CN105157568B - 坐标测量装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种坐标测量装置，其可以容易地执行准确测量。坐标测量装置设置有副成像单元、显示单元和探测器。探测器包括触针。触针具有用于与测量对象接触的接触部以便对测量对象进行测量。副成像单元设置在探测器中以具有恒定的位置关系，并且捕获所述测量对象的至少一部分的图像。所述副成像单元获得的测量对象的图像作为捕获图像显示在显示单元上。基于所算出的探测器的位置和副成像单元的位置关系，在捕获图像上显示示出了测量对象上要与接触部接触的测量位置的图像。

Description

坐标测量装置

技术领域

本发明涉及一种接触式坐标测量装置。

背景技术

接触式坐标测量装置设置有具有接触部的探测器。使探测器的接触部接触测量对象，并且计算测量对象与接触部之间的接触位置。通过计算测量对象上的多个位置，对测量对象的期望部分的尺寸进行测量。

JP 06-511555A描述了一种用于对空间坐标进行逐点测量的系统，该系统包括数据处理器、接触探测器和角度传感器。接触探测器除了接触点外还设置有多个点光源。角度传感器被设置成允许观察测量对象的必要部分以及允许观察接触探测器的多个点光源。

记录从角度传感器朝向每个光源的空间方向。基于所记录的空间方向，数据处理器计算接触探测器相对于角度传感器的位置和方位。接触探测器的位置和接触点的位置与测量对象的位置相关联。

通过使用JP 06-511555A中的用于逐点测量的系统，可以测量预先设置的测量对象部分相对于多个测量对象中的每一个的尺寸。这允许对多个测量对象进行质量控制。

然而，在不熟练的测量操作员测量多个测量对象的情况下，难以消除实际测量的地方相对于多个测量对象的变化。

另外，当在测量对象的外观中几乎不能识别测量对象部分时，甚至熟练的测量操作员都难以执行准确操作。如上所述，在对于测量对象的形状测量中，在需要技巧时很难进行准确操作。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种能够容易地执行准确操作的坐标测量装置。

(1)根据本发明的一种坐标测量装置包括：探测器，具有用于与测量对象接触的接触部以便对测量对象的物理量进行测量；第一成像单元，捕获测量对象的至少一部分的图像；位置和姿态获取单元，获取探测器的位置和姿态以及第一成像单元的位置和姿态；显示单元，显示由第一成像单元获得的测量对象的至少一部分的图像以作为捕获图像；以及控制单元，基于由位置和姿态获取单元获得的探测器的位置和姿态以及第一成像单元的位置和姿态来控制显示单元在捕获图像上显示第一指示符，第一指示符示出测量对象上要与接触部接触的测量位置。

在坐标测量装置中，位置和姿态获取单元获取探测器的位置和姿态以及第一成像单元的位置和姿态。第一成像单元捕获测量对象的至少一部分的图像。第一成像单元获得的测量对象的至少一部分的图像作为捕获图像被显示在显示单元上。基于所获取的探测器的位置和姿态以及所获取的第一成像单元的位置和姿态，在捕获图像上显示表示测量对象上要与接触部接触的测量位置的第一指示符。

相应地，用户查看捕获图像上的第一指示符，并且可以由此准确地识别测量对象上的测量位置。结果，可以容易地执行对测量对象的准确测量。

(2)控制单元可以被配置成可在设定模式和测量模式下进行操作，并且第一指示符可以基于通过设定模式生成的设定信息而在测量模式下显示在捕获图像上，其中，该设定模式用于生成包括用于对测量对象的物理量进行测量的测量条件和测量过程的设定信息，该测量模式用于对测量对象的物理量进行测量。

在这种情况下，管理对测量对象的测量操作的管理员可以通过设定模式设定针对测量对象的测量条件和测量过程。在测量模式下，基于所设定的测量条件和测量过程来显示第一指示符。相应地，对测量对象执行测量操作的操作员查看第一指示符，并且可以由此借助于准确的测量条件和测量过程来对测量对象的物理量进行测量。

(3)坐标测量装置还可以包括存储单元，其中控制单元可以将通过设定模式生成的设定信息存储到存储单元中，并且在测量模式下读取存储在存储单元中的设定信息，以及第一指示符可以基于在测量模式下所读取的设定信息而显示在捕获图像上。

在这种情况下，通过设定模式生成的设定信息存储在存储单元中。在测量模式下，读取存储在存储单元中的设定信息。基于所读取的设定信息来显示第一指示符。以这样的方式，可以利用存储在存储单元中的设定信息来对测量对象的物理量进行测量。因此，在针对相同的测量对象来测量相同的物理量的情况下，不需要重复地创建设定信息。

(4)坐标测量装置还可以包括接口部，在接口部中，设定信息被输入到存储单元以及从存储单元输出。

在这种情况下，控制单元生成的设定信息可以被输出至外部。另外，在外部所生成的设定信息可以被输入到存储单元。因此，可以在多个坐标测量装置当中使用公共设定信息。

(5)设定信息可以包括在设定模式下通过第一成像单元捕获测量对象的至少一部分的包括测量位置的图像而生成的捕获图像数据，以及控制单元可以在测量模式下使得捕获图像基于捕获图像数据而显示在显示单元上。

根据上述配置，管理对测量对象的测量操作的管理员可以捕获测量对象的图像，以使得在设定模式下显示包括用于表示测量位置的适当部分的捕获图像。相应地，对测量对象执行测量操作的操作员在测量模式下查看捕获图像和第一指示符，并且可以由此容易地且准确地识别要与接触部接触的测量位置。

(6)在测量模式下，控制单元可以控制显示单元以基于设定信息的测量过程显示第二指示符，该第二指示符表示测量对象的物理量的测量的进度水平。

对测量对象执行测量操作的操作员查看第二指示符，并且可以由此容易地识别测量操作的进度水平。

(7)控制单元可以被配置成可在单项测量模式下进行操作，该单项测量模式用于在第一指示符未显示在捕获图像上的状态下对测量对象的物理量进行测量而不使用设定信息。

在单项目测量模式下，在第一指示符未显示在捕获图像上的状态下，对测量对象的物理量进行测量而不使用设定信息。相应地，由于不需要用于创建设定信息的操作，因此可以在短的时间段内测量期望的物理量。

(8)存储单元可以存储以测量模式进行的测量的结果，并且控制单元可以被配置成可在统计分析模式下进行操作，该统计分析模式用于基于存储在存储单元中的测量结果来执行统计分析处理。

在统计分析模式下，执行针对测量结果的统计分析处理。这导致改善了坐标测量装置的便利性。

(9)位置和姿态获取单元可以基于所获取的探测器的位置和姿态来计算测量对象与接触部之间的接触位置的坐标，以基于计算的结果对测量对象的物理量进行测量，以及控制单元可以通过预先设定的测量对象的特定物理量的测量来设定将测量对象的任意位置当作参考的参考坐标系，并且控制位置和姿态获取单元以在所设定的参考坐标系下对测量对象的物理量进行测量。

在这种情况下，通过对测量对象的特定物理量的测量，将测量对象的任意部分当作参考的坐标系被设定为参考坐标系。相应地，在所设定的参考坐标系中计算测量对象与接触部之间的接触位置的坐标，并且计算测量对象的物理量。结果，可以获取在参考坐标系中的、测量对象与接触部之间的接触位置的坐标，并且也可以对测量对象执行准确测量而与测量对象的位置和姿态无关。

(10)设定信息可以包括用于测量特定物理量的测量条件和测量过程，并且第一指示符可以显示在捕获图像上以使得在测量模式下测量特定物理量。

在这种情况下，生成了用于在设定模式下测量特定物理量的测量条件和测量过程作为设定信息，因此，第一指示符显示在捕获图像上以使得在测量模式下测量特定物理量。对测量对象执行测量操作的操作员查看第一指示符，并且可以由此在准确的测量条件和测量过程中对测量对象的特定物理量进行测量。因此，能够准确地针对每个测量对象设定参考坐标系。

(11)坐标测量装置可以包括位置和姿态获取单元在其中可以获取探测器的位置和姿态以及第一成像单元的位置和姿态的获取可能区域，并且控制单元可以控制显示单元显示虚拟地表示从任意位置查看的获取可能区域的虚拟图像，并且在虚拟图像上显示第一指示符和表示接触部的位置的第三指示符中的至少一个。

在这种情况下，通过将第一指示符显示在虚拟图像上，用户可以容易地识别测量位置在参考坐标系中的坐标。另外，通过将第三指示符显示在虚拟图像上，用户可以容易地识别接触部在获取可能区域中的位置。

(12)坐标测量装置还可以包括操作单元，该操作单元被操作以改变用于查看获取可能区域的视点位置，并且当在捕获图像显示在显示单元的屏幕上的状态下操作单元执行用于改变视点位置的操作时，控制单元可以控制显示单元显示在从用于获得捕获图像的第一成像单元的成像位置查看获取可能区域时的虚拟图像来替代捕获图像，此后，连续地改变虚拟图像以使得用于查看获取可能区域的位置从成像位置移动至改变后的视点位置。

