(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多次元形状の被測定物を撮像した画像データに基づいて画像処理を行うことにより前記被測定物を測定・評価する測定機へ、オフラインで測定情報を教示するオフライン・ティーチング・システムにおいて、
前記被測定物に対応するＣＡＤ図形データを記憶する記憶部から、前記ＣＡＤ図形データを入力するＣＡＤデータ入力部と、
前記測定機の撮影倍率を含む測定条件を入力する測定条件入力部と、
前記測定機が検出する前記被測定物の領域を示すキャリパーの位置などの諸元を定義するキャリパー定義部と、
前記測定条件入力部で入力された前記測定機の撮影倍率に基づいて、前記ＣＡＤデータ入力部で入力された前記ＣＡＤ図形データのうち、前記測定機の可視範囲に相当する前記ＣＡＤ図形データを表示すると共に、前記キャリパー定義部で定義された前記キャリパーを前記ＣＡＤ図形データ上に表示するシミュレーション表示部と、
前記測定条件、前記キャリパーの位置を含む前記測定情報を記憶する測定情報記憶部とを備えたことを特徴とするオフライン・ティーチング・システム。
【請求項２】
請求項１に記載されたオフライン・ティーチング・システムにおいて、
前記シミュレーション表示部は、表示画面上に、前記測定機の可視範囲を示す画面枠を表示することを特徴とするオフライン・ティーチング・システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたオフライン・ティーチング・システムにおいて、
前記測定情報記憶部に接続され、対象とする前記測定機が入力可能な形式に前記測定情報をデータ変換する測定情報変換部を有することを特徴とするオフライン・ティーチング・システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載されたオフライン・ティーチング・システムにおいて、
ＣＡＤ図形データを用いて、キャリパーの定義及びＣＡＤ上での編集作業を行うことにより、キャリパーの位置決めと図形形状に対応したキャリパー姿勢の設定を自動演算により行うことを特徴とするオフライン・ティーチング・システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、多次元に動作可能な座標測定機によって測定された、多次元形状であるワーク（被測定物）の所要の位置における座標値データを基に、被測定物の位置や寸法や幾何偏差等の形状評価を行い、被測定物が設計通りに正しく出来ているかどうか、検査を行う装置及びその測定情報の教示システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、製造工程における測定や検査の現場においては、製作されたワーク（被測定物）が設計値通りに出来ているかどうかを、様々な測定機器を用いて判定している。
このような製品検査の分野においては、高い精度と汎用性の高さから、工場顕微鏡や万能投影機及び三次元測定機等の、二次元／三次元の座標測定機を用いた測定・検査が広く普及している。
【０００３】
この座標測定機では、接触子による接触式センサもしくは光などを媒体とした非接触式センサなどによって被測定物が直線・円・円筒・平面・円錐・球などの多次元の形状要素毎に空間的な座標値データとしてサンプリングされ、測定機に接続された電子計算機に入力される。電子計算機では、その形状データを該当する多次元形状を表す方程式に代入し、最小自乗法や幾何計算などの数学的方法によって、その形状要素の位置・姿勢・寸法・幾何偏差などの形状パラメータを算出する。こうして得られた形状パラメータを、設計書や図面などに記された数値と比較することで、被測定物が正しく製作されているかどうかを判定する方法を取っている。
【０００４】
また近年、これらの座標測定機の中にビデオカメラを用いて入力された多数階調の画像データから、画像処理の技法によって被測定物の所定の位置における座標値を測定するものが多くなって来ている。従来この種の画像処理による座標測定機では、単純な二値化処理によって座標値を検出するものが主流であったが、最近では技術の進歩により、多数階調の画像データから直接座標測定を行うことが可能となり、より複雑な立体形状でも測定可能となって来たことから、三次元測定機に匹敵する精度と汎用性を持つに至っている。
【０００５】
このような画像処理による座標測定機では、顕微鏡のように常に人が測定位置を確認しながら位置合わせをする必要も無く、自動的にかつ多数の測定点を一度に測定する事が可能である。また、オートフォーカスによる高さ測定も可能な事から、接触式の三次元座標測定機では測定出来ないような小さいワークや柔らかいワークの測定も可能であるため、三次元測定機と同様に座標測定分野の大きな柱と成りつつある。
【０００６】
