に包含させる。
【０００３】
様々な技術分野で、同じ種類だが形状が異なる物体が扱われることがありうる。そうした場合、往々にして、物体の種類についての知識だけでは十分でないため、個別の物体それぞれに関しその形状そのものについてのより精密な情報を得ることが必要になる。そうした物体の例としては、装置又はデバイス例えば電子デバイスの部品があろう。部品の製造における不正確性が通常は不可避であるため、どの部品にも、理想又は基準形状からの偏差が現れることとなろう。そうした偏差のもう一つの原因は個別の部品の変形であり、これは別の部品上にその部品を実装することで例えば機械応力によりもたらされる。こうした偏差は個別の装置又はデバイスを組み上げる上での問題につながる可能性があり、それは最終製品の部分的又は全面的な誤動作につながる可能性がある。
【０００４】
例えば、電子部品（ＩＣパッケージ、基板等々）を製造及び／又は組立する際には、それら部品の実トポグラフィ又は反り（変形）形状が、その上にそれら部品が実装される支持デバイスとの適正な機械的及び電気的接触を確保する上で重要である。この特質が更に重要になってきた活用事例の一つは、（ますます小型化している）電子部品が互いに積層される積層アセンブリ向けのそれである。こうしたアセンブリ向けに用いられた積層部品をなお適正な電気的接触状態に保つには、組立に先立つ個別部品の反り形状の分類が必要となる。このようにすることで、良好に積層しうることが組立に先立ち判明しているカテゴリへと部品をソートすることができる。別の活用事例としては、積層デバイスを構成する上側及び下側部品の反り形状の、組立後のカテゴリ分けによる、マッチングする上及び下カテゴリの特定がある。
【０００５】
上掲の活用事例は説明のため示したものである；本発明はそれらの用例や類似する用例に限定されないが、一般に部品又は物体の形状を分類する必要があるあらゆる用途を包括している。
【０００６】
既知のカテゴリ分け方法としては、物体の注目表面に対する大域的二次フィットを実行し、そのフィットの係数に基づきその物体をカテゴリ分けするものがある。この手法により扱える物体のカテゴリはやや限られていて、しかも二次表面の幾何形状により固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０３１６２８０号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／００３３９４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、物体の形状分類方法であって、必要に応じ更新又は修正しうるユーザ定義カテゴリに従い物体を柔軟に分類することが可能な方法を、提供することにある。
【０００９】
この目的は請求項１に係る方法により達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る物体の形状分類方法では、複数個の形状カテゴリが提供される。これは、とりわけ、ユーザが実行することができる；ユーザは、既存の形状カテゴリを選択することも、分類上の要請に従い新たな形状カテゴリを定義することもできる。例えば、部品をそれまで用いられていなかったデバイスにて用いようとしているのなら、そうした新規部品について新たな形状カテゴリを定義することが通常は必要となろう。既知部品をデバイス内に既知形態で組み入れるのであれば、事前に定義されている形状カテゴリを用いることができる。既知部品を新規形態にて組み上げるのなら、新規な形状カテゴリの定義が必要となりうる。
【００１１】
各形状カテゴリにより、その物体との関係で、平面内にある複数個の点が指定される；即ち、その物体との関係でその平面が定義され、且つその平面内の諸点もその物体との関係で、例えばその物体に対し固定された座標系を基準にして定義される。形状カテゴリによりこの要領で指定される複数個の点がどの形状カテゴリでも同一である必要はない。また、その平面における諸点の所在が形状カテゴリ間で異なっていてもよい。
【００１２】
いずれの場合でも、各形状カテゴリにより、上述の如くその形状カテゴリが定義する点毎に、その平面に直交する方向沿いで少なくとも一通りの限界座標が指定される；各限界座標はその平面に直交する方向に沿った座標値に対応するものであり、例えば、その値を与えることによって、或いは後述の如く参照値からの偏差を与えることによって指定される。与えられた値を限界座標と呼ぶのは、追々わかる通りそれがカテゴリを定義するのに用いられるためである。
