特許 6667780 三次元測定機、測定方法、及び測定プログラム

(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】6667780

(24)【登録日】2020年2月28日

(45)【発行日】2020年3月18日

(54)【発明の名称】三次元測定機、測定方法、及び測定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/008 20060101AFI20200309BHJP

   G01B 21/00 20060101ALI20200309BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/008

   G01B21/00 E

【請求項の数】18

【全頁数】41

(21)【出願番号】特願2016-54261(P2016-54261)

(22)【出願日】2016年3月17日

(65)【公開番号】特開2017-167056(P2017-167056A)

(43)【公開日】2017年9月21日

【審査請求日】2018年12月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(72)【発明者】

【氏名】高野 晃

【審査官】 川村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１３００９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２３９０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４２６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５０９１９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ５／００− ５／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物に接触させて測定対象物を測定するプローブと、
前記プローブに取り付けられた測定対象物情報取得部であり、前記測定対象物における一か所以上の任意の位置について、前記測定対象物を特定する際に用いられる測定対象物情報を前記測定対象物と非接触で取得する測定対象物情報取得部と、
前記測定対象物情報取得部を用いて取得された測定対象物情報を用いて、前記プローブと前記測定対象物との相対位置を算出する相対位置算出部と、
前記測定対象物の設計情報を取得する設計情報取得部と、
前記相対位置算出部を用いて算出された前記プローブと前記測定対象物との相対位置、及び前記設計情報取得部を用いて取得された前記測定対象物の設計情報を用いて、前記測定対象物の位置、及び前記測定対象物の姿勢を表す前記測定対象物の外形を特定するか、又は前記測定対象物の存在範囲を特定する測定対象物特定部と、
前記測定対象物特定部を用いて前記外形、又は前記存在範囲が特定された測定対象物に対応する退避面を算出し、前記算出された退避面を設定する退避面設定部と、
前記プローブが前記設定された退避面よりも測定対象物に接近した場合に、前記プローブと前記測定対象物との衝突を防止する衝突防止策を実行する衝突防止策実行部と、
を備え、
前記測定対象物情報取得部は、前記プローブを移動させた位置であり、異なる三か所の位置のそれぞれから、前記測定対象物の一か所の位置、又は前記測定対象物の二か所の位置のそれぞれにおける測定対象物情報を取得し、
前記相対位置算出部は、前記測定対象物情報取得部の三か所以上の位置のそれぞれにおいて取得された、前記測定対象物の一か所の位置との距離、又は前記測定対象物の二か所の位置のそれぞれとの距離を前記プローブと前記測定対象物との相対位置として算出し、
前記測定対象物特定部は、前記測定対象物の一か所の位置を特定し、かつ、前記測定対象物の一か所の位置から前記測定対象物の最も離れた位置までの距離を半径とする球を前記測定対象物が存在しうる範囲を表す前記存在範囲として特定するか、又は前記測定対象物の二か所の位置を特定し、かつ、前記測定対象物の二か所の位置から前記測定対象物の最も離れた位置までの距離を底面の半径とし、前記二か所の位置の間の距離を全長とする円柱を前記測定対象物が存在しうる範囲を表す前記存在範囲として特定し、
前記退避面設定部は、前記測定対象物特定部を用いて特定された前記存在範囲により表される面から前記プローブの制動距離、及び前記プローブの制動距離に対応する余裕を表す安全距離を加算した距離だけ離れた面を前記退避面として設定する三次元測定機。

【請求項2】

測定対象物に接触させて測定対象物を測定するプローブと、
前記プローブに取り付けられた測定対象物情報取得部であり、前記測定対象物における一か所以上の任意の位置について、前記測定対象物を特定する際に用いられる測定対象物情報を前記測定対象物と非接触で取得する測定対象物情報取得部と、
前記測定対象物情報取得部を用いて取得された測定対象物情報を用いて、前記プローブと前記測定対象物との相対位置を算出する相対位置算出部と、
前記測定対象物の設計情報を取得する設計情報取得部と、
前記相対位置算出部を用いて算出された前記プローブと前記測定対象物との相対位置、及び前記設計情報取得部を用いて取得された前記測定対象物の設計情報を用いて、前記測定対象物の位置、及び前記測定対象物の姿勢を表す前記測定対象物の外形を特定するか、又は前記測定対象物の存在範囲を特定する測定対象物特定部と、
前記測定対象物特定部を用いて前記外形、又は前記存在範囲が特定された測定対象物に対応する退避面を算出し、前記算出された退避面を設定する退避面設定部と、
前記プローブが前記設定された退避面よりも測定対象物に接近した場合に、前記プローブと前記測定対象物との衝突を防止する衝突防止策を実行する衝突防止策実行部と、
を備え、
前記測定対象物情報取得部は、前記プローブに取り付けられた無線通信装置親機であり、
前記無線通信装置親機は、無線通信を用いて前記測定対象物の一か所以上の任意の位置に取り付けられた無線通信装置子機に記憶されている測定対象物情報を前記測定対象物情報として取得する三次元測定機。

【請求項3】

前記無線通信装置親機は、前記無線通信装置子機との間の通信期間を前記測定対象物情報として取得し、
前記相対位置算出部は、前記通信期間を用いて前記無線通信装置親機と前記無線通信装置子機との距離を前記プローブと前記測定対象物との相対位置として算出する請求項２に記載の三次元測定機。

【請求項4】

前記無線通信装置子機は、前記測定対象物情報として前記測定対象物の設計情報が記憶され、
前記無線通信装置親機は、前記測定対象物情報として前記測定対象物の設計情報を取得する請求項２又は３に記載の三次元測定機。

【請求項5】

前記測定対象物の設計情報が記憶された設計情報記憶部を備え、
前記無線通信装置親機は、前記測定対象物情報として前記測定対象物の識別情報を取得し、
前記設計情報取得部は、前記測定対象物情報取得部を用いて取得された前記測定対象物の識別情報に対応する設計情報を前記設計情報記憶部から取得する請求項２又は３に記載の三次元測定機。

【請求項6】

前記測定対象物特定部は、前記無線通信装置親機の数をｎ１とし、前記無線通信装置親機が測定を行った場所の数をｎ_３とした場合に、式（１）
ｎ_１×ｎ_３≧３…（１）
を満たす場合に測定対象物の位置、及び測定対象物の姿勢を表す測定対象物の外形を特定するか、又は前記測定対象物の存在範囲を特定する請求項２から５のいずれか一項に記載の三次元測定機。

【請求項7】

前記測定対象物特定部は、前記式（１）を満たし、かつ、前記無線通信装置子機の数をｎ_２とした場合に、式（２）
ｎ_２≧３…（２）
を満たす場合に前記測定対象物の位置、及び前記測定対象物の姿勢を表す前記測定対象物の外形を特定する請求項６に記載の三次元測定機。

【請求項8】

前記測定対象物特定部は、前記式（１）を満たし、かつ、前記無線通信装置子機の数をｎ_２とした場合に、式（３）
ｎ_２＜３…（３）
を満たす場合に前記測定対象物の存在範囲を特定する請求項６に記載の三次元測定機。

【請求項9】

前記測定対象物情報取得部は、前記プローブに取り付けられた撮像装置であり、
前記撮像装置は、前記測定対象物の一か所以上の任意の位置に取り付けられた位置表示マークの撮像データ、及び前記測定対象物に取り付けられた二次元コードであり、前記測定対象物の識別情報を表す二次元コードの撮像データを前記測定対象物情報として取得する請求項１に記載の三次元測定機。

【請求項10】

前記相対位置算出部は、前記撮像装置を用いて得られた前記位置表示マークの撮像データを用いて、前記撮像装置と前記位置表示マークとの間の距離を前記プローブと前記測定対象物との相対位置として算出する請求項９に記載の三次元測定機。

【請求項11】

前記測定対象物の設計情報が記憶された設計情報記憶部を備え、
前記撮像装置は、前記測定対象物情報として前記測定対象物に取り付けられた二次元コードであり、前記測定対象物の識別情報が表された二次元コードの撮像データを取得し、
前記設計情報取得部は、前記撮像装置を用いて取得された前記二次元コードの撮像データに表された前記測定対象物の識別情報に対応する設計情報を前記設計情報記憶部から取得する請求項９又は１０に記載の三次元測定機。

【請求項12】

前記測定対象物情報取得部は、測定対象物のワーク座標系の登録前に前記測定対象物情報を取得し、
前記相対位置算出部は、前記測定対象物の前記ワーク座標系の登録前に取得された前記測定対象物情報を用いて前記プローブと前記測定対象物との相対位置を算出し、
前記測定対象物特定部は、前記測定対象物の前記ワーク座標系の登録前に算出された前記プローブと前記測定対象物との相対位置を用いて、前記測定対象物の位置、及び前記測定対象物の姿勢を表す前記測定対象物の外形を特定するか、又は前記測定対象物の存在範囲を特定し、
前記退避面設定部は、前記測定対象物の前記ワーク座標系の登録前に特定された前記測定対象物の外形、又は前記測定対象物の存在範囲を用いて前記退避面を設定し、
前記衝突防止策実行部は、前記測定対象物の前記ワーク座標系の登録前に設定された退避面を用いて、前記測定対象物の前記ワーク座標系の登録の際に衝突防止策を実行する請求項１から１１のいずれか一項に記載の三次元測定機。

【請求項13】

前記測定対象物情報取得部は、測定対象物の自動測定中に前記測定対象物情報を取得し、
前記相対位置算出部は、前記測定対象物の自動測定中に取得された前記測定対象物情報を用いて前記プローブと前記測定対象物との相対位置を算出し、
前記測定対象物特定部は、前記測定対象物の自動測定中に算出された前記プローブと前記測定対象物との相対位置を用いて、前記測定対象物の位置、及び前記測定対象物の姿勢を表す前記測定対象物の外形を特定するか、又は前記測定対象物の存在範囲を特定し、
前記退避面設定部は、前記測定対象物の自動測定中に特定された前記測定対象物の外形、又は前記測定対象物の存在範囲を用いて前記退避面を設定し、
前記衝突防止策実行部は、前記測定対象物の自動測定中に設定された退避面を用いて、前記測定対象物の自動測定中に前記衝突防止策を実行する請求項１から１２のいずれか一項に記載の三次元測定機。

【請求項14】

前記衝突防止策実行部は、前記設定された退避面に沿って前記プローブを移動させ、前記退避面における前記測定対象物の測定位置との距離が最短となる位置から前記プローブを前記測定対象物の測定位置へ向けて移動させる請求項１から１３のいずれか一項に記載の三次元測定機。

【請求項15】

測定対象物に接触させて測定対象物を測定するプローブを用いて前記測定対象物を測定する測定方法であって、
前記プローブに取り付けられた測定対象物情報取得部を用いて、前記測定対象物における一か所以上の任意の位置について、前記測定対象物を特定する際に用いられる測定対象物情報を前記測定対象物と非接触で取得する測定対象物情報取得工程と、
前記測定対象物情報取得工程において取得された測定対象物情報を用いて、前記プローブと前記測定対象物との相対位置を算出する相対位置算出工程と、
前記測定対象物の設計情報を取得する設計情報取得工程と、
前記相対位置算出工程において算出された前記プローブと前記測定対象物との相対位置、及び前記設計情報取得工程において取得された前記測定対象物の設計情報を用いて、前記測定対象物の位置、及び前記測定対象物の姿勢を表す前記測定対象物の外形を特定するか、又は前記測定対象物の存在範囲を特定する測定対象物特定工程と、
前記測定対象物特定工程において、前記外形、又は前記存在範囲が特定された測定対象物に対応する退避面を算出し、前記算出された退避面を設定する退避面設定工程と、
前記プローブが前記設定された退避面よりも測定対象物に接近した場合に、前記プローブと前記測定対象物との衝突を防止する衝突防止策を実行する衝突防止策実行工程と、
を含み、
前記測定対象物情報取得工程は、前記プローブを移動させた位置であり、異なる三か所の位置のそれぞれから、前記測定対象物の一か所の位置、又は前記測定対象物の二か所の位置のそれぞれにおける測定対象物情報を取得し、
前記相対位置算出工程は、前記測定対象物情報取得工程において三か所以上の位置のそれぞれにおいて取得された、前記測定対象物の一か所の位置との距離、又は前記測定対象物の二か所の位置のそれぞれとの距離を前記プローブと前記測定対象物との相対位置として算出し、
前記測定対象物特定工程は、前記測定対象物の一か所の位置を特定し、かつ、前記測定対象物の一か所の位置から前記測定対象物の最も離れた位置までの距離を半径とする球を前記測定対象物が存在しうる範囲を表す前記存在範囲として特定するか、又は前記測定対象物の二か所の位置を特定し、かつ、前記測定対象物の二か所の位置から前記測定対象物の最も離れた位置までの距離を底面の半径とし、前記二か所の位置の間の距離を全長とする円柱を前記測定対象物が存在しうる範囲を表す前記存在範囲として特定し、
前記退避面設定工程は、前記測定対象物特定工程において特定された前記存在範囲により表される面から前記プローブの制動距離、及び前記プローブの制動距離に対応する余裕を表す安全距離を加算した距離だけ離れた面を前記退避面として設定する測定方法。