以上のような座標測定機には、ホストコンピューターと呼ばれる電子計算機が付属しており、測定された座標値から被測定形状の形状パラメータを算出するのみならず、測定した際の測定条件や測定経路と言ったものを記憶しておき、それらを繰り返し呼び出すことで、自動的に測定を繰り返すティーチング・プレイバックの機能も一般的には有している。この機能を用いることにより、測定者は、初回の測定時に測定条件や測定経路と言った測定条件を確認・決定しながら測定を実施し、その時の評価命令や測定条件を適宜記憶させ、次のワークからはこのデータに基づいて繰り返し、自動測定を実行させることで測定作業の効率化を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年のＣＡＤや座標測定機用オフライン・ティーチング・システムの普及によって、座標測定機を用いた測定作業のうち、前準備である測定命令のティーチング作業は大幅に効率化された。
ところが、画像処理による座標測定機の場合には、ビデオカメラから画像データを入力し、その画像を数値的に処理する事によって座標値の検出を行うため、三次元座標測定機のようにＣＡＤ図形の任意の部分（測定の対象となる部分）を希望の大きさに拡大／縮小表示するだけでは、確実に測定できるかどうか保証されないと言う問題がある。つまり、画像処理による座標測定機では、ビデオカメラを通して被測定物を見なければ成らないために、ビデオカメラの画面枠サイズと言う「可視（測定可能）領域」に明確な制限が存在する。よって、従来のオフライン・ティーチング・システムのように、いくらＣＲＴの画面上で拡大／縮小表示させたとしても、被測定物の測定したい領域が、ビデオカメラの画面枠の中に納まっているかどうかは判断できないのである。
【０００８】
また、画像処理による座標測定機の普及から、これらの座標測定機にもオフライン・ティーチング・システムがほしいと言う要求が非常に強く成ってきている。しかしながら、画像の処理による座標測定機では、三次元測定機の様に被測定物に対して直接接触して測定するのではなく、ビデオカメラ等によって撮影された画像データから、予め設定されている測定条件に従って、数値処理によって所要の座標値を検出する方法を取っている。特に多数階調画像を扱う場合には、ワーク（被測定物）が無い状態ではビデオ画像を見ることが出来ないために、測定を行える程度に十分な画像が得られるかどうかは事前に判断出来ない欠点があった。特に、照明条件や被測定物のエッジ（稜線）検出方法等、各測定条件の決定が事前には出来ない事から、多階調画像の処理による座標測定機ではオフライン・ティーチングは不可能もしくは非常に限定された部分のみにしか対応できないと言われていた。又、二値化画像を扱うものの中には、オフライン・ティーチング・システムが実現されている物もあるが、これらは測定対象が薄い板状の物等であったり、特に複雑な測定条件を必要としない物や、測定対象が特定されている専用機である為、任意の形状を持つ被測定物に対応可能な画像処理による汎用システムは、未だに存在していないのが現状である。
【０００９】
更に、前述のように座標測定機用オフライン・ティーチング・システムでは、ＣＡＤデータを用いて測定教示を行い、測定機が入力可能な測定命令の作製及び出力までを行う機能しか持たない物がほとんどである。測定座標値から寸法や形状の評価を行うのは、座標測定機に付属しているデータ処理ソフトウェアであり、その評価結果の出力や管理も測定機に付属しているソフトウェアが行っているのが現状である。これは、測定座標値から形状評価を行うには非常に高度な技術が要求されるためであり、測定機に付属している形状評価ソフトを利用した方が、システムの開発期間を短く出来ると言う利点があるためである。
【００１０】
この為に各種のオフライン・ティーチング・システムは、形状座標測定機に付属している寸法や形状評価ソフトが直接入力可能な型式でデータを出力する方法を取っている。しかし、この為に寸法や形状評価ソフトに合わせて各メーカー毎にオフライン・ティーチング・システムを用意しなければ成らない状態である。そして現実には、一つの計測現場内であっても、製造メーカーの異なる同種の測定機が多数導入されているのが一般的である。このため、オフライン・ティーチング・システムを導入する場合にも、測定機と同様にメーカー毎に同様な機能のものを導入する必要が有るため、ユーザーに取っては投資コストが高くなるばかりで無く、これらのシステムや測定機の間では、結果データや測定命令に互換性が無い為、データの管理や整理の自動化もままならないと言う問題が頻発している。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、オフライン・ティーチング機能の中に、ビデオ画面によりＣＡＤデータを用いてシミュレーション表示する機能を付加することとし、シミュレーション表示部を設けることによりこの問題を解決し、近年普及しつつある画像処理による座標測定機をも含めて、被測定物の寸法や形状の測定・評価を行う分野において、前述の問題点を解決するために誠意研究を行った結果開発明された物であり、測定教示から評価された結果の確認及びデータ整理や管理と言う、計測業務の全般に渡って真に効果的な測定装置を提供するものである。
【００１２】