【００１３】
物体は、本発明に従いその形状に基づき分類される。物体の形状はその物体の全表面により決定されるので、この分類は、その物体の少なくとも１個の表面の形状、或いはその物体の全表面の一部の形状に基づき行われる。その限界座標の値により参照されているのがその物体のどの表面又は表面群であるのかを明瞭にする必要があるため、各形状カテゴリは、その定義に従いその物体の少なくとも１個の表面に関連付けられる。その後本方法では、個別の形状カテゴリにより定義される点それぞれにて、その物体の少なくとも１個の表面の、上掲の平面に直交する方向に沿った位置が計測される。そうした点での表面の位置とは、その平面に対する法線のうちその個別の点から立っているものにその表面が交差する場所の、その平面に直交する方向に沿った座標値のことである。注記すべきことに、形状カテゴリにより複数個の計測対象表面が指定されている場合、その形状カテゴリにより定義される諸点の中に、想定している全ての表面についてではなく一部の表面のみについての計測にて用いられる諸点が存することとなりうる。無論、想定している各表面について全ての点を用いることも可能である。
【００１４】
上掲の少なくとも１個の表面の位置の計測は、分類対象物体の種類についてそうした計測を実行するのに適し、本件技術分野で知られているいずれの計測装置でも実行することができる。上掲の平面に直交する方向に沿い表面位置の計測値をもたらしうるのなら、それは計測装置として適している。
【００１５】
その他の点では、計測装置の性質は本発明の方法とは無関係である。
【００１６】
次に、上掲の少なくとも１個の表面の位置計測結果全てが、それに対応する少なくとも一通りの限界座標と調和しているか否かが、個別の形状カテゴリ毎にチェックされる。調和しているのであれば、その個別の形状カテゴリに属するようその物体を分類する。表面の位置計測結果は、物体及び計測装置の配置幾何並びにその形状カテゴリの定義にもよるが、それがその限界座標より小さいなら又は大きいなら、その形状カテゴリにより定義される諸点のうち特定の点にてそれに対応する限界座標と調和している。
【００１７】
上掲のことから習熟者には明らかな通り、形状カテゴリ毎に、それら限界座標により、その物体の表面について少なくとも一通りの境界が定義される。物体は、当該少なくとも一通りの境界に対するその表面の位置計測結果次第で、その個別の形状カテゴリに属することとなるよう、或いはその個別の形状カテゴリに属さないこととなるよう分類される。
【００１８】
本方法のユーザは、形状カテゴリの定義要素、即ち上掲の平面、その平面内の諸点、並びに限界座標で表される境界を、自由に指定することができる。従って、本方法が非常に柔軟なのは明らかであり、新たな要請例えば新種の部品又は新規な部品組立様式に対し本方法を容易に適合させることができる。
【００１９】
本方法のある実施形態では、形状カテゴリにより定義される点毎に、或いは少なくともそれらの点の非空部分集合について、上掲の平面に直交する方向に沿った座標の上限及び下限にそれぞれ対応する二通りの限界座標が提供される。本実施形態では、その位置計測結果が上限・下限間の座標値に対応しているなら、位置計測結果がそれら二通りの限界座標に調和している。ことに、それら上限及び下限の双方にて単一且つ同一の表面に係る位置計測結果が参照されうるということは、その形状カテゴリにより指定される下限及び上限の集合により更にその表面に係る下方境界及び上方境界が定義されるということであり、その表面がそれら下方境界・上方境界間に存していることが、対応する物体をその個別の形状カテゴリに分類するために求められる。代替例としては、下限を物体の下方表面の位置についての限界座標、上限をその物体の上方表面の位置についての限界座標とする例があろう。即ち、この例では、上掲の平面内の全ての点にて、その平面に直交する方向に沿い、上方表面が下方表面のそれより大きな座標値を有する態で、２個の表面が関わってくる。この例でも、やはり、各表面即ち上方表面及び下方表面が、それら限界座標により定義される上方境界及び下方境界の間に存することが求められる。この代替例では、例えば、前側及び後側の形状又は上側及び下側の形状に基づき物体が分類される。
【００２０】
