JP2004294311A

JP2004294311A - 画像測定装置

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Publication number: JP2004294311A
Application number: JP2003088241A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Naganuma; 義広長沼
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】タッチプローブを備えた座標測定装置において、ティーチング作業を簡単に行なえる座標測定機を提供する。
【解決手段】支援装置４は、撮像装置２３が撮像した被測定物７の撮像画像を取得する画像取得部４１と、表示装置５に、画像取得部４１が取得した被測定物７の撮像画像を表示すると共に、表示装置５に表示されている被測定物７の撮像画像上に、タッチプローブ２４のフィーラー形状を表すマークを、撮像倍率に合わせた大きさでオーバレイ表示する表示処理部４４と、被測定物７の撮像画像上にオーバレイ表示されているマークを用いて、タッチプローブ測定に用いる仮想プロービングの設定を受け付けるＧＵＩ部４３と、を有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物を撮像する撮像装置とタッチプローブとを有する画像測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水平方向に移動可能なステージ上に置かれた被測定物を、光学系を介して撮像し、得られた撮像画像から被測定物の測定を行なう画像測定装置が、広く普及している。この画像測定装置は、撮像画像上で指定された測定ポイントの座標を測定する。しかし、テーパー状断面を持つ穴や側面を有する被測定物など、画像測定では正確に測定できない場合がある。このため、タッチプローブを備えた画像測定装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
タッチプローブは、フィーラー（スタイラス）が測定ポイントに接触したときに出力される信号を検知し、このときのフィーラーの座標を検出することで、測定ポイントの座標を測定する。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第３３，７７４号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像測定装置が対象とする被測定物には、サブｍｍオーダーといった微細なものもある。このような微細な被測定物に対して、タッチプローブ測定を行なう場合、その微細さのために肉眼観察によるティーチング作業が困難であると言う問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、タッチプローブを備えた座標測定装置において、ティーチング作業を簡単に行なえる座標測定機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に係る発明は、被測定物を撮像する撮像装置とフィーラーを備えたタッチプローブとを有する画像測定装置において、前記撮像装置が撮像した前記被測定物の撮像画像と前記タッチプローブのフィーラー形状を表すマークとをオーバレイ表示する表示装置と、前記表示装置にオーバレイ表示されているマークを用いて、タッチプローブ測定の手順を設定する設定手段とを有することを特徴とする画像測定装置を提供する。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像測定装置において、前記表示手段は、前記設定手段で設定した前記手順でタッチプローブ測定を行うときにフィーラーが通過する領域をオーバーレイ表示することを特徴とする画像測定装置を提供する。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の画像測定装置において、前記表示手段は、前記撮像装置の倍率が変更された場合、前記被測定物の画像上にオーバレイ表示する前記マークもしくは前記領域の大きさを、倍率変更後の倍率に応じた大きさに変更することを特徴とする画像測定装置を提供する。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像測定装置において、前記手順設定時の前記被測定物の形状と、前記タッチプローブ実行時の被測定物の形状のずれを検出し、前記ずれを補正して前記手順を実行する補正手段をさらに有することを特徴とする画像測定装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る座標測定装置の概略構成図である。