本発明は、多次元形状の被測定物を撮像して画像データに基づき画像処理することで測定・評価する測定機に、オフラインで測定情報を教示するオフライン・ティーチング・システムにおいて、前記被測定物に対応するＣＡＤ図形データを記憶する記憶部から、前記ＣＡＤ図形データを入力するＣＡＤデータ入力部と、前記測定機の撮影倍率を含む測定条件を入力する測定条件入力部と、前記測定機が検出する前記被測定物の領域を示すキャリパーの位置などの諸元を定義するキャリパー定義部と、前記測定条件入力部で入力された前記測定機の撮影倍率に基づいて、前記ＣＡＤデータ入力部で入力された前記ＣＡＤ図形データのうち、前記測定機の可視範囲に相当する前記ＣＡＤ図形データを表示すると共に、前記キャリパー定義部で定義された前記キャリパーを前記ＣＡＤ図形データ上に表示するシミュレーション表示部と、前記測定条件、前記キャリパーの位置を含む前記測定情報を記憶する測定情報記憶部とを備えたことを特徴とするオフライン・ティーチング・システムとするものである。
【００１３】
また、このオフライン・ティーチング・システムにおいて、前記シミュレーション表示部は、表示画面上に、前記測定機の可視範囲を示す画面枠を表示するオフライン・ティーチング・システムとするものである。
さらに、このオフライン・ティーチング・システムにおいて、前記測定情報記憶部に接続され、対象とする前記測定機が入力可能な形式に前記測定情報をデータ変換する測定情報変換部を有するオフライン・ティーチング・システムとすることもある。
【００１４】
即ち、前記多次元形状の座標計測システムにおいて、ＣＡＤデータを用い、設定されるビデオ画像の拡大倍率やキャリパー種別等の、測定に必要となる測定条件に従って、実測時のビデオ画面の状態を画面上に表示するシミュレーション表示部を設けた多次元形状の座標計測のシステムとするものである。
そして、ビデオカメラから入力された階調画像データを元に、所要の位置における座標値を画像処理の技法によって測定し、その座標値から多次元形状である被測定物の寸法や形状等を測定・評価する為に、ＣＡＤデータを用いて測定命令や測定条件及び評価方法等をオフラインで教示する測定情報を教示する方法において、現在設定されているビデオ画像の拡大倍率やキャリパー種別等の、測定に必要となる測定条件に従って、実測時のビデオ画面の状態を、ＣＡＤデータを用いて画面上にシミュレーション表示し、その表示画面に対して測定命令や条件等の測定教示操作を行う、測定情報の教示方法を用いるものである。
【００１５】
【００１６】
更に、座標測定機用オフライン・ティーチング・システムにおいては、ＣＡＤ図形データを用いて、キャリパーの定義及びＣＡＤ上での編集作業を行うことにより、キャリパーの位置決めと図形形状に対応したキャリパー姿勢の設定を自動演算により行うことがある。
【００１７】
【作  用】
本発明では従来の単純なオフライン・ティーチング・システムと異なり、ＣＡＤデータを用い、実測時のビデオ画面の状態を画面上に表示するシミュレーション表示部を設ければ、階調画像処理による座標測定機に対する測定条件をティーチングすることができる。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
そして、ＣＡＤ図形データを用いてキャリパーの定義や編集作業を行うことにより、キャリパーの位置と姿勢とを自動演算により決定するため、表示画面との対話により、測定条件などの入力を極めて容易におこなうことができる。
【００２２】
【実施例】
以下には、本発明による多次元形状の座標計測システムの一実施例を、図表を用いて詳細に説明する。
まず、本システムの特徴は、従来の単純なオフライン・ティーチング・システムとは異なり、システム内にオフライン・ティーチング（測定教示）機能、測定命令出力機能並びに測定機の測定制御機能、寸法及び形状評価機能、測定結果の参照機能、外部装置や他のシステムへの結果出力機能を、一つのシステムとして統合化し、更に各機能を最適に再構成する事で、検査業務の準備段階からデータ整理等の後処理に至る全工程を、効率的かつ合理的に支援するシステムを実現化するものである。
【００２３】
図１には、本発明による多次元形状の座標計測システム125のブロック図を示す。この座標計測システム125では、外部のＣＡＤシステム102によって作製されたＣＡＤデータをＣＡＤデータ入力部105に入力するものである。
このＣＡＤデータ入力部105に入力されるＣＡＤデータは、２次元の図形データであっても良いし、３次元の形状データで合っても良い。機能の面から考えると３次元の形状データの方が、より高度な処理が可能であるため好ましいが、測定を行うと言う点から見れば２次元の図形データでも支障はない。ただ、２次元図形の場合には、座標計測システム125の内部で簡易的に３次元形状に復元する為の作業（操作）が多少必要になるだけである。
【００２４】
尚、この２次元図形を簡易的に３次元の形状データに復元する方法は、既に公知の技術であるため、ここでは詳しく説明をしないが、その一例を簡単に説明すると、まず入力図面を正面図・平面図・矢視図のように、各図面単位毎に図形要素を分割（または分類）する。次に分割された各図面毎に基準となる座標系の座標軸の位置と方向と拡大率を設定する。こうする事によって分割された各図面を、基準座標系の３次元空間上に再配置したことになる。元々図面は３角法等の図法に従って、被測定物の形状を投影して描いているので、図面中の任意の一つの要素もしくは、被測定物で同一形状を表す図形要素を、二つの分割された図面中から指示する事によって、元々の立体（被測定物）形状の基準座標形上に於ける幾何学的な形状や位置及び姿勢を求める事が可能となる。