在这种情况下，用户可以借助于操作单元来改变视点位置。当在将捕获图像显示在显示单元上的状态下执行用于改变视点位置的操作时，显示在从用于获得捕获图像的第一成像单元的成像位置查看获取可能区域时的虚拟图像来替代捕获图像。随后，连续地改变虚拟图像以使得用于查看获取可能区域的位置从成像位置移动至指定的视点位置。

根据上述配置，当将显示在显示单元的屏幕上的图像从捕获图像切换为虚拟图像时，用于查看获取可能区域的视点位置在捕获图像与虚拟图像之间保持不变。这使得用户能够在准确地识别视点位置的同时顺利地执行用于改变视点位置的操作。

(13)探测器可以具有多个指示器，第一成像单元可以设置在探测器中以相对于多个指示器具有恒定的位置关系，位置和姿势获取单元可以包括第二成像单元和计算单元，第二成像单元固定于预先设定的成像位置并且捕获探测器的多个指示器的图像，计算单元基于表示由第二成像单元获得的多个指示器的图像的图像数据来分别计算多个指示器的位置，并且控制单元可以控制显示单元基于由计算单元计算的多个指示器的位置以及第一成像单元相对于多个指示器的位置关系来在捕获图像上显示第一指示符。

在上述配置中，第二成像单元捕获探测器的多个指示器的图像。基于表示由第二成像单元获得的多个指示器的图像的图像数据来分别计算多个指示器的位置。在这种情况下，所计算的多个指示器的位置和第一成像单元相对于多个指示器的位置关系被用作表示探测器的位置和姿势以及第一成像单元的位置和姿势的信息。基于所计算的多个指示器的位置和第一成像单元相对于多个指示器的位置关系来显示第一指示符。因此，根据第一指示符，可以准确地在捕获图像上示出测量对象上的测量位置。

根据本发明，能够容易地且迅速地执行准确的测量。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施例的坐标测量装置的配置的框图；

图2是示出图1的坐标测量装置的测量头的配置的透视图；

图3是示出图2的测量头的探测器的配置的透视图；

图4A是示出在图3的探测器中设置的触针(stylus)的配置的侧视图，以及图4B是用于描述图3的探测器中的触针的附接结构的视图；

图5A和图5B是用于描述主成像单元的配置的视图；

图6是用于描述主成像单元与多个发光单元之间的关系的示意图；

图7是示出图2的显示单元上显示的图像的一个示例的视图；

图8是示出测量对象的一个示例的视图；

图9A和图9B是用于描述图8的测量对象中的特定测量示例的视图；

图10是用于描述图8的测量对象中的特定测量示例的视图；

图11A和图11B是用于描述图8的测量对象中的特定测量示例的视图；

图12是用于描述图8的测量对象中的特定测量示例的视图；

图13是用于描述图8的测量对象中的特定测量示例的视图；

图14是示出位置图形信息显示在捕获图像上的示例的视图；

图15是示出坐标测量装置的显示单元上显示的初始画面的一个示例的视图；

图16是用于描述在设定模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图17是用于描述在设定模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图18是用于描述在设定模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图19是用于描述在设定模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图20是用于描述在设定模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图21是用于描述在设定模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图22是用于描述在设定模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图23是用于描述在设定模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图24是用于描述在设定模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图25是用于描述在设定模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图26是用于描述在设定模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图27是用于描述在设定模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图28是用于描述在测量模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图29是用于描述在测量模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图30是用于描述在测量模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图31是用于描述在测量模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图32是用于描述在测量模式下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图33是示出捕获图像上显示的多个测量位置的显示形式的一个示例的视图；

图34A是示出重新测量对话框的一个示例的视图，以及图34B是示出探测器警告对话框的一个示例的视图；

图35A至图35C是示出参考坐标系的一个设定示例的示意图；

图36A至图36C是示出参考坐标系的一个设定示例的示意图；

图37是用于描述在测量模式下执行参考坐标系的设定的情况下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图38是用于描述在测量模式下执行参考坐标系的设定的情况下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图39是用于描述在测量模式下执行参考坐标系的设定的情况下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图40是用于描述在测量模式下执行参考坐标系的设定的情况下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图41是用于描述在测量模式下执行参考坐标系的设定的情况下坐标测量装置的一个使用示例的视图；

图42A和图42B是示出在设定模式下改变第一图像显示域上显示的图像的情况下的一个示例的视图；

图43A和图43B是示出在设定模式下改变第一图像显示域上显示的图像的情况下的一个示例的视图；

图44是示出在统计分析模式下显示单元的一个显示示例的视图；

图45是示出捕获图像实时地显示在显示单元上的示例的视图；

图46是示出与设定模式下的测量结果叠加在一起的捕获图像的一个示例的视图；

图47A至图47C是示出设置有相机装置的坐标测量装置的使用示例的视图；以及

图48是示出表示探测器的接触部要前往的方向的图像显示在捕获图像上的示例的视图。

具体实施方式

(1)坐标测量装置的配置

图1是示出根据本发明的一个实施例的坐标测量装置的配置的框图。图2是示出图1的坐标测量装置300的测量头的配置的透视图。图3是示出图2的测量头100的探测器的配置的透视图。图4A是示出设置在图3的探测器140中的触针的配置的侧视图，以及图4B是用于描述图3的探测器140中的触针的附接结构的视图。下文中，将参照图1至图4描述根据本实施例的坐标测量装置300。如图1所示，坐标测量装置300设置有测量头100和处理装置200。测量头100包括保持部110、放置台(placement table)120、主成像单元130、探测器140、副成像单元150、显示单元160、操作单元170和控制板180。

如图2所示，测量头100的保持部110包括安装部111和直立部(stand part)112。安装部111具有水平扁平形状并且安装在安装表面上。直立部112被设置成从安装部111的一端向上延伸。

放置台120设置在安装部111的另一端处。例如，放置台120是光学面板。测量对象S放置在放置台120上。在该示例中，放置台120具有大致方形的形状。在放置台120上，多个螺孔被形成为以规则的间隔排列在彼此正交的两个方向上。因此，可以借助于夹紧构件(cramp member)和固定螺钉来将测量对象S固定于放置台120。放置台120可以具有磁性。在这种情况下，可以借助于固定构件、使用磁体(诸如磁性座)来将测量对象S固定于放置台120。另外，放置台120的上表面可以具有粘附性。此外，在该情况下，测量对象S可以容易地固定于放置台120。

一个或多个连接端子113设置在安装部111的放置台120侧的端面上。在图2的示例中，设置了两个连接端子113。一个连接端子113和探测器140通过线缆相连接。另外，每个连接端子113电连接至控制板180。

在安装部111的在直立部112与放置台120之间的各部分中，接口部114被形成为向上突出。接口部114电连接至控制板180。接口部114设置有电源开关114a、操作显示灯114b和USB(通用串行总线)端口114c。

当处理装置200中的未示出的开关处于接通状态时，用户使电源开关114a处于接通状态，从而开始测量头100的操作。操作显示灯114b由例如LED(发光二极管)构成。操作显示灯114在电源开关114a处于接通状态时开启，而在电源开关114a处于关断状态时断开。相应地，用户可以通过查看操作显示灯114b来识别测量头100是否在工作中。用户将例如USB存储器连接至USB端口114c，从而将存储在稍后描述的存储单元210中的信息存储到USB存储器中。另外，存储在USB存储器中的信息可以存储到存储单元210中。

主成像单元130设置在直立部112的上部上。主成像单元130可以可拆卸地设置在直立部112的上部上，或者可以与直立部112一体地设置。主成像单元130包括成像元件131(稍后描述的图5A和图5B)和多个透镜132(稍后描述的图5A)。在本实施例中，成像元件131是能够检测红外射线的CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。主成像单元130被布置成向下倾斜以使得其可以检测从预先设定的成像区域V发出的红外射线。

成像区域V是包括安装部111的放置台及其外围的特定区域。在本实施例中，图1的放置台120和从放置台120仅突出了图1的探测器140的整个长度的尺寸的区域被限定为成像区域V。应注意，探测器140的整个长度例如为大约150mm。与检测量相对应的模拟电信号(下文中，称为光接收信号)被从主成像单元130的每个像素输出到控制部180。

如图3所示，探测器140包括壳体141、握持部142、多个发光单元143、触针144、供电板145、连接端子146、通知单元148和触针固定构件149。握持部142在第一方向D1上延伸，并且壳体141在与第一方向D1交叉的第二方向D2上延伸。用户握持该握持部142并操作探测器140。

下文中，除非特别提及，否则探测器140的顶部、底部、正面和背面表示在用户垂直地握住握持部142的状态(第一方向D1是垂直方向的状态)下探测器140的顶部、底部、正面和背面。

壳体141设置在握持部142的上端处。握持部142从壳体141的下表面的中心部向下延伸，以使得壳体141的前部在握持部142前面突出并且壳体141的后部在握持部142后面突出。这里，由第一方向D1和第二方向D2形成的角度被限定为由握持部142和壳体141的前部形成的角度φ。在本实施例中，角度φ是锐角，大于0°且小于90°。

在垂直地握住握持部142的状态下，壳体141的前端位于壳体141的后端下方，并且壳体141的上表面从后端斜向上地倾斜至前端。在这种情况下，用户可以容易地将壳体141的上表面斜向上地转动。

