特許 6366921 画像測定装置、及び高さ測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6366921

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】画像測定装置、及び高さ測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20180723BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/24 K

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-220887(P2013-220887)

(22)【出願日】2013年10月24日

(65)【公開番号】特開2015-81882(P2015-81882A)

(43)【公開日】2015年4月27日

【審査請求日】2016年9月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】高田 彰

【審査官】 眞岩 久恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０２９５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３４６６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０１４８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２０７３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１１６４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８６２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１３６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３１７４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３６９６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物が載置されるステージと、
前記ステージに載置された測定対象物を撮像する撮像手段と、
前記ステージ及び前記撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させて、当該ステージ及び当該撮像手段の相対的な位置関係を制御する移動制御手段と、
前記測定対象物の形状を特定する形状特定手段と、
前記形状特定手段により特定された測定対象物の形状に応じて当該測定対象物の寸法を取得する寸法取得手段と、
前記形状特定手段により特定された測定対象物の形状及び前記寸法取得手段により取得された測定対象物の寸法に基づいて、測定経路を設定する経路設定手段と、
前記移動制御手段を制御して、前記ステージ及び前記撮像手段の相対的な位置関係が前記経路設定手段により設定された測定経路に沿うように当該ステージ及び当該撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させ、高さ測定を行う測定制御手段と、
前記ステージと前記撮像手段との間の相対距離を変化させて前記測定対象物の表面に焦点を合わせる合焦手段と、
を備え、
前記測定対象物は、前記撮像手段による一回の撮影で撮像可能な範囲を超える大きさであり、
前記寸法取得手段は、前記測定対象物の形状に応じて設定された当該測定対象物における複数の異なる特徴点の画像を前記撮像手段によりそれぞれ撮像させ、当該撮像された複数の異なる特徴点の画像に基づいて当該測定対象物の寸法を取得し、
前記測定制御手段は、前記合焦手段を制御して前記測定対象物の表面に焦点を合わせた際の焦点位置情報により高さ測定を行うことを特徴とする画像測定装置。

【請求項2】

前記寸法取得手段は、矩形状の前記測定対象物に対しては、任意の３角を特徴点としてその画像を前記撮像手段により撮像させ、円形状の前記測定対象物に対しては、輪郭部分の任意の３点を特徴点としてその画像を前記撮像手段により撮像させることを特徴とする請求項１に記載の画像測定装置。

【請求項3】

測定対象物が載置されるステージと、前記ステージに載置された測定対象物を撮像する撮像手段と、前記ステージ及び前記撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させて、当該ステージ及び当該撮像手段の相対的な位置関係を制御する移動制御手段と、を備える画像測定装置の高さ測定方法において、
前記測定対象物の形状を特定する形状特定工程と、
前記形状特定工程で特定された測定対象物の形状に応じて当該測定対象物の寸法を取得する寸法取得工程と、
前記形状特定工程で特定された測定対象物の形状及び前記寸法取得工程で取得された測定対象物の寸法に基づいて、測定経路を設定する経路設定工程と、
前記移動制御手段を制御して、前記ステージ及び前記撮像手段の相対的な位置関係が前記経路設定工程で設定された測定経路に沿うように当該ステージ及び当該撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させ、高さ測定を行う測定制御工程と、
を含み、
前記測定対象物は、前記撮像手段による一回の撮影で撮像可能な範囲を超える大きさであり、
前記寸法取得工程は、前記測定対象物の形状に応じて設定された当該測定対象物における複数の異なる特徴点の画像を前記撮像手段によりそれぞれ撮像させ、当該撮像された複数の異なる特徴点の画像に基づいて当該測定対象物の寸法を取得し、
前記測定制御工程は、前記ステージと前記撮像手段との間の相対距離を変化させて前記測定対象物の表面に焦点を合わせる合焦手段を制御して前記測定対象物の表面に焦点を合わせた際の焦点位置情報により高さ測定を行うことを特徴とする高さ測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像測定装置、及び高さ測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、測定対象物（ワーク）をＣＣＤカメラ等で撮像して得られた画像に基づいて、ワークの形状や寸法等を計測する画像測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
かかる画像測定装置は、まず、ステージ上に載置されたワークの画像をディスプレイに表示させる。ここで、ワークは、例えば、１倍以上の大きな倍率でディスプレイに表示されるため、ワーク全体の画像ではなく、ワークの一部のみの画像が表示される。従って、画像測定装置は、ワークの画像をディスプレイに表示させた後、ＣＣＤカメラやステージを水平方向に移動させてワークの測定対象となる領域の画像をディスプレイに表示させ、その測定領域において所定の測定を実行する。