【００２５】
入力されたＣＡＤデータ（または、簡易的に３次元に復元された図形データ）は、後の処理に適したデータ型式に変換されて本システム内のＣＡＤデータ記憶部106に記憶される。
尚、ＣＡＤデータ記憶部106に記憶されるＣＡＤデータのデータ型式は、処理の方法やアルゴリズムによって様々に変化するため、ここでは特に限定しない。
【００２６】
このＣＡＤデータ記憶部106に記憶されたＣＡＤデータは、測定者の指示に従い、ＣＡＤ図形表示部104によってＣＲＴディスプレイ等の表示装置101に表示される。
三次元座標測定機や万能投影機等では、この画面に表示されたＣＡＤ図形（２次元／３次元のどちらでも可）に対して、直接ティーチング（測定教示）作業を行う事になる。
【００２７】
ところが、画像処理による座標測定機の場合には、ビデオカメラから画像データを入力し、その画像を数値的に処理する事によって座標値の検出を行うため、三次元座標測定機のようにＣＡＤ図形の任意の部分（測定の対象となる部分）を希望の大きさに拡大／縮小表示するだけでは、確実に測定できるかどうか保証されないと言う問題がある。つまり、画像処理による座標測定機では、ビデオカメラを通して被測定物を見なければ成らないために、ビデオカメラの画面枠サイズと言う「可視（測定可能）領域」に明確な制限が存在する。よって、従来のオフライン・ティーチング・システムのように、いくらＣＲＴの画面上で拡大／縮小表示させたとしても、被測定物の測定したい領域が、ビデオカメラの画面枠の中に納まっているかどうかは判断できないのである。
【００２８】
そこで、本実施例ではこのオフライン・ティーチング機能の中にビデオ画面を、ＣＡＤデータを用いてシミュレーション表示する機能を付加することとし、シミュレーション表示部103を設けることによりこの問題を解決した。即ち、最近の画像処理による座標測定機では、撮影倍率を任意に設定もしくは選択できる物もある。従って測定条件入力部107で指示された測定条件（後述）に従って、ＣＡＤ図形上にビデオ画面の画面枠を表示するか、若しくは、図２に示すごとく、画面の別領域にビデオ画面と同じ倍率で可視範囲の図形を表示する部分を枠201として追加し、この枠201の内部に表示されているＣＡＤ図形202に対してティーチング作業を行うことで、前述の問題を解決し正確な測定指示を行えるようにするものである。特に、最近のＧＣ（コンピュータ・グラフィックス）技術を用いれば、照明方法や各種の測定条件に従った陰影表示も可能であり、正確な測定条件の設定が可能になる。
【００２９】
このシミュレーション表示部103における処理は、その時設定されている測定条件（後述）に逐次連動して行う必要があるため、測定条件記憶部108に記憶されている測定条件とＣＡＤデータ記憶部106に記憶されているデータとを用いて、行うものである。
又、測定条件入力部107は、キーボードやマウス等の入力装置によって、測定者が希望する測定条件を入力するものである。
【００３０】
ここで言う測定条件とは、画像もしくは光学式の検出方法を用いる座標測定機に対するものであり、これには座標値の検出方法と照明方法との二つに大別できる。設定条件としては、画像を扱う場合が最も多いため、ここでは画像を扱う場合に付いて説明する。
このシミュレーション表示部103は、図３に示すように、測定位置処理部30及びキャリパー定義部40により構成され、常に測定位置処理部30の後にキャリパー定義部40が稼働する。
【００３１】
測定位置処理部30は、測定位置指示部31、ピック内容解析部32、表示中心決定部33、ビデオ画面枠算出部34、ズーム処理部35で構成する。又、キャリパー定義部40は、キャリパー選択操作部41、キャリパー初期設定部42、キャリパー位置決定部43、キャリパー姿勢決定部44、キャリパー描画部45、キャリパー編集部46、照明条件設定部47、形状変更操作部48で構成する。
【００３２】
そして、この測定位置処理部30は、ＣＡＤ図面上で指示された測定位置と拡大倍率とをもとに、ＣＡＤデータ記憶部106からのデータに基づいてＣＡＤ上でのズーム表示の中心座標とビデオ画面枠寸法とを算出した後、ズーム処理を行ってＣＲＴディスプレイなどの表示装置101に測定対象図形を描画するものである。
即ち、測定位置指示部31において、拡大倍率を指定することにより、図４に示すように、表示装置101に表示されたＣＡＤ図面上での測定位置の指示をＣＲＴディスプレイを利用して行う。
【００３３】
ピック内容解析部32では、前記測定位置指示部31で指示されたＣＡＤデータ及び指示内容の解析を行う。指示内容が図形要素（ＣＡＤ上で表現された幾何要素の最小単位。円、円弧、直線など）であれば、図形要素ＩＤ（ＣＡＤ上で個々の図形要素を特定するもの）とさらにこの図形要素ＩＤによりＣＡＤのデータベースより図形諸元データ（例えば直線であれば、始点及び終点座標など）の抽出を行う。また、ＣＡＤ座標系でのピック位置も抽出する。指示内容が図形要素以外であれば、ピック位置のみを抽出する。
