(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】
(24)【登録日】2023-11-10
(45)【発行日】2023-11-20
(54)【発明の名称】画像測定装置のティーチングプログラム
(51)【国際特許分類】
G01B 11/00 20060101AFI20231113BHJP
【ＦＩ】
G01B11/00 H
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020029848
(22)【出願日】2020-02-25
(65)【公開番号】P2021135108
(43)【公開日】2021-09-13
【審査請求日】2023-01-17
(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】110001612
【氏名又は名称】弁理士法人きさらぎ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 明正
(72)【発明者】
【氏名】小松 浩一
【審査官】飯村 悠斗
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－２０９１９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－０８０８３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－３１９２１９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０
Ｇ０１Ｂ ２１／００－２１／３２
Ｇ０１Ｂ ９／００－ ９／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークが載置される試料台と、前記ワークを撮像する撮像ユニットと、
前記試料台と前記撮像ユニットの少なくとも一部との位置関係を調整する位置調整機構と
を備える画像測定装置のパートプログラムを生成するティーチングプログラムであって、
コンピュータを、
前記画像測定装置の三次元モデルと、前記画像測定装置の前記試料台に載置されたワークの三次元モデルと、前記撮像ユニットに装着された対物レンズの合焦位置を示す円錐形状の三次元モデルと、を仮想空間に生成する三次元モデル生成手段と、
前記画像測定装置の三次元モデル及び前記ワークの三次元モデルに対応する第１画像と、前記ワークの三次元モデルに対応する画像であって前記撮像ユニットによって撮像される前記ワークの画像に対応する第２画像と、を生成し、表示装置に表示させる三次元モデル画像表示手段と、
生成された前記パートプログラムに基づいて測定のシミュレーションを実行するシミュレーション実行部と
として機能させ、
前記測定のシミュレーションにおいては、前記画像測定装置の三次元モデルの前記試料台を示す部分と前記撮像ユニットの少なくとも一部を示す部分との位置関係を順次調整させ、調整された位置関係に応じて前記第１画像及び前記第２画像を順次生成させ、生成された前記第１画像及び前記第２画像が前記表示装置に順次表示させる
画像測定装置のティーチングプログラム。
【請求項2】
前記三次元モデル生成手段は、前記パートプログラムを用いて測定を行った場合に前記対物レンズの合焦位置が移動する軌跡を算出し、この軌跡を示す点列又は三次元自由曲線を前記仮想空間に生成する請求項１記載の画像測定装置のティーチングプログラム。
【請求項3】
前記コンピュータを、
前記ワークの三次元モデルに含まれる複数の幾何要素の少なくとも一つを入力装置によって選択することにより、前記幾何要素に対応する前記ワークの測定箇所を指定可能な測定箇所指定手段と、
指定された前記測定箇所に基づいてパートプログラムを生成するパートプログラム生成手段と
として機能させる請求項１又は２記載の画像測定装置のティーチングプログラム。
【請求項4】
前記円錐形状の三次元モデルを、半透明な画像として表示させる請求項１～３のいずれか１項記載の画像測定装置のティーチングプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像測定装置のティーチングプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
ワークが載置される試料台と、ワークを撮像する撮像ユニットと、試料台と撮像ユニットの少なくとも一部との位置関係を調整する位置調整機構と、を備える画像測定装置が知られている。この様な画像測定装置を用いて複数のワークを測定する場合、例えば、パートプログラムを利用した自動測定を行う場合がある。この様なパートプログラムは、例えば、測定箇所及び測定方法に関する情報を含んでいる。この様なパートプログラムを生成することを、ティーチングと呼ぶ場合がある。
【0003】
ティーチングには、画像測定装置を使用して実際にワークを測定し、これによってパートプログラムを生成するオンラインティーチングと、画像測定装置及びワークが存在しない環境でパートプログラムを生成するオフラインティーチングと、が存在する。
【0004】
オフラインティーチングでは、例えば、ワークのＣＡＤデータに基づいて仮想空間にワークのＣＡＤモデルを配置し、このＣＡＤモデルの画像をディスプレイ等に表示させる場合がある。この様な場合、ユーザは、このＣＡＤモデルの画像に基づいて測定箇所を指定する場合がある。この様な方法によれば、測定箇所を容易に指定することが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００１－３１９２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来のオフラインティーチングでは、例えば、ワークのＣＡＤデータに基づいて仮想空間にワークのＣＡＤモデルを配置し、このＣＡＤモデルの画像をディスプレイ等に表示させる場合がある。この様な場合、ユーザは、このＣＡＤモデルの画像に基づいて測定箇所を指定する場合がある。この様な方法によれば、測定箇所を容易に指定することが出来る。
【0007】
しかしながら、この様なオフラインティーチングプログラムでは、生成されたパートプログラムの適否を十分に判断することが難しい場合があった。例えば、測定に際してカメラとワークとが干渉しないかどうか等を直感的に判断することが難しい場合があった。
【0008】
本発明は、この様な課題に鑑みなされたものであり、生成されたパートプログラムの適否を直感的に判断することが可能なティーチングプログラムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一の実施形態に係るティーチングプログラムは、ワークが載置される試料台と、ワークを撮像する撮像ユニットと、試料台と撮像ユニットの少なくとも一部との位置関係を調整する位置調整機構と、を備える画像測定装置のパートプログラムを生成する。また、このティーチングプログラムは、三次元モデル生成手段と、三次元モデル画像表示手段と、シミュレーション実行部と、を備える。三次元モデル生成手段は、画像測定装置の三次元モデルと、画像測定装置の試料台に載置されたワークの三次元モデルと、撮像ユニットに装着された対物レンズの合焦位置を示す円錐形状の三次元モデルと、を仮想空間に生成する。三次元モデル画像表示手段は、画像測定装置の三次元モデル及びワークの三次元モデルに対応する第１画像と、ワークの三次元モデルに対応する画像であって撮像ユニットによって撮像されるワークの画像に対応する第２画像と、を生成し、表示装置に表示させる。シミュレーション実行部は、生成されたパートプログラムに基づいて測定のシミュレーションを実行する。また、測定のシミュレーションにおいては、画像測定装置の三次元モデルの試料台を示す部分と撮像ユニットの少なくとも一部を示す部分との位置関係が順次調整され、調整された位置関係に応じて第１画像及び第２画像が順次生成され、生成された第１画像及び第２画像が表示装置に順次表示される。
【0010】