ある実施形態では、点毎の上掲の少なくとも一通りの限界座標が、個別の点における基準表面からの偏差で以て指定される。その基準表面は分類対象物体の基準形状の一部である。その基準形状は、個別の形状カテゴリの定義の一部として提供される。上掲の平面内でその形状カテゴリにより定義される各点では、それに対応するある座標値にて基準表面がその平面に直交する方向と交差し、それによりその個別の点にてその平面に直交する座標についての参照値が与えられる。そして、偏差がその参照値を基準にして定義される。物体の複数個の表面が計測される場合は表面毎に基準表面が提供されうる。
【００２１】
既述の通り、形状カテゴリにより、平面及びそれに内在する諸点が物体との関係で定義される。その形状カテゴリによって定義されている平面及びそれに内在する諸点が計測対象物体と正確に整列している場合にのみ、物体を対象に実行された表面位置計測の結果とその形状カテゴリにより定義されている限界座標との比較が意味をなす。この整列を達成するため、上掲の少なくとも１個の表面の位置の計測に先立ち、その物体を対象にして計測を実行することで、その物体の中心の所在、参照角を基準にしたその物体のその平面内での回動、並びにその平面に直交する方向に対するその物体の傾斜を求め、その物体の中心の所在、その回動及びその傾斜を用いることで、各カテゴリにより定義される点をその物体と整列させる。ある具体的実施形態では、形状カテゴリにより分類対象物体の基準形状をも与え、その形状カテゴリにより、その物体の基準形状との関係で上掲の平面及びそれに内在する諸点を定義する。また、基準形状の中心の所在を形状カテゴリの定義に組み入れる；基準形状の中心の所在はその基準形状から算出することができる。そして、物体の中心の所在、その物体の回動及び傾斜が、その物体の基準形状を基準にして判別される。
【００２２】
ここで注記すべきことに、基準形状はその形状カテゴリによる抽象的数学的表現を以て与えられるものであり、厳密に言えば空間内で向きも位置も有していない。これに対し、１個又は複数個の表面の位置の計測を実行するため計測装置内に配置される現実の物体は、空間内で向き及び位置を有している。形状カテゴリにおいては、上掲の平面及びそれに内在する諸点が物体との関係で定義されるということを、計測を実行する際には勘案しなければならない。計測装置では、物体の中心の所在や自計測装置のマシン座標系に対するその物体の回動及び傾斜を判別した上で、計測が実行される物体に係る諸点がその形状カテゴリにおいて定義される諸点にいずれは対応することとなるよう、その物体の基準形状との関係で与えられる座標をマシン座標に変換する必要がある。これが果たされるなら、その形状カテゴリにおいて定義されている諸点と物体が正しく整列する。同様に、この計測の結果は、その形状カテゴリにおいて定義されている限界座標との比較が可能となるよう、その物体を基準とした座標に変換する必要がある。或いは、それら限界座標を比較のためマシン座標系へと変換することができよう。
【００２３】
既述の通り、本発明に係る方法によれば、ユーザが形状カテゴリを非常に柔軟に定義することができる。格別な形状カテゴリ定義手法としては、定義すべきカテゴリの例たる物体の集合から、形状カテゴリの定義量を導出する手法がある。これを実行する一策としては次のものがある。
【００２４】
物体毎に、その個別の物体に関連付けられた平面内の複数個の点にて、その物体の表面の、その平面に直交する方向に沿った位置を計測する。このとき、その平面を基準とした諸点の所在、並びにその物体に関連付けられた平面の位置は、どの物体についても同じである。その形状カテゴリに係る基準形状は、その平面内の点毎に、その平面に直交する方向に沿った座標を与えること、またその基準形状の基準表面がその点におけるその平面に対する法線と交差する座標となるようその座標をとることにより、定義される。その平面内の各点については、その物体の表面の、その平面に直交する方向に沿った位置の値の集合が、各物体から一通りの値を計測する要領で計測によりもたらされる。基準表面については、各点での座標値としてその点に対応する一組の値の平均が選択される。諸点における限界座標は例えばユーザにより設定される。或いは、その平面内の点毎に得られた位置値の集合から、それら限界座標を導出してもよい。そして、各点における限界座標は、基準表面の位置即ち前記の如く導入された平均からの、偏差を与えることにより定義される。その平面内の点についての偏差は、その個別の点に係る表面位置計測結果の集合内の諸値の標準偏差の所定倍に等しくなるよう、設定される。ある非限定的な例では標準偏差の６倍が選択されうる。ある具体的な進歩的発展形態では、その物体の中心の所在、その物体の回動及び傾斜が物体毎に判別され、その個別の物体に係る複数個の点が、その物体の傾斜及び回動により定義される平面において、その個別の物体の中心との関係で指定される。
