特開 2024-137397 測定経路計画装置、測定経路計画システム、方法、及び、プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137397

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】測定経路計画装置、測定経路計画システム、方法、及び、プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/00 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

G01B21/00 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048908

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100131152

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 耕司

(74)【代理人】

【識別番号】100147924

【弁理士】

【氏名又は名称】美恵 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100148149

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100181618

【弁理士】

【氏名又は名称】宮脇 良平

(74)【代理人】

【識別番号】100174388

【弁理士】

【氏名又は名称】龍竹 史朗

(72)【発明者】

【氏名】山本 悠

【テーマコード（参考）】

2F069

【Ｆターム（参考）】

2F069AA04

2F069DD01

2F069DD15

2F069DD25

2F069GG01

2F069GG12

2F069GG62

2F069JJ01

2F069JJ08

2F069JJ10

2F069JJ27

(57)【要約】

【課題】プローブの移動経路上に障害物がある場合でも簡易に測定経路を計画することができる測定経路計画装置を提供する。
【解決手段】測定経路計画装置は、測定対象のワークおよび障害物を含む測定対象空間の形状を定義する測定対象定義部２３１と、測定対象空間内に設定された第１測定点および第２測定点を順に測定する場合に、第１測定点から第２測定点までの間にある、障害物と干渉しない空間でプローブの姿勢を変更する姿勢変更部２３３と、第１測定点および第２測定点の間のプローブの測定経路を計画する経路計画部２３４と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象のワークおよび障害物を含む測定対象空間の形状を定義する測定対象定義部と、
前記測定対象空間内に設定された第１測定点および第２測定点を順に測定する場合に、前記第１測定点から前記第２測定点までの間にある、前記障害物と干渉しない空間でプローブの姿勢を変更する姿勢変更部と、
前記第１測定点および前記第２測定点の間の前記プローブの測定経路を計画する経路計画部と、
を備える、
測定経路計画装置。

【請求項2】

前記第１測定点および前記第２測定点における前記プローブの姿勢を検出する姿勢検出部をさらに備え、
前記測定対象定義部は、前記第１測定点および前記第２測定点それぞれにおける前記プローブの姿勢を定義し、
前記姿勢検出部は、前記第１測定点における前記プローブの姿勢と、前記第２測定点における前記プローブの姿勢とが異なる場合に、前記プローブの姿勢を変更可能で、前記障害物と干渉しない空間が前記測定対象空間内にあるか否かを判定する、
請求項１に記載の測定経路計画装置。

【請求項3】

前記障害物に干渉しない空間を前記測定対象空間内で探索する空間探索部を、さらに備える、
請求項１または２に記載の測定経路計画装置。

【請求項4】

測定対象のワークおよび障害物の形状のデータを作成する形状データ作成装置と、
前記形状データ作成装置から取得した前記測定対象のワークおよび前記障害物の形状のデータに基づいて、前記測定対象のワークおよび前記障害物を含む測定対象空間の形状を定義する測定対象定義部と、
前記測定対象空間内に設定された第１測定点および第２測定点を順に測定する場合に、前記第１測定点から前記第２測定点までの間にある、前記障害物と干渉しない空間でプローブの姿勢を変更する姿勢変更部と、
前記第１測定点および前記第２測定点の間の前記プローブの測定経路を計画する経路計画部と、
を備える、
測定経路計画装置と、
を含む測定経路計画システム。

【請求項5】

前記測定経路計画装置の前記経路計画部が計画した、前記第１測定点および前記第２測定点の間の前記プローブの測定経路を取得し、前記プローブの測定経路に基づいて、前記第１測定点および前記第２測定点の測定を行う測定装置を、さらに含む、
請求項４に記載の測定経路計画システム。

【請求項6】

測定経路計画装置が実行する方法であって、
測定対象のワークおよび障害物を含む測定対象空間の形状を定義し、
前記測定対象空間内に設定された第１測定点および第２測定点を順に測定する場合に、前記第１測定点から前記第２測定点までの間にある、前記障害物と干渉しない空間でプローブの姿勢を変更し、
前記第１測定点および前記第２測定点の間の前記プローブの測定経路を計画する
方法。

【請求項7】

コンピュータに、
測定対象のワークおよび障害物を含む測定対象空間の形状を定義する処理、
前記測定対象空間内に設定された第１測定点および第２測定点を順に測定する場合に、前記第１測定点から前記第２測定点までの間にある、前記障害物と干渉しない空間でプローブの姿勢を変更する処理、
前記第１測定点および前記第２測定点の間の前記プローブの測定経路を計画する処理、
を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、測定経路計画装置、測定経路計画システム、方法、及び、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）による設計が普及しており、製品の寸法・形状、特性、性能等を検査する計画するＣＡＴ（Computer Aided Testing）においても、三次元ＣＡＤで設計した製品の三次元データを活用して測定経路の計画を作成することが増えている。多くの場合、製品の寸法・形状、特性、性能等の検査は、測定用探針であるプローブを予め定められた製品上の測定点に接触させることにより行われる。このため、測定者は、製品の三次元データ上において、プローブの現在の測定点から次の測定点までの移動経路を設定することにより、測定経路の計画を作成することになる。しかしながら、プローブの移動経路の設定は測定者の経験則により設定されるため、同じ製品に対する測定経路の計画であっても測定者ごとに測定経路の長さが異なることが多い。そこで、例えば、特許文献１には、測定対象の製品の外表面から所定の距離だけ外側にオフセットさせたオフセット領域を定義し、オフセット領域内でプローブの移動距離を最適化して測定経路を計画する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３９８９１０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された技術では、プローブをオフセット領域内で単純に移動および姿勢変更をすることにより測定経路を計画している。測定対象の製品がワーク単体であれば、ワークの外表面に定義されたオフセット領域内にプローブに干渉する障害物が無いため、プローブをオフセット領域内で単純に移動および姿勢変更をすることにより測定経路を計画することができる。しかしながら、測定対象の製品が、ワーク上に取付部品、配線、機器等が配置されている場合、ワークの外表面に定義されたオフセット領域内には取付部品、配線、機器等が障害物として存在することになる。この場合、プローブをオフセット領域内で単純に移動および姿勢変更させるだけでは、プローブが移動時に障害物と干渉する可能性がある。このため、プローブをオフセット領域内で単純に移動および姿勢変更させるだけでは、プローブが障害物と干渉する測定経路を計画してしまう可能性がある。