この様なティーチングプログラムによれば、上記第１画像によって撮像ユニットとワークとの位置関係を把握することが出来る。また、上記第２画像によって撮像ユニットから出力されるワークの画像を把握することが出来る。従って、ユーザは、実際のワーク及び画像測定装置を視認することが出来ない環境においても、生成されたパートプログラムの適否を好適に判断することが出来る。例えば、生成されたパートプログラムに基づいて自動測定を行った場合に、画像測定装置とワークとの干渉を避けつつ、好適な測定が実行されるか否かを、直感的に判断することが出来る。
【0011】
また、この様なティーチングプログラムによれば、画像測定装置の三次元モデルが、撮像ユニットに装着された対物レンズの合焦位置を示す円錐状の三次元モデルを含んでいる。この様な構成によれば、ユーザは、ワークの三次元モデルと円錐状の三次元モデルとの関係を上記第１画像等において視認することにより、ワーク及び撮像ユニットの適切な位置関係を直感的に判断することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１実施形態に係る画像測定装置の全体図である。
【図2】同画像測定装置の演算装置２２の構成を示すブロック図である。
【図3】同画像測定装置による自動測定処理のフローチャートである。
【図4】同画像測定装置によるエッジ検出処理について説明するための模式的な図である。
【図5】オフラインティーチングに使用されるコンピュータシステム２´の全体図である。
【図6】オフラインティーチングに使用される演算装置２２´の構成を示すブロック図である。
【図7A】第１実施形態に係るオフラインティーチングプログラムのＧＵＩ画面の一例である。
【図9】ワーク１０の三次元モデル１０Ａの斜視図である。
【図11】第１実施形態に係るオフラインティーチングプログラムの機能ブロック図である。
【図12】オフラインティーチングの手順の一例を示すフローチャートである。
【図13】第１実施形態に係るパートプログラム自動生成プログラムのフローチャートである。
【図14】第１実施形態に係るシミュレーション動画生成プログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
次に、実施形態に係る画像測定装置を、図面を参照して詳細に説明する。尚、以下の実施形態はあくまでも一例であり、本発明を限定する意図で示されるものではない。また、以下の図面は模式的なものであり、説明の都合上、一部の構成を省略することがある。
【0014】
［第１実施形態］
［画像測定装置］
図１は、第１実施形態に係る画像測定装置の全体図である。図１に示す通り、本実施形態に係る画像測定装置は、画像測定機１と、この画像測定機１に接続されたコンピュータシステム２と、を備える。
［画像測定装置］
図１は、第１実施形態に係る画像測定装置の全体図である。図１に示す通り、本実施形態に係る画像測定装置は、画像測定機１と、この画像測定機１に接続されたコンピュータシステム２と、を備える。
【0015】
画像測定機１は、ワーク１０が載置される試料台１１と、試料台１１のＹ方向位置を調整するＹ軸駆動機構１２と、試料台１１に載置されたワーク１０を撮像するカメラ１３と、カメラ１３の周辺に設けられたリングライト１４と、カメラ１３及びリングライト１４のＺ方向位置を調整するＺ軸駆動機構１５と、カメラ１３、リングライト１４及びＺ軸駆動機構１５のＸ方向位置を調整するＸ軸駆動機構１６と、Ｘ軸駆動機構１６を支持するアーム支持体１７と、これらの構成を支持する除振台１８と、を備える。試料台１１の上面は、水平面（ＸＹ平面）と一致する。カメラ１３は、例えば、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等のイメージセンサを含む。Ｙ軸駆動機構１２、Ｚ軸駆動機構１５及びＸ軸駆動機構１６は、例えば、駆動用のモータ、位置調整用のボールねじ、及び、位置検出用のリニアエンコーダ等を備える。カメラ１３から出力された画像データは、カメラ画像データとしてコンピュータシステム２に送信される。また、Ｙ軸駆動機構１２、Ｚ軸駆動機構１５及びＸ軸駆動機構１６に含まれるリニアエンコーダから出力された座標データは、試料台１１に対するカメラ１３の位置を示すカメラ位置データとしてコンピュータシステム２に送信される。尚、以下の説明において、カメラ１３、リングライト１４及びＺ軸駆動機構１５を含む構成を、「撮像ユニット」と呼ぶ場合がある。また、Ｙ軸駆動機構１２、Ｚ軸駆動機構１５及びＸ軸駆動機構１６を含む構成を、「位置調整機構」と呼ぶ場合がある。
【0016】
コンピュータシステム２は、表示装置２１と、演算装置２２と、入力装置２３と、を備える。表示装置２１は、例えば、ディスプレイやプロジェクタ等である。演算装置２２は、内部にＣＰＵやハードディスク等の記憶装置を備える。入力装置２３は、ユーザの操作を入力する操作入力装置であり、例えばマウスやキーボード、ジョイスティック（Ｊ／Ｓ）、タッチパネル等である。
【0017】
図２は、本実施形態に係る演算装置２２の構成を示すブロック図である。
【0018】
カメラ１３から入力されるカメラ画像データは、インタフェース（以下、Ｉ／Ｆと呼ぶ）３１を介して、画像メモリ３２に格納される。表示制御部３６は、例えば、画像メモリ３２に格納されたカメラ画像データに基づいて表示装置２１によって表示される表示画像データを生成し、表示装置２１に送信する。
【0019】
ワーク１０及び画像測定機１のＣＡＤデータは、Ｉ／Ｆ３３を介して、ＣＰＵ３５で画像データ（以下、「ＣＡＤ画像データ」と呼ぶ。）に展開された後、画像メモリ３２に格納される。表示制御部３６は、例えば、画像メモリ３２に格納されたＣＡＤ画像データに基づいて表示画像データを生成し、表示装置２１に送信する。
【0020】
キーボード、Ｊ／Ｓ、及びマウス等の入力装置２３から入力される情報は、Ｉ／Ｆ３４を介して、ＣＰＵ３５に入力される。ＣＰＵ３５は、例えば、マウスポインタの表示装置２１に表示される画像における位置座標（以下、「ポインタ座標」と呼ぶ。）を、表示制御部３６に送信する。表示制御部３６は、例えば、入力されたポインタ座標に基づき、表示画像データを生成する。
【0021】
ＲＯＭ３７は、例えば、パートプログラムを用いた自動測定処理のためのプログラム等を格納する。尚、パートプログラムは、画像測定機１による自動測定処理に用いるものであり、ワーク１０の測定箇所に対応するカメラ位置データ（以下、「撮像位置データ」と呼ぶ。）等の情報を含む。記憶装置３８は、例えば、測定結果の評価等に使用するＣＡＤデータ及びパートプログラム等を格納する。記憶装置３８内のデータは、Ｉ／Ｆ３９を介してＣＰＵ３５に入力される。ＲＡＭ４０は、各種プログラムを格納する他、各種処理のワーク領域を提供する。
【0022】
ＣＰＵ３５は、例えば、ＲＯＭ３７、記憶装置３８、及び、ＲＡＭ４０、並びに、ＲＯＭ３７等に格納された種々のプログラムによりＩ／Ｆ４１を介して画像測定機１を制御し、画像測定機１から上記カメラ画像データ及び上記カメラ位置データを取得し、種々の演算処理及び測定処理を実行する。
【0023】
【0024】
まずユーザは、自動測定処理の準備として、図１に示す様に、ワーク１０を試料台１１に載置する。次に、試料台１１に対するワーク１０の位置及び角度（以下、「ワーク位置」及び「ワーク角度」と呼ぶ。）を調整する。これにより、試料台１１を基準とする座標系（以下、「機械座標系」と呼ぶ。）と、ワーク１０を基準とする座標系（以下、「ワーク座標系」と呼ぶ。）との位置関係が調整される。次にユーザは、機械座標系とワーク座標系との位置関係を取得し、画像測定装置に入力する。次にユーザは、画像測定装置を操作して、パートプログラムを用いた自動測定処理を開始させる。
【0025】
図３は、自動測定プログラムの一例を示すフローチャートである。
【0026】
ステップＳ１０１においては、カメラ位置を撮像位置まで調整する。例えば、パートプログラムにはワーク座標系における撮像位置データが含まれている。演算装置２２は、例えば、上記機械座標系とワーク座標系との相対的な位置関係に基づき、パートプログラム中のワーク座標系における撮像位置データを、機械座標系における撮像位置データに変換し、画像測定機１に送信する。画像測定機１は、受信した撮像位置データに従い、Ｙ軸駆動機構１２、Ｚ軸駆動機構１５及びＸ軸駆動機構１６を駆動して、カメラ位置を撮像位置まで調整する。
【0027】