【0003】

上記従来の画像測定装置において、例えば、ワークの高さを測定するには、高さ測定の対象となる測定領域においてオートフォーカスを行い、合焦後の位置情報に基づいて高さ測定を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許３４６８５０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記従来の画像測定装置において、ワークの高さを測定する場合、測定領域がＣＣＤカメラの視野、即ち、ディスプレイの一画面よりも大きいため、複数の画面で高さを測定する必要がある。従って、オペレータは、ジョイスティック等を操作してＣＣＤカメラやワークが載置されたステージを移動させながら、各測定点において測定を行う必要がある。例えば、一定間隔で測定点を取得する場合、ステージの位置を示すカウンタの表示を視認しながら、ジョイスティック等を操作してＣＣＤカメラやステージを移動させる必要があるため、作業効率が悪く、オペレータの負担が大きいという問題がある。高さ測定をパートプログラム化して次回以降自動測定を行うこともできるが、パートプログラムを作成する際にステージの移動を伴うため、やはりオペレータの負担が大きいという問題を解決することができない。
また、上記従来の画像測定装置において、ワークの高さを自動測定する場合、まず、ワークの寸法を測定する必要がある。上記従来の画像測定装置では、ワークの寸法を測定する際、ワークの形状に関わらず、ＣＣＤカメラやステージを移動させて撮像した複数の画像を繋ぎ合わせてワーク全体の画像を取得していたため、作業効率が悪く、無駄に作業時間が掛かっていた。

【0006】

本発明は、測定対象物の高さを自動測定する場合の操作性及び作業効率を向上させることが可能な画像測定装置、及び高さ測定方法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】

【0007】

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
画像測定装置において、
測定対象物が載置されるステージと、
前記ステージに載置された測定対象物を撮像する撮像手段と、
前記ステージ及び前記撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させて、当該ステージ及び当該撮像手段の相対的な位置関係を制御する移動制御手段と、
前記測定対象物の形状を特定する形状特定手段と、
前記形状特定手段により特定された測定対象物の形状に応じて当該測定対象物の寸法を取得する寸法取得手段と、
前記形状特定手段により特定された測定対象物の形状及び前記寸法取得手段により取得された測定対象物の寸法に基づいて、測定経路を設定する経路設定手段と、
前記移動制御手段を制御して、前記ステージ及び前記撮像手段の相対的な位置関係が前記経路設定手段により設定された測定経路に沿うように当該ステージ及び当該撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させ、高さ測定を行う測定制御手段と、
前記ステージと前記撮像手段との間の相対距離を変化させて前記測定対象物の表面に焦点を合わせる合焦手段と、
を備え、
前記測定対象物は、前記撮像手段による一回の撮影で撮像可能な範囲を超える大きさであり、
前記寸法取得手段は、前記測定対象物の形状に応じて設定された当該測定対象物における複数の異なる特徴点の画像を前記撮像手段によりそれぞれ撮像させ、当該撮像された複数の異なる特徴点の画像に基づいて当該測定対象物の寸法を取得し、
前記測定制御手段は、前記合焦手段を制御して前記測定対象物の表面に焦点を合わせた際の焦点位置情報により高さ測定を行うことを特徴とする。

【0009】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像測定装置において、
前記寸法取得手段は、矩形状の前記測定対象物に対しては、任意の３角を特徴点としてその画像を前記撮像手段により撮像させ、円形状の前記測定対象物に対しては、輪郭部分の任意の３点を特徴点としてその画像を前記撮像手段により撮像させることを特徴とする。