【0005】

本開示は、上述の問題を解決するためになされたものであり、プローブの移動経路上に障害物がある場合でも簡易に測定経路を計画することができる測定経路計画装置、測定経路計画システム、方法、及び、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】

【0006】

上述の目的を達成するために、本開示にかかる測定経路計画装置は、測定対象のワークおよび障害物を含む測定対象空間の形状を定義する測定対象定義部と、測定対象空間内に設定された第１測定点および第２測定点を順に測定する場合に、第１測定点から第２測定点までの間にある、障害物と干渉しない空間でプローブの姿勢を変更する姿勢変更部と、第１測定点および第２測定点の間のプローブの測定経路を計画する経路計画部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、障害物と干渉しない空間でプローブの姿勢を変更させることにより、プローブが障害物に干渉しない測定経路を決定することができる。これにより、プローブの移動経路上に障害物がある場合でも簡易に測定経路を計画することができる測定経路計画装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施の形態１にかかる測定経路計画システムの構成を示す図

【図2】図１に示した測定経路計画装置の制御部の構成を示す図

【図3】図１に示した測定経路計画装置のハードウエア構成の一例を示す図

【図4】実施の形態１にかかるプローブの概要を示す図であり、（Ａ）は姿勢変更前のプローブを示す図であり、（Ｂ）は姿勢変更後のプローブを示す図

【図5】実施の形態１にかかる測定対象空間の概要を示す図

【図6】図５に示した測定対象空間内でのプローブの移動経路を示す図

【図7】図５に示した測定対象空間内でのプローブの姿勢変更を示す図

【図8】図７の姿勢変更後のプローブの移動経路を示す図

【図9】実施の形態１にかかる測定経路計画処理のフローチャート

【図10】実施の形態２にかかる測定経路計画装置の制御部の構成を示す図

【図11】実施の形態２にかかる測定対象空間の概要を示す図

【図12】図１１に示した測定対象空間内でのプローブの移動経路を示す図

【図13】図１１に示した測定対象空間内でのプローブの姿勢変更位置への移動を示す図

【図14】図１３に示した姿勢変更位置でのプローブの姿勢変更を示す図

【図15】図１４の姿勢変更後のプローブの移動経路を示す図

【図16】実施の形態２にかかる探索機能付き測定経路計画処理のフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0009】

（実施の形態１）
以下、本開示の実施の形態１にかかる測定経路計画装置２を含む測定経路計画システム１００について、図面を参照しつつ説明する。なお、同一または同等の部分に同一の符号を付す。

【0010】

測定経路計画装置２は、製品上の測定点を含む測定対象空間を認識することにより、測定対象空間内に存在する障害物と測定点の位置関係に応じて、障害物と干渉しない空間でのプローブの姿勢変更をさせることにより、プローブが障害物と干渉しない測定経路を決定することができる装置である。また、測定経路計画システム１００は、測定経路計画装置２を含むシステムである。

【0011】

図１に示す測定経路計画システム１００は、測定経路計画に使用する各種データを入出力する入出力装置１と、製品上の測定経路を計画する測定経路計画装置２とを含む。入出力装置１は、製品を測定する三次元測定機器１１と、製品を構成するワーク、障害物、製品設置台の形状の各種データを有する三次元ＣＡＤ１２および三次元スキャナ１３と、各種データを表示する表示装置１４と、測定者からの各種データ、指示を入力するための入力操作機器１５とを含む。

【0012】

三次元測定機器１１は、製品を測定するための、プローブを含む測定器を備えている。三次元測定機器１１は、測定器の可動範囲、プローブの情報・位置等の各種データを測定経路計画装置２に出力する。また、三次元測定機器１１は、製品の測定後には、製品の測定データを測定経路計画装置２に出力する。三次元ＣＡＤ１２および三次元スキャナ１３は、製品を構成するワーク、障害物、製品設置台の形状のデータを有している。なお、三次元ＣＡＤ１２は、ワークおよび各種部品を含む製品の形状を設計し、三次元データを生成することも可能である。また、三次元スキャナ１３は、ワーク、各種部品等の実物の形状を読み込み、スキャンデータを生成することも可能である。なお、三次元測定機器１１は、特許請求の範囲における測定装置の一例である。また、三次元測定機器１１、三次元ＣＡＤ１２、三次元スキャナ１３は、特許請求の範囲における形状データ作成装置の一例である。

【0013】

表示装置１４は、測定者により入力された各種データ、指示等を含む表示画面を表示する。表示装置１４は、表示機器と表示機器に文字及び画像を含む表示用データを表示させるため映像信号を出力する表示コントローラとを含む。表示装置１４は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electroluminescence）モニタ等を用いて構成することができる。また、表示コントローラは、例えば、ビデオカード、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、グラフィックボード等の映像信号出力装置を用いて構成することができる。入力操作機器１５は、測定経路計画システム１００を使用する測定者から、製品を構成するワーク、障害物、製品設置台の形状のデータ、指示等の入力を受け付ける。入力操作機器１５は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等を用いて構成することができる。