ステップＳ１０２においては、カメラ１３により、ワーク１０に含まれる測定箇所の撮像を行う。例えば、撮像を実行する旨の信号を画像測定機１に送信し、撮像によって取得されたカメラ画像データを受信する。取得されたカメラ画像データは、表示装置２１に表示することも出来る。
【0028】
ステップＳ１０３においては、取得したカメラ画像データに対し、エッジ検出ツールｔを配置する。エッジ検出ツールｔの配置は、パートプログラムに含まれる情報に従って実行される。例えば、パートプログラムは、エッジ検出ツールｔの種類、並びに、カメラ画像における大きさ、位置及び角度等の情報を含む。エッジ検出ツールｔの種類としては、例えば図４に示す様な矩形状のエッジ検出ツールｔ、円環状のエッジ検出ツール又は円弧状のエッジ検出ツール等が挙げられる。例えば図４に示す矩形状のエッジ検出ツールｔは、測定箇所の輪郭線に沿って延伸するボックスｂと、このボックスｂに含まれる複数の線分ｌと、を備える。図示の例において、複数の線分ｌは、ボックスｂの延伸方向に沿って複数配設され、延伸方向と垂直な方向に延伸する。例えば円環状のエッジ検出ツールにおいては、複数の線分ｌを放射状に配置することも出来る。
【0029】
ステップＳ１０４においては、エッジ検出処理を実行する。例えば、ステップＳ１０３において設定されたエッジ検出ツールｔ（図４）に含まれる線分ｌに沿って画像データの各画素における濃度（照度）を抽出し、濃度（照度）の変化が最も大きい点等をエッジ点ｅとして検出する。ステップＳ１０４においては、エッジ検出ツールｔに含まれる複数の線分ｌに対応して、複数のエッジ点ｅが検出される。この様な複数のエッジ点ｅに基づいて、測定箇所の輪郭線、幅、重心等を測定することが出来る。
【0030】
ステップＳ１０５においては、パートプログラムを確認し、全ての撮像位置で撮像が実行されたか否か判断する。全ての撮像位置で測定が実行されていなかった場合には、ステップＳ１０１に進む。全ての撮像位置で測定が実行されていた場合には、自動測定処理を終了する。
【0031】
［オフラインティーチング］
次に、上述の様なパートプログラムを生成するためのオフラインティーチングについて説明する。
次に、上述の様なパートプログラムを生成するためのオフラインティーチングについて説明する。
【0032】
図５は、オフラインティーチングに使用されるコンピュータシステム２´の図である。コンピュータシステム２´、並びに、コンピュータシステム２´に含まれる表示装置２１´、演算装置２２´、入力装置２３´は、基本的には、コンピュータシステム２、並びに、コンピュータシステム２に含まれる表示装置２１、演算装置２２、入力装置２３と同様に構成されている。ただし、コンピュータシステム２´は、画像測定機１には接続されていない。
【0033】
図６は、オフラインティーチングに使用される演算装置２２´の構成を示すブロック図である。
【0034】
ワーク１０及び画像測定機１のＣＡＤデータは、Ｉ／Ｆ３３´を介して、ＣＰＵ３５´でＣＡＤ画像データに展開された後、画像メモリ３２´に格納される。表示制御部３６´は、例えば、画像メモリ３２に格納されたＣＡＤ画像データに基づいて表示装置２１´によって表示される表示画像データを生成し、表示装置２１´に送信する。
【0035】
キーボード、Ｊ／Ｓ、及びマウス等の入力装置２３´から入力される情報は、Ｉ／Ｆ３４´を介して、ＣＰＵ３５´に入力される。ＣＰＵ３５´は、例えば、マウスポインタのポインタ座標を、表示制御部３６´に送信する。表示制御部３６´は、例えば、入力されたポインタ座標に基づき、表示画像データを生成する。
【0036】
ＲＯＭ３７´は、例えば、パートプログラムを生成するためのオフラインティーチングプログラム等を格納する。記憶装置３８´は、例えば、オフラインティーチングに使用するＣＡＤデータや、パートプログラム等を格納する。記憶装置３８´内のデータは、Ｉ／Ｆ３９´を介してＣＰＵ３５´に入力される。ＲＡＭ４０´は、各種プログラムを格納する他、各種処理のワーク領域を提供する。
【0037】
ＣＰＵ３５´は、例えば、ＲＯＭ３７´、記憶装置３８´、及び、ＲＡＭ４０´、並びに、ＲＯＭ３７´等に格納された種々のプログラムにより、種々の演算処理及び測定処理を実行する。
【0038】
【0039】
本実施形態に係るオフラインティーチングにおいては、演算装置２２´（図５）が、例えば、ワーク１０及び画像測定機１（図１）のＣＡＤデータを取り込み、このＣＡＤデータに基づいてワーク１０及び画像測定機１の三次元モデルの画像を生成し、生成した画像をディスプレイ等の表示装置２１´（図５）に表示させる。ユーザは、例えば、表示装置２１´に表示された三次元モデルの画像を参照し、この画像に表示されたワーク１０の測定箇所をクリック等の操作によって選択することにより、測定箇所のリストを作成する。演算装置２２´は、例えば、この測定箇所のリストに基づいて、各測定箇所に応じた適切な撮像位置、及び、エッジ検出ツールｔの種類、大きさ、位置及び角度等を演算し、パートプログラムとして出力する。出力されたパートプログラムは、図１等を参照して説明した画像測定装置に送信される。
【0040】
図７Ａは、オフラインティーチングプログラムのＧＵＩ（Graphical User Interface）画面の一例である。図７Ｂは、図７Ａの一部の拡大図である。図８は、図７Ｂの一部の拡大図である。図９は、ワーク１０の三次元モデル１０Ａの斜視図である。図１０は、図７Ｂの一部の拡大図である。
【0041】
図７Ａに示す様に、本実施形態に係るオフラインティーチングプログラムのＧＵＩは、例えば、仮想空間に配置された三次元モデルの画像（以下、「仮想空間画像Ｉ１」と呼ぶ。）を表示するウィンドウＷ１と、カメラ１３から出力されるワーク１０の画像に対応する三次元モデル１０Ａの画像（以下、「仮想カメラ画像Ｉ２」と呼ぶ。）を表示するウィンドウＷ２と、測定箇所のリストを表示するウィンドウＷ３と、を備える。また、このＧＵＩは、測定箇所の選択に用いられるパレットＰ１と、照明コントロールに用いられるパレットＰ２と、パートプログラムの生成に用いられる測定実行ボタンＢ１と、仮想空間において測定のシミュレーションを実行するシミュレーションボタンＢ２と、を備える。尚、ＧＵＩに含まれる各構成（ウィンドウＷ１，Ｗ２，Ｗ３、パレットＰ１，Ｐ２、測定実行ボタンＢ１及びシミュレーションボタンＢ２）は、必要に応じて適宜非表示とすることも出来る。
【0042】
ウィンドウＷ１には、例えば図７Ｂに示す様に、仮想空間画像Ｉ１と、仮想空間におけるワーク座標系の座標軸Ｉ１１と、仮想空間における機械座標系の座標軸Ｉ１２と、ワーク１０の三次元モデル１０Ａの位置又は角度を調整する際に使用されるマニュピレータＩ１３と、が表示される。
【0043】
仮想空間画像Ｉ１は、例えば、仮想空間に配置されたワーク１０の三次元モデル１０Ａと、画像測定機１の三次元モデル１Ａと、の画像である。
【0044】
画像測定機１の三次元モデル１Ａは、例えば、試料台１１の三次元モデル１１Ａと、Ｙ軸駆動機構１２の三次元モデル１２Ａと、カメラ１３の三次元モデル１３Ａと、リングライト１４の三次元モデル１４Ａと、Ｚ軸駆動機構１５の三次元モデル１５Ａと、Ｘ軸駆動機構１６の三次元モデル１６Ａと、アーム支持体１７の三次元モデル１７Ａと、除振台１８の三次元モデル１８Ａと、を備える。これら複数の三次元モデル１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ，１７Ａ，１８Ａは、それぞれ、三次元モデルを構成する複数の幾何要素を含む。三次元モデル１１Ａの、三次元モデル１８Ａに対するＹ方向における位置は、三次元モデル１１Ａに対する三次元モデル１３Ａの位置（以下、「第１仮想カメラ位置」と呼ぶ。）のＹ座標の成分に応じて、適宜調整される。同様に、三次元モデル１３Ａ，１４Ａの三次元モデル１８Ａに対するＺ方向における位置、及び、三次元モデル１３Ａ，１４Ａ，１５Ａの三次元モデル１８Ａに対するＸ方向における位置は、第１仮想カメラ位置のＺ座標及びＸ座標の成分に応じて、適宜調整される。
【0045】