在本实施例中，壳体141的上表面包括前部上表面141a、中心部上表面141b和后部上表面141c。前部上表面141a、中心部上表面141b和后部上表面141c平行于第二方向D2。另外，前部上表面141a、中心部上表面141b和后部上表面141c垂直于包括第一方向D1和第二方向D2的平面。前部上表面141a和后部上表面141c在同一平面上，并且中心部上表面141b在比前部上表面141a和后部上表面141c高的平面上。

用于保持多个发光单元143的玻璃制成的保持构件容纳在壳体141内部。壳体141设置有多个开口141h，壳体141中的多个发光单元143通过这多个开口141h暴露。

在图3的示例中，七个发光单元143设置在壳体141中。三个发光单元143布置在壳体141的前端，两个发光单元143布置在中央，以及两个发光单元143布置在后端。壳体141的前部上表面141a、中心部上表面141b和后部上表面141c分别设置有在前端的三个发光单元143通过其暴露的开口141h、在中央的两个发光单元143通过其暴露的开口141h以及在后端的两个发光单元143通过其暴露的开口141h。

在该示例中，在壳体141的前端的三个发光单元143和在后端的两个发光单元143被布置成位于同一平面上。另外，在中央的两个发光单元143被布置成位于比其他发光单元143所位于的平面高的平面上。

在前端的三个发光单元143被布置成从前部上表面141a向上暴露。在中央的两个发光单元143被布置成从中心部上表面141b向上暴露。在后端的两个发光单元143被布置成从后部上表面141c向上暴露。

每个发光单元143包括多个LED(发光二极管)。在该示例中，每个LED是红外线LED，并且每个发光单元143定期地发出波长为860nm的红外射线。从多个发光单元143发出的红外射线通过壳体141的多个开口141h，并且图2的主成像单元130捕获红外射线的图像。

图2的主成像单元130倾斜地位于放置台120上方。如上所述，用户可以容易地将壳体141的上表面向上倾斜地转动。因此，主成像单元130可以在对放置台120上的测量对象进行形状测量时有效地捕获从探测器140的多个发光单元143发出的红外射线的图像。

触针固定构件149被设置成从壳体141的前端向前突出。触针144附于触针固定构件149。如图4A所示，触针144是其中接触部144a、轴部144b和螺钉部144c一体地形成的棍状构件。接触部144a和螺钉部144c分别设置在轴部144b的一端(前端)和另一端(后端)处。接触部144a具有球形形状。

如图4B所示，触针固定构件149具有第一附接表面149a、第二附接表面149b和第三附接表面149c。在保持探测器140以使得第二方向D2为水平的状态下，第一附接表面149a被形成为斜向上，第二附接表面149b被形成为斜向下，以及第三附接表面149c被形成为向下。与触针144的螺钉部144c附接的螺孔形成在第一附接表面149a至第三附接表面149c中的每一个上。

用户可以根据测量对象S的形状来任意地改变第一附接表面149a至第三附接表面149c当中触针144的附接表面。在图3的示例中，触针144附接至触针固定构件149的第二附接表面149b。

如图3所示，电源板145容纳于握持部142内部，并且向多个发光单元143和通知单元148供给电力。连接端子146布置在握持部142的下部上。多个发光单元143和通知单元148的操作由图1的控制部180通过连接至连接端子146的线缆来控制。

通知单元148包括多个绿色LED和多个红色LED，并且布置在壳体141的上表面的后端附近。当多个发光单元143存在于主成像单元130(图2)的成像区域V(图2)内时，通知单元148发出绿光。另一方面，当多个发光单元143不存在于主成像单元130的成像区域V内时，通知单元148发出红光。因此，用户可以容易地识别多个发光单元143是否存在于主成像单元130的成像区域V内。

当两个探测器140分别附接至图2的两个连接端子113时，根据测量对象S的形状，用户可以通过选择设置了具有适当形状的触针144的探测器140在适当位置处执行对测量对象S的测量。

在稍后所述的测量模式下，当将要使用的探测器140的多个发光单元143存在于主成像单元130的成像区域V(图2)内时，该探测器140的通知单元148发出绿光。另一方面，当将要使用的探测器140的多个发光单元143不存在于主成像单元130的成像区域V内时，该探测器140的通知单元148发出红光。此时，其他探测器140(未使用的探测器140)的通知单元148不发光。因此，用户可以容易地识别将要使用的探测器140。另外，防止使用除了将要使用的探测器140外的探测器140进行测量。

副成像单元150例如是CCD(电荷耦合器件)相机。副成像单元150的分辨率可以低于主成像单元130的分辨率。副成像单元150布置在与探测器140的触针144的接触部144a的位置关系已知的位置。在本实施例中，副成像单元150布置在探测器140的壳体141的前端的端面上。光接收信号通过连接至连接端子146的线缆从副成像单元150的每个像素输出至控制板180。

如图2所示，显示单元160由握持部110的直立部112支撑，并且设置在安装部111上以使得显示单元160的显示屏幕倾斜向上。因此，用户可以通过他的或她的眼睛的最小移动来选择性地查看测量对象S和显示单元160，或者同时查看测量对象S和显示单元160。

例如，显示单元160由液晶显示面板或有机EL(电致发光)面板构成。在显示单元160上，基于控制板180的控制来显示处理装置200生成的图像、用于坐标测量装置300的操作例程画面、测量结果等。

操作单元170例如具有多个操作按钮，操作单元170可以在指定要测量的测量对象S的一部分时或者在某个其他时间由用户操作。操作单元170可以与探测器140一体地设置。例如，在图3的握持部142中，一个或多个操作按钮可以被提供作为操作单元170。在该情况下，用户可以在用一只手握住握持部142的同时来操作该操作单元170。

控制板180设置在保持部110的直立部112中。控制板180连接至主成像单元130、探测器140、副成像单元150、显示单元160和操作单元170。处理装置200经由控制板180控制主成像单元130、、探测器140、副成像单元150、显示单元160和操作单元170的操作。

控制板180安装有未示出的A/D转换器(模拟/数字转换器)和FIFO(先进先出)存储器。从主成像单元130和副成像单元150输出的光接收信号由控制板180的A/D转换器以恒定的采样周期采样并且还转换为数字信号。从A/D转换器输出的数字信号被顺序地存储到FIFO存储器中。存储到FIFO存储器中的数字信号作为像素数据被顺序地传送至处理装置200。

在本实施例中，图3的多个发光单元143发光的定时与图2的主成像单元130进行检测的定时同步。在发光单元143的下一淬熄周期(quenching period)内将在多个发光单元143的发光周期内存储的像素数据从控制板180传送到处理装置200。

如图1所示，处理装置200包括存储单元210、控制单元220和操作单元230。存储单元210包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)和硬盘。系统程序存储在存储单元210中。另外，存储单元210用于处理各种数据以及存储各种数据(诸如，来自测量头100的像素数据)。

控制单元220包括CPU(中央处理单元)。在本实施例中，存储单元210和控制单元220由个人计算机实现。控制单元220基于来自测量头100的像素数据来生成图像数据。图像数据是多条像素数据的集合。控制单元220基于所生成的图像数据来计算探测器140的触针144的接触部144a的位置。

操作单元230包括键盘和指向装置。对于该示例的指向装置，使用了具有滚轮的鼠标。操作单元230由用户操作。

(2)主成像单元的配置

图5A和图5B是用于描述主成像单元130的配置的视图。图5A是主成像单元130的示意截面图，以及图5B是主成像单元130的外部透视图。

如图5A所示，主成像单元130设置有元件保持部130a、透镜保持部130b、成像元件131和多个透镜132。元件保持部130a和透镜保持部130b由例如钛制成。元件保持部130a和透镜保持部130b可以通过整体成型而被提供作为共同构件，或者可以被提供作为分离体。

具有矩形截面的凹部133形成在元件保持部130a的一个表面上。成像元件131插入至凹部133。为了防止成像元件131的移位，可以通过使用诸如螺钉或弹簧的固定构件将成像元件131固定在凹部133中。从凹部133的底表面至元件保持部130a的平行于上述一个表面的另一表面形成有通孔134。

如图5A和图5B所示，透镜保持部130b具有圆柱形状。透镜保持部130b的一端固定于元件保持部130a的另一表面。具有各种尺寸的多个透镜132保持在透镜保持部130a中。多个透镜132与元件保持部130a的通孔134重叠，并且被布置成使得其光轴彼此一致。光通过多个透镜132从透镜保持部130b的另一端入射到成像元件131上。

(3)主成像单元进行的检测

如上所述，主成像单元130检测从探测器140的多个发光单元143发出的红外射线。图6是用于描述主成像单元130与多个发光单元143之间的关系的示意图。在图6中，将使用所谓的针孔相机模型来给出描述，以便利于理解。图6仅示出了主成像单元130的多个透镜132之中的一个透镜132，并且光被引导至成像元件131以通过透镜132的主点132a。

如图6所示，主成像单元130具有恒定的视角(观看角度)θ。成像区域V包括在主成像130的视角θ的范围内。当多个发光单元143中的每一个均位于成像区域V内时，从这些发光单元143发出的红外射线通过透镜132的主点132a入射到成像元件131上。