【0014】

測定経路計画装置２は、入出力装置１から送信される各種データを送受信する入出力処理部２１と、各種データ、プログラムを記憶する記憶部２２と、測定経路計画装置２の各種機能を実行する制御部２３と、とを含む。入出力処理部２１は、三次元測定機器１１から、測定器の可動範囲、プローブの情報・位置等の各種データ、および、測定対象の製品の測定データを取得する。また、入出力処理部２１は、三次元ＣＡＤ１２および三次元スキャナ１３から、製品を構成するワーク、障害物、製品設置台の形状のデータを取得する。入出力処理部２１は、三次元測定機器１１、三次元ＣＡＤ１２、および三次元スキャナ１３から取得した各種データを、記憶部２２に送信し、記憶させる。また、入出力処理部２１は、記憶部２２から、記憶させた三次元測定機器１１、三次元ＣＡＤ１２等の各種データを取得し、制御部２３に送信する。

【0015】

記憶部２２は、入出力処理部２１から受信した、入出力処理部２１が三次元測定機器１１、三次元ＣＡＤ１２等から取得した各種データを記憶する。また、記憶部２２は、制御部２３の各種機能を実行するためのプログラムを記憶する。

【0016】

制御部２３は、図２に示す、測定対象のワークおよび障害物を含む測定対象空間の形状を定義する測定対象定義部２３１と、プローブ３の姿勢および姿勢を変更可能な空間を検出する姿勢検出部２３２と、プローブ３の姿勢を変更する姿勢変更部２３３と、プローブ３の測定経路を計画する経路計画部２３４とを含む。測定対象定義部２３１は、入出力処理部２１を介して記憶部２２から受信した、三次元測定機器１１、三次元ＣＡＤ１２等の各種データを用いて、製品を構成するワークおよびワーク上に配置された障害物の形状を三次元で定義する。また、測定対象定義部２３１は、製品上の測定点の位置および測定時のプローブ３の姿勢を定義する。

【0017】

姿勢検出部２３２は、現在の測定点におけるプローブ３の姿勢と、次の測定点におけるプローブ３の姿勢を検出する。また、姿勢検出部２３２は、現在の測定点と次の測定点とのプローブ３の姿勢が異なる場合、姿勢を変更可能な空間を検出する。姿勢変更部２３３は、姿勢検出部２３２で検出したプローブ３の姿勢を変更可能な空間で、次の測定点の位置に合わせてプローブ３の姿勢を変更する。

【0018】

経路計画部２３４は、製品上でのプローブ３の移動経路から、測定経路を計画する。また、経路計画部２３４は、計画中の測定経路の状態、測定経路の計画結果を逐次、図１に示した入出力処理部２１を介して入出力装置１に送信し、入出力装置１の表示装置１４に表示させる。これにより、測定者は測定経路の計画状況、計画結果を逐次認識することができる。

【0019】

上述した制御部２３の各機能は、ソフトウェアにより実現される機能である。本実施の形態１では、制御部２３の各機能を実現するための処理を実行するソフトウェアを測定経路計画処理プログラムとする。測定経路計画処理プログラムを実行するための測定経路計画装置２のハードウエア構成の一例を図３に示す。

【0020】

測定経路計画装置２は、入出力装置１と接続するための接続機器２０１と、各種プログラム及び各種データを記憶する記憶機器２０２と、各種プログラムを展開するためのメモリ２０３と、各種プログラムを実行するプロセッサ２０４とを備える。接続機器２０１と、記憶機器２０２と、メモリ２０３と、プロセッサ２０４とは、データバス２０５を介して相互に接続されている。

【0021】

接続機器２０１は、入出力装置１と接続することができる接続用ポートである。接続機器２０１は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート等、機器を接続可能な各種ポートを用いて構成することができる。また、接続機器２０１は、図１に示した測定経路計画装置２の入出力処理部２１として機能する。記憶機器２０２は、プロセッサ２０４で実行する各種プログラムと、図１に示した入出力装置１の表示装置１４に表示するための画像、文字等の表示用データが保存されている。記憶機器２０２は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置を用いて構成することができる。また、記憶機器２０２は、図１に示した測定経路計画装置２の記憶部２２として機能する。

【0022】

メモリ２０３は、記憶機器２０２に記憶された各種プログラムを展開するための機器である。メモリ２０３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の揮発性または不揮発性の半導体メモリといった記憶素子および記憶媒体を用いて構成することができる。プロセッサ２０４は、記憶機器２０２に記憶された各種プログラムを読み出してメモリ２０３に展開し、実行する。プロセッサ２０４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-processing Unit）等の処理装置を用いて構成することができる。

【0023】

続いて、本実施の形態１における測定経路の計画の手順について、図４から図８を参照して以下に説明する。なお、以下では便宜上、二次元空間で示しているが、三次元空間であっても原理は同じである。まず、図４に示すのは、製品上の測定点を測定するプローブ３の概要であり、図４（Ａ）には姿勢変更前のプローブ３を示す。プローブ３は、プローブ３の本体であるプローブ本体部３１と、測定点を測定するための探針部３２と、測定点に接触させる探針先端部３３とを含む。プローブ３の探針部３２は、プローブ本体部３１の１つの側面から水平に延びている。図４（Ａ）に示すプローブ３には、例えば、現在の測定点における姿勢が定義されるものとする。

【0024】

プローブ３は、例えば、次の測定点において、現在の測定点とは異なる姿勢で測定する必要がある場合、その姿勢を次の測定点で測定できる姿勢に変更する。この場合、プローブ３には、次の測定点における姿勢を定義する。これにより、例えば、プローブ３の探針部３２を、図４（Ａ）に示した状態から図４（Ｂ）に示す、プローブ本体部３１の１つ角から水平に延びる状態に変更させる。