【００３４】
さらに、前記ピック内容解析部32における解析結果が図形要素であれば、抽出された図形諸元データをもとに当該図形の領域を算出し、又、図５に示すように、ビデオ画面として表示される範囲の画面枠201を考慮し、最大許容表示サイズとの比較判別を行う。尚、当該図形の領域が許容表示サイズ以上であれば、最適な拡大倍率を自動的に再設定するものである。
【００３５】
表示中心決定部33は、ＣＡＤ図面のズーム処理中心の決定を行う。基本的には、前記ピック内容解析部32で抽出したＣＡＤ座標系でのピック位置を表示中心とする。
そしてビデオ画面枠算出部34において、前記測定位置指示部31で指定された拡大倍率と画像処理装置のビデオ画面表示範囲をもとに、ＣＡＤ上での表示枠寸法を算出し、枠201の図形データを生成する。
【００３６】
又、ズーム処理部35において、前記表示中心決定部33での中心位置をビデオ画面の中心とし、図５に示したように、前記ビデオ画面枠算出部34での枠201の図形がＣＡＤ画面内に最大限に表示されるようにズーム処理を行い、表示装置101であるＣＲＴディスプレイ上に表示する。更に、ズーム処理部35において、測定対象図形データとビデオ画面に表示する枠201のサイズとを比較することにより、枠201のサイズを超えた無意味な拡大表示を自動的に検出し、最適拡大倍率を再設定することがある。
【００３７】
従って、測定位置処理部30により、測定対象となるＣＡＤ図形データを利用するため、測定位置への正確な位置決め（測定移動命令の生成）が可能であり、ＣＡＤ上でビデオカメラの画面内における可視範囲の正確なシミュレーションができる。
又、キャリパー定義部40は、選択されたキャリパーを測定位置処理部30により注出された図形データをもとに、キャリパーの位置と姿勢とを決定することにより、ＣＡＤ上での対話形式による形状変形操作を可能としている。
【００３８】
そして、検出方法に対する条件では、画像測定機に特有のキャリパーと呼ばれる座標値検出領域の諸元を定義するものである。キャリパーの諸元の代表的な物には、図６に示すように、点キャリパー204・線キャリパー205・矩形キャリパー206等のキャリパー種別、キャリパー内での測定点数、キャリパーの位置と角度、稜線検出時の閾値や検出方法・方向性等が有る。これらの諸元の内、キャリパー種別に付いては、図２に示した様に、基本的には矩形キャリパーの特別な場合として定義できる。
【００３９】
システムの操作上は上記の点・線・矩形などの種別で選択可能としておけば良いが、内部処理では全て矩形キャリパーとして情報を保持することが可能である。座標測定機を製造している各メーカー毎に多少の違いはあるが、基本的には矩形キャリパーでほとんどのキャリパーを表現可能である。例えば、点キャリパーであれば、パラメータとしてＷ＝Ｈ＝０とし、その中での測定点数を１とすれば良い。また、線キャリパーであればパラメータとしてＷ＝０とし、その中の測定点数を１とすれば良い。
【００４０】
このキャリパーの種別の特定は、キャリパー選択操作部41を介して行う。この特定は、キャリパー初期設定部42にキャリパー毎の形状パラメータの初期値を設定して行うものである。更に、キャリパー位置決定部43により、表示中心決定部33で決定された表示位置をキャリパー位置とする。
キャリパー姿勢決定部44において、キャリパー選択操作部41で選択部で選択されたキャリパー種別が図形形状を考慮して設定すべき特性を持つキャリパー（線キャリパーや矩形キャリパーなど）の場合は、前記ピック内容解析部32にて抽出した図形諸元データをもとにキャリパー姿勢の算出を行う。図７に示すように、図形要素が直線の場合は、直線方向と垂直方向を、円や円弧の場合は中心からピック位置に向かう方向をキャリパー姿勢とする。尚、ピック内容が図形要素以外の場合、及び、姿勢変更が不要な点キャリパーなどであれば、姿勢計算は行わない。
【００４１】
そして、キャリパー描画部45により、前記キャリパー初期設定部42で決定された形状パラメータと、前記キャリパー位置決定部において決定した位置と、前記キャリパー姿勢決定部44において決定した姿勢とをもとに、ＣＲＴディスプレイ上にキャリパーを表示する。
更に、キャリパー形状変更操作部48は、ＣＡＤ図面上に設定されたキャリパーの移動とサイズの変更を対話形式で行う。
【００４２】
この移動及び変更は、ＣＡＤ図面上のキャリパーに移動用のマーク208及びサイズ変更用のマーク209として例えば丸印などを描画し（図８参照）、サイズ変更用のマーク209を直接移動させてキャリパーのサイズを、又、移動用のマーク208をマウスなどにより移動させてキャリパーの変更位置を決定する。
移動指示において、前記ピック内容解析部32における解析結果が図形要素であれば、図形諸元データを用いて、移動指示位置からの図形上の最短距離点（例えば直線であれば、移動指示位置から伸ばした直線上の垂線の足）を算出して新キャリパー位置としており、図９に示すように、常に図形要素への正確な位置決めを可能としている。キャリパー姿勢についても、同時に再計算を行う。