在这种情况下，基于成像元件131的光接收位置P指定从透镜132的主点132a到每个发光单元143的方向。在图6的示例中，如虚线所示，每个发光单元143位于通过每个光接收位置P和透镜132的主点132a的每条直线上。另外，多个发光单元143之间的相对位置关系预先存储到例如图1的存储单元210中。

基于从透镜132的主点132a朝向每个发光单元143的方向以及多个发光单元143之间的位置关系，明确地决定了每个发光单元143的中心的位置。在本实施例中，在包括成像区域V的空间内预先定义坐标测量装置300所特有的坐标系(下文中，称为装置坐标系)。装置坐标系包括原点和彼此正交的x轴、y轴和z轴。相应地，成像区域V内的绝对位置由三维坐标表示。图1的控制单元220基于成像元件131的光接收位置P和预先存储的多个发光单元143之间的位置关系来计算每个发光单元143的中心的坐标。

基于所算出的每个发光单元143的中心的坐标，图1的控制单元220计算探测器140的接触部144a(图3)与测量对象S之间的接触位置的坐标。

例如，每个发光单元143的中心与接触部144a(图3)的中心之间的位置关系预先存储在图1的存储单元210中。基于所算出的每个发光单元143的中心的坐标和预先存储的每个发光单元143的中心与接触部144a的中心之间的位置关系，指定接触部144a的中心的坐标。

另外，基于每个发光单元143的中心的坐标，指定探测器140的位置和姿态。从而，指定触针144的位置。另外，基于探测器140的位置和姿态、触针144与探测器140之间的位置关系等，估计接触部144a的中心与接触位置(即，测量位置)之间的相对位置关系。基于所估计的位置关系，根据接触部144a的中心的坐标来计算接触部144a与测量对象S之间的接触位置(测量位置)的坐标。

应注意，用于检测从测量对象S向接触部144a施加的力的方向的传感器可以设置在探测器140中。在这种情况下，可以基于传感器的检测结果来计算接触部144a与测量对象S之间的接触位置的坐标。

当成像元件131与多个透镜132之间的位置关系、多个发光单元143之间的位置关系等存在个别差异时，所计算的坐标变化。另外，当触针144的附接表面在图4B的第一附接表面149a至第三附接表面149c之间改变时，每个发光单元143与接触部144之间的位置关系也改变。因此，在由坐标测量装置300进行测量之前，执行用于防止由于个别差异引起的变化以及用于将多个发光单元143与接触部144a之间的位置关系存储到存储单元210中的校准是优选的。

(4)基本测量示例

将描述由坐标测量装置300测量测量对象S的尺寸的基本示例。图7是示出图2的显示单元160上显示的图像的一个示例的视图。图8是示出测量对象S的一个示例的视图。

图7示出了虚拟地表示从任意位置观看的成像区域V的图像(下文中，称为成像区域虚拟图像)VI。如上所述，在包括成像区域的空间内定义包括原点、x轴、y轴和z轴的装置坐标系。在该示例中，x轴和y轴被设置成平行于放置台120的上表面且彼此正交，以及z轴被设置为垂直于放置台120的上表面。另外，放置台120的中心被设置于原点O处。图7的成像区域虚拟图像VI包括表示放置台120的外围以及装置坐标系的原点O、x轴、y轴和z轴的线(图7的虚线)。

图8的测量对象S具有长方体形状。在该示例中，对测量对象S的一个侧表面Sa与同该侧表面Sa相对的侧表面Sb之间的距离进行测量。测量对象S的侧表面Sa、Sb均垂直于x轴。

图9A至图13是用于描述图8的测量对象S中的特定测量示例的视图。图9A和图11A是示出放置台120、主成像单元130、探测器140与测量对象S之间的位置关系的前视图，以及图9B和图11B是探测器140与测量对象S的外部透视图。图10、图12和图13示出了显示单元160上显示的成像区域虚拟图像VI的示例。

如图9A和9B所示，触针144的接触部144a与测量对象S的侧表面Sa接触，以使得探测器140的多个发光单元143位于成像区域V内。通过在该状态下操作图1的操作单元170，将测量对象S与接触部144a之间的接触位置设定(测量)为测量位置M1a，如图9B所示。在这种情况下，计算测量位置M1a的坐标。

类似地，在测量对象S的侧表面Sa上的三个位置被设定(测量)为测量位置M2a、M3a、M4a，并且计算测量位置M2a、M3a、M4a的坐标。随后，通过操作图1的操作单元170或操作单元230，将通过测量位置M1a至M4a的平面设置为与测量对象S的侧表面Sa相对应的测量平面ML1，并且计算测量平面ML1的位置。在这种情况下，如图10所示，所设定的测量平面ML1叠加在成像区域虚拟图像VI上。

随后，如图11A和图11B所示，触针144的接触部144a与测量对象S的侧表面Sb接触以使得探测器140的多个发光单元143位于成像区域V内。通过在该状态下操作图1的操作单元170，将测量对象S与接触部144a之间的接触位置设定(测量)为测量位置M1b，如图11B所示。在该情况下，计算测量位置M1b的坐标。

类似地，将测量对象S的侧表面Sb上的三个位置设定(测量)为测量位置M2b、M3b、M4b，并且计算测量位置M2b、M3b、M4b的坐标。随后，通过操作图1的操作单元170或操作单元230，将通过测量位置M1b至M4b的平面设置为与测量对象S的侧表面Sb相对应的测量平面ML2，并且计算测量平面ML2的位置。在这种情况下，如图12所示，除了测量对象ML1外，所设定的测量平面ML2也叠加在成像区域虚拟图像VI上。

随后，通过操作图1的操作单元170或操作单元230，在图1的控制单元220中计算所设定的测量平面ML1与ML2之间的距离，并且如图13所示，计算结果显示在成像区域虚拟图像VI上。应注意，计算结果可以与成像区域虚拟图像VI分离地显示在显示单元160上。另外，用户可以适当地设定用于两个测量平面ML1与ML2之间的距离等的计算方法。

虽然在该示例中基于四个测量位置设定一个测量平面，但是可以基于最少三个测量位置来设定一个测量平面。同时，通过设定四个以上的测量位置，能够更准确地设定与测量对象S相对应的测量平面。另外，基于四个以上的测量位置，还能够获得测量平面的平坦度。

此外，在该示例中，为了指定测量对象S中要测量的部分，设定通过触针144的接触部144a已与其接触的四个位置(测量位置)的矩形测量对象部分(测量平面)。本发明不限于此，并且可以根据测量对象S中要测量的部分的形状来设定具有其他几何形状并且通过多个测量位置的测量平面。另外，为了指定测量对象S中要测量的部分，所设定的形状不限于该平面，而是可以设定通过多个测量位置的圆柱体、球体等。在这种情况下，可以获得所设定的圆柱体的横截面的直径、所设定的球体的半径等。

(5)使用副成像单元的功能

通过图3的副成像单元150捕获测量对象S的图像，图1的控制单元220基于从副成像单元150输出的光接收信号来生成表示测量对象S的图像数据。基于所生成的图像数据，测量对象S的图像可以显示在显示单元160上。下文中，由副成像单元150获得的图像数据被称为捕获图像数据，并且基于捕获图像数据的图像被称为捕获图像。

显示单元160上的成像区域虚拟图像VI的显示与捕获图像的显示之间的切换通过图1的操作单元170或操作单元230的操作来执行。另外，例如，当在捕获图像显示在显示单元160上的状态下操作设置在操作单元170中的特定开关时，将在该时间点的捕获图像数据存储到图1的存储单元210中。这使得测量对象S的静止图像显示在显示单元160上。

多个发光单元143与副成像单元150之间的位置关系、以及副成像单元150的特性(视角、失真等)作为成像信息预先存储到例如图1的存储单元210中。相应地，当多个发光单元143在成像区域V内时，图1的控制单元220识别其图像被副成像单元150捕获的区域。即，基于由主成像单元130获得的多个发光单元143的位置的计算结果以及副成像单元150相对于多个发光单元143的位置关系，控制单元220识别与捕获图像相对应的三维空间。

如上所述，在三维空间内设定测量位置和测量对象位置(上述示例中的测量平面)的信息(下文中称为位置图形信息)。在本实施例中，位置图形信息可以与捕获图像相关联，并且在与捕获图像相对应的三维空间内可以显示在由位置图形信息表示的、捕获图像上的适当位置(例如，在表示坐标位置的情况下捕获图像的位置)。

图14是示出位置图形信息显示在捕获图像上的示例的视图。在图14的示例中，副成像单元150捕获测量对象S的侧表面Sb的图像。在捕获图像SI上，显示表示测量位置M1b至M4b的多个球形图像P1b、P2b、P3b、P4b，并且也显示表示测量平面ML2的图形PL2。另外，在捕获图像SI上，显示了表示在三维空间内定义的装置坐标系的原点O、x轴、y轴和z轴的图像。