【0025】

次に、図５に示すのは、製品上の測定点を含む測定対象空間４の概要である。測定対象空間４は、製品を構成するワーク４０と、ワーク４０上に配置された取付部品、配線、機器等の第１障害物４１、第２障害物４２、第３障害物４３と、プローブ３で測定する第１測定点Ｓ１、第２測定点Ｓ２とを含んでいる。図５においては、理解を容易にするために、ワーク４０を白いマス目で示し、第１障害物４１～第３障害物４３を斜線付きのマス目で示し、第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２とを黒いマス目で示している。プローブ３は、第１障害物４１～第３障害物４３に干渉しない経路を移動する。このため、プローブ３は、ワーク４０を示す白いマス目上を移動するものとする。

【0026】

本実施の形態１では、測定者は、第１測定点Ｓ１、第２測定点Ｓ２の順に測定するものとする。第２測定点Ｓ２は第２障害物４２にあるため、第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２にプローブ３が向かう場合、図５の点線矢印で示すとおり、第１測定点Ｓ１から第２障害物４２を回り込んで第２測定点Ｓ２に向かうことになる。

【0027】

第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの経路は、図２に示した制御部２３に含まれる経路計画部２３４によって、例えば、Ａ^＊（A Star）探索アルゴリズム、ＲＲＴ（Rapidly-exploring Random Tree）等の経路計画アルゴリズムを使用して求めることができる。Ａ^＊探索アルゴリズムは、最短経路を求めることが可能であるが、ＲＲＴと比べて計算スピードが遅いというデメリットがある。また、ＲＲＴは、三次元空間でも比較的、計算スピードが速いが、計画した経路が最短経路になるとは限らないというデメリットがある。

【0028】

プローブ３が、第１測定点Ｓ１を測定後、第２測定点Ｓ２に向かう場合、まず、プローブ３は、図６に示すとおり、第２測定点Ｓ２に向かい、第２障害物４２の縁に沿って水平に移動する。図６では、プローブ３の移動経路を網掛けのマス目で示す。

【0029】

プローブ３は、第２測定点Ｓ２に向かうために第２障害物４２を回り込む必要がある。この場合、プローブ３は姿勢を変更し、第２障害物４２を回り込むことになる。測定経路計画装置２の制御部２３に含まれる経路計画部２３４は、図１に示した入出力装置１の三次元測定機器１１から、プローブ３が姿勢の変更時に稼働可能な範囲である可動範囲Ｒを取得している。併せて、経路計画部２３４は、測定者により図１に示した入出力装置１の入力操作機器１５から入力された、プローブ３の姿勢変更後の姿勢を取得する。ここでは、可動範囲Ｒを、例えば、図６に示す、プローブ３のプローブ本体部３１の中心から探針先端部３３まで長さを半径とした半円の範囲とする。

【0030】

制御部２３の姿勢検出部２３２は、可動範囲Ｒ内に第２障害物４２および第３障害物４３に干渉せず、プローブ３を姿勢変更後の姿勢できる空間があるか否か判定する。例えば、制御部２３の姿勢検出部２３２は、プローブ３を図６に示す黒矢印の方向に回転させて姿勢を変更しても、プローブ３の探針部３２が第２障害物４２および第３障害物４３に干渉しない空間があるか否か判定する。図６では、プローブ３を黒矢印の方向に回転させて姿勢を変更しても、プローブ３の探針部３２は、第２障害物４２および第３障害物４３とは干渉しない。

【0031】

そこで、図２に示した制御部２３に含まれる姿勢変更部２３３は、プローブ３を黒矢印の方向に回転させて姿勢を変更する。これにより、プローブ３の探針部３２を、図７に示す移動前の位置である第１中継点Ｐ１から第２測定点Ｓ２に向けて移動させる。制御部２３の姿勢変更部２３３は、プローブ３の姿勢、探針部３２の現在の位置を更新する。

【0032】

その後、図２に示した制御部２３の経路計画部２３４は、経路計画アルゴリズムを使用して、第２測定点Ｓ２までの経路を求める。例えば、制御部２３の経路計画部２３４は、図８に示す点線矢印のとおり、第２障害物４２の縁に沿って経路を定める。制御部２３の経路計画部２３４は、例えば、図８に示す第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの網掛けのマス目で示す経路を、プローブ３の測定経路とする。

【0033】

次に、測定経路計画装置２における測定経路の計画の動作の流れを、図９に示す測定経路計画処理のフローチャートを参照しつつ、以下に説明する。測定経路計画処理は、測定経路計画処理プログラムとして、図３に示した記憶機器２０２に記憶されている。測定者は、測定経路の計画を行うタイミングで、図１に示した入出力装置１の入力操作機器１５から開始指示を入力する。例えば、図１に示した入出力装置１の表示装置１４の画面上に表示されたアイコン、ボタン等を、測定者は入力操作機器１５により選択する。その結果、図３に示した測定経路計画装置２のプロセッサ２０４は、記憶機器２０２に記憶されている測定経路計画処理プログラムをメモリ２０３に読み出し、実行する。

【0034】

図２に示した制御部２３の測定対象定義部２３１は、測定対象となる測定対象空間４の形状を定義する（ステップＳ１０１）。例えば、制御部２３の測定対象定義部２３１は、図５に示した測定対象空間４に含まれる、製品を構成するワーク４０と、ワーク４０上に配置された取付部品、配線、機器等の第１障害物４１、第２障害物４２、第３障害物４３との形状を定義する。ワーク４０、第１障害物４１～第３障害物４３の形状は、例えば、図１に示した記憶部２２に記憶されている、三次元測定機器１１、三次元ＣＡＤ１２、三次元スキャナ１３から取得した各種データをもとに定義される。