【請求項16】

測定対象物に接触させて測定対象物を測定するプローブを用いて前記測定対象物を測定する測定プログラムであって、
コンピュータを、前記プローブに取り付けられた測定対象物情報取得手段であり、前記測定対象物における一か所以上の任意の位置について、前記測定対象物を特定する際に用いられる測定対象物情報を前記測定対象物と非接触で取得する測定対象物情報取得手段、 前記測定対象物情報取得手段を用いて取得された測定対象物情報を用いて、前記プローブと前記測定対象物との相対位置を算出する相対位置算出手段、
前記測定対象物の設計情報を取得する設計情報取得手段、
前記相対位置算出手段を用いて算出された前記プローブと前記測定対象物との相対位置、及び前記設計情報取得手段を用いて取得された前記測定対象物の設計情報を用いて、前記測定対象物の位置、及び前記測定対象物の姿勢を表す前記測定対象物の外形を特定するか、又は前記測定対象物の存在範囲を特定する測定対象物特定手段、
前記測定対象物特定手段を用いて前記外形、又は前記存在範囲が特定された測定対象物に対応する退避面を算出し、前記算出された退避面を設定する退避面設定手段、及び
前記プローブが前記設定された退避面よりも測定対象物に接近した場合に、前記プローブと前記測定対象物との衝突を防止する衝突防止策を実行する衝突防止策実行手段として機能させ、
前記測定対象物情報取得手段は、前記プローブを移動させた位置であり、異なる三か所の位置のそれぞれから、前記測定対象物の一か所の位置、又は前記測定対象物の二か所の位置のそれぞれにおける測定対象物情報を取得し、
前記相対位置算出手段は、前記測定対象物情報取得手段の三か所以上の位置のそれぞれにおいて取得された、前記測定対象物の一か所の位置との距離、又は前記測定対象物の二か所の位置のそれぞれとの距離を前記プローブと前記測定対象物との相対位置として算出し、
前記測定対象物特定手段は、前記測定対象物の一か所の位置を特定し、かつ、前記測定対象物の一か所の位置から前記測定対象物の最も離れた位置までの距離を半径とする球を前記測定対象物が存在しうる範囲を表す前記存在範囲として特定するか、又は前記測定対象物の二か所の位置を特定し、かつ、前記測定対象物の二か所の位置から前記測定対象物の最も離れた位置までの距離を底面の半径とし、前記二か所の位置の間の距離を全長とする円柱を前記測定対象物が存在しうる範囲を表す前記存在範囲として特定し、
前記退避面設定手段は、前記測定対象物特定手段を用いて特定された前記存在範囲により表される面から前記プローブの制動距離、及び前記プローブの制動距離に対応する余裕を表す安全距離を加算した距離だけ離れた面を前記退避面として設定する測定プログラム。

【請求項17】

測定対象物に接触させて測定対象物を測定するプローブを用いて前記測定対象物を測定する測定方法であって、
前記プローブに取り付けられた測定対象物情報取得部を用いて、前記測定対象物における一か所以上の任意の位置について、前記測定対象物を特定する際に用いられる測定対象物情報を前記測定対象物と非接触で取得する測定対象物情報取得工程と、
前記測定対象物情報取得工程において取得された測定対象物情報を用いて、前記プローブと前記測定対象物との相対位置を算出する相対位置算出工程と、
前記測定対象物の設計情報を取得する設計情報取得工程と、
前記相対位置算出工程において算出された前記プローブと前記測定対象物との相対位置、及び前記設計情報取得工程において取得された前記測定対象物の設計情報を用いて、前記測定対象物の位置、及び前記測定対象物の姿勢を表す前記測定対象物の外形を特定するか、又は前記測定対象物の存在範囲を特定する測定対象物特定工程と、
前記測定対象物特定工程において、前記外形、又は前記存在範囲が特定された測定対象物に対応する退避面を算出し、前記算出された退避面を設定する退避面設定工程と、
前記プローブが前記設定された退避面よりも測定対象物に接近した場合に、前記プローブと前記測定対象物との衝突を防止する衝突防止策を実行する衝突防止策実行工程と、
を含み、
前記測定対象物情報取得工程は、前記プローブに取り付けられた無線通信装置親機を適用して、無線通信を用いて前記測定対象物の一か所以上の任意の位置に取り付けられた無線通信装置子機に記憶されている測定対象物情報を前記測定対象物情報として取得する測定方法。

【請求項18】

測定対象物に接触させて測定対象物を測定するプローブを用いて前記測定対象物を測定する測定プログラムであって、
コンピュータを、
前記プローブに取り付けられた測定対象物情報取得手段であり、前記測定対象物における一か所以上の任意の位置について、前記測定対象物を特定する際に用いられる測定対象物情報を前記測定対象物と非接触で取得する測定対象物情報取得手段、
前記測定対象物情報取得手段を用いて取得された測定対象物情報を用いて、前記プローブと前記測定対象物との相対位置を算出する相対位置算出手段、
前記測定対象物の設計情報を取得する設計情報取得手段、
前記相対位置算出手段を用いて算出された前記プローブと前記測定対象物との相対位置、及び前記設計情報取得手段を用いて取得された前記測定対象物の設計情報を用いて、前記測定対象物の位置、及び前記測定対象物の姿勢を表す前記測定対象物の外形を特定するか、又は前記測定対象物の存在範囲を特定する測定対象物特定手段、
前記測定対象物特定手段を用いて前記外形、又は前記存在範囲が特定された測定対象物に対応する退避面を算出し、前記算出された退避面を設定する退避面設定手段、及び
前記プローブが前記設定された退避面よりも測定対象物に接近した場合に、前記プローブと前記測定対象物との衝突を防止する衝突防止策を実行する衝突防止策実行手段として機能させ、
前記測定対象物情報取得手段は、前記プローブに取り付けられた無線通信装置親機を適用して、無線通信を用いて前記測定対象物の一か所以上の任意の位置に取り付けられた無線通信装置子機に記憶されている測定対象物情報を前記測定対象物情報として取得する測定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元測定機、測定方法、及び測定プログラムに係り、特に三次元測定機において、三次元測定機と測定対象物との衝突防止技術に関する。

【背景技術】

【0002】

三次元測定機は、測定者のミス、又は三次元測定機のシステム構造に起因して、測定の際にプローブと測定対象物との衝突が発生する問題を有している。プローブと測定対象物との衝突とは、プローブ、及び測定対象物の少なくともいずれか一方に破損を生じさせるプローブと測定対象物との接触である。

【0003】

プローブと測定対象物との衝突が防止されるには、プローブと測定対象物とを接触させることなく、又はプローブと測定対象物とを近接させることなく、測定対象物の位置が認識されることが望まれる。

【0004】

特許文献１には、非接触で測定対象物の形状を測定する測定装置が記載されている。特許文献１に記載の測定装置は、投光素子、及び受光素子を含む光学式のセンサから得られた情報を用いて、測定対象物の占有領域を特定し、測定対象物の占有領域外において測定ヘッドを移動させることで、測定対象物と測定ヘッドとの衝突が防止されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４−１３００９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、測定対象物にプローブを接触させて測定対象物の測定を行う三次元測定機は、プローブを手動により測定対象物に近接させるか、又は接触させなければ、測定対象物の位置を認識することができない。そうすると、測定対象物の位置を特定する際に、プローブと測定対象物との衝突が発生する可能性がある。

【0007】

特許文献１に記載の測定装置は、非接触で測定対象物の形状を測定する測定装置であり、特許文献１に記載の測定装置の衝突防止技術を接触式の測定装置に適用することは困難である。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、三次元測定機を用いた接触式の測定において、プローブと測定対象物との衝突の防止が可能とされる三次元測定機、測定方法、及び測定プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、次の発明態様を提供する。

【0010】

第１態様の三次元測定機は、測定対象物に接触させて測定対象物を測定するプローブと、プローブに取り付けられた測定対象物情報取得部であり、測定対象物における一か所以上の任意の位置について、測定対象物を特定する際に用いられる測定対象物情報を測定対象物と非接触で取得する測定対象物情報取得部と、測定対象物情報取得部を用いて取得された測定対象物情報を用いて、プローブと測定対象物との相対位置を算出する相対位置算出部と、測定対象物の設計情報を取得する設計情報取得部と、相対位置算出部を用いて算出されたプローブと測定対象物との相対位置、及び設計情報取得部を用いて取得された測定対象物の設計情報を用いて、測定対象物の位置、及び測定対象物の姿勢を表す測定対象物の外形を特定するか、又は測定対象物の存在範囲を特定する測定対象物特定部と、測定対象物特定部を用いて外形、又は存在範囲が特定された測定対象物に対応する退避面を算出し、算出された退避面を設定する退避面設定部と、プローブが設定された退避面よりも測定対象物に接近した場合に、プローブと測定対象物との衝突を防止する衝突防止策を実行する衝突防止策実行部と、を備えた三次元測定機である。

【0011】

第１態様によれば、測定対象物の一か所以上の任意の位置について、測定対象物と非接触で取得された測定対象物情報を用いて測定対象物に対応する退避面が設定され、プローブが退避面よりも測定対象物に近接した場合にプローブと測定対象物との衝突を防止する衝突防止策が実行されるので、プローブを移動させた際のプローブと測定対象物との衝突の防止が可能である。

【0012】

第２態様は、第１態様の三次元測定機において、測定対象物情報取得部は、測定対象物の三か所以上の位置のそれぞれから測定対象物情報を取得し、相対位置算出部は、プローブを三か所以上の位置について移動させて、それぞれの位置においてプローブと測定対象物との相対位置として測定対象物情報取得部と測定対象物の三か所以上の位置のそれぞれとの距離を算出し、測定対象物特定部は、測定対象物の外形を特定し、退避面設定部は、測定対象物特定部を用いて特定された測定対象物の外形からプローブの制動距離、及びプローブの制動距離に対する余裕を表す安全距離を加算した距離だけ離れた面を退避面として設定する。

【0013】

第２態様によれば、測定対象物における三か所以上の位置から測定対象物情報が取得される場合には、測定対象物の外形に基づく退避面の設定が可能である。

【0014】

第３態様は、第１態様に記載の三次元測定機において、測定対象物情報取得部は、プローブを移動させた位置であり、異なる三か所の位置のそれぞれから、測定対象物の一か所の位置、又は測定対象物の二か所の位置のそれぞれにおける測定対象物情報を取得し、相対位置算出部は、測定対象物情報取得部の三か所以上の位置のそれぞれにおいて取得された、測定対象物の一か所の位置との距離、又は測定対象物の二か所の位置のそれぞれとの距離をプローブと測定対象物との相対位置として算出し、測定対象物特定部は、測定対象物の一か所の位置、又は測定対象物の二か所の位置を特定し、かつ、測定対象物の一か所の位置、又は測定対象物の二か所の位置のいずれかから測定対象物の最も離れた位置までの距離を用いて、測定対象物が存在しうる範囲を表す存在範囲を特定し、退避面設定部は、測定対象物特定部を用いて特定された存在範囲により表される面を退避面として設定する。

【0015】

第３態様によれば、測定対象物における一か所の位置、又は二か所の位置のそれぞれから測定対象物情報が取得される場合には、測定対象物の存在範囲に基づく退避面の設定が可能である。

【0016】

第４態様は、第１態様から第３態様のいずれか一態様の三次元測定機において、測定対象物情報取得部は、プローブに取り付けられた無線通信装置親機であり、無線通信装置親機は、無線通信を用いて測定対象物の一か所以上の任意の位置に取り付けられた無線通信装置子機に記憶されている測定対象物情報を測定対象物情報として取得する。

【0017】

第４態様によれば、無線通信が用いられた測定対象物情報の取得が可能である。

【0018】

第４態様において、無線通信装置親機として無線タグリーダが適用されてもよい。無線通信装置子機として無線タグが適用されてもよい。

【0019】

第５態様は、第４態様の三次元測定機において、無線通信装置親機は、無線通信装置子機との間の通信期間を測定対象物情報として取得し、相対位置算出部は、通信期間を用いて無線通信装置親機と無線通信装置子機との距離をプローブと測定対象物との相対位置として算出する。

【0020】

第５態様によれば、無線通信装置親機と無線通信装置子機との間の通信期間が用いられた、プローブと測定対象物との相対位置の算出である、無線通信装置親機と無線通信装置子機との距離が算出可能である。

【0021】

第６態様は、第４態様又は第５態様の三次元測定機において、無線通信装置子機は、測定対象物情報として測定対象物の設計情報が記憶され、無線通信装置親機は、測定対象物情報として測定対象物の記設計情を取得する。

【0022】

第６態様によれば、無線通信装置子機からの測定対象物の設計情報の取得が可能である。

【0023】

第７態様は、第４態様又は第５態様の三次元測定機において、測定対象物の設計情報が記憶された設計情報記憶部を備え、無線通信装置親機は、測定対象物情報として測定対象物の識別情報を取得し、設計情報取得部は、測定対象物情報取得部を用いて取得された測定対象物の識別情報に対応する設計情報を設計情報記憶部から取得する。

【0024】

第７態様によれば、無線通信装置子機に記憶される測定対象物の識別情報から測定対象物の設計情報の取得が可能である。

【0025】

第８態様は、第４態様から第７態様のいずれか一態様の三次元測定機において、測定対象物特定部は、無線通信装置親機の数をｎ_１とし、無線通信装置親機が測定を行った場所の数をｎ_３とした場合に、式（１）ｎ_１×ｎ_３≧３…（１）を満たす場合に測定対象物の位置、及び測定対象物の姿勢を表す測定対象物の外形を特定するか、又は測定対象物の存在範囲を特定する。

【0026】

第８態様によれば、式（１）を満たす場合に、測定対象物の位置、及び測定対象物の姿勢を表す測定対象物の外形を特定、又は測定対象物の存在範囲を特定が可能である。

【0027】

第９態様は、第８態様の三次元測定機において、測定対象物特定部は、式（１）を満たし、かつ、無線通信装置子機の数をｎ_２とした場合に、式（２）ｎ_２≧３…（２）を満たす場合に測定対象物の位置、及び測定対象物の姿勢を表す測定対象物の外形を特定する。

【0028】

第９態様によれば、式（１）を満たし、かつ、式（２）を満たすことで、測定対象物の位置、及び測定対象物の姿勢を表す測定対象物の外形の特定が可能である。

【0029】

第１０態様は、第８態様の三次元測定機において、測定対象物特定部は、式（１）を満たし、かつ、無線通信装置子機の数をｎ_２とした場合に、式（３）ｎ_２＜３…（３）を満たす場合に測定対象物の存在範囲を特定する。