【0011】

請求項３に記載の発明は、
測定対象物が載置されるステージと、前記ステージに載置された測定対象物を撮像する撮像手段と、前記ステージ及び前記撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させて、当該ステージ及び当該撮像手段の相対的な位置関係を制御する移動制御手段と、を備える画像測定装置の高さ測定方法において、
前記測定対象物の形状を特定する形状特定工程と、
前記形状特定工程で特定された測定対象物の形状に応じて当該測定対象物の寸法を取得する寸法取得工程と、
前記形状特定工程で特定された測定対象物の形状及び前記寸法取得工程で取得された測定対象物の寸法に基づいて、測定経路を設定する経路設定工程と、
前記移動制御手段を制御して、前記ステージ及び前記撮像手段の相対的な位置関係が前記経路設定工程で設定された測定経路に沿うように当該ステージ及び当該撮像手段のうち少なくとも何れか一方を移動させ、高さ測定を行う測定制御工程と、
を含み、
前記測定対象物は、前記撮像手段による一回の撮影で撮像可能な範囲を超える大きさであり、
前記寸法取得工程は、前記測定対象物の形状に応じて設定された当該測定対象物における複数の異なる特徴点の画像を前記撮像手段によりそれぞれ撮像させ、当該撮像された複数の異なる特徴点の画像に基づいて当該測定対象物の寸法を取得し、
前記測定制御工程は、前記ステージと前記撮像手段との間の相対距離を変化させて前記測定対象物の表面に焦点を合わせる合焦手段を制御して前記測定対象物の表面に焦点を合わせた際の焦点位置情報により高さ測定を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、測定対象物の高さを自動測定する場合の操作性及び作業効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態に係る画像測定装置の全体構成を示す斜視図である。

【図2】測定機本体の構成を示す斜視図である。

【図3】本実施形態に係る画像測定装置の制御構成を示すブロック図である。

【図4】本実施形態に係る画像測定装置の矩形状の測定対象物に対する高さ測定処理を示すフローチャートである。

【図5】測定対象物と撮像手段による撮像範囲との関係を示す図である。

【図6】本実施形態に係る画像測定装置の円形状の測定対象物に対する高さ測定処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、図１におけるＸ方向を左右方向とし、Ｙ方向を前後方向とし、Ｚ方向を上下方向とする。また、Ｘ−Ｙ面を水平面とする。

【0015】

本実施形態に係る画像測定装置１００は、図１に示すように、非接触画像測定機能を有する測定機本体１と、この測定機本体１の駆動を制御するとともに、必要なデータ処理を行うコンピュータシステム２と、を備えて構成されている。

【0016】

測定機本体１は、架台１１と、この架台１１の上面に装着され、被測定対象であるワーク１２を載置するステージ１３と、架台１１のＹ方向中央においてＸ方向両側縁に固定され、上方に延びる支持アーム１４、１５と、この支持アーム１４、１５の両上端部を連結するＸ軸ガイド１６と、このＸ軸ガイド１６に支持された撮像ユニット１７と、を備えて構成されている。
なお、ステージ１３は、図示しないＹ軸駆動機構により、Ｙ方向に駆動される。また、撮像ユニット１７は、図示しないＸ軸駆動機構により、Ｘ軸ガイド１６に沿ってＸ方向に駆動される。

【0017】

撮像ユニット１７の内部には、図２に示すように、Ｘ軸ガイド１６に沿って移動自在に設けられたスライダ３１と、このスライダ３１と一体に固定されたＺ軸ガイド３２と、このＺ軸ガイド３２に対してＺ方向に摺動自在に設けられた支持板３３と、この支持板３３に設けられたＣＣＤカメラ３４と、このＣＣＤカメラ３４に撮像範囲を照明するために付加された照明装置３５と、が設けられている。
なお、ＣＣＤカメラ３４は、ステージ１３に載置されたワーク１２を撮像する撮像手段として機能する。

【0018】

コンピュータシステム２は、図１に示すように、計測情報処理及び各種制御を司るコンピュータ２１と、各種指示情報を入力するキーボード２２、ジョイスティックボックス２３及びマウス２４と、計測画面、指示画面及び計測結果を表示するディスプレイ２５と、計測結果のプリントアウトを行うプリンタ２６と、を備えて構成されている。