【0035】

制御部２３の測定対象定義部２３１は、プローブ３の姿勢と測定位置とを定義する（ステップＳ１０２）。例えば、制御部２３の測定対象定義部２３１は、ステップＳ１０１で定義した測定対象空間４に、測定位置として図５に示した第１測定点Ｓ１、第２測定点Ｓ２を定義する。また、制御部２３の測定対象定義部２３１は、第１測定点Ｓ１、第２測定点Ｓ２それぞれにおけるプローブ３の姿勢を定義する。

【0036】

図２に示した制御部２３の経路計画部２３４は、図１に示した入出力装置１の表示装置１４に測定対象空間４と測定位置を表示させる（ステップＳ１０３）。例えば、制御部２３の経路計画部２３４は、図５に示した第１測定点Ｓ１、第２測定点Ｓ２を含む測定対象空間４を、入出力装置１の表示装置１４に表示させる。

【0037】

図２に示した制御部２３の姿勢検出部２３２は、ステップＳ１０２で定義された、第１測定点Ｓ１、第２測定点Ｓ２それぞれにおけるプローブ３の姿勢に差があるか否か判定する（ステップＳ１０４）。プローブ３の姿勢に差がない場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）、制御部２３の姿勢検出部２３２は、図２に示した制御部２３の経路計画部２３４にプローブ３の姿勢に差がないことを通知する。制御部２３の経路計画部２３４は、第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までを測定する経路を計画する（ステップＳ１０５）。

【0038】

ステップＳ１０４において、プローブ３の姿勢に差がある場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、制御部２３の姿勢検出部２３２は、測定対象空間４内にプローブ３の姿勢を変更可能な空間があるか否か判定する（ステップＳ１０６）。例えば、姿勢検出部２３２は、図６に示した可動範囲Ｒ内でプローブ３を、図６に示す黒矢印の方向に回転させて姿勢を変更しても、プローブ３の探針部３２が第２障害物４２および第３障害物４３に干渉しない空間があるか否か判定する。

【0039】

変更可能な空間がある場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、図２に示した制御部２３に含まれる姿勢変更部２３３は、プローブ３の姿勢を変更する（ステップＳ１０７）。例えば、制御部２３の姿勢変更部２３３は、プローブ３を図６に示した黒矢印の方向に回転させて、姿勢を変更する。これにより、プローブ３の探針部３２を、図７に示す第１中継点Ｐ１から第２測定点Ｓ２に向けて移動させることができる。その後、制御部２３の経路計画部２３４は、ステップＳ１０５を実行し、第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までを測定する経路を計画する。

【0040】

また、変更可能な空間がない場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、制御部２３の姿勢変更部２３３は、測定者にプローブ３を姿勢変更可能な空間に移動させる旨を、図１に示した入出力装置１の表示装置１４に表示させる（ステップＳ１０８）。これにより、測定者は図１に示した入出力装置１の入力操作機器１５を操作して、プローブ３を測定対象空間４の姿勢変更可能な空間に移動させる。

【0041】

制御部２３の姿勢変更部２３３は、プローブ３の現在位置を更新する。また、姿勢変更部２３３は、プローブ３の姿勢を変更する（ステップＳ１０９）。その後、制御部２３の経路計画部２３４は、ステップＳ１０５を実行し、第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までを測定する経路を計画する。制御部２３の経路計画部２３４は、測定経路計画処理を終了する。

【0042】

その後、制御部２３の経路計画部２３４は、図１に示した入出力処理部２１を介して、入出力装置１の三次元測定機器１１に、測定経路計画処理で計画した測定経路のデータを送信する。三次元測定機器１１は、受信した測定経路のデータをもとに、製品を測定する。

【0043】

以上のとおり、実施の形態１によれば、測定経路計画装置２は、測定対象空間４内の第１障害物４１～第３障害物４３と干渉しない空間で、プローブ３の姿勢を変更させることにより、プローブ３が第１障害物４１～第３障害物４３に干渉しない測定経路を決定することができる。このため、測定者は、測定経路計画装置２を使用することにより、プローブ３の移動経路上に第１障害物４１～第３障害物４３がある場合でも簡易に測定経路を計画することができる。

【0044】

（実施の形態２）
上述の実施の形態１では、制御部２３の姿勢検出部２３２が測定対象空間４内にプローブ３の姿勢を変更可能な空間がないと判定した場合、測定者にプローブ３を姿勢変更可能な空間に移動させるものとした。実施の形態２にかかる測定経路計画装置２では、制御部２３の姿勢検出部２３２が測定対象空間４内にプローブ３の姿勢を変更可能な空間がないと判定した場合、制御部２３により測定対象空間４内にプローブ３の姿勢を変更可能な空間があるか探索するものとする。

【0045】

図１０は、本実施の形態２にかかる測定経路計画装置２の制御部２３Ａの構成を示すものである。制御部２３Ａは、測定対象のワークおよび障害物の形状を三次元で定義する測定対象定義部２３１と、プローブ３の姿勢および姿勢を変更可能な空間を検出する姿勢検出部２３２と、プローブ３の姿勢を変更する姿勢変更部２３３と、プローブ３の測定経路を計画する経路計画部２３４と、プローブ３の姿勢を変更可能な空間があるか探索する空間探索部２３５とを含む。

【0046】

空間探索部２３５は、制御部２３の姿勢検出部２３２がプローブ３の姿勢を変更可能な空間がないと判定した場合、測定対象空間４内にプローブ３の姿勢を変更可能な空間があるか探索する。そして、制御部２３の姿勢変更部２３３は、空間探索部２３５が見つけた空間でプローブ３の姿勢を変更する。