【００４３】
又、サイズ変更においても、キャリパー毎の形状特性に応じた変更を可能としている。線キャリパーであれば、キャリパー中心位置に対して両方向への高さ（Ｈ寸法）変更のみが可能であり、矩形キャリパーであれば、これに加えて幅（Ｗ寸法）の変更が可能である。
このように、キャリパー定義部40において、ＣＡＤ図形データを利用するため、キャリパーの正確な位置決めとキャリパー特性対図形形状を考慮した姿勢設定（例えば、線分図形に対して常に垂直な姿勢に線キャリパーを設定すること）が可能である。又、キャリパー定義において、形状変更をＣＡＤ上で対話形式により行うため、測定対象図形とキャリパー形状の直感的把握が容易である。
【００４４】
次は照明方法である。照明方法や方式の詳細は各メーカー毎に異なるが、基本的には透過照明・落射照明・分割照明の３種類に分類できる。従って、照明方法の詳細は違っていても、これらの照明方式とそれぞれの照明器に番号を割当て、そのそれぞれに対して、ＯＮ／ＯＦＦと照明強度の情報を照明条件設定部47で設定記憶させる事で、画像入力（測定）時の照明条件を的確にかつ簡単に定義することができる。
【００４５】
このような、測定条件を測定者の指示に従って逐次変更・記憶する処理は、測定条件記憶部108が専門に行い、その情報に逐次連動してシミュレーション表示部103がＣＡＤ図形の画面表示を行う。
尚、対象測定機が接触式の三次元測定機の場合には、シミュレーション表示部103及びこれらの条件設定は不要になるのは当然である。
【００４６】
次に、測定命令入力部110は、測定者の指示に従って、寸法や形状の評価方法、それに付随する評価のための条件、センサー（接触子や光センサやビデオカメラ等）の移動経路等、測定と評価に関するの情報の指示・変更を行う。ここで入力された測定命令は、一旦測定命令記憶部111に記憶され、測定命令が確定した段階で、前述の測定条件記憶部108に記憶された測定条件と結合され、測定に必要となる全ての情報を含んだ「測定情報」として測定情報作成部112で再構成され、測定情報記憶部115に整理されて記憶される。従って、ここで作成及び記憶された測定情報が、測定を行う為に必要となる全ての情報を含んだものとして、以後の各処理の基準データとなる。
【００４７】
尚、測定命令を教示する方法にも様々な方法や形式があるが、これらは既に公知の技術である為、その方法や方式に関する詳細な説明は省略するが、一例としては画面上に表示された測定・評価命令のテーブルから希望する項目を選択し、次に測定対象となる図形要素を画面から指示する。そして必要な測定点数や位置及び評価方法や測定条件等も指示し、必要な指示が確定したならば、その測定項目に番号もしくは任意の名称を付けて、ＣＡＤ図面上の任意の位置に重ねて表示するか、測定項目の一覧表に表示する等の方法がある。また、既に測定指示された項目間での幾何演算を行う場合には、画面に表示されている項目番号や名称をマウス等で指示する事で簡単に指示する事が可能である。
【００４８】
以上により、オフライン・ティーチング・システムとしての機能を当該座標計測システム125に組み込んだ。しかし、オフライン・ティーチング機能だけでは、計測業務の前準備のみを行ったにす過ぎない。そこで本実施例のシステムでは、測定機の測定制御機能並びに、寸法や形状の評価機能をもシステム内に取り込んだことで、測定作業そのものも実行する事を可能としている。ところが、ここで言う特徴を、測定機の製造メーカーの違いを越えて実現するためには、単に評価機能や制御機能を取り込んだだけでは実現不可能であった。
【００４９】
そこで、本実施例ではこの特徴を実現するために以下の方法を採用考案した。まず、オフライン・ティーチング（測定教示）された測定情報の内容を、三つの種類の分類する事から行うこととする。測定・評価には、実際に測定機を動作させ測定点（測定座標値）を取り込む命令と、取り込んだ測定点から所要の形状（例えば、点・直線・平面・円等）を評価する命令、及び一旦評価された形状データから幾何計算等によって新たな形状として評価する命令に大別できる。
【００５０】
そして従来の座標測定機に付属している測定・評価ソフトでは、これら命令は数十から数百のも種類があり、その個々に対して番号や名称等による識別を行い、測定命令（情報）として定義している。ここでの問題は、この命令の種類や数や機能及び識別方法やティーチング・データの形式等が、測定機の製造メーカーや製品毎によって様々に違うために、たとえオフライン・ティーチング・システムを開発できたとしても、対象とした測定機専用のシステムに成らざるを得ないのが現実である。
【００５１】
従って、本実施例ではこの問題を解決する方法として、先に大別した命令の内実際に測定機を動作させ測定点を取り込む命令と、それ以外の命令に分けて処理を行う方法を開発採用した。即ちその方法は、図１０に示すように、まず作成された測定情報(301)の中から実際に測定作業を行う命令のみを抜き出すこととし(303)、その測定情報に指示されている命令や測定条件を基に、対象とする測定機が入力可能な形式へとデータ変換を行う(305)こととし、このデータ変換は、測定情報記憶部115に記憶された情報に基づき、測定情報変換部118で行っている。