【0019】

本実施形態に係る画像測定装置１００の測定機本体１は、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器７１と、照明制御部７２と、ＸＹＺ駆動部７３と、ＸＹＺ軸エンコーダ７４と、を備えて構成されている。

【0020】

Ａ／Ｄ変換器７１は、ＣＣＤカメラ３４でワーク１２を撮影して得られた画像信号を多値画像データに変換した後、当該多値画像データをコンピュータ２１の多値画像メモリ８２に供給する。

【0021】

照明制御部７２は、コンピュータ２１のＣＰＵ８１の制御に基づいて照明装置３５を制御することにより、ＣＣＤカメラ３４の撮像に必要な照明光を制御する。

【0022】

ＸＹＺ駆動部７３は、ＣＰＵ８１の制御に基づいて動作し、撮像ユニット１７をＸ、Ｚ方向に駆動する。また、ＸＹＺ駆動部７３は、ＣＰＵ８１の制御に基づいて、ステージ１３をＹ方向に駆動する。
即ち、ＸＹＺ駆動部７３は、ステージ１３及び撮像ユニット１７（ＣＣＤカメラ３４）を移動させて、ステージ１３及びＣＣＤカメラ３４の相対的な位置関係を制御する移動制御手段として機能する。また、ＸＹＺ駆動部７３は、ステージ１３とＣＣＤカメラ３４との間の相対距離を変化させてワーク１２の表面に焦点を合わせる合焦手段として機能する。

【0023】

ＸＹＺ軸エンコーダ７４は、撮像ユニット１７のＸ、Ｚ方向の位置及びステージ１３のＹ方向の位置を検出し、ＣＰＵ８１に供給する。

【0024】

本実施形態に係る画像測定装置１００のコンピュータ２１は、図３に示すように、ＣＰＵ８１と、多値画像データを記憶する多値画像メモリ８２と、多値画像メモリ８２に記憶された多値画像データをディスプレイ２５に表示させる表示制御部８３と、ＲＯＭからなるプログラム記憶部８４と、ＣＰＵ８１の各種処理のための作業領域を提供するワークメモリ８５と、Ｉ／Ｏインターフェース８６、８７、８８と、ハードディスク８９と、を備えて構成されている。

【0025】

ＣＰＵ８１は、Ａ／Ｄ変換器７１で変換された画像測定用の多値画像データを、多値画像メモリ８２に格納する。多値画像メモリ８２に格納された多値画像データは、表示制御部８３の表示制御動作によってディスプレイ２５に表示される。

【0026】

また、ＣＰＵ８１は、Ｉ／Ｏインターフェース８６を介して、キーボード２２、ジョイスティック２３及びマウス２４から入力されるオペレータの指示情報を取り込む。さらに、ＣＰＵ８１は、ＸＹＺ軸エンコーダ７４から供給されるＸＹＺ座標情報などを取り込む。

【0027】

また、ＣＰＵ８１は、これらの入力情報、オペレータの指示及びプログラム記憶部８４に格納されたプログラムに基づいて、ＸＹＺ軸駆動部７３による撮像ユニット１７のＸ、Ｚ方向への移動及びステージ１３のＹ方向への移動、測定値の演算処理などの各種処理を実行する。なお、演算処理により測定された測定値は、Ｉ／Ｏインターフェース８７を介してプリンタ２６に出力される。

【0028】

また、Ｉ／Ｏインターフェース８８を介して接続されるハードディスク８９などのストレージメモリには、測定データ、解析データなどが記憶される。

【0029】

次に、本実施形態に係る画像測定装置１００の高さ測定処理について、図４及び図６のフローチャートを参照して説明する。この高さ測定処理は、予め形状が既知のワーク１２に対して行われる。