また、画像測定機１の三次元モデル１Ａは、例えば図８に示す様に、撮像ユニットに装着される対物レンズの合焦位置を示す三次元モデル１９Ａを備える。三次元モデル１９Ａは、例えば、円錐状の形状を備える。円錐の高さは対物レンズの表面から対物レンズの合焦位置までの距離（作動距離）に対応している。円錐の角度は対物レンズの集光角に対応している。円錐の頂点は対物レンズの合焦位置、及び、カメラ１３によって取得される画像の中心位置に対応している。尚、本実施形態に係るオフラインティーチングプログラムにおいては、対物レンズの種類を設定することも出来る。三次元モデル１９Ａの形状は、対物レンズの合焦位置等に応じて調整される。また、三次元モデル１９Ａは、半透明の画像としても良い。例えば、第１仮想カメラ位置から見て、三次元モデル１９Ａと重なる位置に設けられた他の三次元モデルが視認出来る態様で、三次元モデル１９Ａを表示しても良い。これにより、対物レンズの合焦位置とワーク１０との位置関係をより容易に視認出来る場合がある。
【0046】
また、仮想空間画像Ｉ１は、撮像ユニットに装着される対物レンズの合焦位置が移動する軌跡を示す表示２０Ａを含む。軌跡を示す表示２０Ａは、例えば、パートプログラムによって測定を行った際に、上記円錐の頂点が移動する軌跡を表示する。軌跡を示す表示２０Ａは、例えば、点列、三次元自由曲線又はその他の手段で表現することが出来る。
【0047】
ワーク１０の三次元モデル１０Ａは、複数の幾何要素を含む。例えば図９の例では、下面を示す平面要素１０ａと、側面を示す複数の平面要素１０ｂと、上面を示す平面要素１０ｃと、これら平面要素１０ａ，１０ｂ，１０ｃの輪郭線を示す複数の直線要素１０ｄと、を含む。また、三次元モデル１０Ａは、例えば図９の例では、円筒状の貫通孔を示す円筒要素１０ｅと、この貫通孔と下面又は上面との境界線を示す２つの円要素１０ｆと、四角柱状の貫通孔を示す複数の平面要素１０ｇと、この貫通孔の輪郭線、及び、この貫通孔と下面又は上面との境界線を示す複数の直線要素１０ｈと、切り欠きを示す２つの平面要素１０ｉ及び円筒要素１０ｊと、この切り欠きと他の要素との境界線を示す複数の直線要素１０ｋ及び２つの円要素１０ｌと、を含む。尚、仮想空間の機械座標系における三次元モデル１０Ａの位置は、適宜調整することが出来る。
【0048】
座標軸Ｉ１１（図７Ｂ）は、例えば、仮想空間におけるワーク座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って延伸する矢印の画像を含む。座標軸Ｉ１２は、例えば、仮想空間における機械座標系のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って延伸する矢印の画像を含む。
【0049】
マニュピレータＩ１３は、例えば図１０に示す様に、仮想空間の機械座標系におけるＸ軸、Ｙ軸又はＺ軸に対応する３つの第１画像Ｉ１３ａと、仮想空間の機械座標系におけるＹＺ平面、ＺＸ平面又はＸＹ平面に対応する３つの第２画像Ｉ１３ｂと、仮想空間の機械座標系におけるＸ軸、Ｙ軸又はＺ軸に対応する３つの第３画像Ｉ１３ｃと、を含む。第１画像Ｉ１３ａは、例えば、仮想空間における機械座標系のＸ軸、Ｙ軸又はＺ軸に沿って延伸する矢印の画像として表現することが出来る。第２画像Ｉ１３ｂは、例えば、仮想空間における機械座標系のＸ軸、Ｙ軸又はＺ軸に沿って延伸しお互いに垂直な２つの矢印の組み合わせの画像として表現することが出来る。第３画像Ｉ１３ｃは、例えば、仮想空間における機械座標系のＸ軸、Ｙ軸又はＺ軸を中心とする曲線矢印の画像として表現することが出来る。尚、図示の例においては、第１画像Ｉ１３ａ、第２画像Ｉ１３ｂ及び第３画像Ｉ１３ｃが仮想空間の機械座標系に対応しているものの、これら画像の少なくとも一つを仮想空間のワーク座標に対応させることも出来る。
【0050】
ウィンドウＷ２（図７Ａ）には、仮想カメラ画像Ｉ２が表示される。例えば、指定された対物レンズの種類に応じてカメラ１３の視野範囲を算出し、算出された視野範囲、第１仮想カメラ位置、並びに、仮想空間の機械座標系におけるワーク１０の三次元モデル１０Ａの位置及び角度（以下、「仮想ワーク位置」及び「仮想ワーク角度」と呼ぶ。）等に応じて仮想カメラ画像Ｉ２を生成する。
【0051】
尚、ウィンドウＷ２には、図４を参照して説明した様なエッジ検出ツールｔを配置することも出来る。また、この様なエッジ検出ツールｔの種類、位置、角度、大きさ等は、ウィンドウＷ２にて調整することも可能である。
【0052】
ウィンドウＷ３には、ワーク１０の測定箇所のリストが表示される。測定箇所のリストには、例えば、ワーク１０の三次元モデル１０Ａに含まれる複数の幾何要素（上記平面要素１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｇ，１０ｉ、直線要素１０ｄ，１０ｈ，１０ｋ、円筒要素１０ｅ，１０ｊ、円要素１０ｆ，１０ｌ等）のうち、ワーク１０の測定箇所に対応するものを示す名称等の情報が表示される。
【0053】
パレットＰ１は、複数の幾何要素選択ボタンｐ１を備える。これら複数の幾何要素選択ボタンｐ１は、それぞれ、幾何要素の種類に対応している。例えば図示の例では、複数の幾何要素選択ボタンｐ１が、それぞれ、点要素、直線要素、円要素、平面要素、球要素、段付円筒要素、円筒要素、円錐要素等に対応している。
【0054】
パレットＰ２（図７Ａ）は、複数のコントロールバーｐ２を備える。これら複数のコントロールバーｐ２は、それぞれ、画像測定機１に設けられた複数の照明に対応している。また、これら複数のコントロールバーｐ２は、それぞれ、対応する各照明の照度の調整等に使用することが出来る。例えば図示の例では、複数のコントロールバーｐ２が、上方（カメラ１３の撮像方向）から対物レンズを介してワーク１０を照射する落射照明、下方から試料台１１を介してワーク１０を照射する透過照明、並びに、リングライト１４に設けられた複数の照明のうち、Ｙ方向の一方側からワーク１０を照射するもの、Ｙ方向の他方側からワーク１０を照射するもの、Ｘ方向の一方側からワーク１０を照射するもの、及び、Ｘ方向の他方からワーク１０を照射するものに対応している。
【0055】
測定実行ボタンＢ１は、パートプログラム自動生成プログラムの出力に用いられる。パートプログラム自動生成プログラムについては後述する。
【0056】
シミュレーションボタンＢ２は、シミュレーション動画生成プログラムの実行に用いられる。シミュレーション動画生成プログラムについては後述する。
【0057】
図１１は、オフラインティーチングプログラムの機能ブロック図である。図１１に示す各構成は、例えば、オフラインティーチングプログラム、並びに、図６を参照して説明したＣＰＵ３５´、ＲＯＭ３７´、記憶装置３８´、ＲＡＭ４０´等によって実現される。
【0058】
本実施形態に係るオフラインティーチングプログラムは、三次元モデル生成部Ｇ１と、仮想カメラ位置保持部Ｇ２と、画像生成部Ｇ３と、照明条件調整部Ｇ４と、ポインタ座標保持部Ｇ５と、ポインタ座標変換部Ｇ６と、ワーク位置調整部Ｇ７と、測定箇所指定部Ｇ８と、測定箇所保持部Ｇ９と、パートプログラム生成部Ｇ１０と、パートプログラム保持部Ｇ１１と、シミュレーション実行部Ｇ１２と、を備える。
【0059】
三次元モデル生成部Ｇ１は、画像測定機１の三次元モデル１Ａ、及び、ワーク１０の三次元モデル１０Ａを生成する。三次元モデル生成部Ｇ１は、例えば、ワーク１０及び画像測定機１のＣＡＤデータ、第１仮想カメラ位置、並びに、仮想ワーク位置及び仮想ワーク角度が格納された記憶装置３８´、及び、このＣＡＤデータを保持するＲＡＭ４０´の少なくとも一方を含む。
【0060】
仮想カメラ位置保持部Ｇ２は、仮想空間に配置された仮想的なカメラの仮想空間における位置及び角度（以下、「第２仮想カメラ位置」及び「第２仮想カメラ角度」と呼ぶ。）を保持する。この仮想的なカメラは、画像測定機１に含まれるカメラ１３と対応するものとは異なり、画像測定機１の三次元モデル１Ａから離間して仮想空間に配置される。この仮想的なカメラから出力される画像は、図７ＡのウィンドウＷ１に表示される仮想空間画像Ｉ１に対応する。従って、例えばこの仮想的なカメラが三次元モデル１０Ａに近づけば、仮想空間画像Ｉ１において三次元モデル１０Ａの画像が拡大される。
【0061】
【0062】