【0047】

続いて、本実施の形態２における測定経路の計画の手順について、図１１から図１５を参照して以下に説明する。図１１に示すのは、製品上の測定点を含む測定対象空間４の概要である。測定対象空間４は、製品を構成するワーク４０と、ワーク４０上に配置された取付部品、配線、機器等の第１障害物４１、第２障害物４２、第４障害物４４と、プローブ３で測定する第１測定点Ｓ１、第２測定点Ｓ２とを含んでいる。図１１においては、理解を容易にするために、ワーク４０を白いマス目で示し、第１障害物４１、第２障害物４２および第４障害物４４を斜線付きのマス目で示し、第１測定点Ｓ１と第２測定点Ｓ２とを黒いマス目で示している。プローブ３は、第１障害物４１、第２障害物４２および第４障害物４４に干渉しない経路を移動する。このため、プローブ３は、ワーク４０を示す白いマス目上を移動するものとする。

【0048】

本実施の形態２では、測定者は、第１測定点Ｓ１、第２測定点Ｓ２の順に測定するものとする。第２測定点Ｓ２は第２障害物４２にあるため、第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２にプローブ３が向かう場合、図１１の点線矢印で示すとおり、第１測定点Ｓ１から第２障害物４２を回り込んで第２測定点Ｓ２に向かうことになる。

【0049】

第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの経路は、図１０に示した測定経路計画装置２の制御部２３Ａに含まれる経路計画部２３４によって、例えば、Ａ^＊（A Star）探索アルゴリズム、ＲＲＴ等の経路計画アルゴリズムを使用して求めることができる。プローブ３が、第１測定点Ｓ１を測定後、第２測定点Ｓ２に向かう場合、まず、プローブ３は、図１２に示すとおり、第２測定点Ｓ２に向かい、第２障害物４２の縁に沿って水平に移動する。図１２では、プローブ３の移動経路を網掛けのマス目で示す。

【0050】

プローブ３は、第２測定点Ｓ２に向かうために第２障害物４２を回り込む必要がある。この場合、プローブ３は姿勢を変更し、第２障害物４２を回り込むことになる。しかしながら、図１２に示すとおり、プローブ３のプローブ本体部３１が第４障害物４４にぶつかり、それ以上移動できない。経路を求める経路計画アルゴリズムは、ゴールである第２測定点Ｓ２に向かう方向に経路をとる。このため、この場合、図１０に示した制御部２３Ａの姿勢検出部２３２は、第２測定点Ｓ２により近くなる方向、すなわち、プローブ３を第２測定点Ｓ２に向けて垂直に移動させる。

【0051】

測定経路計画装置２の制御部２３に含まれる経路計画部２３４は、図１に示した入出力装置１の三次元測定機器１１から、プローブ３が姿勢の変更時に稼働可能な範囲である可動範囲Ｒを取得している。併せて、経路計画部２３４は、測定者により図１に示した入出力装置１の入力操作機器１５から入力された、プローブ３の姿勢変更後の姿勢を取得する。ここでは、可動範囲Ｒを、例えば、図１１に示す、プローブ３のプローブ本体部３１の中心から探針先端部３３まで長さを半径とした半円の範囲とする。

【0052】

プローブ３を第２測定点Ｓ２に向けて垂直に移動させた結果、プローブ３の探針部３２が第２障害物４２に接触すると、図１０に示した制御部２３Ａの空間探索部２３５は、可動範囲Ｒ内でプローブ３の姿勢を変更可能な空間を探索する。例えば、空間探索部２３５は、プローブ３の探針先端部３３が第２障害物４２に接触していた位置である第１中継点Ｐ１から、可動範囲Ｒに対して第１障害物４１、第２障害物４２、第４障害物４４が含まれない領域が増える方向に移動する。または、現在のプローブ３の姿勢に対して、変更可能な位置を探索して特定し、移動する。例えば、図１０では、空間探索部２３５は、可動範囲Ｒに対して第１障害物４１、第２障害物４２等が含まれない領域が増える方向、すなわち、第２測定点Ｓ２がある方向とは逆方向に垂直に、プローブ３を移動させる。

【0053】

空間探索部２３５は、プローブ３を垂直に移動させながら、可動範囲Ｒ内でプローブ３を黒矢印の向きに回転させ、姿勢を変更させられる空間を探索する。例えば、空間探索部２３５は、プローブ３を図１３に示す黒矢印の方向に回転させて姿勢を変更しても、プローブ３の探針部３２が第２障害物４２に干渉しない空間を探索する。

【0054】

例えば、図１３では、プローブ３の探針先端部３３を、第１中継点Ｐ１から６マス垂直に移動させている。この場合、可動範囲Ｒには第２障害物４２は含まれていない。また、第４障害物４４は可動範囲Ｒに含まれているものの、プローブ３を第２測定点Ｓ２に向けて回転させるのには支障のない範囲である。

【0055】

この場合、空間探索部２３５は、図１０に示した制御部２３Ａの姿勢変更部２３３に、プローブ３を黒矢印の方向に回転させて姿勢を変更させる。例えば、制御部２３Ａの姿勢変更部２３３は、図１４に示す黒矢印の方向にプローブ３を回転させ、姿勢を変更する。なお、図１４に示す第２中継点Ｐ２は、プローブ３が回転して姿勢を変更する前の、探針先端部３３の位置である。また、図１５に示す第３中継点Ｐ３は、プローブ３が回転して姿勢を変更した後の探針先端部３３の位置である。