【0030】

以下、図４を参照して、矩形状のワーク１２に対する高さ測定処理を説明する。
まず、ＣＰＵ８１は、ワーク１２の寸法を測定する（ステップＳ１１：形状特定工程、寸法取得工程）。具体的には、ＣＰＵ８１は、ＣＣＤカメラ３４を制御してステージ１３上に載置された矩形状のワーク１２の表面を撮像させ、ワーク１２の表面の画像データを取得する。このとき、ＣＰＵ８１は、ＸＹＺ駆動部７３を制御して撮像ユニット１７（ＣＣＤカメラ３４）及びステージ１３を水平方向に移動させながらワーク１２を撮像させ、ワーク１２全体の寸法の測定に必要となる複数の画像データを取得する。なお、ＣＰＵ８１は、複数の画像データを取得する前に、例えば、オペレータの手動入力や低倍率でのワーク１２の全体画像の撮像等により、ワーク１２の形状を予め特定している。ここでは、ワーク１２の形状が矩形状であることが予め特定されているので、例えば、矩形状のワーク１２の特徴点である任意の３角をそれぞれ撮像して３つの画像データを取得する。そして、ＣＰＵ８１は、取得した複数の画像データに基づいて、実際のワーク１２の寸法を測定する。
即ち、ＣＰＵ８１は、ワーク１２の形状を特定する形状特定手段として機能する。また、ＣＰＵ８１は、形状特定手段により特定されたワーク１２の形状に応じてワーク１２の寸法を取得する寸法取得手段として機能する。ここで、ワーク１２の寸法とは、例えば、矩形状のワーク１２であれば各辺の長さ等の情報、円形状のワーク１２であれば中心位置や半径の長さ等の情報のことである。

【0031】

次に、ＣＰＵ８１は、高さ測定の開始位置にＣＣＤカメラ３４及びステージ１３を移動させる（ステップＳ１２）。具体的には、まず、オペレータが、キーボード２２、ジョイスティック２３及びマウス２４等を操作して、高さ測定の開始位置を指定する。高さ測定の開始位置を指定する方法としては、例えば、座標値を入力するようにしてもよいし、ＣＣＤカメラ３４の撮像位置により指定するようにしてもよい。そして、ＣＰＵ８１は、オペレータにより指定された開始位置を示す指示情報に基づいてＸＹＺ駆動部７３を制御し、ＣＣＤカメラ３４とワーク１２との相対的な位置関係が高さ測定の開始位置となるように、撮像ユニット１７及びステージ１３を水平方向に移動させる。

【0032】

次に、オペレータは、オートフォーカスツールを選択して、オートフォーカスツールの条件を設定する（ステップＳ１３）。具体的には、オペレータは、キーボード２２、ジョイスティック２３及びマウス２４等を操作して任意のオートフォーカスツールを選択することにより、オートフォーカスツールの条件を設定する。ここで、オートフォーカスツールＴ１とは、例えば、図５に示すように、ＣＣＤカメラ３４の視野３４１に対して設定される、オートフォーカスの対象となる範囲を視覚的に表したもののことである。

【0033】

次に、オペレータは、高さ測定の測定ピッチを設定する（ステップＳ１４）。具体的には、オペレータは、キーボード２２、ジョイスティック２３及びマウス２４等を操作して、高さ測定の測定間隔を示す測定ピッチを縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）にそれぞれ設定する。
なお、本実施形態では、高さ測定の際、まず、開始位置から横方向（Ｘ方向）に移動し、横方向の端部に到達すると１列分縦方向（Ｙ方向）に移動して、横方向（Ｘ方向）に移動する。以下、終了点に到達するまで上記動作を繰り返して、ジグザグ状に走査しながら高さ測定を行う。

【0034】

次に、オペレータは、高さ測定の終了点を指定する（ステップＳ１５：経路設定工程）。具体的には、オペレータは、キーボード２２、ジョイスティック２３及びマウス２４等を操作して、高さ測定の終了点を指定する。高さ測定の終了点を指定する方法としては、高さ測定の開始位置を指定する方法と同様、例えば、座標値を入力するようにしてもよいし、ＣＣＤカメラ３４の撮像位置により指定するようにしてもよい。
そして、ＣＰＵ８１は、ステップＳ１５で指定された終了点及びステップＳ１２で指定された開始位置、並びにステップＳ１１で特定されたワーク１２の形状及びステップＳ１１で取得されたワーク１２の寸法に基づいて、測定経路を設定する。即ち、ＣＰＵ８１は、ワーク１２の形状及び寸法に基づいて、測定経路を設定する経路設定手段として機能する。なお、経路設定手段により設定される測定経路には、ステップＳ１４で設定された測定ピッチが反映されている。