【００１３】
本実施形態の座標測定装置は、タッチプローブを備えた画像測定装置である測定機１と、測定機１を支援する支援装置４とを備えて構成されている。また、測定機１は、測定機本体２と、コントローラ３とを備えて構成されている。
【００１４】
測定機本体２は、倍率切替機構を備えた光学系を有する鏡筒２２と、撮像装置２３と、フィーラー２４ａを備えたタッチプローブ２４と、鏡筒２２を上下（Ｚ方向）に移動させる不図示の上下動機構と、鏡筒２２および被測定物７を相対的に水平方向（ＸＹ方向）へ移動することのできるステージ２１とを備えて構成されている。
【００１５】
撮像装置２３は、鏡筒２２の光学系の物体面に置かれた被測定物７の光学像を撮像するものであり、例えばＣＣＤカメラが用いられる。
【００１６】
タッチプローブ２４は、その先端にフィーラー２４ａを備えており、鏡筒２２に固定されている。したがって、鏡筒２２の光学系の光軸中心とタッチプローブ２４のフィーラー２４ａとの水平方向の相対的な位置は変化しない。また鏡筒２２の光学系の焦点位置とタッチプローブ２４のフィーラー２４ａとの上下方向の相対的な位置も変化しない。
【００１７】
タッチプローブ２４の先端のフィーラー２４ａが被測定物７の予め設定した測定ポイントに接触した瞬間、もしくは接触状態から離れた瞬間に、タッチプローブ２４は信号をコントローラ３のプローブ信号検出部３４へ出力し、プローブ信号検出部３４はトリガ信号を生成する。
【００１８】
なお、フィーラー２４ａの径および位置は、リファレンスボール（フィーラーの径および位置を補正するために使われる真球）等を用いて予め取得した補正値により、被測定物７の同一箇所を測定した場合に、測定値が同一座標となるように補正される。複数のフィーラーが用意されている場合、フィーラー毎にフィーラーの径、位置に応じて予め取得した補正値のうち、実際に使用するフィーラーの補正値により、タッチプローブ測定の測定値が補正される。また、倍率切替に伴って光学系の倍率や光軸や焦点位置が変化する場合、各倍率に応じて予め取得した光学系補正値により、画像測定の測定値が補正される。光学系とフィーラー２４ａの相対的な位置は、同一のリファレンスボール等を画像とタッチプローブの両方で測定して予め取得した補正値（および倍率やフィーラーに応じた補正値）により、画像測定でもタッチプローブ測定でも被測定物７の同一箇所を測定した場合に測定値が同一座標となるように補正される。なお、フィーラー２４ａは、タッチプローブ２４から着脱可能であり、通常は図示していないラックに収容されている。このラックには、複数種類のフィーラー２４ａが収容可能であり、操作者はこのラックに収容されている複数種類のフィーラー２４ａの中から、所望のフィーラー２４ａを選択し、タッチプローブ２４に取り付けて使用する。
【００１９】
ステージ２１は、図示しない移動機構と座標検出機構とを有し、駆動制御部３１から制御されＸＹ方向に移動する。鏡筒２２は、移動機構により駆動制御部３１から制御されＺ方向に移動する。移動機構としてはボールねじ、モータ等が使用される。また、座標検出機構としては、リニアエンコーダ等が使用され、座標検出部３３に座標信号を出力する。これらによって被測定物７と、水平方向における観察位置（鏡筒２２の光学系の光軸中心位置）、上下方向における観察位置（鏡筒２２の光学系の合焦位置）、およびフィーラー２４ａとの相対的な移動経路、移動速度、位置などが検出、制御される。
【００２０】
また本実施形態に係る座標測定装置には、オートフォーカス機能が搭載されており、被測定物７に自動で焦点を合わせることができる。このオートフォーカスの方式としては、鏡筒２２と被測定物７のＺ軸方向の相対的な距離を変化させて複数の画像を取得し、後述する画像処理部４６で検出した画像のコントラストが最大となる位置、すなわち合焦位置を算出するパッシブ方式と呼ばれる方式や、レーザダイオードやＬＥＤ光を補助光として被測定物７に照射し、その反射光の光点位置の変位等から合焦位置を知るアクティブ方式と呼ばれるものがあり、被測定物の検出位置が鏡筒光学系の焦点位置になるように鏡筒位置が制御される。