如上所述，在通过测量对象S的实际成像而获得的捕获图像SI上的适当位置显示位置图形信息，使得用户可以从视觉上掌握位置图形信息。另外，在对测量对象S进行测量、此后对另一测量对象S进行类似测量的情况下，用户参考与位置图形信息叠加的捕获图像SI，由此可以容易地执行对另一测量对象S的测量。

当多个发光单元143与副成像单元150之间的位置关系从所设计的位置关系偏移时，在成像区域V中限定的三维空间与对应于捕获图像SI的三维空间之间发生移位。在该情况下，位置图形信息无法显示在捕获图像SI上的适当位置。相应地，在坐标测量装置300进行测量之前，优选地执行用于防止成像区域V中限定的三维空间与对应于捕获图像SI的三维空间之间的移位的校准。

(6)坐标测量装置的具体使用示例

(6-1)设定模式和测量模式

在以下描述中，在坐标测量装置300的用户之中，管理针对测量对象S的测量操作的用户被适当地称为测量管理员，并且在测量管理员的管理下执行针对测量对象S的测量操作的用户被适当地称为测量操作员。

坐标测量装置300可以在四种模式下使用，即，对于测量管理员的设定模式、对于测量操作员的测量模式、单项测量模式以及统计分析模式。稍后将描述单项测量模式和统计分析模式的详情。

在设定模式下，通过测量管理员测量一个测量对象S，生成包括针对测量对象S的测量条件和测量过程的信息作为设定信息。所生成的设定信息的数据文件存储在图1的存储单元210的硬盘中。同时，在测量模式下，测量操作员查看图1的显示单元160，并且可以由此基于存储在图1的存储单元210中的设定信息来执行另一测量对象S的测量。在测量模式下获得的处理结果的数据文件存储在图1的存储单元210的硬盘中。

针对测量对象S的测量条件包括坐标系、测量项目和对象部分形状。测量项目是表示针对测量对象S要测量什么的项目，并且包括诸如距离、角度和平坦度的各种物理量。另外，测量项目可以包括对于这些各种物理量的计算方法。对象部分形状是表示在测量对象S中要测量的部分的形状的几何形状的种类。几何形状的种类包括点、直线、平面、圆圈、圆柱体、球体等。

在根据本实施例的坐标测量装置300中，可以在包括成像区域V的空间内定义任意坐标系(下文中称为参考坐标系)。在这种情况下，根据参考坐标系计算测量位置的坐标。测量条件的坐标系表示在测量测量对象S时定义的参考坐标系。

关于探测器140的信息作为探测器信息预先存储到图1的存储单元210中。探测器信息包括用于标识个别探测器140的个别标识信息、触针144附接的附接表面的信息、接触部144a的直径等。上述设定信息还包括用于测量测量对象S的探测器信息。

在该示例中，两个探测器140连接至图2的两个连接端子113，并且分别对应于这两个探测器140的两条探测器信息存储在存储单元210中。一条探测器信息表示连接至一个连接端子113并且其触针144附接至图4B的第二附接表面149b的探测器140。另一条探测器信息表示连接至另一个连接端子113并且其触针144附接至图4B的第一附接表面149a的探测器140。在以下描述中，与该一条探测器信息相对应的探测器140被适当地称为“A探测器”，而与另一条探测器信息相对应的探测器140被适当地称为“B探测器”。

(6-2)设定模式

图15是示出在坐标测量装置300的显示单元160上显示的初始画面SC1的一个示例的视图。如图15所示，测量按钮601、设定按钮602、单项测量按钮603和统计分析按钮604显示在坐标测量装置300的初始画面SC1上。

通过测量管理员操作设定按钮602，在设定模式下操作坐标测量装置300的控制单元220。将给出对在设定模式下通过测量管理员测量图8的测量对象S的两个侧表面Sa与Sb之间的距离来生成设定信息的示例的描述。

图16至图27是用于描述在设定模式下坐标测量装置300的一个使用示例的视图。首先，如图16所示，测量管理员将测量对象S以预先设定的位置和姿态放置在放置台120上。

通过图15的设定按钮602的操作，测量条件设定画面SC2显示在显示单元160上，如图17所示。测量条件设定画面SC2包括测量元素显示域610、第一图像显示域611、坐标系设定域612、测量项目选择域613和对象部分形状选择域614。

在以下描述中，为了测量该测量对象S的物理量而要设定的测量对象部分被适当地称为测量元素。在测量元素显示域610中，测量管理员设定的测量元素和测量项目显示在树状列表中。应注意，图17示出了设定模式的初始状态。因此，在测量元素显示域610中，例如，仅显示了表示正执行的用于测量第一物理量的设定操作的字符串“Setting 1”。如上所述在设定模式下在测量元素显示域610中所显示的树被称为元素树。

在第一图像显示域611中，显示成像区域虚拟图像VI。在坐标系设定域612中，显示用于设定参考坐标系的坐标系设定按钮612a。当不操作坐标系设定按钮612a时，将装置坐标系设定为参考坐标系。稍后将描述通过坐标系设定按钮612a的操作来设定参考坐标系的详情。

在测量项目选择域613中，显示分别表示多种物理量的多个按钮。在图17的示例中，在测量项目选择域613中显示距离按钮613a和角度按钮613b。测量管理员操作图1的操作单元230以选择测量项目选择域613中的任一按钮，并且可以由此指定测量项目。

在对象部分形状选择域614中，显示分别表示多种几何形状的多个按钮。在图17的示例中，在对象部分形状选择域614中显示平面按钮614a、直线按钮614b、点按钮614c和圆圈按钮614d。测量管理员操作图1的操作单元230以选择对象部分形状选择域614中的任意按钮，并且可以由此指定对象部分形状。

为了测量测量对象S的两个侧表面Sa与Sb之间的距离，测量管理员选择测量项目选择域613中的距离按钮613a并且还选择对象部分形状选择域614中的平面按钮614a。相应地，将测量两个平面之间的距离设定为针对测量对象S的测量条件。在该示例中，要设定为关于测量条件的测量元素的两个平面分别称为“平面1”和“平面2”。

当设定针对测量对象S的测量条件时，如图18所示，测量过程设定画面SC3显示在显示单元160上。测量过程设定画面SC3包括测量元素显示域610、第一图像显示域611、探测器选择域621、对象部分显示域622、测量点坐标显示域623和管理设定域624。

在测量元素显示域610中，连续地显示图17的元素树。通过设定测量条件，将表示要初始设定的测量元素的字符串“平面1”添加到元素树。在元素树中，在测量管理员设定测量元素的时间以及在获得物理量的测量结果的时间，顺序地添加表示测量元素或测量项目的字符串。测量管理员查看元素树，并且可以由此检查正生成的设定信息的内容。

应注意，在元素树中，可以通过围住的字符等来突出显示测量管理员正设定的测量元素。在图18的示例中，围住字符串“平面1”。

在第一图像显示域611中，连续地显示图17的成像区域虚拟图像VI。在探测器选择域621中，显示多个复选框621a。多个复选框621a之中的至少一个复选框621a与存储在存储单元210中的探测器信息相关联。表示对应的探测器信息的字符串显示在与探测器信息相关联的复选框621a的一侧。

在该示例中，“A探测器”和“B探测器”分别显示在两个复选框621a的一侧。测量管理员勾选与探测器信息相关联的复选框621a，并且可以由此设定用于测量的探测器140。例如针对每个平面执行探测器140的设定。假设“A探测器”用于设定“平面1”。在这种情况下，如图18所示，测量管理员勾选对应于“A探测器”的复选框621a。

在对象部分显示域622中，显示表示要设定的两个平面之中的一个平面的字符串(在该示例中为“平面1”)。另外，在对象部分显示域622中显示成像按钮622a。在测量点坐标显示域623中，显示探测器140对测量位置的计算结果(坐标)。在图18的示例中，由于尚未执行探测器140的操作，因此在测量点坐标显示域623中未显示测量位置的计算结果。

在测量点坐标显示域623中，还显示一个复选框623a和数值输入域623b。复选框623a用于开启和关断确定功能。当开启确定功能时，确定在稍后描述的测量模式下设定的测量位置与在设定模式下设定的测量位置之间的偏差量是否不大于输入到数值输入域623b中的阈值。由此，当偏差量不大于阈值时，可以确定测量位置是有效的。另外，当偏差量大于阈值时，可以确定测量位置是无效的。

在管理设定域624中，显示用于针对测量操作的管理执行设定的管理设定按钮624a。稍后将描述通过管理设定按钮624a的操作执行的设定的详情。

图18的成像按钮622a用于获得对应于“平面1”的捕获图像。如图19所示，测量管理员调整探测器140的位置和姿态，以使得副成像单元150捕获对应于“平面1”的平面(在该示例中，为测量对象S的侧表面Sa)的图像。通过在该状态下操作成像按钮622a，获取对应于“平面1”的捕获图像，并且将其存储到存储单元210中。

应注意，用于命令存储捕获图像数据的成像按钮可以设置在图2的操作单元170中。在这种情况下，测量管理员可以操作操作单元170的成像按钮而不是操作显示单元160上显示的成像按钮622a。

如上所述，通过操作成像按钮622a，在第一图像显示域611中显示对应于“平面1”的捕获图像SI，如图20所示。图20的捕获图像SI是静止图像。图20的捕获图像SI包括展现测量对象S的侧表面Sa的图像，并且还包括展现装置坐标系的x轴、y轴和z轴的图像。