【0056】

制御部２３Ａの姿勢変更部２３３は、プローブ３の姿勢、探針部３２の現在の位置を更新する。その後、図１０に示した制御部２３Ａの経路計画部２３４は、経路計画アルゴリズムを使用して、第２測定点Ｓ２までの経路を求める。例えば、制御部２３Ａの経路計画部２３４は、図１５に示す点線矢印のとおり、第３中継点Ｐ３から第２障害物４２の縁に沿って経路を定める。制御部２３の経路計画部２３４は、例えば、図１５に示す第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの網掛けのマス目で示す経路を、プローブ３の測定経路とする。

【0057】

続いて、測定経路計画装置２における測定経路の計画の動作の流れを、図１６に示す探索機能付き測定経路計画処理のフローチャートを参照しつつ、以下に説明する。探索機能付き測定経路計画処理は、探索機能付き測定経路計画処理プログラムとして、図３に示した記憶機器２０２に記憶されている。測定者は、測定経路の計画を行うタイミングで、図１に示した入出力装置１の入力操作機器１５から開始指示を入力する。例えば、図１に示した入出力装置１の表示装置１４の画面上に表示されたアイコン、ボタン等を、測定者は入出力装置１の入力操作機器１５により選択する。その結果、図３に示した測定経路計画装置２のプロセッサ２０４は、記憶機器２０２に記憶されている探索機能付き測定経路計画処理プログラムをメモリ２０３に読み出し、実行する。

【0058】

ステップＳ２０１からステップＳ２０７は、図９に示したステップＳ１０１からステップＳ１０７と同様である。図１０に示した制御部２３Ａの姿勢検出部２３２は、測定対象空間４内にプローブ３の姿勢を変更可能な空間があるか否か判定し（ステップＳ１０６）、変更可能な空間がない場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、制御部２３Ａの空間探索部２３５はプローブ３の姿勢を変更可能な空間を探索する（ステップＳ２０８）。例えば、空間探索部２３５は、図１３に示すとおり、第１中継点Ｐ１からプローブ３を、可動範囲Ｒに対して第１障害物４１、第２障害物４２等が含まれない領域が増える方向、すなわち、第２測定点Ｓ２がある方向とは逆方向に、垂直に移動させる。空間探索部２３５は、プローブ３を垂直に移動させながら、可動範囲Ｒ内でプローブ３を黒矢印の向きに回転させ、姿勢を変更させられる空間を探索する。

【0059】

空間探索部２３５は、測定対象空間４内にプローブ３の姿勢を変更可能な空間があるか否か判定する（ステップＳ２０９）。変更可能な空間がある場合（ステップＳ２０９；ＹＥＳ）、図１０に示した制御部２３Ａの姿勢変更部２３３は、プローブ３の姿勢を変更する。続いて姿勢変更部２３３は、プローブ３の現在位置を更新する（ステップＳ２１０）。その後、制御部２３Ａの経路計画部２３４は、ステップＳ２０５を実行し、第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までを測定する経路を計画する。

【0060】

また、ステップＳ２０９において、変更可能な空間がない場合（ステップＳ２０９；ＮＯ）、姿勢変更部２３３はプローブ３の姿勢を変更できない旨を図１に示した入出力装置１の表示装置１４の表示画面上に表示させる（ステップＳ２１１）。制御部２３Ａの経路計画部２３４は、測定経路計画処理を終了する。

【0061】

その後、制御部２３Ａの経路計画部２３４は、図１に示した入出力処理部２１を介して三次元測定機器１１に、測定経路計画処理で計画した測定経路のデータを送信する。三次元測定機器１１は、受信した測定経路のデータをもとに、製品を測定する。

【0062】

以上のとおり、実施の形態２によれば、測定経路計画装置２は、実施の形態１に示した制御部２３の機能に加えて、制御部２３Ａの空間探索部２３５により、測定対象空間４内にプローブ３の姿勢を変更可能な空間があるか探索することができる。これにより、制御部２３の姿勢検出部２３２が測定対象空間４内にプローブ３の姿勢を変更可能な空間がないと判定した場合でも、測定対象空間４内にプローブ３の姿勢を変更可能な空間があるか探すことができる。

【0063】

（変形例１）
上記の実施の形態１、２において、図１０に示した制御部２３Ａの経路計画部２３４は、例えば、Ａ＊（A Star）探索アルゴリズム、ＲＲＴ等の経路計画アルゴリズムを使用して、第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの経路を求めるものとした。これに限らず、第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの経路を求められる手法、アルゴリズムであれば、いかなるものであってもよい。また、機械学習を使用して第１測定点Ｓ１から第２測定点Ｓ２までの経路を求めてもよい。

【0064】

（変形例２）
上記の実施の形態１、２では、図１に示した入出力装置１に各種データを表示する表示装置１４と、測定者からの各種データ、指示を入力するための入力操作機器１５とを備えるものとした。これに限らず、測定経路計画装置２が、表示装置１４と、入力操作機器１５とを備えるものとしてもよい。また、表示装置１４と入力操作機器１５とは、入出力装置１と別体であってもよい。この場合、入出力装置１の操作入力端子、表示データ出力端子がそれぞれ、本願における表示装置１４、入力操作機器１５に相当する。

【0065】

（変形例３）
実施の形態１では、図９に示すフローチャートのステップＳ１０６において、変更可能な空間がない場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、制御部２３の姿勢変更部２３３は、測定者にプローブ３を姿勢変更可能な空間に移動させる旨を、図１に示した入出力装置１の表示装置１４に表示させる（ステップＳ１０８）ものとした。これに限らず、制御部２３の姿勢変更部２３３は、プローブ３の測定経路の計画を中断し、測定者にその旨を図１に示した入出力装置１の表示装置１４に表示させてもよい。なお、制御部２３の姿勢変更部２３３の代わりに、制御部２３の姿勢検出部２３２、経路計画部２３４が、プローブ３の測定経路の計画を中断し、その旨を入出力装置１の表示装置１４に表示させる、報知手段により報知させる等の手段により、測定者に提示してもよい。