【0030】

第１０態様によれば、式（１）を満たし、かつ、式（３）を満たすことで、測定対象物の存在範囲の特定が可能である。

【0031】

第１１態様は、第１態様から第３態様のいずれか一態様の三次元測定機において、測定対象物情報取得部は、プローブに取り付けられた撮像装置であり、撮像装置は、測定対象物の一か所以上の任意の位置に取り付けられた位置表示マークの撮像データ、及び測定対象物に取り付けられた二次元コードであり、測定対象物の識別情報を表す二次元コードの撮像データを測定対象物情報として取得する。

【0032】

第１１態様によれば、撮像装置を用いて測定対象物情報の取得が可能である。

【0033】

第１２態様は、第１１態様の三次元測定機において、相対位置算出部は、撮像装置を用いて得られた位置表示マークの撮像データを用いて、撮像装置と位置表示マークとの間の距離をプローブと測定対象物との相対位置として算出する。

【0034】

第１２態様によれば、撮像装置を用いて取得された位置表示マークの撮像データが用いられた、プローブと測定対象物との相対位置の算出が可能である。

【0035】

第１３態様は、第１１態様又は第１２態様の三次元測定機において、測定対象物の設計情報が記憶された設計情報記憶部を備え、撮像装置は、測定対象物情報として測定対象物に取り付けられた二次元コードであり、測定対象物の識別情報が表された二次元コードの撮像データを取得し、設計情報取得部は、撮像装置を用いて取得された二次元コードの撮像データに表された測定対象物の識別情報に対応する設計情報を設計情報記憶部から取得する。

【0036】

第１３態様によれば、撮像装置を用いて取得された二次元コードの撮像データに表された測定対象物の識別情報が用いられた測定対象物の設計情報の取得が可能であり、取得された測定対象物の設計情報が用いられた測定対象物の特定が可能である。

【0037】

第１４態様は、第１態様から第１３態様のいずれか一態様の三次元測定機において、測定対象物情報取得部は、測定対象物の登録前に測定対象物情報を取得し、相対位置算出部は、測定対象物の登録前に取得された測定対象物情報を用いてプローブと測定対象物との相対位置を算出し、測定対象物特定部は、測定対象物の登録前に算出されたプローブと測定対象物との相対位置を用いて、測定対象物の位置、及び測定対象物の姿勢を表す測定対象物の外形を特定するか、又は測定対象物の存在範囲を特定し、退避面設定部は、測定対象物の登録前に特定された測定対象物の外形、又は測定対象物の存在範囲を用いて退避面を設定し、衝突防止策実行部は、測定対象物の登録前に設定された退避面を用いて、測定対象物の登録の際に衝突防止策を実行する。

【0038】

第１４態様によれば、測定対象物の登録の際に衝突防止策の実行が可能である。

【0039】

測定対象物の登録には、測定対象物が基準とされたワーク座標系の登録が含まれていてもよい。

【0040】

第１５態様は、第１態様から第１４態様のいずれか一態様の三次元測定機において、測定対象物情報取得部は、測定中に測定対象物情報を取得し、相対位置算出部は、測定中に取得された測定対象物情報を用いてプローブと測定対象物との相対位置を算出し、測定対象物特定部は、測定中に算出されたプローブと測定対象物との相対位置を用いて、測定対象物の位置、及び測定対象物の姿勢を表す測定対象物の外形を特定するか、又は測定対象物の存在範囲を特定し、退避面設定部は、測定中に特定された測定対象物の外形、又は測定対象物の存在範囲を用いて退避面を設定し、衝突防止策実行部は、測定中に設定された退避面を用いて、測定中に衝突防止策を実行する。

【0041】

第１５態様によれば、測定中に測定対象物が移動された場合でも、測定対象物の移動に対応した衝突防止策の実行が可能である。

【0042】

第１６態様は、第１態様から第１５態様のいずれか一態様の三次元測定機において、衝突防止策実行部は、設定された退避面に沿ってプローブを移動させ、退避面における測定対象物の測定位置との距離が最短となる位置からプローブを測定対象物の測定位置へ向けて移動させる。

【0043】

第１６態様によれば、安全で最短のプローブの移動経路が設定可能である。また、自動測定の際に安全で最短のプローブの移動経路が自動で設定可能である。

【0044】

第１７態様の測定方法は、測定対象物に接触させて測定対象物を測定するプローブを用いて測定対象物を測定する測定方法であって、プローブに取り付けられた測定対象物情報取得部を用いて、測定対象物における一か所以上の任意の位置について、測定対象物を特定する際に用いられる測定対象物情報を測定対象物と非接触で取得する測定対象物情報取得工程と、測定対象物情報取得工程において取得された測定対象物情報を用いて、プローブと測定対象物との相対位置を算出する相対位置算出工程と、測定対象物の設計情報を取得する設計情報取得工程と、相対位置算出工程において算出されたプローブと測定対象物との相対位置、及び設計情報取得工程において取得された測定対象物の設計情報を用いて、測定対象物の位置、及び測定対象物の姿勢を表す測定対象物の外形を特定するか、又は測定対象物の存在範囲を特定する測定対象物特定工程と、測定対象物特定工程において、外形、又は存在範囲が特定された測定対象物に対応する退避面を算出し、算出された退避面を設定する退避面設定工程と、プローブが設定された退避面よりも測定対象物に接近した場合に、プローブと測定対象物との衝突を防止する衝突防止策を実行する衝突防止策実行工程と、を含む測定方法である。

【0045】

第１７態様によれば、第１態様と同様の効果を得ることができる。

【0046】

第１７態様において、第２態様から第１６態様で特定した事項と同様の事項を適宜組み合わせることができる。その場合、三次元測定機において特定される処理や機能を担う構成要素は、これに対応する処理や機能を担う測定方法の構成要素として把握することができる。

【0047】

第１８態様の測定プログラムは、測定対象物に接触させて測定対象物を測定するプローブを用いて測定対象物を測定する測定プログラムであって、コンピュータを、プローブに取り付けられた測定対象物情報取得手段であり、測定対象物における一か所以上の任意の位置について、測定対象物を特定する際に用いられる測定対象物情報を測定対象物と非接触で取得する測定対象物情報取得手段、測定対象物情報取得手段を用いて取得された測定対象物情報を用いて、プローブと測定対象物との相対位置を算出する相対位置算出手段、測定対象物の設計情報を取得する設計情報取得手段、相対位置算出手段を用いて算出されたプローブと測定対象物との相対位置、及び設計情報取得手段を用いて取得された測定対象物の設計情報を用いて、測定対象物の位置、及び測定対象物の姿勢を表す測定対象物の外形を特定するか、又は測定対象物の存在範囲を特定する測定対象物特定手段、測定対象物特定手段を用いて外形、又は存在範囲が特定された測定対象物に対応する退避面を算出し、算出された退避面を設定する退避面設定手段、及びプローブが設定された退避面よりも測定対象物に接近した場合に、プローブと測定対象物との衝突を防止する衝突防止策を実行する衝突防止策実行手段として機能させる測定プログラムである。

【0048】

第１８態様によれば、第１態様と同様の効果を得ることができる。

【0049】

第１８態様において、第２態様から第１６態様で特定した事項と同様の事項を適宜組み合わせることができる。その場合、三次元測定機において特定される処理や機能を担う構成要素は、これに対応する処理や機能を担う測定プログラムの構成要素として把握することができる。

【発明の効果】

【0050】

本発明によれば、測定対象物の一か所以上の任意の位置について、測定対象物と非接触で取得された測定対象物情報を用いて測定対象物に対応する退避面が設定され、プローブが退避面よりも測定対象物に近接した場合にプローブと測定対象物との衝突を防止する衝突防止策が実行されるので、プローブを移動させた際のプローブと測定対象物との衝突の防止が可能である。

【図面の簡単な説明】

【0051】

【図1】図１は第一実施形態に係る三次元測定機の全体構成図である。

【図2】図２は図１に示された三次元測定機における制御系、及び情報処理系のブロック図である。

【図3】図３は図１に示された三次元測定機に適用される自動測定方法の手順が示されたフローチャートである。

【図4】図４は図３に示された自動測定方法の変形例の手順が示されたフローチャートである。

【図5】図５は相対位置の算出の概念図である。

【図6】図６は測定対象物の特定の概念図である。

【図7】図７は退避面の設定の概念図である。

【図8】図８は無線通信装置親機と無線通信装置子機との間のデータ通信の説明図である。

【図9】図９は退避面の設定の手順を示すフローチャートである。

【図10】図１０は退避面の設定の変形例における相対位置の算出の概念図である。

【図11】図１１は退避面の設定の変形例における相対位置の算出の説明図である。

【図12】図１２は退避面の設定の変形例における測定対象物の特定、及び退避面の設定の概念図である。

【図13】図１３は退避面の設定の変形例における衝突防止策の概念図である。

【図14】図１４は退避面の設定の変形例の手順を示すフローチャートである。

【図15】図１５はパートプログラムの一例の説明図である。

【図16】図１６は空間補正の説明図である。

【図17】図１７は原点設定の説明図である。

【図18】図１８は基準軸設定の説明図である。

【図19】図１９は第二実施形態に係る三次元測定機の全体構成図である。

【図20】図２０は図１９に示された三次元測定機における制御系、及び情報処理系のブロック図である。

【図21】図２１は図１９に示された三次元測定機に適用される測定対象物情報取得の概念図である。

【図22】図２２は相対位置の算出の原理の説明図である。

【図23】図２３は相対位置から相対座標への変換の説明図である。

【図24】図２４は退避面の設定の他の変形例における測定対象物の特定、及び退避面の設定の概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0052】

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について説明がされる。本明細書では先に説明した構成と同一の構成には同一の符号が付され、説明が適宜される。

【0053】

［三次元測定機の全体構成］
図１は第一実施形態に係る三次元測定機の全体構成図である。図１に示された三次元測定機１０は自動測定型の三次元測定機であり、プローブ２４を測定対象物４２に接触させて測定対象物４２を測定する三次元測定機である。

【0054】

すなわち、図１に示された三次元測定機１０は、プローブ２４を自動で移動させ、測定対象物４２の測定位置にプローブ２４を接触させることにより、測定対象物４２の測定空間における座標値を決定する装置である。

【0055】

測定空間における座標値として、ワーク座標系における座標値を適用することができる。ワーク座標系とは、測定対象物４２における任意の位置が原点とされる座標系である。ワーク座標系として三次元直交座標系が用いられることが可能である。なお、本明細書における測定対象物は、ワーク、又は被測定物と呼ばれることがある。

【0056】

三次元測定機１０には、予めマシン座標系が設定されている。本実施形態に示された三次元測定機１０は、測定対象物４２が配置されると、測定座標系としてワーク座標系が登録される。ワーク座標系が登録されると、マシン座標系とワーク座標系との変換関係が規定され、マシン座標系とワーク座標系との変換関係を用いて測定データがワーク座標系の座標値へ変換される。

【0057】

本実施形態では、門型移動の三次元測定機が例に挙げられる。三次元測定機は、Coordinate Measuring Machineと呼ばれることがある。Coordinate Measuring MachineはＣＭＭと省略されることがある。

【0058】

図１に示された三次元測定機１０は、架台１２、及びテーブル１４を備えている。三次元測定機１０は、架台１２の上にテーブル１４が載置された構造を有している。

【0059】

テーブル１４の上面１４Ａは、右Ｙキャリッジ１６Ｒ、左Ｙキャリッジ１６Ｌが立設される。テーブル１４の下面１４Ｃは、架台１２に支持される。

【0060】

右Ｙキャリッジ１６Ｒは、Ｘ軸方向におけるテーブル１４の一方の端に立設される。左Ｙキャリッジ１６Ｌは、Ｘ軸方向におけるテーブル１４の他方の端に立設される。図１では、テーブル１４の右端がＸ軸方向の一方の端とされる。また、テーブル１４の左端がＸ軸方向の他方の端とされる。

【0061】

右Ｙキャリッジ１６Ｒの上部と左Ｙキャリッジ１６Ｌの上部とはＸガイド１８を用いて連結される。すなわち、右Ｙキャリッジ１６Ｒ、左Ｙキャリッジ１６Ｌ、及びＸガイド１８によって門型フレーム２６が構成される。

【0062】

本明細書における上の用語は、特に断らない限り、重力方向と反対方向が表される用語である。同様に、本明細書における下の用語は、特に断らない限り、重力方向が表される用語である。

【0063】

テーブル１４のＹ軸方向に沿う側面であり、Ｘ軸方向における一方の端部である右端部１４Ｄの側の右側面１４Ｂは、右Ｙキャリッジ１６Ｒとの摺動面が形成される。右Ｙキャリッジ１６Ｒはテーブル１４の右側面１４Ｂと対向する面にベアリングが設けられている。

【0064】

テーブル１４の上面１４ＡにおけるＸ軸方向の右端部１４Ｄは、右Ｙキャリッジ１６Ｒとの摺動面が形成される。右Ｙキャリッジ１６Ｒはテーブル１４の上面１４ＡにおけるＸ軸方向の右端部１４Ｄと対向する面にベアリングが設けられている。

【0065】

同様に、テーブル１４のＹ軸方向に沿う側面であり、Ｘ軸方向における他方の端部である左端部１４Ｅ側の左側面１４Ｆは左Ｙキャリッジ１６Ｌとの摺動面が形成される。左Ｙキャリッジ１６Ｌはテーブル１４の左側面１４Ｆと対向する面にベアリングが設けられている。

【0066】

テーブル１４の上面１４ＡにおけるＸ軸方向の左端部１４Ｅは、左Ｙキャリッジ１６Ｌとの摺動面が形成される。左Ｙキャリッジ１６Ｌはテーブル１４の上面１４ＡにおけるＸ軸方向の左端部１４Ｅと対向する面にベアリングが設けられている。

【0067】

右Ｙキャリッジ１６Ｒ、左Ｙキャリッジ１６Ｌ、及びＸガイド１８から構成される門型フレーム２６は、テーブル１４によって、Ｙ軸方向と平行方向について移動可能に支持されている。