此后，类似于图9A和图9B的示例，测量管理员在测量对象S的侧表面Sa上顺序地设定四个测量位置M1a、M2a、M3a、M4a(参考图9B)，以指定“平面1”。

在设定多个测量位置M1a、M2a、M3a、M4a时，在测量位置的每次测量中，表示所设定的测量位置的图像叠加并显示在捕获图像SI上。图21示出在设定测量位置M1a、M2a时显示单元160的显示状态。在图21的示例中，通过设定测量位置M1a、M2a，表示测量位置M1a、M2a的球形图像P1a、P2a显示在捕获图像SI上。

另外，在设定多个测量位置M1a、M2a、M3a、M4a时，表示接触部144a的位置的图像PP显示在捕获图像SI上。在该示例中，探测器140的示意图被用作表示接触部144a的位置的图像PP。这允许测量管理员容易地且准确地识别接触部144a相对于测量对象S的位置关系。

通过多个测量位置M1a至M4a的设定的完成，经过多个测量位置M1a至M4a并且具有关于测量条件所指定的形状的测量对象S中的测量对象部分被设定为用于指定“平面1”的测量平面ML1，并且计算测量平面ML1的位置。

在这种情况下，如图22所示，表示测量平面ML1的位置和形状的图形PL1连同表示多个测量位置M1a、M2a、M3a、M4a的图像P1a、P2a、P3a、P4a一起显示在捕获图像SI上。在设定测量平面ML1时，确认按钮623c在测量点坐标显示域623中显示。

在设定测量平面ML1之后，测量管理员操作确认按钮623c。由此，如图23所示，成像区域虚拟图像VI显示在第一图像显示域611中。此时，表示已设定的测量平面ML1的图形PL1显示在成像区域虚拟图像VI上。另外，表示接下来要设定的测量元素的字符串“平面2”被添加到测量元素显示域610中的元素树。此时，在元素树中，字符串“平面1”以正常方式显示，并且字符串“平面2”被突出显示。

随后，设定测量平面ML2。在对象部分显示域622中，显示表示要设定的两个平面中的另一个的字符串(在该示例中为“平面2”)。类似于图18的示例，成像按钮622a显示在对象部分显示域622中。

这里，假设“B探测器”用于设定“平面2”。在这种情况下，如图24所示，测量管理员勾选对应于“B探测器”的复选框621a。

图24的成像按钮622a用于获得对应于“平面2”的捕获图像。测量管理员调整探测器140的位置和姿势，以使得副成像单元150捕获对应于“平面2”的平面(在该示例中为测量对象S的侧表面Sb)的图像。通过在该状态下操作成像按钮622a，获取对应于“平面2”的捕获图像数据，并且将其存储到存储单元210中。

如上所述，通过操作成像按钮622a，对应于“平面2”的捕获图像SI显示在第一图像显示域611中。此后，类似于图11A和图11B的示例，测量管理员在测量对象S的侧表面Sb上顺序地设定四个测量位置(参照图11B)以指定“平面2”。在设定测量位置M1b至M4b时，类似于图21的示例，代表所设定的测量位置的球形图像和表示接触部144a的位置的图像显示在捕获图像SI上。

通过多个测量位置M1b至M4b的设定的完成，将经过多个测量位置M1b至M4b并具有关于测量条件所指定的形状的测量对象S中的测量对象部分设定为用于指定“平面2”的测量平面ML2，并且计算测量平面ML2的位置。

在这种情况下，如图25所示，表示测量平面ML2的位置和形状的图形PL2连同表示多个测量位置M1b、M2b、M3b、M4b的图像P1b、P2b、P3b、P4b一起显示在捕获图像SI上。在设定测量平面ML2时，确认按钮623c显示在测量点坐标显示域623中。

在设定测量平面ML2之后，测量管理员操作确认按钮623c。由此，如图26所示，成像区域虚拟图像VI显示在第一图像显示域611中。此时，表示所设定的测量平面ML1和ML2的图形PL1和PL2显示在成像区域虚拟图像VI上。另外，计算所设定的测量平面ML1与ML2之间的距离，将所算出的距离作为测量结果叠加并显示在成像区域虚拟图像VI上。

此外，表示通过设定“平面1”和“平面2”而获得的物理量的测量项目的字符串“距离1”被添加到测量元素显示域610中的元素树。此时，在元素树中，字符串“平面1”和字符串“平面2”以正常方式显示，并且字符串“距离1”被突出显示。

另外，在显示单元160的屏幕上，显示测量结果显示域625来替代图25的探测器选择域621、对象部分显示域622、测量点坐标显示域623和管理设定域624。在测量结果显示域625中，显示“平面1”和“平面2”之间的距离作为测量结果，并且也显示设定继续按钮625a和设定保存按钮625b。

测量管理员在他或她决定也设定测量对象S的另一物理量的测量时操作设定继续按钮625a。在这种情况下，再次显示图17的测量条件设定画面SC2。这允许测量管理员在与上述示例中的过程类似的过程中执行设定操作。在重新显示测量条件设定画面SC2的情况下，例如，在测量元素显示域610中显示表示正执行用于测量第二物理量的设定操作的字符串“设定2”。

最终，测量管理员操作图26的设定保存按钮625b。由此，测量条件、位置图形信息、用于设定“平面1”的探测器140的探测器信息、用于设定“平面2”的探测器140的探测器信息、包括对应于“平面1”的捕获图像数据和对应于“平面2”的捕获图像数据的设定信息由控制单元220生成作为一个数据文件，并且被存储到图1的存储单元210中。此时，向存储在存储单元210中的设定信息赋予特定文件名。

应注意，该示例的位置图形信息包括表示多个测量位置M1a至M4a和M1b至M4b的设定序列(测量过程)、多个测量位置M1a至M4a和M1b至M4b的位置、以及两个测量平面ML1和ML2的位置和形状的信息。此后，图15的初始画面SC1显示在显示单元160的画面上。

这里，将详细地给出对在操作图18的管理设定按钮624a的情况下的设定的描述。当测量管理员操作图18的管理设定按钮624a时，图27的管理设定对话框650显示在显示单元160的屏幕上。

复选框650a、时间输入域650b和确定按钮650c显示在管理设定对话框650中。复选框650a用于设定稍后描述的对于测量模式下的测量操作的目标时间。通过勾选该复选框650a，在测量模式下的测量操作期间，输入到时间输入域650b的时间作为目标时间显示在显示单元160的屏幕上。通过操作确定按钮650c，完成管理设定对话框650的显示。

(6-3)测量模式

通过测量操作员操作图15的测量按钮601，在测量模式下操作坐标测量装置300的控制单元220。在测量模式下，测量操作员测量测量对象S。类似于图16的示例，测量操作员将新的测量对象S以预先设定的位置和姿态放置在放置台120上。

图28至图32是用于描述在测量模式下坐标测量装置300的一个使用示例的视图。通过开始测量模式的操作，实际测量画面SC4显示在显示单元160上，如图28所示。第一图像显示域611、测量操作域626和第二图像显示域627显示在实际测量画面SC4上。

测量开始按钮626a、下拉菜单626b和对象名称输入域626c显示在测量操作域626中。当操作下拉菜单626b时，显示存储在图1的存储单元210中的设定信息的一个或多个文件名。在这种情况下，通过测量操作员根据测量管理员的指示选择一个文件名，图1的控制单元220读取所选择的设定信息。在该示例中，假设读取在上述设定模式下所设定的设定信息。在对象名称输入域626c中，输入实际测量的测量对象S的名称等。

在图28的第一图像显示域611中，显示成像区域虚拟图像VI。在成像区域虚拟图像VI中，显示了装置坐标系的x轴、y轴和z轴、表示在设定模式下设定的测量平面ML1和ML2的图形PL1和PL2以及表示测量平面ML1与ML2之间的距离的箭头。另外，对于测量平面ML1和ML2的测量过程显示在成像区域虚拟图像VI下方。

显示在成像区域虚拟图像VI下方的测量过程通过反映在设定模式下对于测量元素的设定过程来显示。图28的测量过程的显示例如对应于在图26的测量元素显示域610中示出的元素树。

因此，管理操作员查看第一图像显示域611，并且可以由此容易地识别在哪个过程中要测量由测量平面ML1和ML2指定的“平面1”和“平面2”之间的距离。另外，表示探测器140的接触部144a的位置的图像PP显示在成像区域虚拟图像VI上。此时，在第二图像显示域627中未显示图像。

接下来，测量操作员操作图28的测量开始按钮626a。在该情况下，如图29所示，探测器显示域628和进度显示域629显示在实际测量画面SC4上来替代图28的测量操作域626。在探测器显示域628中，显示表示当前要使用的探测器140的字符串(在该示例中为“A探测器”)。在进度显示域629中，显示了表示已设定的测量位置的数量相对于要设定的测量位置的数量的比率的字符串和指示符629a。另外，当已设定图27的目标时间时，显示从开始测量起经过的时间和目标时间。此外，显示表示经过的时间相对于目标时间的比率的指示符629b。指示符629a、629b以条形图代表相应的比率。