【００２１】
コントローラ３は、測定機本体２を制御するもので、支援装置４とのインターフェースである支援装置ＩＦ部３６、リニアエンコーダ等の座標検出機構からの信号を処理して座標や移動速度を検出する座標検出部３３、加減速カーブと各軸の速度配分を決定し、検出位置、速度でモータドライバの閉ループ制御を行う駆動制御部３１、タッチプローブ２４からの信号を受けてトリガ信号を生成するプローブ信号検出部３４、光学系の倍率や照明光量を調節する光学系制御部３５などを備えて構成されている。
【００２２】
支援装置４は、コントローラ３とのインターフェースであるコントローラＩＦ部４２、マウス、キーボード、ジョイスティック等の入力装置６およびＣＲＴ、ＬＣＤ等の表示装置５を用いて操作者に情報を提示したり操作者から指示を受け付けたりするグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）部４３を備えている。また、この支援装置４は、測定手順の教示、記憶、再現等のティーチング機能を持つティーチング処理部４７、エッジ検出、パターンマッチング、コントラスト検出等の画像処理機能を持つ画像処理部４６、座標表示機能および撮像装置２３で撮像した被測定物７の画像とフィーラー２４ａのマークとをオーバーレイ表示するオーバレイ表示機能を持つ表示処理部４４、座標間演算、幾何形状演算、数値演算、統計計算、公差判定等の測定演算機能を持つ測定演算部４５、測定結果データ保存、データ再配置（測定結果成績表）等のデータ管理機能を持つデータ管理部４８、撮像装置２３から画像を取得する機能を持つ画像取得部４１、ネットワーク、搬送手段等との外部通信機能を持つ通信部（不図示）などを備えている。
【００２３】
次に、画像測定装置を使用して、被測定物７の座標を測定する動作について説明する。
【００２４】
支援装置４のティーチング処理部４７は、コントローラＩＦ部４２を介してコントローラ３に移動指令を送信する。コントローラ３の駆動制御部３１は、支援装置ＩＦ部３６を介して支援装置４から受信した移動指令に従い、ステージ２１のＸＹ軸、鏡筒２２のＺ軸を駆動し、指令座標が観察光学系の中心になるように移動制御する。なお、コントローラ３にジョイスティックなどの操作手段を設け、駆動制御部３１が操作手段に入力された操作内容に従い、ステージ２１のＸＹ軸、鏡筒２２のＺ軸を駆動しても構わない。
【００２５】
また、支援装置４のティーチング処理部４７は、コントローラＩＦ部４２を介してコントローラ３に光学系の倍率切替命令を送信する。コントローラ３の光学系制御部３５は、支援装置ＩＦ部３６を介して支援装置４から受信した倍率切替命令に従い、鏡筒２２の光学系の倍率を変倍するよう制御する。なお、倍率切替命令は、ティーチング機能によって倍率の変更が設定されている場合の他に、例えばコントローラ３に設けられた操作手段を操作者が操作したような場合にも送出される。
【００２６】
支援装置４において、測定演算部４５には、鏡筒２２の光学系の倍率毎に光学系補正値（倍率補正値および各倍率における光軸の位置や同焦点の位置などに関する補正値）が登録されている。ティーチング処理部４７は、コントローラ３に送信した倍率切替命令が示す倍率を測定演算部４５に通知する。測定演算部４５は、その倍率に対応する光学系補正値を、検出座標の補正に用いるように設定する。このように光学系が設定された後、撮像装置２３によって被測定物７の所定の範囲の画像が撮影され、画像取得部４１を介して支援装置４に取り込まれる。
【００２７】
次に、撮像した画像から被測定物７の座標を測定する方法について説明する。
【００２８】
コントローラ３が画像取得タイミング信号を受け取ると、支援装置４は、不図示のエンコーダからＸＹＺ座標値を検出する座標検出部３３を介してＸＹＺ座標値を取得する（測定機本体２のＸＹＺ座標値）。支援装置４は、撮像装置２３で取得した画像を画像処理部４６で処理して画面内エッジ位置を算出する。さらに、上記光学系補正値から座標の値として算出される（画面内座標値）。測定機本体２のＸＹＺ座標値と画面内座標値とから測定座標が算出される。また、操作者の指令によって検出した物体の線や形状等を算出することもできる。