【0068】

テーブル１４におけるＸ軸方向の右側面１４Ｂは、Ｙ軸方向位置検出用リニアスケールが取り付けられている。Ｙ軸方向位置検出用リニアスケールは、Ｙ軸方向における右Ｙキャリッジ１６Ｒの位置を検出し、Ｙ軸方向における右Ｙキャリッジ１６Ｒの位置を表す検出信号を生成する。なお、図１において、Ｙ軸方向位置検出用リニアスケールの図示は省略されている。

【0069】

Ｘガイド１８は、Ｘキャリッジ２０が取り付けられている。Ｘガイド１８はＸキャリッジ２０との摺動面１８Ａを有している。Ｘキャリッジ２０は摺動面１８Ａと対向する位置にエアベアリングが内蔵されている。

【0070】

すなわち、Ｘキャリッジ２０は、Ｘガイド１８によってＸ軸方向と平行方向について移動可能に支持されている。なお、Ｘキャリッジ２０に内蔵されるエアベアリングの図示は省略されている。

【0071】

Ｘガイド１８は、Ｘ軸方向位置検出用のリニアスケールが取り付けられている。Ｘ軸方向位置検出用のリニアスケールは、Ｘ軸方向におけるＸキャリッジ２０の位置を検出し、Ｘ軸方向におけるＸキャリッジ２０の位置を表す検出信号を生成する。なお、図１において、Ｘガイド１８に取り付けられているＸ軸方向位置検出用のリニアスケールの図示は省略されている。

【0072】

Ｘキャリッジ２０は、Ｚキャリッジ２２が取り付けられている。Ｘキャリッジ２０は、Ｚ軸方向案内用のエアベアリングが内蔵されている。すなわち、Ｚキャリッジ２２は、ＸガイドによってＺ軸方向と平行方向について移動可能に支持されている。なお、図１において、Ｚ軸方向案内用のエアベアリングの図示は省略されている。

【0073】

Ｘキャリッジ２０は、Ｚ軸方向位置検出用リニアスケールが取り付けられている。Ｚ軸方向位置検出用リニアスケールは、Ｚ軸方向におけるＺキャリッジ２２の位置を検出し、Ｚ軸方向におけるＺキャリッジ２２の位置を表す検出信号を生成する。

【0074】

図１において図示が省略されたＸ軸方向位置検出用のリニアスケール、Ｙ軸方向位置検出用リニアスケール、及びＺ軸方向位置検出用リニアスケールは、図２にリニアスケール１３２として図示される。

【0075】

Ｚキャリッジ２２は、下端にプローブ２４が取り付けられている。プローブ２４はスタイラス支持部２４Ａ、スタイラス２４Ｂ、及び接触子２４Ｃを備えている。スタイラス支持部２４Ａの先端は、スタイラス２４Ｂの基端が取り付けられる。スタイラス２４Ｂの先端は接触子２４Ｃが取り付けられる。

【0076】

プローブ２４は、スタイラス２４Ｂ、及び接触子２４Ｃを互いに直交する二軸である回転軸２４Ｄ、及び回転軸２４Ｅの周りに回転させる構造を有している。スタイラス２４Ｂ、及び接触子２４Ｃを回転軸２４Ｄの周りに回転させる構造の例として、モータ、及びモータの回転軸に連結される回転駆動機構が挙げられる。

【0077】

同様に、スタイラス２４Ｂ、及び接触子２４Ｃを回転軸２４Ｅの周りに回転させる構造の例として、モータ、及びモータの回転軸に連結される回転駆動機構が挙げられる。モータ、及びモータの回転軸に連結される回転駆動機構の図示は省略される。

【0078】

すなわち、図１に示されたプローブ２４は、五軸同時制御が可能なプローブであり、回転軸２４Ｄ、及び回転軸２４Ｅの周りの回転動作のみを用いることで、より速い測定が可能となる。なお、ここでいう測定は測定座標系における座標値を決定させる動作であり、プロービングと呼ばれることがある。

【0079】

図１に示されたプローブ２４は、無線通信装置親機４０が取り付けられている。また、図１に示された測定対象物４２は、無線通信装置子機４４が取り付けられている。無線通信装置親機４０の例として非接触ＩＣタグリーダが挙げられる。無線通信装置子機４４の例として非接触ＩＣタグが挙げられる。非接触ＩＣタグは、ＲＦＩＤタグ、又は無線タグと呼ばれることがある。

【0080】

無線通信装置子機４４は、バッテリーが具備されたアクティブ型でもよいし、バッテリーが具備されていないパッシブ型でもよい。

【0081】

パッシブ型の無線通信装置子機４４が適用される場合、適用される電波の周波数帯が１３５キロヘルツ以下では、データ通信が可能な距離は０．１５メートル以下である。電波の周波数帯が１３．５６メガヘルツ以下では、データ通信が可能な距離は０．５メートル以下である。

【0082】

電波の周波数帯が９５２キロヘルツ以上９５４メガヘルツ以下では、データ通信が可能な距離は３．０メートル以上７．０メートル以下である。電波の周波数帯が２．５４ギガヘルツ以下のでは、データ通信が可能な距離は１．０メートル以下である。

【0083】

なお、ＩＣは、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの省略語である。ＲＦＩＤタグは、ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒの省略語である。

【0084】

無線通信装置は、光学式読取装置を用いたバーコード、又は二次元バーコードなどの読み取りを適用してもよい。光学式読取装置はレーザ光、可視光、又は赤外光などが適用されてもよい。無線通信装置として超音波通信機が適用されてもよい。

【0085】

本実施形態に示された三次元測定機１０は、プローブ２４が危険な速度で測定対象物４２に接近している場合に、衝突防止策が実行される。

【0086】

衝突防止策の例として、プローブ２４の速度を落とし、予め決められている安全速度範囲でプローブを移動させる態様が挙げられる。プローブ２４の移動経路が安全な範囲に設定される態様が挙げられる。また、更に、手動操作型の三次元測定機における衝突防止策の例として、警告音を鳴らすなど、プローブ２４が危険な速度で測定対象物４２に接近していることを表す報知情報を報知する態様が挙げられる。

【0087】

プローブ２４と測定対象物４２との相対位置の特定の詳細、及び衝突防止策の詳細は後述する。

【0088】

図１に示される三次元測定機１０は、コントローラ２８を備えている。コントローラ２８は、プローブ２４が用いられる自動測定の際にプローブ２４の動作を制御する。すなわち、コントローラ２８はＸキャリッジ２０を動作させる駆動部のドライバー、門型フレーム２６を動作させる駆動部のドライバー、及びＺキャリッジ２２を動作させる駆動部のドライバーが含まれる。

【0089】

コントローラ２８はＸキャリッジ２０を動作させる駆動部のドライバー、門型フレーム２６を動作させる駆動部のドライバー、及びＺキャリッジ２２を動作させる駆動部のドライバーは、図２にプローブ駆動部１３０として図示されている。

【0090】

また、コントローラ２８はスタイラス２４Ｂ、及び接触子２４Ｃを回転軸２４Ｄの周りに回転させる駆動部のドライバー、及びスタイラス２４Ｂ、及び接触子２４Ｃを回転軸２４Ｅの周りに回転させる駆動部のドライバーが含まれる。

【0091】

コントローラ２８は、図示しないジョイスティックが接続されてもよい。ジョイスティックは、手動で作業者が三次元測定機１０を動作させる際に、三次元測定機１０へ送出される手動操作指令信号を生成する。

【0092】

コントローラ２８は、プローブ２４から出力された検出信号が入力される。すなわち、コントローラ２８は、プローブ２４を用いて取得された、ワーク座標系における測定対象物４２のＸ軸方向の座標値、Ｙ軸方向の座標値、及びＺ軸方向の座標値を取得する。

【0093】

コントローラ２８によって取得されたワーク座標系における測定対象物４２のＸ軸方向の座標値、Ｙ軸方向の座標値、及びＺ軸方向の座標値は、コンピュータ３２へ送出される。

【0094】

図１に示されたコンピュータ３２は、コントローラ２８との間でデータ通信が可能に接続される。コンピュータ３２とコントローラ２８との接続形態は信号線３０を用いた接続でもよいし、無線を用いた接続でもよい。コンピュータ３２とコントローラ２８とはネットワークを介して接続されてもよい。

【0095】

コンピュータ３２は、三次元測定機１０の自動測定を実行させるソフトウエア３２Ａがインストールされている。三次元測定機１０の自動測定を実行させるソフトウエア３２Ａとしてパートプログラムが挙げられる。パートプログラムの詳細は後述する。

【0096】

ソフトウエア３２Ａには、コンピュータ３２に三次元測定機１０と測定対象物４２の衝突を防止するための衝突防止策を実行させるソフトウエアが含まれている。

【0097】

［制御系、及び情報処理系の説明］
図２は図１に示された三次元測定機における制御系、及び情報処理系のブロック図である。図２に示されたように、コントローラ２８は、プローブ駆動制御部２８Ａ、測定データ取得部２８Ｂ、及び通信データ取得部２８Ｃを備えている。

【0098】

プローブ駆動制御部２８Ａは、コンピュータ３２から送出された指令に基づき、プローブ駆動部１３０の動作を制御する。

【0099】

図２に示されたプローブ駆動部１３０は、Ｘキャリッジ２０を動作させる駆動部、門型フレーム２６を動作させる駆動部、Ｚキャリッジ２２を動作させる駆動部、プローブ２４を回転軸２４Ｄの周りに回転させる駆動部、及びプローブ２４を回転軸２４Ｅの周りに回転させる駆動部が含まれる。

【0100】

測定データ取得部２８Ｂは、リニアスケール１３２から出力されるプローブ２４の位置情報を取得する。プローブ２４の位置情報として、マシン座標系におけるＸ軸方向座標値、Ｙ軸方向座標値、及びＺ軸方向座標値が適用される場合、マシン座標系におけるＸ軸方向座標値、Ｙ軸方向座標値、及びＺ軸方向座標値は、それぞれ、ワーク座標系におけるＸ軸方向座標値、Ｙ軸方向座標値、及びＺ軸方向座標値に変換される。なお、プローブ２４の位置はスタイラス位置と呼ばれることがある。

【0101】

通信データ取得部２８Ｃは、無線通信装置子機４４から送信された測定対象物情報であり、無線通信装置親機４０を介して取得された測定対象物情報を取得する。測定対象物情報は、図１に示された測定対象物４２に取り付けられた無線通信装置子機４４の識別情報が含まれている。測定対象物４２の設計情報が含まれていてもよい。

【0102】

測定対象物４２の設計情報は、測定対象物４２の形状を特定する情報である。測定対象物４２の設計情報として、測定対象物４２のＣＡＤデータが適用されてもよい。ＣＡＤは、ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎの省略語である。

【0103】

無線通信装置子機４４の識別情報は、測定対象物４２における無線通信装置子機４４の位置が表された情報が含まれる。

【0104】

コンピュータ３２は、制御部１０２、記憶部１０４、及びプログラム実行部１０６を備えている。制御部１０２はコンピュータ３２の各部を統括的に制御する。また、制御部１０２は入力された各種情報を記憶部１０４へ記憶させる。更に、制御部１０２は記憶部１０４に記憶されている各種情報を読み出し、コンピュータ３２の各部へ送信する。

【0105】

記憶部１０４はコンピュータ３２に取得された各種情報が一時的に記憶される一次記憶領域が含まれていてもよい。記憶部１０４は演算結果が記憶される演算結果記憶領域が含まれていてもよい。記憶部１０４は図１に示されソフトウエア３２Ａがインストールされるソフトウエアインストール領域が含まれていてもよい。

【0106】

記憶部１０４は、半導体素子、磁気記憶素子、光学記憶素子などの記憶素子を適用可能である。半導体素子の例としてＲＡＭと呼ばれる一次書き込み読み出し可能な記憶素子、及びＲＯＭと呼ばれる読み取り専用記憶素子が挙げられる。記憶部１０４は複数の種類の記憶素子を備えることが可能である。

【0107】

図２に示されたプログラム実行部１０６は、図１に示されたソフトウエア３２Ａをコンピュータ３２に実行させる処理部である。

【0108】

例えば、図１に示されたソフトウエア３２Ａとして、測定位置、及び測定手順が記述されたパートプログラムがインストールされている場合に、図２に示されたプログラム実行部１０６は、コンピュータ３２にパートプログラムを実行させる。

【0109】

図２に示されたコンピュータ３２は、測定指令部１０８を備えている。測定指令部１０８は、自動測定の際に、パートプログラムに記載された測定手順に従いプローブ２４を移動させる指令をコントローラ２８へ送出する。

【0110】

図２に示されたコンピュータ３２は、測定データ取得部１１０、測定対象物情報取得部１１２、相対位置算出部１１４、測定対象物特定部１１５、及び退避面設定部１１６を備えている。

【0111】

測定データ取得部１１０は、コントローラ２８の測定データ取得部２８Ｂを介して、リニアスケール１３２から出力された測定データを取得する。

【0112】

測定対象物情報取得部１１２は、コントローラ２８の通信データ取得部２８Ｃを介して取得された測定対象物情報を取得する。測定データ取得部１１０を用いて取得された測定データ、及び測定対象物情報取得部１１２を用いて取得された測定対象物データは、記憶部１０４に記憶される。

【0113】

相対位置算出部１１４は、プローブ２４と測定対象物４２との相対位置を算出する。プローブ２４と測定対象物４２との相対位置として、プローブ２４に取り付けられた無線通信装置親機４０と、測定対象物４２に取り付けられた無線通信装置子機４４との距離が算出される。

【0114】

測定対象物特定部１１５は、相対位置算出部１１４を用いて算出されたプローブ２４に取り付けられた無線通信装置親機４０と、測定対象物４２に取り付けられた無線通信装置子機４４との距離、及び測定対象物４２の設計情報を用いて、測定対象物４２の位置、及び測定対象物４２の姿勢を表す測定対象物４２の外形を特定する。