【００２５】
本方法のある具体的実施形態では、全ての形状カテゴリで上掲の平面内の同一の諸点が用いられる。
【００２６】
本方法の実施形態のうち、少なくとも１個の形状カテゴリについて、平面内の各点における偏差を個別指定することでではなく、基準形状からの偏差を以て限界座標が指定される実施形態では、基準表面がゾーンに分割され、ゾーン毎に共通の偏差が指定される。
【００２７】
習熟者には、上述の諸ステップの多くが少なくとも１個のコンピュータ上で又はその助力により成功裏に実行されることをご理解頂けよう。
【００２８】
以下、本発明の性質及び動作モードについて、本発明についての後掲の詳細な記述と併せ添付する模式図にて、より遺漏なく記述することにする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】物体と本発明の基本概念とを示す図である。
【図２】点毎に二通りの限界座標が定義されていて、それら限界座標が物体の一表面に関連付けられている実施形態を示す図である。
【図３】点毎に二通りの限界座標が定義されていて物体の二表面に関連付けられている実施形態を示す図である。
【図４】形状カテゴリにより基準表面及びそれからの偏差が定義される実施形態を示す図である。
【図５】本方法に係る整列ステップを示す図である。
【図６】物体サンプルから形状カテゴリを得る手法を示す図である。
【図７】本方法の具体的実施形態を述べるフローチャートである。
【図８】本方法の更なる具体的実施形態を述べるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
諸図を通じ、同一要素を同一の参照符号で参照することにする。更に、図面には個別の図面の記述に必要な参照符号のみを示す。図示実施形態は、本発明を実行可能なやり方の例を示すに過ぎない。これを、本発明に対する限定として解すべきではない。
【００３１】
図１に物体１を示す。その物体１には、用いられる形状カテゴリでの定義により平面２が関連付けられ、その平面２にはその平面２に対し直交する方向２１が関連付けられる。各形状カテゴリにより、その平面２内で複数個の点３、ここでは黒丸で示すそれが定義される。これをなす簡便な手法の一つは、その平面における諸点の座標を、その個別の形状カテゴリの一部として、その平面内で定義される座標系を基準として、指定することである。この座標系は例えばデカルト座標系とすることができる。とはいえ他種の平面内座標系も用いることができる。形状カテゴリにおいては、点３毎に、少なくとも一通りの限界座標３１が定義される。この図では、簡明化のため２個の点３についてだけ限界座標を一通り示してある。その限界座標３１は、平面２に直交する方向２１に沿った座標である。集合をなすどの限界座標３１も限界表面又は境界３３上にあり、その集合によりその境界が実質定義されている。
【００３２】
本方法によれば、各点３にて、物体１の少なくとも１個の表面１１の位置が平面２に直交する方向に沿い計測される。その平面２に直交する方向２１に沿いゼロ値の座標を有するものとして平面２が定義されているのであれば、図中の矢印方向に沿って見た位置計測結果３２及び限界座標３１は、図示例にあっては負となる。これは、無論、本発明の限定事項ではない。
【００３３】
本方法によれば、全ての位置計測結果３２が個別の限界座標３１と調和しているか否かのチェック、即ち個別の点３にて表面１１につき計測された位置３２がそれと同じ点３について定義されている限界座標３１と調和しているか否かについての点３毎のチェックが行われる。調和の意味合いは個別の形状カテゴリの定義の一部であり、例えば、検討している表面１１が各点３にて境界３３より下方に存していなければならないことを、規定するものとなろう。この図に示す例では、そうした場合、位置計測結果３２が限界座標３１と調和しているとされよう。位置計測結果３２が限界座標３１と調和しているのなら、その個別の形状カテゴリ内に属するようその物体１が分類され、さもなくばその個別の形状カテゴリに属さないよう分類される。
【００３４】
このプロセスは、提供されている任意個数の形状カテゴリ、例えばユーザによって提供されたそれについて反復されうる。
【００３５】