【００２９】
次に、タッチプローブ２４を用いて被検試料７の形状を測定する方法を説明する。
【００３０】
タッチプローブ２４は、後述する方法でティーチングされた経路を通って、被測定物７にプロービングする。コントローラ３の座標検出部３３は、タッチプローブ信号検出部３４からタッチトリガ信号を受けると、測定機本体２の図示していない座標検出機構からＸＹＺ座標値を取得し、支援装置ＩＦ部３６を介して支援装置４に送出する。支援装置４の測定演算部４５は、このＸＹＺ座標値とフィーラー補正値（各フィーラーにおけるフィーラー径、位置などに関する補正値）から、検出座標の正確な値を算出する。なお、測定演算部４５は、操作者の指定によって検出した物体の幾何形状等を算出することもできる。
【００３１】
次に、ワーク座標系について説明する。
【００３２】
被測定物を交換すると、被測定物はステージ２１の全く同一の位置に置かれるわけではなく、多少ずれておかれる。そこで被測定物の複数の位置を画像やタッチプロービングで測定し、それらの位置から個々の被測定物の座標系（ワーク座標系）を設定する。被測定物の形状を基準にして座標系が決められるため、被測定物が置かれるステージ２１上の位置に関わらず、個々の被測定物で座標系は一致することになる。この座標系の設定方法について説明する。
【００３３】
まず、被測定物中の任意の点を仮の原点として設定する。支援装置４のＧＵＩ部４３は、操作者の指示に従い点や線などの測定対象を選択する。次に、画像処理部４６は、画像取得部４１を介して撮像装置２３から取得した画像に対してエッジ検出を行い、点や線などの測定対象を検出する。測定演算部４５は、選択あるいは検出された測定対象の座標を測定する。タッチプロービングの場合には、コントローラ３に設けられたジョイスティック等の操作手段を操作して実際にタッチプロービング動作を実行し座標測定を行う。この一連の測定動作は、座標系設定動作としてティーチングリストに登録される。測定演算部４５は、このようにして測定した点を被測定物座標系（ワーク座標系）の原点に、また測定した線を被測定物座標系（ワーク座標系）のＸ軸に設定する。ワーク座標系は、ティーチングの最初に設定しておくとよい。
【００３４】
本実施形態に係る画像測定装置は、画像処理による１点エッジ検出、画像処理による多点エッジ検出、画像処理によるパターンマッチングテンプレート画像記憶、画像処理によるパターンマッチング検出、パッシブオートフォーカスによる高さ検出、アクティブオートフォーカスによる高さ検出、アクティブオートフォーカスによる連続多点検出、タッチプローブによるプロービング、後述する仮想プロービング検出、経過点入力等の検出機能（コード）を有している。
【００３５】
さらに点、多点平均、最大点、最小点、円、線、平面、点と点の距離、点と線の距離、面と点の距離、線と線の交点、数値計算、統計計算、経過点設定、ワーク座標系設定、ワーク座標系クリア、ワーク基準面設定等の演算機能（コード）を有する。
【００３６】
次に、タッチプローブの測定位置を画像測定装置に入力するティーチング方法について説明する。図２に、ティーチング方法のフローチャートを示す。
【００３７】
なお、この検出機能を仮想プロービングコードと呼ぶ。タッチプローブによるプロービングの位置、経路等を、撮像装置２３が撮像した撮像画像を用いることにより、実際にプロービングすることなくティーチングする機能である。もちろん、実際のプロービングを伴う検出機能が別途存在することは言うまでもない。
【００３８】
ティーチングを始める前にはいくつかの条件を予め設定しておく必要がある。まず画像測定を行う位置、すなわち画像測定の中心および合焦位置とタッチプローブとの位置関係を、リファレンスボール等を使って補正しておく必要がある。またフィーラーに関するパラメータの既定値が設定されていなければならない。ここでフィーラーに関するパラメーターとは、フィーラーＩＤ、フィーラー径およびその補正値、アプローチ距離、アプローチ速度、オーバトラベル距離、Ｚオフセット距離等の、そのフィーラー２４ａを用いてタッチプローブ測定を行なう場合に必要なパラメータ（以下フィーラー情報とする）である。測定機本体２の図示していないラックに収容されているフィーラー２４ａ毎に既定値が定められており、フィーラー情報記憶部４５に保存されている。なお、オーバトラベル距離とは、設定されたパスに従ってフィーラー２４ａを移動させても、フィーラー２４ａが測定ポイントに到達しなかった場合、つまりトリガ信号が出力されなかった場合に、測定ポイントに到達させるために追加移動させる最大距離のことである。