【0115】

退避面設定部１１６は、特定された測定対象物４２の外形を用いて退避面を算出し、退避面を設定する。測定対象物４２の外形は、図６に符号４２Ａが付されて図示される。

【0116】

退避面とは、測定対象物４２の測定の際のプローブ２４の安全な経路が設定可能な領域と、プローブ２４が測定対象物４２と衝突する可能性がある領域との境界を表す面である。すなわち、退避面の測定対象物４２の側の領域は、プローブ２４が測定対象物４２と衝突する可能性がある領域である。一方、退避面の測定対象物４２と反対側の領域は、プローブ２４の安全な経路を設定可能な領域である。

【0117】

図２に示されたコンピュータ３２は、設計情報取得部１１７を備えている。設計情報取得部１１７は、コントローラ２８の通信データ取得部２８Ｃ、及び測定対象物情報取得部１１２を介して取得された通信データに含まれる、図１に示された測定対象物４２の設計情報を取得する。

【0118】

図２に示されたコンピュータ３２は、衝突防止策実行判断部１２０、及び衝突防止策制御部１２２を備えている。衝突防止策実行判断部１２０、及び衝突防止策制御部１２２は衝突防止策実行部の構成要素である。

【0119】

衝突防止策実行判断部１２０は、プローブ２４と測定対象物４２との距離に応じて、三次元測定機１０に衝突防止策を実行させるか否かを判断する。衝突防止策制御部１２２は、衝突防止策実行判断部１２０によって三次元測定機１０に衝突防止策を実行させると判断された場合に、衝突防止策を実行させる各部に指令を送出する。

【0120】

例えば、三次元測定機１０に衝突防止策を実行させる場合、衝突防止策制御部１２２は、測定指令部１０８を介してコントローラ２８のプローブ駆動制御部２８Ａに、プローブ２４を減速させる指令を送出する。

【0121】

プローブ２４を減速させる指令を取得したプローブ駆動制御部２８Ａは、プローブ２４の動作パラメータを変更して、プローブ２４の速さを安全な範囲に変更する。プローブ２４の速さの安全な範囲にはプローブ２４の停止が含まれる。

【0122】

図２では、コントローラ２８、及びコンピュータ３２を機能ごとの構成要素として説明した。図２に示されたコントローラ２８、及びコンピュータ３２は、ＣＰＵ、各種プロセッサー、メモリ、及び周辺回路を用いて構成することが可能である。また、各構成要素の機能は、ソフトウエアを介在させて実現されてもよい。なお、ＣＰＵは中央演算装置を表すCentral Processing Unitの省略語である。

【0123】

［自動測定手順の説明］
図３は図１に示された三次元測定機に適用される自動測定方法の手順の流れが示されたフローチャートである。本実施形態に示される測定方法は、退避面設定工程Ｓ１０、測定対象物登録工程Ｓ１２、自動測定開始工程Ｓ１４、測定データ取得工程Ｓ１６、及び測定完了判断工程Ｓ１８を含んで構成される。

【0124】

図３に示された退避面設定工程Ｓ１０では、図１に示された測定対象物４２の退避面が設定される。退避面の一例は、図７に符号４８が付されて図示される。退避面の他の例は、図１３に符号４８Ａが付されて図示される。

【0125】

図３に示された退避面設定工程Ｓ１０では、測定対象物情報の取得、プローブ２４と測定対象物４２との相対位置の算出、測定対象物４２の位置、及び測定対象物４２の姿勢の特定、及び退避面の算出を経て算出された退避面が、測定対象物４２の自動測定が開始される前に設定される。

【0126】

図３に示された退避面設定工程Ｓ１０では、測定対象物４２の登録前に退避面が設定されるので、図３に示された退避面設定工程Ｓ１０において設定された退避面はマシン座標系の座標値が適用される。

【0127】

図３に示された退避面設定工程Ｓ１０において退避面が設定されると、衝突防止策実行工程Ｓ１１では、図１に示されたプローブ２４が退避面を超えて測定対象物４２に近接した場合に、衝突防止策が実行される。衝突防止策実行工程Ｓ１１は、自動測定中に実行されてもよい。

【0128】

退避面設定工程Ｓ１０において退避面が設定されると、測定対象物登録工程Ｓ１２へ進む。測定対象物登録工程Ｓ１２では、図１に示された測定対象物４２の位置、及び測定対象物４２の外形など、測定対象物４２の測定に必要な測定対象物４２の情報が登録される。

【0129】

また、測定対象物４２の登録には、測定対象物４２に対応してワーク座標系の登録が含まれる。測定対象物登録工程Ｓ１２においてワーク座標系が登録されると、マシン座標系の座標値で表される退避面はワーク座標系の座標値で表される退避面に変換される。退避面の設定の詳細、及びワーク座標系の登録の詳細は後述する。

【0130】

自動測定開始工程Ｓ１４では、測定対象物４２の自動測定が開始される。自動測定開始工程Ｓ１４において測定対象物４２の自動測定が開始されると、測定データ取得工程Ｓ１６においてパートプログラムに記載された測定位置における測定データが取得される。

【0131】

そして、測定完了判断工程Ｓ１８において、パートプログラムに記載された全ての測定位置における測定データが取得されたか否かが判断される。測定完了判断工程Ｓ１８におけるＮＯ判定である、パートプログラムに記載された全ての測定位置における測定データが取得されていない場合は、測定データ取得工程Ｓ１６に戻り、パートプログラムに記載された測定位置のうち、未測定の測定位置における測定データが取得される。

【0132】

測定データ取得工程Ｓ１６は、パートプログラムに記載された全ての測定位置における測定データが取得されるまで、繰り返し実行される。

【0133】

一方、測定完了判断工程Ｓ１８におけるＹＥＳ判定である、パートプログラムに記載された全ての測定位置における測定データが取得された場合は、自動測定は終了される。

【0134】

三次元測定機の接触式のプローブが用いられて測定対象物４２が登録される場合、操作者の操作ミスがない方法により、自動的に測定対象物４２が登録されることが望まれる。しかし、従来の三次元測定機は接触式のプローブが手動で操作され、測定対象物４２が登録される。そうすると、測定対象物４２が登録される際に、プローブと測定対象物との衝突が生じる可能性ある。

【0135】

そこで、本実施形態に示された三次元測定機１０では、自動測定の開始前に、図１に示された測定対象物４２に退避面が設定されることで、測定対象物４２の登録を含む自動測定の全工程において、プローブ２４が退避面を通過して測定対象物４２に近接した場合に衝突防止策が実行されるので、測定対象物４２の登録を含む自動測定の全工程において、プローブ２４と測定対象物との衝突を回避しうる。

【0136】

［自動測定の変形例］
図４は図３に示された自動測定方法の変形例の流れが示されたフローチャートである。以下の説明では、主として、図３に示された自動測定方法との違いについて説明がされる。

【0137】

図４にフローチャートが示された自動測定方法の変形例では、自動測定開始工程Ｓ１４において自動測定が開始されると、図１に示された測定対象物４２が最初に配置された位置から移動されたか否かが判断される。

【0138】

すなわち、図４に示された自動測定開始工程Ｓ１４において自動測定が開始されると、測定対象物情報取得工程Ｓ２０において、測定対象物情報が取得される。測定対象物情報取得工程Ｓ２０において取得される測定対象物情報は、退避面設定工程Ｓ１０における測定対象物情報取得と同様である。

【0139】

図４に示された測定対象物情報取得工程Ｓ２０において、測定対象物情報が取得されると、測定対象物移動判断工程Ｓ２２へ進む。測定対象物移動判断工程Ｓ２２では、退避面設定工程Ｓ１０における退避面の設定に用いられたプローブ２４と測定対象物４２との相対位置と、測定対象物情報取得工程Ｓ２０において取得された測定対象物情報を用いて算出されたプローブ２４と測定対象物４２との相対位置との一致、又は不一致が判定される。

【0140】

測定対象物移動判断工程Ｓ２２におけるＮＯ判定である、退避面設定工程Ｓ１０における退避面の設定に用いられたプローブ２４と測定対象物４２との相対位置と、測定対象物情報取得工程Ｓ２０において取得された測定対象物情報を用いて算出されたプローブ２４と測定対象物４２との相対位置とが一致する場合は、測定データ取得工程Ｓ１６へ進む。

【0141】

以降、パートプログラムに記載された全ての測定位置の測定データが測定されるまで、測定データ取得工程Ｓ１６、測定完了判断工程Ｓ１８、測定対象物情報取得工程Ｓ２０、測定対象物移動判断工程Ｓ２２、及び退避面再設定工程Ｓ２４が繰り返し実行される。

【0142】

一方、測定対象物移動判断工程Ｓ２２におけるＹＥＳ判定である、退避面設定工程Ｓ１０における退避面の設定に用いられたプローブ２４と測定対象物４２との相対位置と、測定対象物情報取得工程Ｓ２０において取得された測定対象物情報を用いて算出されたプローブ２４と測定対象物４２との相対位置とが不一致の場合は、退避面再設定工程Ｓ２４へ進む。

【0143】

退避面再設定工程Ｓ２４では、測定対象物情報取得工程Ｓ２０において設定された測定対象物情報を用いて、測定対象物４２の退避面が再設定される。退避面再設定工程Ｓ２４において、測定対象物の退避面が再設定されると、衝突防止策実行工程Ｓ２６へ進む。衝突防止策実行工程Ｓ２６における処理は衝突防止策実行工程Ｓ１１と同様であり、ここでの説明は省略される。衝突防止策実行工程Ｓ２６において衝突防止策が開始されると、測定対象物再登録工程Ｓ２８へ進む。

【0144】

測定対象物が移動された場合はワーク座標系の再設定が必要となるので、測定対象物再登録工程Ｓ２８では、測定対象物登録工程Ｓ１２と同様の手順が適用されて測定対象物の再設定が行われる。測定対象物再登録工程Ｓ２８において測定対象物の再設定が行われると、測定データ取得工程Ｓ１６へ進む。

【0145】

図４に示されたフローチャートにおいて、退避面再設定工程Ｓ２４、衝突防止策実行工程Ｓ２６、及び測定対象物再登録工程Ｓ２８が省略され、測定対象物移動判断工程Ｓ２２におけるＹＥＳ判定の場合に、退避面設定工程Ｓ１０へ戻り、退避面設定工程Ｓ１０から測定対象物情報取得工程Ｓ２０までの工程が実行されてもよい。

【0146】

測定対象物移動判断工程Ｓ２２において、退避面設定工程Ｓ１０における退避面の設定に用いられたプローブ２４と測定対象物４２との相対位置と、測定対象物情報取得工程Ｓ２０において取得された測定対象物情報を用いて算出されたプローブ２４と測定対象物４２との相対位置とが不一致の場合に、警告音を発して測定対象物４２が移動されている異常の発生を通知することが可能である。

【0147】

また、測定対象物移動判断工程Ｓ２２において、退避面設定工程Ｓ１０における退避面の設定に用いられたプローブ２４と測定対象物４２との相対位置と、測定対象物情報取得工程Ｓ２０において取得された測定対象物情報を用いて算出されたプローブ２４と測定対象物４２との相対位置とが不一致の場合に、自動測定が一次中断されることも可能である。

【0148】

［退避面の設定の詳細な説明］
次に、退避面の設定の詳細について説明がされる。退避面設定には、プローブ２４と測定対象物４２との相対位置の算出、測定対象物の特定、及び退避面の算出が含まれる。

【0149】

＜相対位置の算出＞
図５は相対位置の算出の概念図である。図５は、図１に示されたテーブル１４に載置された測定対象物４２が模式的に示されている。図５は図１に示されたテーブル１４に載置された測定対象物４２を上側から見た図である。なお、図５では図１に示されたテーブル１４の図示は省略されている。

【0150】

本実施形態では、図１に示されたプローブ２４と測定対象物４２との相対位置として、プローブ２４に取り付けられた無線通信装置親機４０と、測定対象物４２に取り付けられた無線通信装置子機４４との間の距離が算出される例が示される。

【0151】

図５に示された測定対象物４２は、無線通信装置子機４４Ａ、無線通信装置子機４４Ｂ、及び無線通信装置子機４４Ｃのそれぞれが、測定対象物４２の任意の異なる位置に取り付けられている。

【0152】

無線通信装置子機４４Ａ、無線通信装置子機４４Ｂ、及び無線通信装置子機４４Ｃのそれぞれは、測定対象物４２の設計情報、及び測定対象物４２における取付位置を表す識別情報が記憶されている。

【0153】

無線通信装置子機４４Ａ、無線通信装置子機４４Ｂ、及び無線通信装置子機４４Ｃのそれぞれは、測定対象物情報として、測定対象物４２の設計情報、及び識別情報を無線通信装置親機４０へ送信する。

【0154】

無線通信装置親機４０は、無線通信装置子機４４Ａ、無線通信装置子機４４Ｂ、及び無線通信装置子機４４Ｃのそれぞれから送信された測定対象物情報と、無線通信装置子機４４Ａ、無線通信装置子機４４Ｂ、及び無線通信装置子機４４Ｃのそれぞれとの通信期間を用いて、無線通信装置子機４４Ａ、無線通信装置子機４４Ｂ、及び無線通信装置子機４４Ｃのそれぞれとの距離Ｒ_１、Ｒ_２、及びＲ_３を算出する。

【0155】

図５に示されたＲ_１は無線通信装置子機４４Ａと、無線通信装置親機４０との間の距離である。図１に示されたプローブ２４に取り付けられた無線通信装置親機４０の位置は、プローブ２４の位置とみなされ、図５に示されたＲ_１は、図１に示されたプローブ２４と、図５に示された測定対象物４２における無線通信装置子機４４Ａの取付位置との距離とみなされる。

【0156】

同様に、Ｒ_２は、図１に示されたプローブ２４と、図５に示された測定対象物４２における無線通信装置子機４４Ｂの取付位置との間の距離である。Ｒ_３は図１に示されたプローブ２４と、図５に示された測定対象物４２における無線通信装置子機４４Ｃの取付位置との間の距離である。

【0157】

空気中の光速をＣ、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ａとの通信期間がτ_１、通信処理期間がＴ_１とされると、Ｒ_１は、次の式
Ｒ_１＝Ｃ×（τ_１−Ｔ_１）／２
と表される。