【0035】

次に、ＣＰＵ８１は、ワーク１２の高さを測定する（ステップＳ１６：測定制御工程）。具体的には、ＣＰＵ８１は、まず、高さ測定の開始位置でＣＣＤカメラ３４により撮像された画像データに基づいて、ＸＹＺ駆動部７３を制御して撮像ユニット１７を微細に昇降させ、ワーク１２の表面の任意の位置（オートフォーカスツールの位置）に対してオートフォーカスを行う。そして、ＣＰＵ８１は、合焦後にＸＹＺ軸エンコーダ７４により検出された撮像ユニット１７のＺ方向の位置情報（焦点位置情報）に基づいて、ワーク１２の高さを測定する。次に、ＣＰＵ８１は、ステージ１３及びＣＣＤカメラ３４の相対的な位置関係がステップＳ１５で設定された測定経路に沿うように、ステップＳ１４で設定した測定ピッチに従って撮像ユニット１７及びステージ１３を水平方向に移動させ、移動後の位置（測定領域）においてオートフォーカスを行い、ワーク１２の高さを測定する。以下、ＣＰＵ８１は、終了点に到達するまでの間、測定経路上を設定した測定ピッチに従って撮像ユニット１７及びステージ１３を移動させながら、高さ測定を繰り返す。
即ち、ＣＰＵ８１は、ＸＹＺ駆動部７３を制御して、ステージ１３及びＣＣＤカメラ３４の相対的な位置関係がステップＳ１５で設定された測定経路に沿うようにステージ１３及びＣＣＤカメラ３４を移動させ、高さ測定を行う測定制御手段として機能する。
なお、ＣＰＵ８１は、ステップＳ１６でワーク１２の高さを測定している処理の途中でオートフォーカスに失敗したと判定した場合、表示制御部８３を制御して、「無視して測定を続ける」、「測定を停止する」及び「指定回数だけリトライする」という３つの選択肢をディスプレイ２５に表示させる。これにより、オペレータは、所望する選択肢を選択することができる。

【0036】

次に、図６を参照して、円形状のワーク１２に対する高さ測定処理を説明する。
まず、ＣＰＵ８１は、ワーク１２の寸法を測定する（ステップＳ２１）。具体的には、ＣＰＵ８１は、ステージ１３上に載置された円形状のワーク１２の表面を撮像させ、ワーク１２の表面の画像データを取得する。このとき、ＣＰＵ８１は、ワーク１２全体の形状の測定に必要となる複数の画像データを取得する。ここでは、ワーク１２の形状が円形状であることが予め特定されているので、例えば、円形状のワーク１２の特徴点である輪郭部分の任意の３点を撮像して３つの画像データを取得する。そして、ＣＰＵ８１は、取得した複数の画像データに基づいて、実際のワーク１２の形状を測定する。

【0037】

次に、ＣＰＵ８１は、図４のステップＳ１２と同様に、高さ測定の開始位置にＣＣＤカメラ３４及びステージ１３を移動させる（ステップＳ２２）。
次に、オペレータは、図４のステップＳ１３と同様に、オートフォーカスツールを選択して、オートフォーカスツールの条件を設定する（ステップＳ２３）。

【0038】

次に、ＣＰＵ８１は、円測定した要素を指定する（ステップＳ２４）。具体的には、ＣＰＵ８１は、ステップＳ２１で測定したワーク１２の寸法に基づいて、円形状のワーク１２の中心及び半径を自動的に指定する。

【0039】

次に、オペレータは、高さ測定の測定ピッチを設定する（ステップＳ２５）。具体的には、オペレータは、キーボード２２、ジョイスティック２３及びマウス２４等を操作して、高さ測定の測定間隔を示す測定ピッチを縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）にそれぞれ設定する。
なお、本実施形態では、矩形状のワーク１２に対する高さ測定処理と同様、開始位置から終了点に到達するまでジグザグ状に走査しながら高さ測定を行う。