【００３９】
操作者は、これらの条件が設定されているのを確認した後に、プロービングのティーチング作業を始める。支援装置４のＧＵＩ部４３は、入力装置６を介して操作者よりティーチング作業の開始指示を受け付けると、ティーチング作業を受け付けるためのＧＵＩ画面を表示装置５に表示する（Ｓ１０１）。図３は、表示装置５に表示するＧＵＩ画面の一例を示す図である。このＧＵＩ画面には、画像取得部４１が撮像装置２３より取得した撮像画像を表示するための画像表示エリア５１、ティーチングリストに加える機能コードを選択するコード選択エリア５２、座標入力エリア５３、ティーチング情報をリスト表示するためのティーチングリスト表示エリア５４、フィーラー２４ａの選択ボックスが設けられたフィーラー選択エリア５５、光学倍率の選択ボックスが設けられた倍率選択エリア５６、設定中のプロービング情報を表示するためのプロービング情報表示エリア５７と、プロービング情報表示エリア５７に表示されているプロービング情報に従ってフィーラー２４ａを移動するための簡易実行ボタン５８等を有している。ここで、コード選択エリア５２、フィーラー選択エリア５５および倍率選択エリア５６の選択ボックスは、例えばドロップダウンメニュー形式の選択ボックスであり、初期状態では、所定のフィーラーＩＤおよび光学倍率（鏡筒２２の光学系に標準で設定されている倍率）がデフォルト選択されている。コード選択エリア５２で選択されるコードとしては経過点設定、ワーク座標系設定、ワーク座標系クリア、ワーク基準面設定等がある。コードやフィーラーや倍率を選択すると、ティーチングにそのコードの機能、フィーラー交換、倍率変換が登録される。また、図３において、符号５１７はカーソルである。操作者はマウス等の入力装置６を用いて、カーソルを操作することができる。
【００４０】
まず、測定演算部４５は、上記した被測定物７に対する座標系（ワーク座標系）を設定する（Ｓ１０２）。
【００４１】
次に、操作者がカーソル５１７を操作し、機能選択エリア５２で仮想プロービングコードを選択すると（Ｓ１０３）、ＧＵＩ部４３は表示処理部４４にオーバレイ表示を指示する。これを受けて表示処理部４４は、ＧＵＩ部４３を介して、ＧＵＩ画面の画像表示エリア５１に表示されている撮像画像上に、仮想的なフィーラー２４ａを示す円形のシンボルなどや、プロービング時にフィーラー２４ａが通過する領域を表す長円状シンボルなどをオーバレイ表示する（Ｓ１０４）。
【００４２】
操作者がカーソル５１７を操作し、画像表示エリア５１内で第１の目標検出位置を指示すると、表示処理部４４は、画像表示エリア５１に表示されている被測定試料７の撮像画像上に、フィーラー径、アプローチ距離、アプローチ速度、オーバートラベル距離、Ｚオフセット距離等のフィーラー情報の既定値をオーバーレイ表示する。これらの値を変更する場合は、フィーラー選択エリア５５やパス情報エリア５７に数値を直接入力する（Ｓ１０５）。
【００４３】
なお、図３において、符号５１２、５１３はそれぞれ経過点（プロービング開始点）、検出点のフィーラーを示すマークであり、符号５１４はアプローチ軌跡を示すマークであり、そして、符号５１６は、オーバトラベル軌跡を示すマークである。また、図３において、符号５１５は、プローブング時のフィーラー干渉範囲（タッチプローブ測定を行なった場合にフィーラー２４ａが通過する領域）を示すマークである。
【００４４】
ここで、フィーラーを示すマークの径、アプローチ軌跡の長さ、および、オーバトラベル軌跡の長さは、読み出したフィーラー情報によって特定されるフィーラー径、アプローチ距離、オーバトラベル距離と、倍率選択エリア６１で選択されている光学倍率切替に連動して表示サイズが書替えられる。移動する座標は数値を座標入力エリア５３に入力しても構わない。
【００４５】