【0066】

（変形例４）
実施の形態１では、図９に示すフローチャートのステップＳ１０６において、姿勢検出部２３２は、変更可能な空間があるか否かを判定した。これに限らず、姿勢検出部２３２は、変更可能な空間があるか否かの判定のタイミングを、経路計画中に変更可能な空間が検出された場合とし、この場合に「変更可能な空間あり」と判定してもよい。また、姿勢検出部２３２は、変更可能な空間があるか否かの判定のタイミングを、経路計画中に空間が検出されない、かつ、プローブ３が第１障害物４１～第４障害物４４に干渉してしまう場合とし、この場合に「変更可能な空間なし」と判定してもよい。

【0067】

また、本開示の実施の形態１、２では、測定経路計画装置２を、専用のシステムとして実現できるものとした。しかしながら、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、上述の測定経路計画装置２における各機能を実現するためのプログラムを、コンピュータが読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）などの記録媒体に格納して配布し、このプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の各機能を実現することができるコンピュータを構成してもよい。そして、各機能をＯＳ（Operating System）とアプリケーションとの分担、またはＯＳとアプリケーションとの協同により実現する場合には、アプリケーションのみを記録媒体に格納してもよい。

【0068】

なお、本開示の技術的範囲は、上記実施の形態と変形例によっては限定されない。本開示は特許請求の範囲に記載された技術的思想の限りにおいて、自由に応用、変形あるいは改良して、実施することができる。

【0069】

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

【0070】

（付記１）
測定対象のワークおよび障害物を含む測定対象空間の形状を定義する測定対象定義部と、
前記測定対象空間内に設定された第１測定点および第２測定点を順に測定する場合に、前記第１測定点から前記第２測定点までの間にある、前記障害物と干渉しない空間でプローブの姿勢を変更する姿勢変更部と、
前記第１測定点および前記第２測定点の間の前記プローブの測定経路を計画する経路計画部と、
を備える、
測定経路計画装置。

【0071】

（付記２）
前記第１測定点および前記第２測定点における前記プローブの姿勢を検出する姿勢検出部をさらに備え、
前記測定対象定義部は、前記第１測定点および前記第２測定点それぞれにおける前記プローブの姿勢を定義し、
前記姿勢検出部は、前記第１測定点における前記プローブの姿勢と、前記第２測定点における前記プローブの姿勢とが異なる場合に、前記プローブの姿勢を変更可能で、前記障害物と干渉しない空間が前記測定対象空間内にあるか否かを判定する、
付記１に記載の測定経路計画装置。

【0072】

（付記３）
前記障害物に干渉しない空間を前記測定対象空間内で探索する空間探索部を、さらに備える、
付記１または２に記載の測定経路計画装置。

【0073】

（付記４）
測定対象のワークおよび障害物の形状のデータを作成する形状データ作成装置と、
前記形状データ作成装置から取得した前記測定対象のワークおよび前記障害物の形状のデータに基づいて、前記測定対象のワークおよび前記障害物を含む測定対象空間の形状を定義する測定対象定義部と、
前記測定対象空間内に設定された第１測定点および第２測定点を順に測定する場合に、前記第１測定点から前記第２測定点までの間にある、前記障害物と干渉しない空間でプローブの姿勢を変更する姿勢変更部と、
前記第１測定点および前記第２測定点の間の前記プローブの測定経路を計画する経路計画部と、
を備える、
測定経路計画装置と、
を含む測定経路計画システム。

【0074】

（付記５）
前記測定経路計画装置の前記経路計画部が計画した、前記第１測定点および前記第２測定点の間の前記プローブの測定経路を取得し、前記プローブの測定経路に基づいて、前記第１測定点および前記第２測定点の測定を行う測定装置を、さらに含む、
付記４に記載の測定経路計画システム。

【0075】

（付記６）
測定経路計画装置が実行する方法であって、
測定対象のワークおよび障害物を含む測定対象空間の形状を定義し、
前記測定対象空間内に設定された第１測定点および第２測定点を順に測定する場合に、前記第１測定点から前記第２測定点までの間にある、前記障害物と干渉しない空間でプローブの姿勢を変更し、
前記第１測定点および前記第２測定点の間の前記プローブの測定経路を計画する
方法。

【0076】

（付記７）
コンピュータに、
測定対象のワークおよび障害物を含む測定対象空間の形状を定義する処理、
前記測定対象空間内に設定された第１測定点および第２測定点を順に測定する場合に、前記第１測定点から前記第２測定点までの間にある、前記障害物と干渉しない空間でプローブの姿勢を変更する処理、
前記第１測定点および前記第２測定点の間の前記プローブの測定経路を計画する処理、
を実行させるためのプログラム。

【符号の説明】

【0077】

１ 入出力装置、２ 測定経路計画装置、３ プローブ、４ 測定対象空間、１１ 三次元測定機器、１２ 三次元ＣＡＤ、１３ 三次元スキャナ、１４ 表示装置、１５ 入力操作機器、２１ 入出力処理部、２２ 記憶部、２３、２３Ａ 制御部、３１ プローブ本体部、３２ 探針部、３３ 探針先端部、４０ ワーク、４１ 第１障害物、４２ 第２障害物、４３ 第３障害物、４４ 第４障害物、１００ 測定経路計画システム、２０１ 接続機器、２０２ 記憶機器、２０３ メモリ、２０４ プロセッサ、２０５ データバス、２３１ 測定対象定義部、２３２ 姿勢検出部、２３３ 姿勢変更部、２３４ 経路計画部、２３５ 空間探索部。

【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】