【0040】

次に、オペレータは、図４のステップＳ１５と同様に、高さ測定の終了点を指定する（ステップＳ２６）。

【0041】

次に、ＣＰＵ８１は、ワーク１２の高さを測定する（ステップＳ２７）。具体的には、ＣＰＵ８１は、まず、高さ測定の開始位置でＣＣＤカメラ３４により撮像された画像データに基づいて、ワーク１２の表面の任意の位置（オートフォーカスツールの位置）に対してオートフォーカスを行う。そして、ＣＰＵ８１は、合焦後の撮像ユニット１７のＺ方向の位置に基づいて、ワーク１２の高さを測定する。次に、ＣＰＵ８１は、ステップＳ２４で指定したワーク１２の中心及び半径、及びステップＳ２５で設定した測定ピッチに基づいて撮像ユニット１７及びステージ１３を水平方向に移動させ、移動後の位置においてオートフォーカスを行い、ワーク１２の高さを測定する。以下、ＣＰＵ８１は、終了点に到達するまでの間、設定した測定ピッチに従って撮像ユニット１７及びステージ１３を移動させながら、高さ測定を繰り返す。
なお、オートフォーカスに失敗したと判定した場合の処理は、図４のステップＳ１６と同様であるので、説明を省略する。

【0042】

以上のように、本実施形態に係る画像測定装置１００は、ワーク１２が載置されるステージ１３と、ステージ１３に載置されたワーク１２を撮像するＣＣＤカメラ３４と、ステージ１３及びＣＣＤカメラ３４を移動させて、ステージ１３及びＣＣＤカメラ３４の相対的な位置関係を制御するＸＹＺ駆動部７３と、ワーク１２の形状を特定する形状特定手段（ＣＰＵ８１）と、形状特定手段により特定されたワーク１２の形状に応じてワーク１２の寸法を取得する寸法取得手段（ＣＰＵ８１）と、形状特定手段により特定されたワーク１２の形状及び寸法取得手段により取得されたワーク１２の寸法に基づいて、測定経路を設定する経路設定手段（ＣＰＵ８１）と、ＸＹＺ駆動部７３を制御して、ステージ１３及びＣＣＤカメラ３４の相対的な位置関係が経路設定手段により設定された測定経路に沿うようにステージ１３及びＣＣＤカメラ３４を移動させ、高さ測定を行う測定制御手段（ＣＰＵ８１）と、を備える。
従って、本実施形態に係る画像測定装置１００によれば、高さ測定の対象となる領域がＣＣＤカメラ３４の視野よりも大きい場合であっても、自動的に測定経路を設定することができるので、オペレータの負担を軽減して操作性を向上させることができる。また、本実施形態に係る画像測定装置１００によれば、ワーク１２の形状に応じてワーク１２の寸法を取得することができるので、ワーク１２全体の画像を取得することなくワーク１２の寸法を測定することができ、作業効率を向上させて作業時間を短縮することができる。

【0043】

特に、本実施形態に係る画像測定装置１００によれば、寸法取得手段（ＣＰＵ８１）は、ワーク１２の形状に応じて設定されたワーク１２における特徴点の画像をＣＣＤカメラ３４により撮像させ、撮像された画像に基づいてワーク１２の寸法を取得するので、ワーク１２の形状に応じて必要最小限の画像を撮像するだけでよく、作業効率を向上させて作業時間を短縮することができる。
例えば、寸法取得手段は、矩形状のワーク１２に対しては、任意の３角を特徴点としてその画像をＣＣＤカメラ３４により撮像させ、円形状のワーク１２に対しては、輪郭部分の任意の３点を特徴点としてその画像をＣＣＤカメラ３４により撮像させるだけでよいので、作業効率を向上させて作業時間を短縮することができる。

【0044】

以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

【0045】

例えば、上記実施形態では、ステップＳ１６でオートフォーカスに失敗したと判定した場合に、３つの選択肢を表示させるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、上記３つの選択肢のうちのいずれか２つを表示させるようにしてもよいし、上記３つの選択肢のうちのいずれか１つの処理を自動的に行わせるようにしてもよい。