【0158】

ここで、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ａとの通信期間τ_１は、無線通信装置親機４０が無線通信装置子機４４Ａに対して発信し、無線通信装置子機４４Ａが無線通信装置親機４０の発信を受信し、無線通信装置親機４０に対して応答を発信し、無線通信装置親機４０が無線通信装置子機４４Ａからの応答を受信するまでの期間である。

【0159】

通信処理期間Ｔ_１は、無線通信装置親機４０における通信処理期間に、無線通信装置子機４４Ａにおける通信処理期間を加算して求められる。

【0160】

Ｒ_２、及びＲ_３も同様の式により表される。すなわち、無線通信装置親機４０と任意の無線通信装置子機４４との距離Ｒは、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４との通信期間がτ、通信処理期間がＴとされると、Ｒは、次の式
Ｒ＝Ｃ×（τ−Ｔ）／２
と表される。

【0161】

＜測定対象物の特定＞
図６は測定対象物特定の概念図である。ここでいう測定対象物の特定とは、図１に示されたテーブル１４の上における測定対象物４２の位置、及び測定対象物４２の姿勢を特定することである。

【0162】

無線通信装置親機４０の数がｎ_１、無線通信装置子機４４の数がｎ_２、無線通信装置親機４０により算出された無線通信装置親機４０が測定を行った場所の数がｎ_３とされると、プローブ２４と測定対象物４２との相対位置を算出するには、次の式（１）、及び（２）を満たす必要がある。
ｎ_１×ｎ_３≧３…（１）
ｎ_２≧３…（２）

【0163】

図６に示されるように、プローブ２４が一つの場合、無線通信装置親機４０の数ｎ_１は１である。図６に示されるように、プローブ２４を三か所について移動させることで、無線通信装置親機４０が測定を行った場所の数ｎ_３が３となり、上記式（１）が満たされる。そして、図６に示されるように、測定対象物４２に三つの無線通信装置子機４４取り付けられることで、上記式（２）が満たされるので、測定対象物４２の位置、姿勢を特定することができる。

【0164】

図６に符号４０ＡＢが付されて図示された矢印線は、位置４０Ａから位置４０Ｂへのプローブ２４の移動を表している。また、図６に符号４０ＢＣが付されて図示された矢印線は、位置４０Ｂから位置４０Ｃへのプローブ２４の移動を表している。

【0165】

図６に示される例では、位置４０Ａにおいて、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ａとの距離Ｒ_１１、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｂとの距離Ｒ_１２、及び無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｃとの距離Ｒ_１３が算出される。

【0166】

図６に符号４６Ａが付されて示された円弧は、無線通信装置親機４０から距離Ｒ_１１だけ離れた位置を表す円弧である。無線通信装置子機４４Ａは、円弧４６Ａの上のいずれかの位置に配置されている。

【0167】

図６に符号４６Ｂが付されて示された円弧は、無線通信装置親機４０から距離Ｒ_１２だけ離れた位置を表す円弧である。無線通信装置子機４４Ｂは、円弧４６Ｂの上のいずれかの位置に配置されている。

【0168】

図６に符号４６Ｃが付されて示された円弧は、無線通信装置親機４０から距離Ｒ_１３だけ離れた位置を表す円弧である。無線通信装置子機４４Ｃは、円弧４６Ｃの上のいずれかの位置に配置されている。

【0169】

同様に、位置４０Ｂにおいて、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ａとの距離Ｒ_２１、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｂとの距離Ｒ_２２、及び無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｃとの距離Ｒ_２３が算出される。

【0170】

図６では図示の都合上、位置４０Ｂにおける無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ａとの距離Ｒ_２１、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｂとの距離Ｒ_２２、及び無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｃとの距離Ｒ_２３の図示は省略される。また、無線通信装置親機４０と、無線通信装置子機４４Ａ、無線通信装置子機４４Ｂ、及び無線通信装置子機４４Ｃとのそれぞれの距離を表す円弧の図示は省略される。

【0171】

更に、位置４０Ｃにおいて、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ａとの距離Ｒ_３１、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｂとの距離Ｒ_３２、及び無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｃとの距離Ｒ_３３が算出される。

【0172】

図６では図示の都合上、位置４０Ｃにおける無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ａとの距離Ｒ_３１、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｂとの距離Ｒ_３２、及び無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｃとの距離Ｒ_３３の図示は省略される。また、無線通信装置親機４０と、無線通信装置子機４４Ａ、無線通信装置子機４４Ｂ、及び無線通信装置子機４４Ｃとのそれぞれの距離を表す円弧の図示は省略される。

【0173】

測定対象物４２における無線通信装置子機４４Ａの位置、測定対象物４２における無線通信装置子機４４Ｂの位置、及び測定対象物４２における無線通信装置子機４４Ｂの位置は、予め特定されている。

【0174】

したがって、無線通信装置親機４０が用いられて測定が行われた三か所の場所について、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４との相対距離が測定対象物４２の三か所について特定され、かつ、測定対象物４２における各無線通信装置子機４４の位置が特定されるので、図１に示されたテーブル１４の上における測定対象物４２の位置、及び測定対象物４２の姿勢が特定される。

【0175】

図６に符号４２Ａが付されて図示された破線は、特定された測定対象物４２の位置、及び測定対象物４２の姿勢が表されている。換言すると、符号４２Ａが付された破線は測定対象物４２の外形を表している。

【0176】

図６において、測定対象物４２の外形４２Ａは、平面における二次元の領域として図示されているが、測定対象物４２は三次元形状を有しているので、測定対象物４２の外形４２Ａは三次元形状となる。

【0177】

本実施形態では、ｎ_１×ｎ_３≧３を満たす例として、プローブ２４が一つ備えられる態様において、無線通信装置親機４０が測定を行った場所の数ｎ_３が３以上とされる態様が例示されたが、無線通信装置親機４０の数ｎ_１が３以上とされてもよい。

【0178】

無線通信装置親機４０の数ｎ_１が３以上とされる例として、プローブ２４の異なる三か所に無線通信装置親機４０が取り付けられる態様が挙げられる。プローブ２４が三つ以上備えられ、それぞれに無線通信装置親機４０が取り付けられてもよい。

【0179】

＜退避面の算出＞
図７は退避面の設定の概念図である。図７に示される退避面４８として、測定対象物の外形４２Ａから距離Ｌだけ離された面が設定される。距離Ｌは、プローブ２４の制動距離に、プローブ２４の制動距離に対する余裕を表す安全距離を加算して算出することができる。

【0180】

プローブ２４の制動距離とは、プローブ２４の移動中に減速指令を与えた際に、減速指令の送信タイミングからプローブ２４の減速が終了するまでの期間にプローブ２４が移動する距離である。

【0181】

＜衝突防止策＞
図７に示された白抜き矢印線を用いて表されたＶ_１は、自動測定中のプローブ２４の速さである。また、白抜き矢印線を用いて表されたＶ_２は、衝突防止策が実行された場合のプローブ２４の速さである。

【0182】

図７に示された衝突防止策が実行された場合のプローブ２４の速さＶ_２は、自動測定中のプローブ２４の速さＶ_１未満とされる。すなわち、衝突防止策として、プローブ２４が退避面４８を通過して測定対象物４２に近接した場合に、プローブ２４を減速させるプローブ２４の移動制御が実行可能である。

【0183】

衝突防止策実行中のプローブ２４の速さＶ_２は、プローブ２４を測定対象物４２に接触させた際に、プローブ２４、及び測定対象物４２に破損が生じないプローブ２４の速さである。

【0184】

衝突防止策実行中のプローブ２４の速さＶ_２は、測定対象物４２の材料、加工精度等の条件、及びプローブ２４の性能等の条件を用いて決められることが可能である。

【0185】

他の衝突防止策として、プローブ２４を退避面４８に沿って移動させ、退避面４８における測定位置との距離が最短となる位置から測定位置へ向けてプローブ２４を移動させる態様が可能である。

【0186】

＜無線通信装置におけるデータ通信の手順＞
図８は無線通信装置親機と無線通信装置子機との間のデータ通信の説明図である。無線通信装置におけるデータ通信は以下の手順により実行される。図８では、図１に示された無線通信装置親機４０は親機と記載する。無線通信装置子機４４は子機と記載する。

【0187】

まず、親機は子機呼出を送信する。子機が複数の場合、各子機に対して子機呼出を送信する。親機から送信された子機呼出を受信した子機は、親機に対して子機呼出を受信したことを表す応答を送信する。

【0188】

子機から送信された応答を親機が受信すると、受信した応答に対応する子機に対して測定対象物情報の送信を要求する測定対象物情報送信要求を送信する。親機から送信された測定対象物情報送信要求を受信した子機は、子機に具備されるメモリに記憶されている測定対象物情報を読み出し、読み出した測定対象物情報を親機へ送信する。

【0189】

子機から送信された測定対象物情報を親機が受信すると、図２に示された通信データ取得部２８Ｃを介して、親機はコンピュータ３２の測定対象物情報取得部１１２へ測定対象物情報が送出される。

【0190】

＜退避面の設定の手順＞
図９は退避面の設定の手順を示すフローチャートである。図９に示された測定対象物配置工程Ｓ１００では、図１に示されたテーブル１４に測定対象物４２が配置される。図９に示された通信確立工程Ｓ１０２では、図１に示された無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４との間の通信を確立させる。

【0191】

図９に示された通信確立工程Ｓ１０２は、図８に示された親機から子機への子機呼出送信、子機の子機呼出受信、子機から親機への相当送信、親機の応答受信に対応している。

【0192】

通信確立工程Ｓ１０２において、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４との間の通信が確立されると、測定対象物情報取得工程Ｓ１０４において、無線通信装置親機４０は無線通信装置子機４４から送信される測定対象物情報を取得する。

【0193】

測定対象物情報取得工程Ｓ１０４において、無線通信装置親機４０が測定対象物情報を取得すると、設計情報取得工程Ｓ１０５において、図１に示された測定対象物４２の設計情報が取得される。

【0194】

図９に示された測定対象物情報取得工程Ｓ１０４において、測定対象物情報が取得され、設計情報取得工程Ｓ１０５において、図１に示された測定対象物４２の設計情報が取得されると、相対位置算出工程Ｓ１０６において、図１に示されたプローブ２４と測定対象物４２との相対位置が算出される。

【0195】

そして、図９に示された測定対象物特定工程Ｓ１０８において、図１に示された測定対象物４２の位置、及び測定対象物４２の姿勢を表す測定対象物４２の外形４２Ａが特定される。更に、図９に示された退避面設定工程Ｓ１１０において、図７に示された退避面４８が算出され、設定される。

【0196】

図９に示された退避面設定工程Ｓ１１０において、図７に示された退避面４８が設定されると、退避面の定は終了される。

【0197】

［退避面の設定の変形例］
以下に示される退避面の設定の変形例は、無線通信装置子機４４の数ｎ_２が１の場合であり、無線通信装置親機４０を三か所について移動させて、無線通信装置子機４４一つあたりの無線通信装置親機４０が測定を行った場所の数ｎ_３が３とされることで、ｎ_１×ｎ_３≧３を満たすものの、式（３）
ｎ_２＜３…（３）
を満たし、測定対象物の姿勢が特定されない場合の例である。

【0198】

＜相対位置の算出＞
図１０は退避面の設定の変形例における相対位置の算出の概念図である。図１０には、無線通信装置子機４４の数ｎ_２が１の場合であり、測定対象物４２に無線通信装置子機４４Ｄが一つだけ取り付けられている場合が示されている。

【0199】

図１０に示された場合は、プローブ２４と測定対象物４２との相対位置として、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｄとの距離Ｒ_１１のみが算出される。そうすると、測定対象物４２の位置は特定することができるが、測定対象物４２の姿勢を特定することができない。

【0200】

＜測定対象物の特定＞
図１１は退避面の設定の変形例における相対位置の算出の説明図である。図１１に示されるように、無線通信装置親機４０を移動させて、三か所以上の位置における無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｄとの距離が算出される。

【0201】

換言すると、図１１に図示された場合は、無線通信装置親機４０により算出された無線通信装置親機４０が測定を行った場所の数ｎ_３が３とされるので、上記式（１）に示されたｎ_１×ｎ_３≧３を満たしているので、無線通信装置子機４４Ｄが取り付けられている測定対象物４２の位置が特定される。

【0202】

図１１に符号４０ＡＢが付されて図示された矢印線は、位置４０Ａから位置４０Ｂへのプローブ２４の移動を表している。また、図１１に符号４０ＢＣが付されて図示された矢印線は、位置４０Ｂから位置４０Ｃへのプローブ２４の移動を表している。

【0203】

図１１に示される例では、位置４０Ａにおいて、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｄとの距離Ｒ_１１が算出される。図１１に示された無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｄとの距離Ｒ_１１は、図１０に示された無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｄとの距離Ｒ_１１と同一である。

【0204】

次に、無線通信装置親機４０を位置４０Ｂへ移動させ、位置４０Ｂにおいて、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｄとの距離Ｒ_１２が算出される。更に、無線通信装置親機４０を位置４０Ｃへ移動させ、位置４０Ｃにおいて、無線通信装置親機４０と無線通信装置子機４４Ｄとの距離Ｒ_１３が算出される。

【0205】

図１１に示された円弧４１Ａは、位置４０Ａにおける無線通信装置親機４０から距離Ｒ_１１の位置を表している。図１１に示された円弧４１Ｂは、位置４０Ｂにおける無線通信装置親機４０から距離Ｒ_１２の位置を表している。図１１に示された円弧４１Ｃは、位置４０Ｃにおける無線通信装置親機４０から距離Ｒ_１３の位置を表している。

【0206】

図１１に示された円弧４１Ａ、円弧４１Ｂ、及び円弧４１Ｃの交点が、無線通信装置子機４４Ｄの位置として特定される。先に説明したように、無線通信装置子機４４Ｄの位置、及び測定対象物４２の設計情報を用いて、図１に示されたテーブル１４の上における測定対象物４２の全体の位置は特定可能である。