図２に物体１の一部のみ、特にその表面１１のうち１個を示す。図中の３個の点３は平面２内にあり形状カテゴリにより定義される。点３毎に、この形状カテゴリにより二通りの限界座標、即ち上限３１２及び下限３１１が定義される。各点３では、平面２に対し直交する方向２１における表面１１の位置３２が計測される。この図では、図示の簡明化を狙い、下限３１１、位置計測結果３２及び上限３１２が別々の点３について示されている。全ての上限座標３１２からなる集合により上方境界３３２が定義され、全ての下限座標３１１からなる集合により下方境界３３１が定義される。表面１１が下方境界３３１・上方境界３３２間に存しているのなら、より精密には各点３にて位置計測結果３２が限界座標３１１，３１２と調和しているのなら、その表面１１ひいては物体１はその個別の形状カテゴリと調和している。個別の点３での位置計測結果３２がその個別の点３について定義されている下限座標３１１・上限座標３１２間に存しているのなら、各点３ではその位置計測結果３２がそれら限界座標と調和している。
【００３６】
図３に、物体１、形状カテゴリにより定義された平面２、並びにその平面２に対する法線２１を示す。図中の２個の点３は平面２にある。形状カテゴリにより、点３それぞれについて上限座標３１２及び下限座標３１１が定義される。この実施形態では、下限座標３１１が物体１の下方表面１１１、上限座標３１２がその物体１の上方表面１１２を指していて、その上方表面１１２が下方表面１１１とは別の面となっている。点３毎に、平面２に直交する方向２１に沿い上方表面１１２の位置３２２が計測される。更に、点３毎に、平面２に直交する方向２１に沿い下方表面１１１の位置３２１が計測される。各点３にて物体１の下方表面１１１の位置３２１がその点３につき定義された下限座標３１１より上方にあり、且つ、各点３にてその物体１の上方表面１１２の位置３２２がその点３につき定義された上限座標３１２より下方にあるのであれば、その物体１はその個別の形状カテゴリに属するよう分類される。全ての下限座標３１１からなる集合により下方境界３３１が定義され且つ全ての上限座標３１２からなる集合により上方境界３３２が定義されるとも、述べることができる。物体１の下方表面１１１並びに物体１の上方表面１１２が共に下方境界３３１・上方境界３３２間に存していて、従って物体１が下方境界３３１・上方境界３３２間に存しているのであれば、その物体１はその個別の形状カテゴリに属するよう分類される。
【００３７】
図４に、形状カテゴリにより基準表面４、平面２並びにその平面内の諸点３が定義される実施形態を示す。更に、各点３ではその形状カテゴリにより少なくとも一通りの偏差、ここでは二通りの偏差が定義されるので、以後はそれらを上方偏差４２及び下方偏差４１と呼ぶことにする。基準表面４は、平面２に直交する方向２１に沿いその基準表面４の座標４３を各点３にて指定する形状カテゴリ、即ち基準表面４がその平面２に対する法線でありその個別の点３に立っているものと交差する場所の対平面２直交方向２１沿い座標値を各点３にて指定する形状カテゴリにより定義される。偏差４１及び４２により、その平面２に直交する方向２１に沿い、個別の点３それぞれにおける基準表面４の座標４３からの限界座標の差異が指定され、それにより各点にて上述の如き限界座標が与えられる。このようにして、全ての上方偏差４２からなる集合により上方境界３３２が指定され、全ての下方偏差４１からなる集合により下方境界３３１が指定される。その物体１の表面１１が上方境界３３２・下方境界３３１間に存するのであれば、ここではその一部のみを示す物体１の表面１１ひいてはその物体１は、図２に示した実施形態と同様、その個別の形状カテゴリに属するよう分類される。
【００３８】
物体の複数個の表面がその物体の分類に関係するのなら、基準表面及びそれに対応する偏差を、その物体の関係表面毎に定義することができる。
【００３９】
図５に、平面２、その平面２に直交する方向２１、その平面２内の諸点３、並びに点３にて二度に亘り定義されている限界座標３１を示す。この図の左部分の趣旨は、形状カテゴリの定義に入るこれらの要素の抽象的表現を象徴化することにある。点３は平面２内で定義されているが、平面２ひいてはそれらの点３が、例えば現実の分類対象物体が存在するところの固定された通常空間内位置を有している必要はない。
【００４０】