さて、ＧＵＩ部４３は、目標検出位置５１３に対するアプローチの方向、すなわち開始位置５１２から目標検出位置５１３に移動する方向を操作者より受け付ける。ＧＵＩ部４３は、操作者のカーソル５１７の操作に従い、画像表示エリア５１にオーバレイ表示されているフィーラーを示すマーク５１２、５１３、アプローチ軌跡を示すマーク５１４、オーバトラベル軌跡を示すマーク５１５およびフィーラー干渉範囲を示すマーク５１５を、マーク５１３（目標検出位置）中心に回転させる。これにより、操作者からアプローチの方向の指定を受け付ける。また必要に応じて、アプローチ距離、オーバートラベル距離等の修正を受ける。
【００４６】
それから、ＧＵＩ部４３は、操作者より、このプローブの移動に関する情報（以下仮想プロービングコードとする）の登録指示を受け付けると、その旨をティーチング処理部４７に通知する。これを受けて、ティーチング処理部４７は、画像表示エリア５１にオーバレイ表示されているフィーラーを示すマーク５１２、５１３、アプローチ軌跡を示すマーク５１４、オーバトラベル軌跡を示すマーク５１５およびフィーラー干渉範囲を示すマーク５１５の画面内における位置から、経過点（プロービング開始点）、検出点の座標値（ワーク座標系の座標）、アプローチ距離、オーバートラベル距離等を決定し、これを第１の目標検出位置の仮想プロービングコードとして、ティーチングリストに追加する（Ｓ１０６）。
【００４７】
同様に第２の仮想プロービングを入力する。この操作を繰り返し、複数の仮想プロービングをティーチングリストに追加する（Ｓ１１１）。
【００４８】
ここで、画像表示エリア５１に収まらない他の部分を指定する場合には、コントローラ３に設けられたジョイスティック等の操作手段でＸＹＺ軸を駆動して、所望の目標検出位置で仮想プロービングを登録する。実際のタッチプローブを使用したプロービングでは、入力した目標検出座標が順次測定されるが、その際、タッチプローブの直線的な移動経路と被測定物が干渉する場合には、これを避けるための経過点（パスポイント）を入力して登録する。経過点についても画面上のグラフィックで追加、編集することができる。このタッチプローブの直線的な移動経路と経過点を含めてプローブパスとする。
【００４９】
図３に示すＧＵＩ画面において、操作者のカーソル５１７の操作によりプローブパス表示ボタン５８２が選択されると（Ｓ１０７）、図４に示すように、表示処理部４４は、ティーチングリストに登録されている複数の仮想プロービングコードによって決定されるプローブパス５１８を、画像表示エリア５１に表示されている撮像画像上にオーバレイ表示する（Ｓ１０８）。
【００５０】
なお、タッチプローブのフィーラー交換、もしくはフィーラー着脱をする場合には、フィーラー交換として、ティーチングリストに登録される。同様に、ラック付近にリファレンスボールを設置しておき、フィーラー交換後に自動的にキャリブレーションを実行することを選択することも可能である。
【００５１】
次に、ＧＵＩ部４３は、操作者より、ティーチングリストの保存指示を受け付けると（Ｓ１０９）、その旨をティーチング処理部４７に通知する。これを受けて、ティーチング処理部４７は、このティーチングリストに名前を付けてティーチングファイルとして保存する（Ｓ１１０）。なお、後で説明するテンプレート画像もティーチングファイルに一緒に保存することもできる。
【００５２】
なお、図３に示すＧＵＩ画面において、操作者のカーソル５１７の操作により簡易実行ボタン５８１が選択されると、ティーチング処理部４７は、コントローラ３に指令を送信し、実際にプロービング動作を行わせる。これにより、プロービング動作を確認することができる。また、編集ボタン５８３が選択されると、ティーチング処理部４７は、ティーチングリストに追加済みの情報の編集を受け付ける。これにより、仮想プロービングを一旦決定した後でも、プローブパス等のグラフィックを再表示させ、再度パラメータを編集することができる。
【００５３】
このティーチング作業は、簡易実行機能を除いて、実際にタッチプローブ（フィーラー）を装着していなくても行うことができる。なお、ティーチング作業は表示画面上に、撮像装置２３で撮影した被検出試料７の画像ではなく、被測定試料の図面を表示させても同様に行うことができる。
【００５４】