【0207】

一方、ｎ_２＝１であり、ｎ_２＜３となるので、これらの情報を用いて測定対象物４２の姿勢を特定することができない。そこで、以下に説明されるように測定対象物４２が特定され、測定対象物４２に対応する退避面が算出され、算出された退避面が設定される。

【0208】

＜退避面の算出＞
図１２は退避面の設定の変形例における測定対象物の特定、及び退避面の設定の概念図である。図１２に示されるように、無線通信装置子機４４Ｄの位置から最も離れた測定対象物４２の位置までの距離Ｒ_１０が算出される。そして、無線通信装置子機４４Ｄの位置から距離Ｒ_１０の範囲である測定対象物４２の存在範囲４２Ｂが測定対象物４２として特定される。すなわち、特定された測定対象物４２の存在範囲４２Ｂは測定対象物４２が存在しうる最大範囲を表している。図１２には二次元の測定対象物４２の存在範囲４２Ｂが例示されているが、実際の測定対象物４２の存在範囲４２Ｂは無線通信装置子機４４Ｄの位置を中心とする半径Ｒ_１０の球とされる。

【0209】

そして、測定対象物４２の存在範囲４２Ｂから距離ＬＡだけ離された面が退避面４８Ａとして設定される。退避面４８Ａは、測定対象物４２の存在範囲４２Ｂに対応して、無線通信装置子機４４Ｄの位置を中心とする半径Ｒ_１０＋ＬＡの球とされる。

【0210】

先に説明した実施形態と同様に、距離ＬＡは、プローブ２４の制動距離にプローブ２４の制動距離に対する余裕を表す安全距離を加算して算出することができる。

【0211】

図２４は退避面の設定の他の変形例における測定対象物の特定、及び退避面の設定の概念図である。図２４に示された無線通信装置子機４４の数ｎ_２が２の場合は、無線通信装置子機４４Ａ、及び無線通信装置子機４４Ｂの位置を通る直線が中心軸４５であり、中心軸４５から最も離れた測定対象物４２の位置と、中心軸４５との最短距離が半径とされる円柱の外周面が、測定対象物４２の存在範囲４２Ｃとされる。

【0212】

そして、測定対象物４２の存在範囲４２Ｃについて安全距離ＬＡが考慮された円柱の外周面が退避面４８Ｂとされる。

【0213】

図２４において、外周面が退避面４８Ｂとされる円柱の半径は符号４８Ｃが付されて図示される。外周面が退避面４８Ｂとされる円柱の軸方向の長さは測定対象物４２の存在範囲４２Ｃにおける軸方向の全長に２×ＬＡが加算された値とされる。

【0214】

外周面が退避面４８Ｂとされる円柱の端面４８Ｃ、及び端面４８Ｅは、測定対象物４２において無線通信装置子機４４Ａ、及び無線通信装置子機４４Ｂのそれぞれから、中心軸４５の両端方向に突出した部分から決められる。

【0215】

＜衝突防止策＞
図１３は退避面の設定の変形例における衝突防止策の概念図である。ｎ_１×ｎ_３≧３を満たさない場合に退避面４８Ａが設定されると、自動測定は以下の手順に従う。まず、プローブ２４を測定対象物４２に向けて移動させる。プローブ２４を測定対象物４２に向けて移動させる期間のプローブ２４の速さはＶ_１１である。

【0216】

プローブ２４が退避面４８Ａに到達すると、プローブ２４を退避面４８Ａに沿って移動させる。プローブ２４を退避面４８Ａに沿って移動させる期間のプローブ２４の速さはＶ_１２である。

【0217】

プローブ２４を退避面４８Ａに沿って移動させる期間のプローブ２４の速さＶ_１２は、プローブ２４を測定対象物４２に向けて移動させる期間のプローブ２４の速さＶ_１１未満とされる。

【0218】

プローブ２４を退避面４８Ａに沿って移動させる期間のプローブ２４の速さＶ_１２は、プローブ２４を測定対象物４２に接触させた際に、プローブ２４、及び測定対象物４２に破損が生じないプローブ２４の速さとされてもよい。

【0219】

退避面４８Ａに沿って移動させたプローブ２４が、退避面４８Ａにおける測定対象物４２の測定位置４２Ｃとの距離が最短となる位置に到達すると、プローブ２４を測定対象物４２の測定位置４２Ｃに向けて移動させる。

【0220】

プローブ２４を測定対象物４２の測定位置４２Ｃに向けて移動させる期間のプローブ２４の速さはＶ_１３である。プローブ２４を測定対象物４２の測定位置４２Ｃに向けて移動させる期間のプローブ２４の速さＶ_１３は、プローブ２４を退避面４８Ａに沿って移動させる期間のプローブ２４の速さＶ_１２以下とされる。

【0221】

プローブ２４を測定対象物４２の測定位置４２Ｃに向けて移動させる期間のプローブ２４の速さＶ_１３は、プローブ２４を測定対象物４２に接触させた際に、プローブ２４、及び測定対象物４２に破損が生じないプローブ２４の速さとされる。

【0222】

本変形例では、一つの無線通信装置子機を用いて測定対象物情報が取得される態様を例示したが、二つの無線通信装置子機を用いて測定対象物情報が取得される態様も可能である。かかる態様では、無線通信装置親機は二か所について二つの無線通信装置子機のそれぞれを用いて測定対象物情報を取得する。

【0223】

＜退避面の設定の手順＞
図１４は測定対象物の退避面の設定の変形例の手順を示すフローチャートである。図１４に示された測定対象物配置工程Ｓ２００、及び通信確立工程Ｓ２０２は、図１３に示された測定対象物配置工程Ｓ１００、及び通信確立工程Ｓ１０２に対応している。ここでは、測定対象物配置工程Ｓ２００、及び通信確立工程Ｓ２０２の説明は省略する。

【0224】

図１４に示された測定対象物情報取得工程Ｓ２０４では、図１１に示されるように、プローブ２４を移動させて、プローブ２４の三か所以上の位置において、測定対象物情報が取得される。

【0225】

図１４に示された相対位置算出工程Ｓ２０６では、プローブ２４と測定対象物４２との相対位置として、図１２に示されたプローブ２４に取り付けられた無線通信装置親機４０と、測定対象物４２に取り付けられた無線通信装置子機４４Ｄとの距離Ｒ_１１が算出される。

【0226】

プローブ２４に取り付けられた無線通信装置親機４０と、測定対象物４２に取り付けられた無線通信装置子機４４Ｄとの距離Ｒ_１１が算出されると、図１４に示された測定対象物特定工程Ｓ２０８へ進む。

【0227】

図１４に示された測定対象物特定工程Ｓ２０８では、図１３に示された測定対象物４２の存在範囲４２Ｂが特定される。図１３に示された測定対象物４２の存在範囲４２Ｂが特定されると、図１４に示された退避面設定工程Ｓ２１０において、図１３に示された退避面４８Ａが算出され、設定される。

【0228】

図１４に示された退避面設定工程Ｓ２１０において、図１３に示された退避面４８Ａが設定されると、退避面の設定は終了される。

【0229】

［パートプログラムの説明］
図１に示された三次元測定機１０を用いた自動測定に適用されるパートプログラムについて説明がされる。図１５はパートプログラムの一例の説明図である。図１５にはパートプログラムが模式的に図示されている。

【0230】

図１５には円測定の際の四か所の測定位置の情報、平面測定の際の三か所の測定位置の情報が記載されたパートプログラムが例示されている。図１５に示されたパートプログラムは、Ｘ、Ｙ、及びＺで示されるワーク座標系の座標値を用いて測定位置が記載されている。図１５に示されたパートプログラムは、Ｉ、Ｊ、及びＫを用いて、図１に示されたプローブ２４が測定ポイントに接触するときの移動方向であるプロービングベクトルが記載されている。Ｌには、ずれ距離、速度、加速度、又は接触角度等の警告を発する情報が数値として記載されてもよい。

【0231】

パートプログラムは、ワーク座標系が自動的に登録されるワーク座標系登録プログラムが含まれていてもよい。

【0232】

［ワーク座標系の登録］
次に、三次元測定機におけるワーク座標系の登録について説明がされる。一般に、測定対象物であるワークを測定する場合、ワークに合った基準であるワーク座標系が設定される。

【0233】

ワーク座標系の登録は、空間補正、原点設定、及び基準軸設定に大別される。以下に、空間補正、原点設定、及び基準軸設定の順に説明をする。

【0234】

図１６は空間補正の説明図である。空間補正では、まず、測定対象物における任意の平面４００が測定される。平面４００の測定によって、平面４００とＺ_０軸の交点４０２、及び平面４００の法線ベクトル４０４が決められる。

【0235】

次に、平面４００の法線ベクトル４０４とＺ軸が平行にされる。そうすると、図１６に実線を用いて図示されたＸ_０Ｙ_０Ｚ_０座標系は、破線を用いて図示されたＸ_１Ｙ_１Ｚ_１座標系に補正される。Ｘ_０Ｙ_０Ｚ_０座標系がＸ_１Ｙ_１Ｚ_１座標系に補正される処理は空間補正と呼ばれる。

【0236】

そして、交点４０２に原点４０６を平行移動させる。そうすると、Ｘ_１Ｙ_１Ｚ_１座標系は、長破線を用いて図示されたＸ_２Ｙ_２Ｚ_２座標系とされる。以上の処理を経て、ワーク座標系のＺ軸の方向、及びワーク座標系の原点が決定される。

【0237】

図１７は原点設定の説明図である。原点設定では、まず、穴４１０が測定される。穴４１０の測定によって、穴４１０の中心４１２が求められる。穴４１０の中心４１２に原点４０６を平行移動させる。

【0238】

そうすると、図１７に実線を用いて図示されたＸ_２Ｙ_２Ｚ_２座標系は、破線を用いて図示されたＸ_３Ｙ_３Ｚ_３座標系に補正される。以上の処理を経て、ワーク座標系のＸＹ軸の原点がＸ_３Ｙ_３Ｚ_３座標系の原点として決定される。

【0239】

図１８は基準軸設定の説明図である。基準軸設定では、まず、穴４２０が測定される。穴４２０の測定によって穴４２０の中心４２２が求められる。次に、Ｘ_３軸が穴４２０の中心４２２を通る位置までＸ_３軸を回転させる。αはＸ_３軸を回転させる角度を表している。

【0240】

そうすると、実線を用いて図示されたＸ_３Ｙ_３座標系は、破線を用いて図示されたＸ_４Ｙ_４座標系に補正される。以上の処理を経て、ワーク座標系のＸＹ軸の方向として、図１８のＸ_４Ｙ_４座標系が決定される。

【0241】

すなわち、空間補正、原点設定、及び基準軸設定を経て、図１８に示されたＸ_４軸はワーク座標系のＸ軸とされる。また、図１８に示されたＹ_４軸はワーク座標系のＹ軸とされる。図１７に示されたＺ_３軸はワーク座標系のＺ軸とされる。

【0242】

ここで説明したワーク座標系の登録方法は一例であり、ワーク座標系の登録方法は、三次元測定機に適用可能な公知の方法が適用されうる。ワーク座標系の登録は、図２に示されたコンピュータ３２を用いてワーク座標系を登録するプログラムを実行することで、操作者の操作を介さずにワーク座標系の登録が可能である。

【0243】

［第一実施形態の作用効果］
上記の如く構成された三次元測定機、及び測定方法によれば、以下の作用効果を得ることが可能である。

【0244】

＜作用効果１＞
プローブ２４に取り付けられた無線通信装置親機４０を用いて、測定対象物４２に取り付けられた無線通信装置子機４４から測定対象物情報が測定対象物４２と非接触で取得される。測定対象物情報は、無線通信装置子機４４を識別する識別情報、及び測定対象物の設計情報が含まれる。

【0245】

無線通信装置親機４０を用いて取得された測定対象物情報から、三次元測定機１０における測定対象物４２の位置、及び測定対象物４２の姿勢を表す測定対象物４２の外形４２Ａが特定され、又は三次元測定機１０における測定対象物４２が存在しうる範囲である、測定対象物４２の存在範囲４２Ｂが特定される。

【0246】

測定対象物４２の外形４２Ａから、プローブの制動距離に余裕を表す安全距離が加算された距離Ｌだけ離された退避面４８、又は測定対象物４２の存在範囲４２Ｂから、プローブの制動距離に余裕を表す安全距離が加算された距離ＬＡだけ離された退避面４８Ａが設定される。

【0247】

三次元測定機１０はプローブ２４を移動させる際に、退避面４８、又は退避面４８Ａにプローブ２４が近接すると、衝突防止策の実行が可能である。

【0248】

＜作用効果２＞
三次元測定機１０は、測定対象物４２の位置が常に認識されて衝突防止策が実行されることが望まれる。従来の三次元測定機では、測定対象物の登録が測定前にのみ行われ、測定中には行われない。そうすると、測定中に測定対象物が移動されると、プローブと測定対象物との衝突の発生が懸念される。

【0249】

本実施形態に示された三次元測定機１０は、自動測定期間中において、無線通信装置親機４０を用いた測定対象物情報の取得が行われ、測定対象物４２の外形４２Ａ、又は測定対象物４２の存在範囲４２Ｂが更新されることで、自動測定期間中において測定対象物４２が移動された場合にも、測定対象物４２の移動に対応した退避面４８、又は測定対象物４２の移動に対応した退避面４８Ａが設定される。そして、測定対象物４２の移動に対応した衝突防止策の実行が可能である。

【0250】

＜作用効果３＞
衝突防止策として、退避面４８、又は退避面４８Ａにプローブ２４が近接すると、プローブ２４の速さを減速することで、プローブ２４と測定対象物４２との衝突を回避することが可能である。

【0251】

＜作用効果４＞
三次元測定機における自動測定では、任意の測定位置と他の測定位置との間のプローブの移動は安全で最短の移動経路が設定されることが望まれる。しかし、従来の三次元測定機では、安全で最短のプローブの移動経路の設定は手動で実行される。