右側には、分類対象物体１との関係でそれらの要素が再図示されている。物体１は、例えば、物体１を対象に表面位置の計測を実行する装置（図示せず）であり上述の如く本方法で必要とされる装置内に配置することができる。図中の座標系５はそうした装置のものである。物体１との関係で平面２を配置及び配向する手法は形状カテゴリにおける定義の一部である。ある具体的実施形態では、この定義により、検討している物体の基準形状がその形状カテゴリの定義の一部とされ、その基準形状との関係で平面２の位置及び向きが与えられよう。この定義により、例えば、物体１の中心１２をその物体１の三次元計測により特定し、平面２の座標系の原点を物体１の中心１２に配置するよう規定することができる。物体１に対する平面２の向きは、例えば、その物体の特定の隅部又は縁を初めその物体の参照構造又は部分により特定することができる。物体１を計測装置の座標系５と整列させることもでき、この整列を平面２の物体１との整列に利用することができる。そうした場合、実に、どの形状カテゴリについても同じ要領で、即ち形状カテゴリとは独立に、計測装置の座標系５との関係で平面２を指定することができる。この場合、形状カテゴリにより指定される諸点３が既述の通り整列されている物体に関連付けられていることから、その形状カテゴリにより平面２が暗黙的に指定される。同様に、物体１の整列が常に所定の系統的手順に従い実行される場合には、その物体１を基準とした平面２の位置及び向きがその整列手順から得られる。この場合、それにより指定された諸点が特定の手順により整列された諸物体に関連付けられることが所与形状カテゴリについて明らかである限り、その物体１を基準とした平面２の位置及び向きについての情報は暗黙的なものにしうるので、従って、平面２の位置及び向きについての明示的なデータを提供することなく、形状カテゴリによりその特定の整列手順との関係で平面２を指定することができる。
【００４１】
いずれの場合にも、ひとたび平面２が物体１に対し適正に整列されると、一方では平面２での座標とその平面２に直交する方向２１に沿った座標との関係がもたらされ、他方では計測装置の座標系５での座標がもたらされる。例えば、その平面における座標系と、平面２に対する法線に沿う方向２１における座標とで三次元デカルト座標系を形成することができ、また計測装置の座標系５もデカルト座標系とすることができる。計測装置の座標系５における平面２内座標系の原点の位置はシフトベクトル、例えば物体１の中心１２の計測済位置をその計測装置の座標系５に従い示すベクトルにより、指定することができる。これら二通りのデカルト座標系の相対的な向きは例えば周知のオイラー角により表現することができる。この文脈におけるオイラー角とは、ある基準、例えば計測装置の座標系５に対する平面２の回動及び傾斜を指定する特定の手法のことである。
【００４２】
ひとたび整列が達成されたら、上述の如き物体表面の位置の計測を実行することができる。
【００４３】
図６に、形状カテゴリに含まれる定義を形成している諸要素が、物体のサンプルの計測によりどのようにして得られるのかを示す。この目的を踏まえ、ここでは、複数個のサンプル物体を準備し、各物体を個別の分類対象物体の表面１１のみにより表現する。平面２は、表面位置の計測に備えた準備の文脈で図５にて論じた通り、物体を計測し平面の原点の位置及びその平面の向きを選択することにより、物体毎に定義される。平面２内で、点３の集合が、個別の平面におけるそれらの点の座標がどの物体についても同一になるよう選択される。次いで、平面２に直交する方向２１に沿い、表面１１の位置３２を、表面毎に各点にて計測する。
【００４４】
平面２における座標により識別される特定の点３について、物体サンプルの個数（この図では３個）に等しい個数の位置計測値がもたらされる。その特定の点についての基準表面の座標が、その点について得られた位置計測結果の平均を以て定義される。その点について得られた位置計測結果の標準偏差を用い、その基準表面からの少なくとも一通りの偏差を定義することができる。点について定義される各偏差は標準偏差の所定倍に設定される。例えば、一通りの偏差を各点に関連付け、標準偏差の６倍に設定することができよう。二通りの偏差即ち先に導入した上方偏差及び下方偏差が各点に関連付けられるのであれば、上方偏差を標準偏差の第１倍数倍例えば標準偏差の５倍に設定すること並びに下方偏差を標準偏差の第２倍数倍例えば標準偏差の４倍に設定することができよう。無論、第１倍数と第２倍数が等しくてもよい。
【００４５】