照明条件調整部Ｇ４（図１１）は、上記パレットＰ２（図７Ａ）の操作に応じて、ワーク１０の三次元モデル１０Ａ、及び、試料台１１の三次元モデル１１Ａの仮想空間画像Ｉ１、仮想カメラ画像Ｉ２における表示色（照度、濃度）を調整する。例えば、落射照明に対応するコントロールバーｐ２が操作された場合、ワーク１０の上面を示す平面要素１０ｃ（図９）、及び、試料台１１の三次元モデル１１Ａ（図７Ａ）の上面に対応する平面要素の表示色が、仮想空間画像Ｉ１及び仮想カメラ画像Ｉ２において調整される。表示色の調整は、例えば、三次元モデル生成部Ｇ１又は画像生成部Ｇ３において、三次元モデル又は幾何要素の表示色に関する情報を調整することによって行われる。
【0063】
ポインタ座標保持部Ｇ５は、ポインタ座標を保持する。ポインタ座標保持部Ｇ５に保持されたポインタ座標は、マウス等の入力装置２３´から入力された情報に応じて適宜更新される。
【0064】
ポインタ座標変換部Ｇ６は、例えば、ポインタ座標保持部Ｇ５に保持されたポインタ座標、並びに、仮想カメラ位置保持部Ｇ２に保持された第２仮想カメラ位置及び第２仮想カメラ角度に基づき、ポインタ座標を仮想空間における三次元座標（以下、「三次元ポインタ座標」と呼ぶ。）に変換する。この三次元ポインタ座標は、例えば、ポインタ座標に対応して仮想空間に設けられる直線と、ワーク１０の三次元モデル１０Ａ又は画像測定機１の三次元モデル１Ａを構成する幾何要素と、の交点とすることが出来る。また、ポインタ座標に対応して仮想空間に設けられる直線は、第２仮想カメラ位置及びポインタ座標によって特定される点を通り、第２仮想カメラ角度（例えば、上記仮想的なカメラの撮像方向）に延伸する直線とすることが出来る。
【0065】
ワーク位置調整部Ｇ７は、上記三次元ポインタ座標等に基づき、仮想空間におけるワーク１０の三次元モデル１０Ａの位置及び角度（「仮想ワーク位置」及び「仮想ワーク角度」）を調整する。
【0066】
ワーク位置調整部Ｇ７は、例えば、上記マニュピレータＩ１３（図１０）のＸ軸、Ｙ軸又はＺ軸に対応する第１画像Ｉ１３ａがクリック等の操作によって選択された場合、ワーク１０の三次元モデル１０Ａを仮想空間においてＸ方向、Ｙ方向又はＺ方向に移動可能な状態とする。同様に、ワーク位置調整部Ｇ７は、例えば、上記マニュピレータＩ１３の第２画像Ｉ１３ｂのいずれかがクリック等の操作によって選択された場合、三次元モデル１０Ａを仮想空間においてＸ方向及びＹ方向、Ｙ方向及びＺ方向、又は、Ｚ方向及びＸ方向に移動可能な状態とする。同様に、ワーク位置調整部Ｇ７は、上記マニュピレータＩ１３の第３画像Ｉ１３ｃのいずれかがクリック等の操作によって選択された場合、三次元モデル１０Ａを仮想空間においてＸ軸、Ｙ軸又はＺ軸を回転軸として回転可能な状態とする。
【0067】
尚、ワーク位置調整部Ｇ７（図１１）は、例えば、ワーク１０の三次元モデル１０Ａを構成する複数の幾何要素から、底面（試料台１１の上面に対応する平面要素との接触面）を指定する機能を有することが出来る。この様な場合、例えば、三次元モデル１０Ａを構成する複数の平面要素１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（図９）の中から、一の平面要素を底面として選択することが出来る。また、この様な場合、例えば、試料台１１の上面を示す平面要素と平行な方向への移動、及び、試料台１１の上面を示す平面要素の法線方向に延伸する直線を軸とする回転のみを有効とし、その他の移動及び回転を無効とすることが出来る。例えば、マニュピレータＩ１３（図１０）を構成する複数の画像のうち、Ｘ軸及びＹ軸に対応する２つの第１画像Ｉ１３ａ、ＸＹ平面に対応する１つの第２画像Ｉ１３ｂ及びＺ軸に対応する１つの第３画像Ｉ１３ｃに対応する機能を有効な状態とし、Ｚ軸に対応する１つの第１画像Ｉ１３ａ、ＹＺ平面及びＺＸ平面に対応する２つの第２画像Ｉ１３ｂ、及び、Ｘ軸及びＹ軸に対応する２つの第３画像Ｉ１３ｃを無効な状態とすることが出来る。
【0068】
測定箇所指定部Ｇ８（図１１）は、例えば、ワーク１０の三次元モデル１０Ａに含まれる複数の幾何要素から、測定箇所に対応する幾何要素を選択する。例えば、測定箇所指定部Ｇ８は、上記パレットＰ１（図７Ａ）に含まれる複数の幾何要素選択ボタンｐ１の指定により、測定箇所に対応する幾何要素の種類を取得する。また、測定箇所指定部Ｇ８は、測定箇所に対応する種類の複数の幾何要素のうち、上記三次元ポインタ座標との距離が最も近いもの、又は、上記三次元ポインタ座標との距離が最も近く且つ上記三次元ポインタ座標との距離が所定の大きさ以下であるものを、ハイライト等によって強調表示する。強調表示は、例えば、三次元モデル生成部Ｇ１又は画像生成部Ｇ３（図１１）において、三次元モデル又は幾何要素の表示色に関する情報を調整することによって行われる。ある幾何要素が強調表示されている状態でユーザがクリック等の操作を行うと、この幾何要素が測定箇所に対応する幾何要素として選択される。
【0069】
測定箇所保持部Ｇ９は、測定箇所指定部Ｇ８によって選択された幾何要素のリストを保持する。このリストは、上記ウィンドウＷ３に表示される。
【0070】
パートプログラム生成部Ｇ１０は、上記測定実行ボタンＢ１のクリック等に応じて、パートプログラム自動生成プログラムを実行する。パートプログラム自動生成プログラムが実行されると、測定箇所保持部Ｇ９に保持されている幾何要素のリストに基づいて、パートプログラムが生成される。
【0071】
パートプログラム保持部Ｇ１１は、生成されたパートプログラムを保持する。
【0072】
シミュレーション実行部Ｇ１２は、上記シミュレーションボタンＢ２のクリック等に応じて、シミュレーション動画生成プログラムを実行する。シミュレーション動画生成プログラムが実行されると、パートプログラム保持部Ｇ１１に保持されているパートプログラムに基づいて、仮想空間における測定のシミュレーションが実行される。また、このパートプログラムを実行した際の画像測定機１の動作を示す複数の仮想空間画像Ｉ１及び複数の仮想カメラ画像Ｉ２がシミュレーション動画として生成される。生成されたシミュレーション動画は、それぞれ、ウィンドウＷ１，Ｗ２において再生される。
【0073】
【0074】
まず、ステップＳ２０１において、ユーザは、画像測定機１の機種、対物レンズの種類等を選択する。演算装置２２´は、選択された画像測定機１及び対物レンズに対応する画像測定機１の三次元モデル１Ａを生成する。また、演算装置２２´は、上記ウィンドウＷ１に、生成された三次元モデル１Ａの画像を表示させる。
【0075】
次に、ステップＳ２０２において、ユーザは、ワーク１０のＣＡＤデータを選択する。演算装置２２´は、選択されたＣＡＤデータに対応するワーク１０の三次元モデル１０Ａを生成する。また、演算装置２２´は、上記ウィンドウＷ１に、生成された三次元モデル１０Ａの画像を表示させる。
【0076】
次に、ステップＳ２０３において、ユーザは、ワーク１０の下面、側面又は上面のいずれかを、底面（試料台１１の上面との接触面）として指定する。ワーク１０の底面が指定されると、演算装置２２´は、この底面に対応する平面要素１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（図９）のいずれかが試料台１１の上面を示す平面要素と接する様に、仮想ワーク位置及び仮想ワーク角度を調整する。
【0077】
次に、ステップＳ２０４において、ユーザは、仮想ワーク位置及び仮想ワーク角度を調整する。例えばユーザは、ワーク１０の三次元モデル１０Ａの移動方向又は回転方向に応じて、マニュピレータＩ１３に含まれる第１画像Ｉ１３ａ、第２画像Ｉ１３ｂ又は第３画像Ｉ１３ｃをクリック等の操作によって選択する。次にユーザは、仮想空間画像Ｉ１上において三次元モデル１０Ａに対してドラッグ等の操作を行い、これによって仮想ワーク位置及び仮想ワーク角度を調整する。
【0078】
次に、ステップＳ２０５において、ユーザは、測定箇所の選択を行う。例えばユーザは、図７ＡのパレットＰ１に含まれる複数の幾何要素選択ボタンｐ１のうち、測定箇所に対応する１つの幾何要素選択ボタンｐ１をクリック等の操作によって選択する。次にユーザは、マウス等の入力装置２３´を操作して、仮想空間画像Ｉ１上においてマウスポインタを測定箇所の近傍まで移動させる。これに伴い、仮想空間画像Ｉ１において、測定箇所に対応する幾何要素がハイライト等によって強調表示される。ユーザは、この状態でクリック等の操作を行うことにより、この幾何要素を測定箇所に対応する幾何要素として選択する。選択された幾何要素は、例えば、上述のウィンドウＷ３の測定箇所のリストに追加される。ユーザは、図７ＡのウィンドウＷ３を確認して、必要な測定箇所が全て選択されたか否かを確認し、同様の手段によって順次測定箇所の選択を行い、測定箇所に対応する幾何要素のリストを生成する。