【００５２】
この測定情報変換部118でデータ変換を行ったデータを用いて測定機にリアルタイムで測定機命令出力部112から出力して(306)測定機を駆動するか、若しくは測定機命令出力部112から測定命令データとして転送し(307)、測定された測定座標値のみをバッチシステムで測定座標値入力部120に取り込み(307)、若しくはリアルタイムに本システムの測定座標値入力部120に取り込み(306)、寸法や形状の評価の実行(304)やその後のデータ整理作業は本システム内で全て行う方法とするものである。
【００５３】
これは各メーカーの測定機を調査した結果、ティーチングデータの違いの多くは寸法や形状の評価機能と幾何計算等に依存する物が大半であり、測定動作を行う命令や測定条件にはほとんど違いが無いことが判明した。従って、本システム内に寸法や形状の評価機能等を取り込み、測定機には本来の座標値のみを測定する装置として働かせる事で、あらゆるメーカーの測定機に対応可能な測定システムとすることができたものである。
【００５４】
更には、従来のオフライン・ティーチング・システムでは、あくまでもオフラインでの測定命令の教示作業しか出来なかったが、本実施例ではオフライン・ティーチングに限らず、変換された測定命令を逐次測定機124に送り出し、同様に逐次測定機124から測定座標値を取り込むことで、オンライン測定とオフライン測定を共存させ、ユーザーが自分の状況に合わせて自由に使い分ける事も可能とした。
【００５５】
そして変換されたデータを測定機124に対して渡す方法としては、本システムと測定機に付属しているソフトが同一の計算機で動作するならば、必要な測定命令をまとめてディスク・ファイル等として渡すバッチ方式(307)でよいが、別の計算機で動作する場合にはフロッピー・ディスク等の外部記憶を介してデータを渡す方法もあり、又、リアルタイムに通信によって受け渡しが可能で有るならば、測定命令を一つずつ測定機124に転送し、測定機124を駆動させて測定座標値を一つずつ入力する事によって、リアルタイムな測定機として実施することも可能である。
【００５６】
次には、測定された座標値を入力して本システム内に一時的に記憶し、既に作成されている測定情報に従って、所定の寸法・形状の評価演算を評価部117で実行する(304)こととした。そして、評価部117で評価された結果は評価結果記憶部114に記憶され(302)て、後の結果参照時に使用される。ここでの特徴は、予め作成されている測定情報を用いて直接評価計算を行うため、従来のオフラインティーチング・システムの様に、測定機本体で評価された結果と測定情報との関連付けと言う煩雑な内部計算が不要となることである。
【００５７】
寸法や形状の評価を行い、評価結果記憶部114に記憶された結果は、測定者の指示操作に従って評価結果の表示部113がＣＲＴ画面に表示する。この際、既に作成されている測定情報と結果の関連付けが自ずとできているので、参照したい測定項目の番号や名称を指示するだけで、希望する評価結果を直ちに参照する事が可能である。また、単に番号や名称に限らず、測定教示の際にはＣＡＤ図形に対しても関連付けが行われるので、測定した図形要素をマウス等でピックする事でも、結果の参照が直ちに可能である。
即ち、従来は、測定機から出力された数値（紙出力や画面表示）を、測定個所に関連づけて整理する作業を、全て人間が手作業で行っていた。従って、この作業自体は非常に膨大な時間と労力を要し、場合によっては全測定作業時間の５〜６割にも達する事もあった。この従来の整理に対し、本実施例のごとく、この作業が自動化される意義には非常に大きなものであり、本機能によって関連付けの等の整理作業は一切不要になるため、大幅な作業時間の短縮が可能になった。
【００５８】
次には、測定によって行われた寸法や形状の評価結果を、紙や画面表示以外にも他のソフトや装置等に出力するか、もしくは記憶しておく必要がある。この際には評価結果の表示部で指示された方法に従って、評価結果変換部116が所定のデータ形式に変換する。この変換作業の手順は、出力対象が決まっている場合には、予め専用のソフトウェアとして用意し組み込んでおけば良いが、測定者が自分で変換手順を自由設定できる仕組みを組み込んで、利用範囲を拡大できるようにする方法もある。
【００５９】
評価結果出力部119は変換された結果データを外部記憶装置122（例えば磁気記憶装置や通信装置等）や、他の装置123に出力する処理を行う。例えば、最近の計算機では複数のソフトウェアを同時に起動できるＯＳ（基本ソフト）も普及している。この中にはＯＳ自体がこの機能を有する場合もあるが、その際にも評価結果をそのまま出力するのではなく、データの適度な成形をしてから出力する方がより効率的に作業を進められる事が多い。
【００６０】
以上が本実施例に係る座標計測システム125における一実施例の説明である。尚、本実施例の中では特に説明していないが、入力されたＣＡＤデータや測定情報及び測定座標値や評価結果をシステム外に記憶／呼び出しする機能も有する。  これら多次元形状の座標計測システム125は、電子計算機によって構成されることが望ましい。