図７に本方法のある実施形態を示す。本方法の冒頭にあるステップ６００では、分類対象物体が計測装置内にロードされる。また、例えば本方法を実行するだけでなく計測装置をも制御するコンピュータにＮ個の形状カテゴリＣ＿ｋ，１≦ｋ≦Ｎが提供される。各形状カテゴリＣ＿ｋにより、その物体についての基準形状が指定される。その基準形状はその物体の基準表面を有する。各形状カテゴリＣ＿ｋにより、更に、その基準形状に関連付けられている平面内でＭ＿ｋ個の点が提供される。それらの点は、例えば、デカルト座標（Ｘ＿ｉ，Ｙ＿ｉ），１≦ｉ≦Ｍ＿ｋ等、その平面内の座標により指定することができる；基準表面により、それらＭ＿ｋ個の点それぞれでの、その平面に直交する方向に沿った座標Ｚ＿ｉ，１≦ｉ≦Ｍ＿ｋが与えられる。点毎に、形状カテゴリＣ＿ｋにより、座標Ｚ＿ｉ，１≦ｉ≦Ｍ＿ｋからの二通りの偏差ΔＺｕ＿ｉ及びΔＺｄ＿ｉも指定される；ΔＺｕ＿ｉは以下の記述で上方偏差、ΔＺｄ＿ｉは下方偏差と呼ばれるものであり、本方法におけるそれらの役割は、図４にて論じた上方偏差４２及び下方偏差４１に相当している。これに続くステップ６１０〜６４０は、例えば形状カテゴリ群に亘るループ内で各形状カテゴリＣ＿ｋ，１≦ｋ≦Ｎについて実行される。
【００４６】
ステップ６１０では、与えられている全ての形状カテゴリＣ＿ｋについて、その形状カテゴリにより定義されている基準形状と物体を、先に論じた如く互いに整列させる。ステップ６２０では、個別の形状カテゴリＣ＿ｋにより定義されるＭ＿ｋ個の点それぞれにて、上掲の平面に直交する方向に沿い、その物体の表面の位置が計測され、個別の点毎に計測値Ｚｍ＿ｉ，１≦ｉ≦Ｍ＿ｋがもたらされる。その後、ステップ６３０では、Ｚ＿ｉ−ΔＺｄ＿ｉ＜Ｚｍ＿ｉ＜Ｚ＿ｉ＋ΔＺｕ＿ｉがＭ＿ｋ個の点それぞれについて、即ち１≦ｉ≦Ｍ＿ｋについて成立するか否かが、個別の形状カテゴリＣ＿ｋについてチェックされる。なお、なぜΔＺｄ＿ｉを下方偏差と呼びΔＺｕ＿ｉを上方偏差と呼ぶかは先の比較から明らかとなっている。その比較についてここで記すため、ΔＺｄ＿ｉ及びΔＺｕ＿ｉはいずれも正とする。先に導入した用語法によれば、Ｚ＿ｉ−ΔＺｄ＿ｉにより個別の点についての下限座標、例えば図２中の下限座標３１１が与えられ、Ｚ＿ｉ＋ΔＺｕ＿ｉにより個別の点についての上限座標、例えば図２中の上限座標３１２が与えられる。
【００４７】
Ｚ＿ｉ−ΔＺｄ＿ｉ＜Ｚｍ＿ｉ＜Ｚ＿ｉ＋ΔＺｕ＿ｉがＭ＿ｋ個の点それぞれについて成立することがステップ６３０にて判明した場合、即ちステップ６３０から分岐Ｙへと進んだ場合は、ステップ６３２にて、形状カテゴリＣ＿ｋに属するようその物体が分類される。Ｚ＿ｉ−ΔＺｄ＿ｉ＜Ｚｍ＿ｉ＜Ｚ＿ｉ＋ΔＺｕ＿ｉがＭ＿ｋ個の点のうち少なくとも１個で成立しないことがステップ６３０にて判明した場合、即ちステップ６３０から分岐Ｎへと進んだ場合は、ステップ６３１にて、形状カテゴリＣ＿ｋに属さないようその物体が分類される。
【００４８】
いずれの場合にも、本方法ではステップ６４０へと進み、その物体について検討すべき何らかの形状カテゴリＣ＿ｋが残っているか否かがチェックされる。残っている場合、即ちステップ６４０から分岐Ｙへと進む場合、本方法はステップ６１０へと戻る。本方法では、ステップ６１０並びにそれに続くステップ６４０までのステップが、ステップ６００にてその物体について提供された形状カテゴリＣ＿ｋのうちこれまで検討されていない別の１個に関し実行される。もう他の形状カテゴリが残っていない場合、即ちステップ６４０から分岐Ｎへと進む場合、マッチングがもたらされた全ての形状カテゴリ、即ちステップ６３０から分岐Ｙへと進んだ全ての形状カテゴリが、ステップ６５０にて、例えばユーザ向けディスプレイ上に或いは後刻使用に備えメモリデバイスへと出力される。
【００４９】
図７の文脈でここまで記述してきた方法では、形状カテゴリＣ＿ｋにより分類対象物体の表面のうち１個が参照され、且つ各形状カテゴリＣ＿ｋではその表面につき上限座標及び下限座標が基準表面位置Ｚ＿ｉ並びに上方偏差ΔＺｕ＿ｉ及び下方偏差ΔＺｄ＿ｉにより定義される。物体のフル分類のためその物体の複数個の表面を検討する必要がある場合、更なる検討対象表面について上述の方法を反復すればよい。計測装置の構成次第では、ステップ６００にて計測装置内でその物体の位置又は向きを変えねばならないかもしれないし、変えなくてよいかもしれない。
【００５０】
図８に本方法の更なる実施形態を示す。本方法は図７の文脈で論じた方法と類似しているが、ここでは物体の２個の表面が検討されており、またそれら２個の表面それぞれに、形状カテゴリにより定義される個別の基準表面が対応付けられている。