【0079】
次に、ステップＳ２０６において、ユーザは、照明等の測定条件を設定する。照明条件の設定に際しては、例えば、上述のパレットＰ２等が使用される。ユーザによって照明条件の設定が行われると、上記ウィンドウＷ１，Ｗ２に表示される仮想空間画像Ｉ１及び仮想カメラ画像Ｉ２において、ワーク１０の三次元モデル１０Ａに含まれる複数の幾何要素の表示色が変化する。従って、ユーザは、仮想空間画像Ｉ１及び仮想カメラ画像Ｉ２を参照しつつ照明条件を調整することが出来る。
【0080】
次に、ステップＳ２０７において、ユーザは、自動測定のシミュレーションを実行する。例えば、上記シミュレーションボタンＢ２のクリック等を行う。これに伴い、演算装置２２´は、シミュレーション動画生成プログラムを実行する。
【0081】
次に、ステップＳ２０８において、ユーザは、生成されたパートプログラムが適切か否か判断する。例えば、シミュレーション動画を参照して、十分な数の測定点（例えば、図４のエッジ点ｅ）が取得出来るかどうか、測定箇所が適切かどうか、測定に際して十分な光量が得られるかどうか、及び、画像測定機１の三次元モデル１Ａの一部（例えばリングライト１４の三次元モデル１４Ａ）等がワーク１０の三次元モデル１０Ａと干渉していないか、等を判断する。生成したパートプログラムが適切でない場合には、例えばステップＳ２０９に進む。生成したパートプログラムが適切であった場合には、ステップＳ２１０に進む。
【0082】
次に、ステップＳ２０９において、ユーザは、生成されたパートプログラムの編集を行う。例えばユーザは、十分な数の測定点が取得出来ないと判断した場合、上記ウィンドウＷ２（図７Ａ）上等において、エッジ検出ツールｔの種類、位置、角度、大きさ等を調整することが出来る。また、例えばユーザは、測定箇所が適切でないと判断した場合、上記ウィンドウＷ１，Ｗ２（図７Ａ）上等において、測定箇所を修正することが出来る。また、例えばユーザは、測定に際して十分な光量が得られないと判断した場合、上記パレットＰ２（図７Ａ）等を利用して、照明条件を調整することが出来る。また、例えばユーザは、画像測定機１の三次元モデル１Ａの一部等がワーク１０の三次元モデル１０Ａと干渉していると判断した場合には、上記ウィンドウＷ１上等において、カメラ１３等の移動経路を編集することが出来る。尚、移動経路の編集等には、例えば、対物レンズの合焦位置が移動する軌跡を示す表示２０Ａを利用することが出来る。
【0083】
次に、ステップＳ２１０において、ユーザは、生成されたパートプログラムを出力する。例えば、上記測定実行ボタンＢ１のクリック等を行う。これに伴い、演算装置２２´は、生成されたパートプログラムを出力する。出力されたパートプログラムは、例えば、図３を参照して説明した自動測定処理に使用することが出来る。
【0084】
尚、図１２のフローチャートは説明のための模式的なものであり、具体的な態様等は適宜調整することが出来る。例えば、ステップＳ２０８において生成したパートプログラムが適切でない場合には、画像測定機１に使用する対物レンズを交換することも出来る。
【0085】
［パートプログラム自動生成プログラム］
次に、図１３を参照して、パートプログラム自動生成プログラムの一例について説明する。図１３は、パートプログラム自動生成プログラムの一例を示すフローチャートである。
次に、図１３を参照して、パートプログラム自動生成プログラムの一例について説明する。図１３は、パートプログラム自動生成プログラムの一例を示すフローチャートである。
【0086】
ステップＳ３０１では、ウィンドウＷ３の測定箇所のリストから、一の幾何要素が選択される。
【0087】
ステップＳ３０２では、選択された幾何要素の種類、位置及び大きさ等に基づいて、撮像位置、並びに、エッジ検出ツールの種類、大きさ、位置及び角度等が設定される。この工程においては、例えば、カメラ１３によって取得される画像に複数の測定箇所が収まる様に、撮像位置を設定することも出来る。また、例えば、測定箇所がカメラ１３によって取得される画像に収まりきらない大きさである場合には、この様な測定箇所に対応して撮像位置を複数設定することも出来る。撮像位置、並びに、エッジ検出ツールの種類、大きさ、位置及び角度等は、パートプログラムの一部として、パートプログラム保持部Ｇ１１（図１１）に保持される。
【0088】
ステップＳ３０３では、ウィンドウＷ３に対応する測定箇所のリストに含まれる全ての幾何要素が選択されたか否かを判定する。この工程においては、例えば、ステップＳ３０１において選択されていない幾何要素であっても、ステップＳ３０２において設定された撮像範囲に含まれている幾何要素であれば、選択済の幾何要素として判断することが出来る。全ての幾何要素が選択されていなかった場合には、ステップＳ３０１に戻る。全ての幾何要素が選択されていた場合には、パートプログラム自動生成プログラムを終了する。
【0089】
［シミュレーション動画生成プログラム］
次に、図１４を参照して、シミュレーション動画生成プログラムの一例について説明する。図１４は、シミュレーション動画生成プログラムの一例を示すフローチャートである。
次に、図１４を参照して、シミュレーション動画生成プログラムの一例について説明する。図１４は、シミュレーション動画生成プログラムの一例を示すフローチャートである。
【0090】
ステップＳ４０１では、パートプログラム自動生成プログラムが実行され、パートプログラムが生成される。
【0091】
ステップＳ４０２では、変数Ｋが１に設定される。
【0092】
ステップＳ４０３では、パートプログラムに含まれる複数の撮像位置のうちのＫ番目の撮像位置及びＫ＋１番目の撮像位置が取得される。
【0093】
ステップＳ４０４では、変数Ｌが０に設定される。
【0094】
ステップＳ４０５では、第１仮想カメラ位置がＫ番目の撮像位置に到達してから単位時間×Ｌ経過後の第１仮想カメラ位置が取得される。
【0095】
ステップＳ４０６では、ステップＳ４０５において取得された第１仮想カメラ位置に対応する画像測定機１の三次元モデル１Ａ及びワーク１０の三次元モデル１０Ａが生成される。即ち、第１仮想カメラ位置のＹ座標の成分に応じて、ワーク１０及び試料台１１の三次元モデル１０Ａ，１１Ａの仮想空間におけるＹ座標の位置が調整される。また、第１仮想カメラ位置のＺ座標の成分に応じて、カメラ１３及びリングライト１４の三次元モデル１３Ａ，１４Ａ、並びに、対物レンズの合焦位置を示す三次元モデル１９Ａの仮想空間におけるＺ座標の位置が調整される。また、第１仮想カメラ位置のＸ座標の成分に応じて、カメラ１３、リングライト１４及びＺ軸駆動機構１５のＸ座標、並びに、対物レンズの合焦位置を示す三次元モデル１９Ａの仮想空間におけるＸ座標の位置が調整される。
【0096】
ステップＳ４０７では、生成された三次元モデル１Ａ，１０Ａに対応して、仮想空間画像Ｉ１及び仮想カメラ画像Ｉ２が生成される。仮想空間画像Ｉ１は、例えば、ステップＳ４０６において生成された三次元モデル、並びに、第２仮想カメラ位置及び第２仮想カメラ角度に基づいて生成される。また、仮想空間画像Ｉ１には、対物レンズの合焦位置が移動する軌跡を示す表示２０Ａが表示される。仮想カメラ画像Ｉ２は、例えば、ステップＳ４０６において生成された三次元モデルに基づいて生成される。尚、仮想カメラ画像Ｉ２には、自動測定に際して使用されるエッジ検出ツールを表示することが出来る。
【0097】
ステップＳ４０８では、撮像位置がＫ＋１番目の撮像位置に到達したか否かが判定される。撮像位置がＫ＋１番目の撮像位置に到達していなかった場合には、ステップＳ４０９に進む。撮像位置がＫ＋１番目の撮像位置に到達していた場合には、ステップＳ４１０に進む。
【0098】
ステップＳ４０９では、変数Ｌに１が加算され、処理はステップＳ４０５に戻る。
【0099】
ステップＳ４１０では、全ての撮像位置が選択されたか否かが判定される。全ての撮像位置が選択されていなかった場合にはステップＳ４１１に進む。全ての撮像位置が選択されていた場合にはステップＳ４１２に進む。
【0100】
ステップＳ４１１では、変数Ｋに１が加算され、処理はステップＳ４０３に戻る。