さて、本実施形態に係る画像測定装置によれば、以上のようにしてティーチングしたティーチングファイルをリプレイすることで、自動測定を行うことができる。まず、ティーチングファイルを開く。ステージ上の任意の位置に置かれた被測定物の、ティーチング時に仮の原点設定に用いた箇所（特徴的な部分や端点等）を観察できる状態にし、その箇所を仮の原点に設定する。その後にリプレイ動作を開始すると、ティーチング処理部４７は、ティーチング時のＸＹＺ座標への位置決め駆動、画面内でのエッジ検出エリアや方向、照明、倍率、画像処理各種パラメータ、タッチプロービング（仮想プロービングは実プロービングとして）、経過点移動等を、ティーチング時に記録した通りに再現し、ティーチングリストの順に次々と自動測定を実行する。測定演算部４５が算出した全ての測定値は、データ管理部４８により既定のファイルに保存される。ティーチングリストの項目が全て終了すると自動測定が終了する。ティーチング時に必要な結果を指定していれば、終了時に必要な結果のみを集計する。指示されていれば作表等をする。実プロービング時には、表示画面上に無関係な部分が映ることになるためマスクしても構わない。リプレイの時に撮像後測定機能を選択すると、プロービングに先立って測定部分の画像を取得し、ティーチング時のグラフィックをオーバーレイ表示した状態でプロービングが行われ、検出点がグラフィックに追加表示される。
【００５５】
なお、ティーチング中であっても、既存のティーチングファイルを開いた状態であっても、ティーチングリスト上の任意のコードを一つ、または複数選択しておき、選択したコードの簡易実行や編集ができる。
【００５６】
この様にして設定したティーチングファイルを実行することによって、タッチプローブ２４を使用して被測定物７の形状を測定することができる。本実施形態に係る画像測定装置を使用すると、タッチプローブ２４の測定位置を撮像装置２３で取得した被測定物７を表示した表示画面上で簡単にティーチング作業をすることができる。
【００５７】
次に、上記したティーチング作業に用いた被測定物７と実際にタッチプローブ測定する被測定物７と間の寸法等のバラツキが大きい場合のプロービングの補正機能について説明する。
【００５８】
これはティーチング時に使用した被測定物７と、測定実行時に測定する被測定物７の形状がばらついている場合に、ティーチング作業により設定したパスに従ってフィーラー２４ａを移動させたのでは、測定物７の測定ポイントに接触しなかったり、あるいは、被測定物７の他の部分に接触したりして、正確に測定できない場合に使用するものである。
【００５９】
ティーチング時、ＧＵＩ部４３が、仮想プロービングに先立って、操作者のカーソル５１７の操作により、画像表示エリア５１に表示されている撮像画像中の注目領域の選択を受け付けると、測定演算部４５は、選択された画像をテンプレート画像として設定し（パターンマッチングサーチ）、その中心を一時的な座標系の原点に設定し登録する。リプレイ時において、画像処理部４６は、画像取得部４１を介して新たな被測定物７の撮像画像を撮像装置２３で取得する。そして、その撮像画像中で、上記したテンプレート画像と一致する部分をパターンマッチング処理（画面内でテンプレート画像と一致する領域を探す処理）で見つけその座標（サーチ座標）を出力する。測定演算部４５は、テンプレート座標と、マッチング処理によって特定したサーチ座標がずれている場合、そのずれ量だけ一時的に座標をずらして設定する。これにより、被測定物の加工に大きなばらつきがあるような場合でも、タッチプローブ測定を実行することができる。
【００６０】
本実施形態では、被測定物７の撮像画像上にオーバレイ表示された仮想的なフィーラーを表すマークを用いて、タッチプローブ測定の手順の設定を受け付けている。また、手順の設定に従ってタッチプローブ測定を行なった場合にタッチプローブ２４のフィーラー２４ａが通過する領域を、被測定物７の撮像画像上にオーバレイ表示している。このため、肉眼観察によるティーチング作業のように、タッチプローブ２４のフィーラー２４ａを実際に動かして手順の設定を行なう必要がない。したがって微細な測定物に対するティーチング作業を、肉眼観察による場合に比べてより簡単且つ安全に行なえるように、タッチプローブ測定を支援することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、撮像装置２３の撮像倍率が変更された場合、変更後の撮像倍率に合わせた大きさとなるように、被測定物７の撮像画像上にオーバレイ表示するプロービングおよびプローブパスのマークの大きさを変更している。このため、肉眼観察による場合に比べて、プローブパスと被測定物７との干渉の有無の確認や経過点の追加を、視覚的により容易に行なうことができる。