【0046】

また、上記実施形態では、開始位置から横方向（Ｘ方向）に移動し、横方向の端部に到達すると１列分縦方向（Ｙ方向）に移動して、横方向（Ｘ方向）に移動する動作を繰り返して、ジグザグ状に走査しながら高さ測定を行う場合を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、開始位置から縦方向（Ｙ方向）に移動し、縦方向の端部に到達すると１列分横方向（Ｘ方向）に移動して、縦方向（Ｙ方向）に移動する動作を繰り返して、ジグザグ状に走査しながら高さ測定を行うようにしてもよい。
また、円形状のワーク１２に対する高さ測定を行う場合には、同心円状に走査しながら高さ測定を行うことも可能である。具体的には、開始位置より半径方向に向かって、同心円状に移動しながら高さ測定を実行する。終了点が開始位置より内側にあった場合は、開始位置より内側に向かって高さ測定し、開始位置より外側にあった場合は、開始位置より外側に向かって高さ測定する。なお、同心円状に高さ測定を行う場合、縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）の代わりに、円周方向及び半径方向に測定ピッチをそれぞれ設定することとなる。

【0047】

また、上記実施形態では、矩形状のワーク１２に対する高さ測定を行う場合、図４のステップＳ１４に示すように、測定ピッチを設定するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、測定ピッチを設定する代わりに、測定点数を設定するようにしてもよい。この場合、設定された測定点数に基づいて自動的に測定ピッチが算出され、算出された測定ピッチに従って高さ測定が行われることとなる。

【0048】

また、上記実施形態では、ワーク１２の形状に応じて設定されたワーク１２における特徴点の画像をＣＣＤカメラ３４により撮像させ、撮像された画像に基づいてワーク１２の寸法を取得するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、予めワーク１２の寸法を特定可能なＣＡＤデータ等が存在するような場合には、このＣＡＤデータに基づいて、オペレータがワーク１２の寸法を入力するようにしてもよい。

【0049】

また、上記実施形態では、オートフォーカス機能を用いた非接触式の高さ測定を行うようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、レーザープローブを備える光学式の画像測定装置を利用して、非接触式の高さ測定を行うようにしてもよい。また、タッチセンサを備える画像測定装置を利用して、接触式の高さ測定を行うようにしてもよい。

【0050】

また、上記実施形態では、ワーク１２の形状が矩形状又は円形状のものを例示して説明しているが、これに限定されるものではない。即ち、形状に応じて寸法を取得することが可能なものであればいかなる形状のものであってもよく、例えば、三角形状や歯車形状のものであってもよい。

【0051】

また、上記実施形態では、ＸＹＺ軸駆動部７３により、ステージ１３及び撮像ユニット１７を移動させて、ステージ１３及び撮像ユニット１７の相対的な位置関係を制御するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、ステージ１３のみをＸＹＺ方向に駆動可能に構成して、ステージ１３のみを駆動させるようにしてもよいし、逆に、撮像ユニット１７のみをＸＹＺ方向に駆動可能に構成して、撮像ユニット１７のみを駆動させるようにしてもよい。即ち、ＸＹＺ駆動部７３により、ステージ１３及び撮像ユニット１７のうち少なくとも何れか一方を移動させて、ステージ１３及びＣＣＤカメラ３４の相対的な位置関係を制御するものであればよい。

【0052】

その他、画像測定装置１００を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0053】

１００ 画像測定装置
１ 測定機本体
１１ 架台
１２ ワーク（測定対象物）
１３ ステージ
１４、１５ 支持アーム
１６ Ｘ軸ガイド
１７ 撮像ユニット
３１ スライダ
３２ Ｚ軸ガイド
３３ 支持板
３４ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
３５ 照明装置
７１ Ａ／Ｄ変換器
７２ 照明制御部
７３ ＸＹＺ駆動部（移動制御手段、合焦手段）
７４ ＸＹＺ軸エンコーダ
２ コンピュータシステム
２１ コンピュータ
８１ ＣＰＵ（形状特定手段、寸法取得手段、経路設定手段、測定制御手段）
８２ 多値画像メモリ
８３ 表示制御部
８４ プログラム記憶部
８５ ワークメモリ
８６、８７、８８ Ｉ／Ｏインターフェース
８９ ハードディスク
２２ キーボード
２３ ジョイスティックボックス
２４ マウス
２５ ディスプレイ
２６ プリンタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】