【0101】
ステップＳ４１２では、出力された複数の仮想空間画像Ｉ１及び仮想カメラ画像Ｉ２が、ウィンドウＷ１，Ｗ２において動画として再生される。
【0102】
［効果］
従来のオフラインティーチングでは、例えば、ワークのＣＡＤデータに基づいて仮想空間にワークのＣＡＤモデルを配置し、このＣＡＤモデルの画像をディスプレイ等に表示させる場合がある。この様な場合、ユーザは、このＣＡＤモデルの画像に基づいて測定箇所を指定する場合がある。この様な方法によれば、測定箇所を容易に指定することが出来る。
従来のオフラインティーチングでは、例えば、ワークのＣＡＤデータに基づいて仮想空間にワークのＣＡＤモデルを配置し、このＣＡＤモデルの画像をディスプレイ等に表示させる場合がある。この様な場合、ユーザは、このＣＡＤモデルの画像に基づいて測定箇所を指定する場合がある。この様な方法によれば、測定箇所を容易に指定することが出来る。
【0103】
しかしながら、この様なオフラインティーチングプログラムでは、生成されたパートプログラムの適否を十分に判断することが難しい場合があった。例えば、測定に際してカメラとワークとが干渉しないかどうか等を直感的に判断することが難しい場合があった。
【0104】
そこで、本実施形態に係るオフラインティーチングプログラムでは、生成したパートプログラムに基づく自動測定のシミュレーションを実行する。また、自動測定のシミュレーションに際しては、上記ウィンドウＷ１において、画像測定機１の三次元モデル１Ａ及びワーク１０の三次元モデル１０Ａを示す仮想空間画像Ｉ１の動画を再生し、上記ウィンドウＷ２において、カメラ１３によって撮像されるワーク１０のカメラ画像に対応する仮想カメラ画像Ｉ２の動画を再生する。
【0105】
この様な構成によれば、上記ウィンドウＷ１において再生される仮想空間画像Ｉ１の動画によって画像測定機１の各構成（例えばリングライト１４等）及びワーク１０の位置関係を把握することが出来、上記ウィンドウＷ２において再生される仮想カメラ画像Ｉ２の動画によってカメラ１３から出力される画像データを把握することが出来る。従って、ユーザは、実際のワーク１０及び画像測定機１を視認することが出来ない環境においても、生成されたパートプログラムの適否を好適に判断することが出来る。例えば、生成されたパートプログラムに基づいて自動測定を行った場合に、画像測定機１とワーク１０との干渉を避けつつ、好適な測定が実行されるか否かを、直感的に判断することが出来る。
【0106】
また、本実施形態に係るオフラインティーチングプログラムでは、画像測定機１の三次元モデル１Ａが、対物レンズの合焦位置を示す円錐状の三次元モデル１９Ａを含んでいる。この様な構成によれば、ユーザは、ワーク１０の三次元モデル１０Ａと円錐状の三次元モデル１９Ａとの関係をウィンドウＷ１等において視認することにより、適切な第１仮想カメラ位置を直感的に判断することが出来る。また、適切な対物レンズが選択されているか否かを、直感的に判断することが出来る。また、例えば深い穴の底面等を測定する場合に、十分な光量が得られるかどうかを直感的に判断することが出来る。
【0107】
また、本実施形態に係るオフラインティーチングプログラムにおいては、上記シミュレーションの動画を構成する仮想空間画像Ｉ１が、対物レンズの合焦位置が移動する軌跡を示す表示２０Ａを含む。この様な構成によれば、ユーザは、ワーク１０と画像測定機１の一部（例えば、カメラ１３及びリングライト１４等）との位置関係が自動測定に際してどの様に推移するかを一見して把握することが出来、画像測定機１の三次元モデル１Ａの一部がワーク１０の三次元モデル１０Ａと干渉しないか、等を容易に判断することが出来る。
【0108】
また、従来のオフラインティーチングでは、仮想空間におけるワークのＣＡＤモデルの位置及び角度の調整に際して、ワークのＣＡＤモデルの座標データをキーボード等の入力手段によって直接入力しており、調整に手間がかかっていた。マウス等の入力手段によって調整を行うことも考えられるが、例えばワークのＣＡＤモデルを一方向にのみ動かしたい場合等に、その様な操作が難しい場合があった。
【0109】
そこで、本実施形態に係るオフラインティーチングプログラムは、ワーク１０の三次元モデル１０Ａ（図７Ａ）の仮想空間における移動方向又は回転軸を指定し、入力装置２３´（図５）による操作に基づいて、ワーク１０の三次元モデル１０Ａの仮想空間における位置を指定された移動方向に沿って調整し、又は、ワーク１０の三次元モデル１０Ａの仮想空間における角度を指定された回転軸に沿って調整するワーク位置調整部Ｇ７（図１１）を備える。
【0110】
この様な構成によれば、マウス等の入力装置によっても、三次元モデル１０Ａの仮想空間における位置及び角度を、容易且つ直感的に調整することが出来る。また、例えば、マウス等の二次元の入力操作によって三次元モデル１０Ａの三次元座標を調整する場合には、二次元の入力操作を仮想空間における三次元の入力操作に変換して、三次元モデル１０Ａの位置及び角度を容易に調整することが出来る。
【0111】
また、例えば本実施形態の様に、ワーク１０の三次元モデル１０Ａの位置及び角度を三次元の仮想空間において調整する場合、ワーク１０の三次元モデル１０Ａの高さ位置や試料台１１の三次元モデル１１Ａとの接触面の角度などを正確に設定しないと、測定精度に影響を及ぼしてしまう可能性がある。しかしながら、ユーザがこの様な調整を実行する場合、調整に時間がかかってしまう場合がある。
【0112】
そこで、本実施形態に係るオフラインティーチングプログラムは、ワーク１０の三次元モデル１０Ａ（図７Ａ）の試料台１１（図１）との接触部を示す部分（例えば、上記底面）を指定し、この指定された部分が画像測定機１の三次元モデル１Ａ（図７Ａ）の試料台１１の上面を示す面要素と接触する様に、ワーク１０の三次元モデル１０Ａの仮想空間における位置及び角度を調整するワーク位置調整部Ｇ７（図１１）を備える。
【0113】
この様な構成によれば、ユーザによる厳密な位置合わせの手間を省略して、ワーク１０の三次元モデル１０Ａの位置及び角度を容易に調整することが出来る。
【0114】
［その他の実施形態］
以上、第１実施形態に係るオフラインティーチングプログラム等について説明した。しかしながら、以上の説明はあくまでも例示に過ぎず、具体的な構成は適宜変更することが出来る。
以上、第１実施形態に係るオフラインティーチングプログラム等について説明した。しかしながら、以上の説明はあくまでも例示に過ぎず、具体的な構成は適宜変更することが出来る。
【0115】
［画像測定機１］
上述の例では、画像測定機１（図１）として、試料台１１が撮像位置に応じてＹ方向に移動する様に構成されたものを例示した。しかしながら、上記オフラインティーチングプログラムでは、種々の画像測定装置を取り扱うことが出来る。例えば、試料台１１のかわりに、カメラ１３、リングライト１４、Ｚ軸駆動機構１５、Ｘ軸駆動機構１６及びアーム支持体１７がＹ方向に移動する様に構成された画像想定装置を取り扱うことも出来る。また、ロボットアーム等を備える画像測定装置を取り扱うことも出来る。尚、ロボットアーム等を備える画像測定装置は、例えば、複数のアーム部と、これら複数のアーム部のうちの少なくとも２つを連結する複数の関節部と、複数のアーム部のうちの一つに接続されたカメラと、を備える。また、各関節部は、例えば、駆動用のモータ、及び、位置検出用のロータリエンコーダ等を備える。
上述の例では、画像測定機１（図１）として、試料台１１が撮像位置に応じてＹ方向に移動する様に構成されたものを例示した。しかしながら、上記オフラインティーチングプログラムでは、種々の画像測定装置を取り扱うことが出来る。例えば、試料台１１のかわりに、カメラ１３、リングライト１４、Ｚ軸駆動機構１５、Ｘ軸駆動機構１６及びアーム支持体１７がＹ方向に移動する様に構成された画像想定装置を取り扱うことも出来る。また、ロボットアーム等を備える画像測定装置を取り扱うことも出来る。尚、ロボットアーム等を備える画像測定装置は、例えば、複数のアーム部と、これら複数のアーム部のうちの少なくとも２つを連結する複数の関節部と、複数のアーム部のうちの一つに接続されたカメラと、を備える。また、各関節部は、例えば、駆動用のモータ、及び、位置検出用のロータリエンコーダ等を備える。