【００５１】
本方法の冒頭にあるステップ７００では、分類対象物体が計測装置内にロードされる。また、Ｎ個の形状カテゴリＣ＿ｋ，１≦ｋ≦Ｎが、例えば本方法を実行するだけでなくその計測装置をも制御するコンピュータに提供される。各形状カテゴリＣ＿ｋにより、その物体についての基準形状が指定される。その基準形状はその物体の第１基準表面及び第２基準表面を有する。各形状カテゴリＣ＿ｋにより、更に、その基準形状に関連付けられている平面内でＭ＿ｋ個の点が提供される。それらの点は、例えば、デカルト座標（Ｘ＿ｉ，Ｙ＿ｉ），１≦ｉ≦Ｍ＿ｋ等、その平面内の座標により指定することができる。第１基準表面により、それらＭ＿ｋ個の点それぞれでの、その平面に直交する方向に沿った座標Ｚ１＿ｉ，１≦ｉ≦Ｍ＿ｋが与えられる。第２基準表面により、それらＭ＿ｋ個の点それぞれでの、その平面に直交する方向に沿った座標Ｚ２＿ｉ，１≦ｉ≦Ｍ＿ｋが与えられる。形状カテゴリにより、そうした点毎に、その平面に直交する方向に沿った座標Ｚ１＿ｉからの偏差ΔＺ１＿ｉ並びに座標Ｚ２＿ｉからの偏差ΔＺ２＿ｉも指定される。
【００５２】
これに続くステップ７１０〜７４０は、例えば形状カテゴリ群に亘るループ内で各形状カテゴリＣ＿ｋ，１≦ｋ≦Ｎについて実行される。
【００５３】
ステップ７１０では、図７の文脈で論じた方法でのそれに倣い、物体及び基準形状が互いに整列される。ステップ７２１では、Ｍ＿ｋ個の点それぞれにて、上掲の平面に直交する方向に沿い、その物体の第１表面の位置が計測される。個別の点毎に計測値Ｚ１ｍ＿ｉがもたらされる。ステップ７２２では、Ｍ＿ｋ個の点それぞれにて、その平面に直交する方向に沿い、その物体の第２表面の位置が計測される。個別の点毎に計測値Ｚ２ｍ＿ｉがもたらされる。
【００５４】
ステップ７３０では、Ｚ１＿ｉ−ΔＺ１＿ｉ＜Ｚ１ｍ＿ｉ及びＺ２ｍ＿ｉ＜Ｚ２＿ｉ＋ΔＺ２＿ｉがＭ＿ｋ個の点それぞれについて成立するか否かが、個別の形状カテゴリについてチェックされる。これらの条件が成立する場合、即ちステップ７３０から分岐Ｙへと進む場合、ステップ７３２にて、形状カテゴリＣ＿ｋに属するようその物体が分類される。それ以外の場合、即ちステップ７３０から分岐Ｎへと進む場合、ステップ７３１では、形状カテゴリＣ＿ｋに属するようにはその物体が分類されない。
【００５５】
いずれの場合にも、本方法ではステップ７４０へと進み、その物体について検討すべき何らかの形状カテゴリＣ＿ｋが残っているか否かがチェックされる。残っている場合、即ちステップ７４０から分岐Ｙへと進む場合、本方法はステップ７１０へと戻る。本方法では、ステップ７１０並びにそれに続くステップ７４０までのステップが、ステップ７００にてその物体について提供された形状カテゴリＣ＿ｋのうちこれまで検討されていない別の１個に関し実行される。もう他の形状カテゴリが残っていない場合、即ちステップ７４０から分岐Ｎへと進む場合、マッチングがもたらされた全ての形状カテゴリ、即ちステップ７３０から分岐Ｙへと進んだ全ての形状カテゴリが、ステップ７５０にて、例えばユーザ向けディスプレイ上に或いは後刻使用に備えメモリデバイスへと出力される。
【００５６】
具体的実施形態を参照し本発明について記述してきた。とはいえ、本件技術分野における習熟者（いわゆる当業者）には自明な通り、後掲の特許請求の範囲の技術的範囲から逸脱することなく改変及び修正を施すことができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  物体、１１  （物体の）表面、１１１  （物体の）下方表面、１１２  （物体の）上方表面、１２  （物体の）中心、２  平面、２１  （平面に直交する）方向、３  点、３１  限界座標、３１１  下限座標、３１２  上限座標、３２  （表面の）位置、３２１  （下方表面の）位置、３２２  （上方表面の）位置、３３  境界、３３１  下方境界、３３２  上方境界、４  基準表面、４１  （基準表面からの）下方偏差、４２  （基準表面からの）上方偏差、４３  （基準表面の）座標、５  計測装置の座標系、６００〜６５０，７００〜７５０  方法ステップ。
【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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