【００６２】
さらに、本実施形態では、ティーチング時に記録した被測定物７のテンプレート画像および実際にタッチプローブ測定する被測定物７の撮像画像を用いて、実際にタッチプローブ測定する被測定物７のサーチ座標とティーチング時に使用した被測定物のテンプレート座標の差分に応じて、ティーチング作業時に設定した座標系を一時的に修正している。ティーチング作業に用いた被測定物７と実際にタッチプローブ測定する被測定物７と間の寸法等のバラツキが大きい場合、ティーチング作業により設定したパスに従ってフィーラー２４ａを移動させたのでは、フィーラー２４ａが被測定物７の測定ポイントに接触しなかったり、あるいは、被測定物７の他の部分に接触したりして、正確に測定できない事態も起こり得る。しかし、本実施形態では、上記のようにしてプロービング位置を修正しているので、そのような事態が発生する可能性を低減することができる。
【００６３】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく数々の変形が可能である。
【００６４】
なお、登録済みのティーチングファイルの修正は、オフライン、つまり、測定機１に繋がっていない状態でも行なうことができる。但し、この場合、タッチプローブ測定の簡易実行（図３の簡易実行ボタン）を行なうことはできない。
【００６５】
また、上記の実施形態において、ティーチング作業では、測定機１から取得した被測定物７の撮像画像の代わりに、予めメモリ等に登録しておいた被測定物７のＣＡＤ図面等を利用してもよい。このようにすれば、登録済みのティーチングファイルの修正の場合と同様に、オフライン、つまり、測定機１に繋がっていない状態で行なうことができる。但し、この場合、タッチプローブ測定の簡易実行（図３の簡易実行ボタン）を行なうことはできない。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、タッチプローブを備えた座標測定装置において、ティーチング作業を簡単に行なえる座標測定機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が適用された座標測定システムの概略構成図である。
【図２】図１に示す支援装置４のテーチング作業の支援動作を説明するためのフロー図である。
【図３】表示装置５に表示するＧＵＩ画面の一例を示す図である。
【図４】図３に示すＧＵＩ画面の画像表示エリア５１に表示されるプローブパスのオーバレイ表示の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…測定機、２…測定機本体、３…コントローラ、４…支援装置、５…表示装置、６…入力装置、２１…ステージ、２２…鏡筒、２３…撮像装置、２４…タッチプローブ、２４ａ…フィーラー、３１…駆動制御部、３３…座標検出部、３４…プローブ信号検出部、３５…光学制御部、３６…支援装置ＩＦ部、４１…画像取得部、４２…コントローラＩＦ部、４３…ＧＵＩ部、４４…表示処理部、４５…測定演算部、４６…画像処理部、４７…ティーチング処理部、４８…データ管理部

Claims

被測定物を撮像する撮像装置とフィーラーを備えたタッチプローブとを有する画像測定装置において、
前記撮像装置が撮像した前記被測定物の撮像画像と前記タッチプローブのフィーラー形状を表すマークとをオーバレイ表示する表示装置と、
前記表示装置にオーバレイ表示されているマークを用いて、タッチプローブ測定の手順を設定する設定手段とを有すること
を特徴とする画像測定装置。
前記表示手段は、前記設定手段で設定した前記手順でタッチプローブ測定を行うときにフィーラーが通過する領域をオーバーレイ表示すること
を特徴とする請求項１に記載の画像測定装置。
前記表示手段は、前記撮像装置の倍率が変更された場合、前記被測定物の画像上にオーバレイ表示する前記マークもしくは前記領域の大きさを、倍率変更後の倍率に応じた大きさに変更すること
を特徴とする請求項１または２に記載の画像測定装置。
前記手順設定時の前記被測定物の形状と、前記タッチプローブ実行時の被測定物の形状のずれを検出し、前記ずれを補正して前記手順を実行する補正手段をさらに有すること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像測定装置。