【0116】
［表示装置２１及び入力装置２３］
上述の例では、表示装置２１としてディスプレイを例示し、入力装置２３としてマウス等の二次元操作を行う装置を例示した。しかしながら、この様な構成は適宜変更することが出来る。例えば、表示装置２１として三次元画像を表示可能なヘッドマウントディスプレイ等の構成を使用し、入力装置２３として三次元操作を行う構成を使用することが出来る。
上述の例では、表示装置２１としてディスプレイを例示し、入力装置２３としてマウス等の二次元操作を行う装置を例示した。しかしながら、この様な構成は適宜変更することが出来る。例えば、表示装置２１として三次元画像を表示可能なヘッドマウントディスプレイ等の構成を使用し、入力装置２３として三次元操作を行う構成を使用することが出来る。
【0117】
［対物レンズの合焦位置を示す三次元モデル１９Ａ］
上述の例では、対物レンズの合焦位置を示す三次元モデル１９Ａが、円錐状の形状を有していた。しかしながら、三次元モデル１９Ａの形状は適宜調整可能である。例えば三次元モデル１９Ａには、対物レンズの光軸を示す直線を含ませることも出来る。また、例えば三次元モデル１９Ａには、カメラ１３の視野範囲に対応する矩形状の平面要素を含ませることも出来る。この様な平面要素は、例えば、円錐状の三次元モデル１９Ａの頂点と接する平面とすることも出来るし、円錐状の三次元モデル１９Ａの中心軸と垂直な平面とすることも出来る。また、三次元モデル１９Ａには、円錐要素に変えて、三角錐の幾何要素、四角錐の幾何要素又はその他多角錐の幾何要素を含ませることも出来る。
上述の例では、対物レンズの合焦位置を示す三次元モデル１９Ａが、円錐状の形状を有していた。しかしながら、三次元モデル１９Ａの形状は適宜調整可能である。例えば三次元モデル１９Ａには、対物レンズの光軸を示す直線を含ませることも出来る。また、例えば三次元モデル１９Ａには、カメラ１３の視野範囲に対応する矩形状の平面要素を含ませることも出来る。この様な平面要素は、例えば、円錐状の三次元モデル１９Ａの頂点と接する平面とすることも出来るし、円錐状の三次元モデル１９Ａの中心軸と垂直な平面とすることも出来る。また、三次元モデル１９Ａには、円錐要素に変えて、三角錐の幾何要素、四角錐の幾何要素又はその他多角錐の幾何要素を含ませることも出来る。
【0118】
［ワーク１０及び試料台１１の関係］
上述の例では、ワーク１０を直接試料台１１上に載置していた。しかしながら、例えば、試料台１１上に治具を載置し、この治具によってワーク１０を支持し、治具によって保持されたワーク１０を測定することも出来る。
上述の例では、ワーク１０を直接試料台１１上に載置していた。しかしながら、例えば、試料台１１上に治具を載置し、この治具によってワーク１０を支持し、治具によって保持されたワーク１０を測定することも出来る。
【0119】
この様な測定を想定してパートプログラムを生成するためには、例えば、治具の大きさ及び形状を考慮してワーク１０の三次元モデル１０Ａを宙に浮かせた状態でパートプログラムを生成することも出来る。また、例えば、治具のＣＡＤデータを取り込んで治具の三次元モデルを生成し、この治具の三次元モデルを使用してワーク１０の三次元モデル１０Ａの位置を調整し、この状態でパートプログラムを生成することも出来る。また、例えば、治具及びこの治具によって支持されたワークの三次元モデルを生成し、この三次元モデルをワークの三次元モデルとしてパートプログラムを生成することも出来る。
【0120】
ワーク１０の三次元モデル１０Ａを宙に浮かせた状態でパートプログラムを生成する場合、例えば、ワーク位置調整部Ｇ７の底面を指定する機能を無効とすることも出来る。この様な方法によれば、治具のＣＡＤデータ等を使用することなく、パートプログラムを生成することが出来る。
【0121】
治具のＣＡＤデータを取り込んで治具の三次元モデルを生成する場合、例えば、ワーク位置調整部Ｇ７により、治具の三次元モデルを構成する複数の幾何要素から、底面、及び、ワーク１０の三次元モデル１０Ａとの接触部を指定することが出来る。また、ワーク１０の三次元モデル１０Ａを構成する複数の幾何要素から、治具の三次元モデルとの接触部を指定することも出来る。尚、治具の三次元モデルの位置調整は、上述のワーク１０の三次元モデル１０Ａと同様の態様で、マニュピレータＩ１３等を使用して行うことも出来る。
【0122】
また、上述の例では、ワーク１０又は治具が試料台１１上に載置された際、ワーク１０又は治具に含まれる平面が試料台１１の上面に接する例について説明した。しかしながら、ワーク１０又は治具の試料台１１との接触部は、平面要素以外の部分とすることも出来る。例えば、ワーク１０又は治具が、曲面状又は球面状の複数の脚部を備える場合、ワーク位置調整部Ｇ７は、例えば、ワーク１０又は治具に含まれる複数の脚部と接する平面を仮定し、この平面を底面として指定することが出来る。
【0123】
［パートプログラム自動生成プログラム］
上述の例では、図７ＡのウィンドウＷ３に表示された測定箇所のリストに表示された幾何要素が、ユーザによって選択された順に順次選択され、この順番で撮像位置が移動するように、パートプログラムが生成されていた。しかしながら、例えば上述のパートプログラム自動生成プログラムは、最も効率的な測定が可能となる様に、撮像位置の順番を入れ替えることも出来る。例えば、全ての撮像位置を通り且つ移動距離の合計が最小となる様な、又は、自動測定に要する時間が最小となるような撮像位置の順番を算出し、この順番に従って撮像位置の順番を入れ替えることも出来る。
上述の例では、図７ＡのウィンドウＷ３に表示された測定箇所のリストに表示された幾何要素が、ユーザによって選択された順に順次選択され、この順番で撮像位置が移動するように、パートプログラムが生成されていた。しかしながら、例えば上述のパートプログラム自動生成プログラムは、最も効率的な測定が可能となる様に、撮像位置の順番を入れ替えることも出来る。例えば、全ての撮像位置を通り且つ移動距離の合計が最小となる様な、又は、自動測定に要する時間が最小となるような撮像位置の順番を算出し、この順番に従って撮像位置の順番を入れ替えることも出来る。
【0124】
［シミュレーション］
上述の例では、図１４のステップＳ４０１～Ｓ４１１が全て終了した後で、ステップＳ４１２において動画の再生を行っていた。しかしながら、この様な方法は例示に過ぎず、具体的な方法は適宜調整することが出来る。例えば、ステップＳ４０１～Ｓ４１１の動作（仮想空間画像Ｉ１及び仮想カメラ画像Ｉ２の生成）とステップＳ４１２の動作（動画の再生）とは並行して実行することも出来る。
上述の例では、図１４のステップＳ４０１～Ｓ４１１が全て終了した後で、ステップＳ４１２において動画の再生を行っていた。しかしながら、この様な方法は例示に過ぎず、具体的な方法は適宜調整することが出来る。例えば、ステップＳ４０１～Ｓ４１１の動作（仮想空間画像Ｉ１及び仮想カメラ画像Ｉ２の生成）とステップＳ４１２の動作（動画の再生）とは並行して実行することも出来る。
【0125】
また、シミュレーション動画の生成に際しては、例えば、生成されたパートプログラムに基づいて自動測定を行う場合に必要な時間を算出することも出来る。また、シミュレーション動画の再生は、早送り、スローモーション、一時停止等の操作が可能な態様で実行することも出来る。また、シミュレーション動画を一時停止した場合には、この状態で第２仮想カメラ位置を調整出来るようにすることも出来る。また、第１仮想カメラ位置が撮像位置に到達する前後のタイミングで、シミュレーション動画をスローモーションにすることも出来る。また、第１仮想カメラ位置が撮像位置に到達したタイミングで、シミュレーション動画を一時停止することも出来る。これにより、ウィンドウＷ２においてエッジ検出ツールｔをより容易に確認することが出来る。
【0126】
［その他］
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0127】
１…画像測定機、２…コンピュータシステム、１０…ワーク、１１…試料台、１３…カメラ、Ｉ１…仮想空間画像、Ｉ２…仮想カメラ画像、Ｉ１３…マニュピレータ、Ｗ１，Ｗ２…ウィンドウ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】