同时，在第一图像显示域611中，突出显示表示要初始设定的“平面1”的测量平面ML1的图形PL1，如图29所示。另外，在成像区域虚拟图像VI下方显示的测量过程中，字符串“<进行中的测量>”被添加到“平面1”上方的一部分。此外，在第二图像显示域627中，显示对应于“平面1”的捕获图像SI。此时，类似于图22的示例，表示在设定模式下设定的测量平面ML1的图形PL1连同x轴、y轴和z轴一起显示在捕获图像SI上。测量操作员查看捕获图像SI上的图形PL1，并且可以由此识别要测量测量对象S中的哪个部分。

另外，类似于图22的示例，表示在设定模式下设定的测量位置M1a、M2a、M3a、M4a的图像P1a、P2a、P3a、P4a显示在捕获图像SI上。测量操作员查看捕获图像SI上的图像P1a、P2a、P3a、P4a，并且可以由此容易地且准确地识别要在测量对象S中的哪个部分设定测量位置。

所读取的设定信息包括测量管理员对于多个测量位置M1a、M2a、M3a、M4a的测量过程。为此，在捕获图像SI中，每次测量操作进行时，表示测量操作员当前设定的测量位置的图像以与表示其他测量位置的图像不同的显示形式来显示。

显示形式的示例包括图像的颜色、形状等。在该示例中，表示当前设定的测量位置M1a的图像P1a以与表示其他测量位置M2a、M3a、M4a的图像P2a、P3a、P4a的颜色(白色)不同的颜色(黑色)显示。因此，测量操作员可以容易地识别当前设定的测量位置。

另外，在捕获图像SI上，显示表示探测器140的接触部144a的位置的图像ia，并且也显示表示连接接触部144a和当前设定的测量位置的直线的图像ib。因此，测量操作员可以容易地识别要在哪个方向上相对于测量对象S移动接触部144a。

另外，在捕获图像SI上显示表示从探测器140的接触部144a到当前设定的测量位置的距离的指示符ic。测量操作员查看指示符ic，并且可以由此准确地识别从接触部144a到当前设定的测量位置的距离。这允许测量操作员容易地且准确地使接触部144a与测量对象S的测量位置接触。

该示例的指示符ic以条形图代表从当前设定的测量位置到接触部144a的距离。本发明不限于此，并且指示符ic可以以数值代表从接触部144a到当前设定的测量位置的距离。

这允许测量操作员在查看在图29的第二图像显示域627中显示的捕获图像SI的同时容易地且准确地设定指定“平面1”的测量平面ML1。

在测量模式期间的第一图像显示域611中，如图29所示，可以显示图像PPx以及表示接触部144a的当前位置的图像PP，该图像PPx表示用于使接触部144a与当前要设定的测量位置相接触的探测器140的理想位置和姿态。

在图29的示例中，探测器140的示意图被用作图像PPx。在这种情况下，测量操作员查看图像PPx，并且可以由此容易地识别当前设定的测量位置。另外，测量操作员可以容易地识别用于准确地设定当前设定的测量位置的、探测器140的理想姿态。

这里，在第一图像显示域611中，例如如图29和30所示，图像PP可以不变地以黑色显示，而图像PPx可以以黑色和白色(或黄色)交替地闪烁显示。在这种情况下，测量操作员查看图像PP、PPx的相应显示形式，并且可以由此容易地区分图像PP、PPx。

当测量操作员完成测量平面ML1的设定时，如图31所示，在第一图像显示域611中表示测量平面ML1的图形PL1被切换至正常显示，并且表示接下来要设定的“平面2”的测量平面ML2的图形PL2被突出显示。

另外，在成像区域虚拟图像VI下方显示的测量过程中，字符串“<进行中的测量>”被添加到“平面2”的上部的上方的一部分而不是“平面1”。以这样的方式，在利用测量模式测量测量对象S时，将字符串“<进行中的测量>”添加到当前设定的测量元素中。因此，测量操作员查看在成像区域虚拟图像VI下方显示的测量过程，并且可以由此容易地识别当前设定的测量元素。应注意，可以突出显示当前设定的测量元素来替代将字符串“<进行中的测量>”添加到当前设定的测量元素中。

在上述示例中，在设定指定“平面1”的测量平面ML1时设定四个测量位置M1a、M2a、M3a、M4a。在这种情况下，基于四个测量位置M1a、M2a、M3a、M4a的坐标计算“平面1”的平坦度。因此，在成像区域虚拟图像VI下方显示的测量过程中，所算出的平坦度显示在“平面1”的下部中。如上所述，当存在可以在设定每个测量元素时计算的一个或多个物理量时，计算这些物理量中的至少一个并且在第一图像显示域611中显示计算结果是优选的。这允许测量操作员在参考所显示的计算结果时识别测量的准确性。

此外，在第二图像显示域627中，显示对应于“平面2”的捕获图像SI。此时，类似于图25的示例，表示在设定模式下设定的测量平面ML2的图形PL2连同x轴、y轴和z轴一起显示在捕获图像SI上。另外，表示在设定模式下设定的测量位置M1b、M2b、M3b、M4b的图像P1b、P2b、P3b、P4b显示在捕获图像SI上。此外，在捕获图像SI中，类似于图29的示例，叠加并显示表示探测器140的接触部144a的位置的图像ia、表示连接接触部144a和当前设定的测量位置的直线的图像ib、以及表示从接触部144a到当前设定的测量位置的距离的指示符ic。

这允许测量操作员在查看在图31的第二图像显示域627中显示的捕获图像SI和在第一图像显示域611中显示的图像PPx的同时容易地且准确地设定“平面2”的测量平面ML2。

当完成测量平面ML1和ML2的设定时，如图32所示，在第一图像显示域611中表示测量平面ML2的图形PL2被切换到正常显示。另外，计算“平面1”与“平面2”之间的距离，并且将所算出的测量结果叠加并显示在成像区域虚拟图像VI上。

在成像区域虚拟图像VI下方显示的测量过程中，不显示添加到“平面2”中的字符串“<进行中的处理>”。另外，在设定指定“平面2”的测量平面ML2时所计算的平坦度显示在“平面2”的下部中。此外，“平面1”与“平面2”之间的距离的测量结果显示在“平面2”的一侧。

此外，如图32所示，替代图31的第二图像显示域627、探测器显示域628和进度显示域629，测量结果显示域630显示在显示单元160的屏幕上。在测量结果显示域630中，显示“平面1”与“平面2”之间的距离作为测量结果。此时，表示测量结果的数据文件存储到图1的存储单元210中。

在设定模式下，测量管理员可以将对测量结果的通过/失败确定的参考范围预先设定为测量标准，并且可以基于所设定的参考范围和在测量模式下的测量结果来执行对制造的零件等的合格/不合格确定。在这种情况下，当测量结果在测量模式下处于参考范围内时，如图32所示，表示无缺陷(合格)产品的确定结果(例如，“OK”)可以连同测量结果一起显示在测量结果显示域630中。另一方面，当测量结果在参考范围之外时，表示缺陷(不合格)产品的确定结果(例如，“NG”)连同测量结果一起可以显示在测量结果显示域630中。

应注意，合格/不合格确定及其确定结果的显示不限于上述示例。例如，在对测量对象S执行合格/不合格确定的情况下，可以针对一个测量对象S来测量多个物理量，诸如多个地方中的平面之间的距离或者多个地方中的圆圈的圆度。另外，可以将对每个物理量的测量结果的合格/不合格确定的参考范围设定为测量标准。在这种情况下，通过针对一个测量对象S测量预先设定的多个物理量，对于要测量的每个物理量的合格/不合格确定(例如，“OK”或“NG”)可以单独地显示在显示单元160上。另外，当要测量的所有物理量的测量结果在参考范围内时，可以显示表示无缺陷(合格)产品的确定结果(例如，“OK”)作为总体确定结果。另一方面，当要测量的任一物理量的测量结果在参考范围之外时，可以显示表示缺陷(不合格)产品的确定结果(例如，“NG”)作为总体确定结果。

如图32所示，下一测量按钮630a和主菜单按钮630b显示在测量结果显示域630中。测量操作员操作下一测量按钮630a，并且可以由此对另一新测量对象S执行与上述示例类似的测量。

此外，测量操作员操作主菜单按钮630b，并且可以由此完成测量操作。在该情况下，图15的初始画面SC1显示在显示单元160上。

在测量模式下，在显示在捕获图像SI上的多个测量位置之中，表示其设定已完成的测量位置的图像可以以与表示当前设定的测量位置的图像和表示尚未设定的测量位置的图像不同的显示形式显示。

图33是示出显示在捕获图像SI上的多个测量位置的显示形式的一个示例的视图。在图33的示例中，阴影线被应用于表示其设定已完成的测量位置M1a、M2a的图像P1a、P2a。另外，表示当前设定的测量位置M3a的图像P3a以黑色显示。此外，表示尚未设定的测量位置M4a的图像P4a以白色显示。在这种情况下，测量操作员可以容易地识别要与接触部144a接触的测量位置。另外，测量操作员可以容易地识别测量操作的进度。