【0252】

本実施形態に示された三次元測定機１０では、衝突防止策として、退避面４８、又は退避面４８Ａにプローブ２４が近接すると、退避面４８、又は退避面４８Ａに沿ってプローブ２４を移動させることで、退避面４８、又は退避面４８Ａに沿う安全、かつ、最短のプローブ２４の移動経路の設定が可能である。

【0253】

＜他の変形例＞
本実施形態では、無線通信装置子機４４に測定対象物４２の設計情報が記憶されており、無線通信装置親機４０を介して無線通信装置子機４４に記憶されている測定対象物４２の設計情報が取得される態様が例示されるが、図２に示されたコンピュータ３２とデータ通信が可能に接続されたサーバ、又は記憶装置に測定対象物４２の設計情報が記憶され、無線通信装置子機４４は測定対象物４２の識別情報が記憶されていてもよい。

【0254】

コンピュータ３２は、無線通信装置親機４０を介して測定対象物４２の識別情報が取得されると、識別情報をインデックスとして、サーバ、又は記憶装置から、識別情報に対応する測定対象物４２の設計情報を読み出すことが可能である。

【0255】

［第二実施形態に係る三次元測定機の全体構成］
次に、第二実施形態に係る三次元測定機について説明がされる。第二実施形態の説明では、主として第一実施形態と相違する点について説明がされることとし、第一実施形態と共通する点の説明は適宜省略される。

【0256】

図１９は第二実施形態に係る三次元測定機の全体構成図である。図１９に示された三次元測定機１０Ａは、プローブ２２４にカメラユニット２４０Ａ、及びカメラユニット２４０Ｂが取り付けられている。また、測定対象物２４２に、位置表示マーク２４４、及び二次元コード２４６が取り付けられている。カメラユニット２４０Ａ、及びカメラユニット２４０Ｂは撮像装置の一態様である。

【0257】

カメラユニット２４０Ａ、及びカメラユニット２４０Ｂは、位置表示マーク２４４、及び二次元コード２４６を撮像する二台のカメラユニットである。カメラユニット２４０Ａ、及びカメラユニット２４０Ｂの詳細は後述する。

【0258】

図１９に示されたコントローラ２８０は、カメラユニット２４０Ａ、及びカメラユニット２４０Ｂを用いて撮像された位置表示マーク２４４の撮像データ、及び二次元コード２４６の撮像データを取得する。

【0259】

コンピュータ２３２は、コントローラ２８０を介して取得された位置表示マーク２４４の撮像データ、及び二次元コード２４６の撮像データを用いて、プローブ２２４と測定対象物２４２との相対位置を算出する。

【0260】

コンピュータ２３２は、プローブ２２４と測定対象物２４２との相対位置を用いて、測定対象物２４２の位置、及び測定対象物２４２の姿勢を特定する。コンピュータ２３２は、特定された測定対象物２４２の位置、及び測定対象物２４２の姿勢を用いて、退避面を設定する。測定対象物２４２の位置、及び測定対象物２４２の姿勢の特定に代わり、測定対象物２４２の存在範囲が特定されてもよい。

【0261】

三次元測定機１０Ａでは、測定対象物２４２の退避面を用いた衝突防止策であり、プローブ２２４と測定対象物２４２との衝突を回避する衝突防止策が実行される。

【0262】

［制御系、及び情報処理系］
図２０は図１９に示された三次元測定機における制御系、及び情報処理系のブロック図である。図２０に示されたコントローラ２８０は、図２に示されたコントローラ２８の通信データ取得部２８Ｃに代わり、図３に示されたカメラユニット２４０Ａ、及びカメラユニット２４０Ｂの撮像データを取得する撮像データ取得部２８０Ｃを備えている。

【0263】

ここでいうカメラユニット２４０の撮像データは、位置表示マーク２４４の撮像データ、及び二次元コード２４６の撮像データが含まれている。

【0264】

図２０に示されたコンピュータ２３２は、図２に示されたコンピュータ３２の測定対象物情報取得部１１２に代わり、測定対象物情報取得部１１２Ａを備えている。また、図２０に示されたコンピュータ２３２は、複数の測定対象物の設計情報が記憶される設計情報記憶部１１９を備えている。

【0265】

図２０に示された相対位置算出部１１４Ａは、測定対象物情報取得部１１２Ａを用いて取得された撮像データであり、図１９に示された位置表示マーク２４４の撮像データを用いて、カメラユニット２４０Ａと位置表示マーク２４４との距離、及びカメラユニット２４０Ｂと位置表示マーク２４４との距離を算出する。

【0266】

また、図２０に示された相対位置算出部１１４Ａは、図１９に示された二次元コード２４６の撮像データから測定対象物２４２の識別情報を取得する。そして、図２０に示された相対位置算出部１１４Ａは、取得された測定対象物２４２の識別情報をインデックスとして、設計情報記憶部１１９に記憶されている複数の測定対象物についての設計情報の中から、取得された個別情報に合致する測定対象物の設計情報を読み出す。

【0267】

相対位置算出部１１４Ａは、カメラユニット２４０Ａと位置表示マーク２４４との距離、カメラユニット２４０Ｂと位置表示マーク２４４との距離、及び測定対象物２４２の設計情報を用いて、プローブ２２４と測定対象物２４２との相対位置を算出する。

【0268】

図２０には、コンピュータ２３２に設計情報記憶部１１９が備えられる態様が例示されるが、設計情報記憶部１１９はコンピュータ２３２との間でデータ通信が可能なサーバ、又は記憶装置に備えられていてもよい。

【0269】

［相対位置の算出の詳細な説明］
図２１は図１９に示された三次元測定機に適用される対象物測定情報取得の概念図である。図２１に示されるように、カメラユニット２４０Ａは、光学センサ３００、及びフォーカスレンズユニット３０２を備えている。

【0270】

光学センサ３００として、ＣＣＤイメージセンサ、又はＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子が適用可能である。ＣＣＤはＣｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅの省略語である。ＣＭＯＳはＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒの省略語である。

【0271】

フォーカスレンズユニット３０２は、光学センサ３００の撮像面の前面に配置される。フォーカスレンズユニット３０２は複数のレンズが含まれていてもよい。

【0272】

カメラユニット２４０Ａは、光源３０４、及び集光レンズ３０６を備えている。光源３０４は波長λ_１を中心波長とするレーザダイオードが適用可能である。集光レンズ３０６は、光源３０４の発光面の前面に配置されている。

【0273】

カメラユニット２４０Ａは、光学フィルタ３０８を備えている。光学フィルタ３０８は、波長λ_１の光を反射させ、かつ、波長λ_２の光を通過させるダイクロイックミラーが適用可能である。

【0274】

位置表示マーク２４４として、中心励起波長がλ_１であり、中心蛍光波長がλ_２である蛍光染料が適用される場合、蛍光染料に中心波長λ_１の光が照射されると、蛍光染料から中心波長λ_２の光が放射される。

【0275】

測定対象物２４２に蛍光染料が塗布されてもよい。測定対象物２４２に蛍光染料が塗布されたシート等が貼り付けられてもよい。位置表示マーク２４４と二次元コード２４６とが一枚のシートに形成されてもよい。

【0276】

蛍光染料から放射された中心波長λ_２の光は、光学フィルタ３０８を通過して、光学センサ３００の受光面に到達する。図２１に符号３４０が付されて図示された破線は、光源３０４を用いて発生させた光を表している。図２１に符号３４２が付されて図示された実線は、位置表示マーク２４４である蛍光染料を用いて発光させた光を表している。

【0277】

図２１に示されたカメラユニット２４０Ｂは、カメラユニット２４０Ａと同様の構成が適用される。カメラユニット２４０Ｂは、光学センサ３２０、フォーカスレンズユニット３２２、光源３２４、集光レンズ３２６、及び光学フィルタ３２８を備えている。

【0278】

図２１に符号３４４が付されて図示された破線は、光源３２４を用いて発生させた光を表している。図２１に符号３４６が付されて図示された実線は、位置表示マーク２４４である蛍光染料を用いて発光させた光を表している。

【0279】

図２２は相対位置の算出の原理の説明図である。光学センサ３００の結像位置３０１と光学センサ３２０の結像位置３２１との距離がＳとされる。光学センサ３００の結像位置３０１と位置表示マーク２４４の位置２４５とを結ぶ線分３５０と、光学センサ３００の結像位置３０１と光学センサ３２０の結像位置３２１と結ぶ線分３５２とのなす角度がθ_Ａとされる。

【0280】

光学センサ３２０の結像位置３２１と位置表示マーク２４４の位置２４５とを結ぶ線分３５４と、光学センサ３００の結像位置３０１と光学センサ３２０の結像位置３２１と結ぶ線分３５２とのなす角度がθ_Ｂとされる。

【0281】

距離Ｓは、光学センサ３００の結像位置３０１と光学センサ３２０の結像位置３２１を用いて算出される。角度θ_Ａ、及び角度θ_Ｂは、カメラユニット２４０Ａ、及びカメラユニット２４０Ｂの位置表示マーク２４４の撮像データにおける、位置表示マーク２４４の位置と撮像画像の中心位置からのずれを用いて算出される。

【0282】

距離Ｓ、角度θ_Ａ、及び角度θ_Ｂを用いて、光学センサ３００の結像位置３０１と位置表示マーク２４４の位置２４５との間の距離を表す線分３５０の長さ、及び光学センサ３２０の結像位置３２１と位置表示マーク２４４の位置２４５との間の距離を表す線分３５４の長さが算出される。

【0283】

図２３は相対位置から相対座標への変換の説明図である。図２３に示すように、光学センサ３００の結像位置３０１が原点とされる。光学センサ３００の結像位置３０１と光学センサ３２０の結像位置３２１とを結ぶ直線がｕ軸とされる。光学センサ３００の結像位置３０１と光学センサ３２０の結像位置３２１とを結ぶ直線と直交する直線がｖ軸とされる。ｕｖ平面に位置表示マーク２４４の位置２４５が含まれる。

【0284】

位置表示マーク２４４の位置２４５は、ｕｖ座標系の座標値（ｕ_２，ｖ_２）を用いて表されることが可能である。
ｕ_２＝（ｕ_１×ｔａｎθ_Ｂ）／（ｔａｎθ_Ａ＋ｔａｎθ_Ｂ）
ｖ_２＝（ｕ_１×ｔａｎθ_Ｂ）／｛１＋（ｔａｎθ_Ｂ／ｔａｎθ_Ａ）｝

【0285】

但し、ｕ_１は光学センサ３２０の結像位置３２１のｕ軸方向の座標値である。すなわち、ｕ_１は、光学センサ３００の結像位置３０１と光学センサ３２０の結像位置３２１との距離Ｓと置き換えることができる。位置表示マーク２４４の位置２４５は、ｕｖ座標系の座標値（ｕ_２，ｖ_２）を用いて、以下の式により表される。
ｕ_２＝（Ｓ×ｔａｎθ_Ｂ）／（ｔａｎθ_Ａ＋ｔａｎθ_Ｂ）
ｖ_２＝（Ｓ×ｔａｎθ_Ｂ）／｛１＋（ｔａｎθ_Ｂ／ｔａｎθ_Ａ）｝

【0286】

光学センサ３００の結像位置３０１、及び光学センサ３２０の結像位置３２１は、プローブ２２４におけるカメラユニット２４０Ａ、及びカメラユニット２４０Ｂの配置から特定される。そうすると、プローブ２２４と測定対象物２４２の位置表示マーク２４４との距離が算出される。

【0287】

プローブ２２４と測定対象物２４２との相対位置が算出されると、測定対象物２４２の特定、退避面の算出、退避面の設定がされる。測定対象物２４２の特定、退避面の算出、退避面の設定は、先に説明した第一実施形態と同様であり、ここでの説明は省略される。

【0288】

以上説明した本発明の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜構成要件を変更、追加、削除することが可能である。本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有するものにより、多くの変形が可能である。

【0289】

［プログラム発明への適用例］
以上説明した三次元測定機の各部に対応して、コンピュータに三次元測定機の各部の機能を実現させるプログラムを作成することができる。

【0290】

すなわち、コンピュータを、プローブ２４に取り付けられた測定対象物情報取得手段であり、測定対象物４２おける一か所以上の任意の位置において、測定対象物４２を特定する際に用いられる測定対象物情報を測定対象物と非接触で取得する測定対象物情報取得手段、測定対象物情報を用いて、プローブ２４と測定対象物４２との相対位置を算出する相対位置算出手段、測定対象物４２の設計情報を取得する設計情報取得手段、プローブ２４と測定対象物４２との相対位置、及び測定対象物４２の設計情報を用いて、測定対象物４２の位置、及び測定対象物４２の姿勢を表す測定対象物４２の外形４２Ａを特定するか、又は測定対象物４２の存在範囲４２Ｂを特定する測定対象物特定手段、測定対象物４２の外形４２Ａに対応する退避面４８、又は測定対象物４２の存在範囲４２Ｂに対応する退避面４８Ａを算出し、退避面４８、又は退避面４８Ａを設定する退避面設定手段、及びプローブ２４が退避面４８、又は退避面４８Ａよりも測定対象物４２に接近した場合に、プローブ２４と測定対象物４２との衝突を防止する衝突防止策を実行する衝突防止策実行手段として機能させる測定プログラムを構成することが可能である。

【符号の説明】

【0291】

１０…三次元測定機、２４…プローブ、２８，２８０…コントローラ、２８Ｃ…通信データ取得部、３２，２３２…コンピュータ、３２Ａ…ソフトウエア、４２，２４２…測定対象物、４０…無線通信装置親機、４４…無線通信装置子機、１１２，１１２Ａ…測定対象物情報取得部、１１４…相対位置算出部、１１５…測定対象物特定部、１１６…退避面設定部、１１７…設計情報取得部、１１９…設計情報記憶部、１２０…衝突防止策実行判断部、１２２…衝突防止策制御部、２４０Ａ，２４０Ｂ…カメラユニット、２４４…位置表示マーク、２４６…二次元コード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】