【００６１】
【発明の効果】
【００６２】
【００６３】
請求項１に記載の本発明は、階調画像を扱う座標測定機に対しても、ＣＡＤデータを用いてティーチング・データを作製し、検査結果データの統合管理を行うこともできる。
そして、従来困難であった階調画像を扱う座標測定機に対しても、ＣＡＤデータを用いてティーチング・データをオフラインで作製することを可能とし、被測定物が無くとも測定の準備作業を事前に実施することを可能した。
【００６４】
更に、被測定物が無くとも、測定位置を容易且つ正確に設定することができる。
また、請求項２に記載の発明は、ＣＡＤデータを用いてシミュレーション表示する機能を付加することとし、画面の別領域にビデオ画面と同じ倍率で可視範囲の図形を表示する部分を枠として追加し、この枠の内部に表示されているＣＡＤ図形に対してティーチング作業を行うため、正確な測定指示を行えるものである。特に、最近のＧＣ（コンピュータ・グラフィックス）技術を用いれば、照明方法や各種の測定条件に従った陰影表示も可能であり、正確な測定条件の設定が可能になる。
さらに、請求項３に記載の発明は、測定情報記憶部に記憶された情報に基づき、測定情報変換部で行っているため、オフライン・ティーチングに限らず、変換された測定命令を逐次測定機に送り出し、同様に逐次測定機から測定座標値を取り込むことで、オンライン測定とオフライン測定を共存させ、ユーザーが自分の状況に合わせて自由に使い分ける事も可能である。
そして、請求項４に記載の発明は、測定箇所の設定が極めて容易に行える。
【００６５】
以上により、測定機へのティーチングを容易とすると共に、大部分を手作業に頼らざるを得ない現状の検査業務を、大幅に自動化・効率化することができるようになり、従来の単純なオフライン・ティーチング・システムでは成し得ない大きな効果を生むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による座標計測システムの実施例を、機能のブロック図で示したものである。
【図２】  本発明による座標計測システムの画像処理による座標測定機における、ビデオ画面シミュレーション表示の例を示す図。
【図３】  本発明による座標計測システムのシミュレーション表示部の詳細を示すブロック図。
【図４】  本発明による座標計測システムにおけるＣＡＤ図形の表示例を示す図。
【図５】  本発明による座標計測システムにおける枠を付加したときのＣＡＤ図形の表示例を示す図。
【図６】  本発明による座標計測システムにおけるキャリパーの種類を示す図。
【図７】  本発明による座標計測システムにおけるキャリパーの表示例を示す図。
【図８】  本発明による座標計測システムにおけるキャリパーの変更操作を示す図。
【図９】  本発明による座標計測システムにおけるキャリパーの変更操作を示す図。
【図１０】  本発明による座標計測システムの測定情報からあらゆる座標測定機に接続可能とするための方法における、機能のブロック図を示す。
【符号の説明】
３０    測定位置処理部
３１    測定位置指示部          ３２    ピック内容解析部
３３    表示中心決定部          ３４    ビデオ画面枠算出部
３５    ズーム処理部
４０    キャリパー定義部
４１    キャリパー選択操作部    ４２    キャリパー初期設定部
４３    キャリパー位置決定部    ４４    キャリパー姿勢決定部
４５    キャリパー描画部        ４６    キャリパー編集部
４７    照明条件設定部          ４８    形状変更操作部
１０１  表示装置                １０２  ＣＡＤシステム
１０３  シミュレーション表示部  １０４  ＣＡＤ図形表示部
１０５  ＣＡＤデータ入力部      １０６  ＣＡＤデータ記憶部
１０７  測定条件入力部          １０８  測定条件記憶部
１０９  測定命令記憶部          １１０  測定命令入力部
１１１  測定命令記憶部          １１２  測定情報作成部
１１３  評価結果表示部          １１４  評価結果記憶部
１１５  測定情報記憶部          １１６  評価結果変換部
１１７  評価部                  １１８  測定情報変換部
１１９  評価結果出力部          １２０  測定座標値入力部
１２１  測定機命令出力部        １２２  外部記憶装置
１２３  他の装置                １２４  測定機
１２５  座標計測システム
２０１  枠                      ２０２  図形
２０４  点キャリパー            ２０５  線キャリパー
２０６  矩形キャリパー
【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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