在测量模式下，以下将描述的重新测量对话框和探测器警告对话框可以根据测量操作员对探测器140的操作的内容而显示在显示单元160上。图34A是示出重新测量对话框的一个示例的视图，以及图34B是示出探测器警告对话框的一个示例的视图。

例如，如图18所示，假设在设定模式下通过勾选复选框623a来开启确定功能的状态下生成设定信息的情况。在该情况下，当在测量模式下使用该设定信息时，在对测量位置的每次测量中，确定测量位置的坐标与在设定模式下设定的测量位置之间的偏差量是否不大于阈值。图34A的重新测量对话框651是用于在上述偏差量大于阈值的情况下促使测量操作员执行重新设定的显示。相应地，测量操作员可以在由于探测器140的操作误差等而错误地设定测量位置的情况下重新设定测量位置。

图34B的探测器警告对话框652是这样的显示，其用于在例如当一个测量位置要由“A探测器”设定时该一个测量位置却由“B探测器”设定的情况下，向测量操作员提示要使用的探测器140是错误的。相应地，在通过将不使用的探测器140设定测量位置的情况下，测量操作员可以通过要使用的探测器140来执行对测量位置的重新测量。

应注意，图1的控制单元220可以控制除了要使用的探测器140外的探测器140，以使得多个发光单元143不发光。在这种情况下，除了要使用的探测器140外的探测器140进入不活动状态。这防止了不使用的探测器140对测量位置的设定。

(6-4)参考坐标系的设定

基于例如设计图产生测量对象S。在设计图中，可以根据将测量对象S的任意部分当作参考的三维坐标系来决定尺寸。

在本实施例中，可以定义将测量对象S的任意部分当作参考的参考坐标系。在这种情况下，类似于测量对象S的设计图，设定将测量对象S的任意部分当作参考的参考坐标系，并且根据参考坐标系计算测量位置的坐标。因此，可以基于所算出的测量位置的坐标来容易地检查与测量对象S的设计图相对应的尺寸。

下文中，将描述参考坐标系的设定示例。图35A至图35C以及图36A至图36C是示出参考坐标系的一个设定示例的示意图。如图35A所示，在该示例中所设定的参考坐标系将具有长方体形状的测量对象S的八个顶点之中的一个顶点T作为原点o’，并且包括被限定为沿着通过顶点T的三个侧面的x’轴、y’轴和z’轴。

这里，在图35A至图35C以及图36A至图36C的测量对象S中，类似于图8的示例，测量对象S的彼此相对的一个侧表面和另一侧表面被称为侧表面Sa、Sb。另外，与侧表面Sa和侧表面Sb正交的一对侧表面中的一个侧表面被称为前表面Sc，而测量对象的上表面被称为上表面Sd。

首先，如图35B所示，测量管理员将测量对象S放置在放置台120上。另外，测量管理员以设定模式操作坐标测量装置300，以使得图17的测量条件设定画面SC2显示在显示单元160上。在该初始状态下，装置坐标系被设定为参考坐标系。

随后，测量管理员操作图17的坐标系统设定按钮612a。从而，开始参考坐标系的设定。在该示例中，顺序地设定一个平面、一条直线和一个点，以便设定参考坐标系。从而，测量一个平面、一条直线和一个点的位置作为特定物理量。在以下描述中，为了设定参考坐标系而要设定的平面、直线和点被分别称为“平面0”、“直线0”和“点O”。

在设定模式下，在设定参考坐标系期间，表示对于“平面0”、“直线0”和“点0”的测量过程的对话框(未示出)显示在显示单元160上。测量管理员首先根据显示在显示单元160上的测量过程来设定“平面0”。

在这种情况下，例如，如图35C所示，测量管理员在包括顶点T的上表面Sd的部分中设定指定“平面0”的测量平面。该设定方法与图18至图24所示的设定方法相同。在进行该设定时，副成像单元150捕获对应于“平面0”的上表面Sd的部分的图像，并且对应于“平面0”的捕获图像数据被存储到存储单元210中。通过设定“平面0”，限定参考坐标中的x’-y’平面(z’轴方向)。

接下来，例如，如图36A所示，测量管理员在包括顶点T的前表面Sc的部分中设定指定“直线0”的测量直线。在进行该设定时，副成像单元150捕获对应于“直线0”的前表面Sc的部分的图像，并且对应于“直线0”的捕获图像数据被存储到存储单元210中。通过设定“直线0”，将在“直线0”沿着z’轴方向投影到x’-y’平面的情况下在x’-y’平面上绘出的直线限定为x’轴。

接下来，例如，如图36B所示，测量管理员在包括顶点T的侧表面Sb的部分中设定指定“点0”的测量点。在进行该设定时，副成像单元150捕获对应于“点0”的侧表面Sb的部分，并且对应于“点0”的捕获图像数据被存储到存储单元210中。

通过设定“点0”，将在“点0”沿着z’轴方向投影到x’-y’平面的情况下经过在x’-y’平面上绘出的点并且与x’轴正交的直线限定为y’轴。另外，将x’轴和y’轴的交叉点限定为原点o’，并且限定经过原点o’的z’轴。

如上所述，在坐标测量装置300中，可以设定将测量对象S的任意部分当作参考的参考坐标系。在这种情况下，如图36B和图36C所示，可以根据将测量对象S的任意部分当作参考的参考坐标系来准确地计算测量位置的坐标，而与测量对象S在放置台120上的位置和姿态无关。

应注意，用于设定参考坐标系的方法不限于上述示例。例如，参考坐标系可以通过将包括在其处要设定原点o’的点的三个平面设定为测量平面来设定。

图37至图41是用于描述在测量模式下执行对参考坐标系的设定的情况下坐标测量装置300的一个使用示例的视图。在该示例中，将给出对在以与图35A至图35C和图36A至图36C的示例类似的方式设定参考坐标系之后测量测量对象S的两个侧表面Sa和Sb之间的距离的情况的描述。

如图37所示，测量操作员首先操作测量操作域626的下拉菜单626b，从而选择设定信息的文件名。从而，基于图1的控制单元220所读取的设定信息而在第一图像显示域611中显示成像区域虚拟图像VI。

在图37的成像区域虚拟图像VI上，显示了分别与上述的“平面0”、“直线0”、“点0”、“平面1”和“平面2”相对应的图形PLa、PLb、PLc、PL1和PL2。另外，在成像区域虚拟图像VI下方显示测量过程。

测量操作员操作图37的测量开始按钮626a。在这种情况下，如图38所示，替代图37的测量操作域626，探测器显示域628和进度显示域629显示在实际测量画面SC4上。另外，在第一图像显示域611中，突出显示对应于初始设定的“平面0”的图形PLa。此外，在第二图像显示域627中，显示对应于“平面0”的捕获图像SI。在捕获图像SI上，显示表示用于设定“平面0”的多个测量位置的图像。从而，测量操作员在查看捕获图像SI的同时设定每个测量位置。

这里，在进行用于设定参考坐标系的测量时，表示装置坐标系和接触部144a的位置的图像未显示在捕获图像SI上。从而，当测量对象S的位置和姿态已从在设定模式下设定参考坐标系时的位置和姿态改变时，防止了测量操作员错误地识别测量位置。

当完成“平面0”的设定时，如图39所示，在第一图像显示域611中突出显示与接下来要设定的“直线0”相对应的图形PLb。此外，在第二图像显示域627中，显示对应于“直线0”的捕获图像SI。在捕获图像SI上，显示表示用于设定“直线0”的多个测量位置的图像。

另外，当完成“直线0”的设定时，如图40所示，在第一图像显示域611中突出显示与接下来要设定的“点0”相对应的图形PLc。此外，在第二图像显示域627中，显示对应于“点0”的捕获图像SI。在捕获图像SI上，显示表示用于设定“点0”的一个测量位置的图像。

通过完成“点0”的设定，设定了参考坐标系。在这种情况下，如图41所示，替代装置坐标系，所设定的参考坐标系显示在第一图像显示域611中。此外，在第二图像显示域627中，表示接触部144a基于参考坐标系的位置的图像ia显示在捕获图像SI上。

此后，测量操作员以与图29至图32的上述示例中的过程类似的过程执行测量操作。因此，可以根据参考坐标系获取“平面1”与“平面2”之间的距离以及每个测量位置的坐标。另外，测量操作员可以对测量对象S执行准确测量，而与测量对象S的位置和姿态无关。

根据本实施例的坐标测量装置300，可以基于例如一个设定信息来测量测量对象S的多个物理量。另外，可以在一个物理量的每次测量中设定参考坐标系。相应地，当存在当测量对象S以某一位置和姿态布置时难以测量的物理量时，测量管理员和测量操作员可以在物理量的每次测量中适当地改变测量对象S的位置和姿态。具体地，在执行对于一个物理量的测量之后，测量管理员和测量操作员可以将测量对象S在水平方向或垂直方向上旋转180度或90度并设定参考坐标系，以基于所设定的参考坐标系测量另一物理量。

在上述示例中，需要测量操作员在一个测量对象S的每次测量中至少设定六个测量位置。因此，为了省略测量操作员对参考坐标系的设定操作，可以通过以下方法设定参考坐标系。

例如，在以设定模式设定参考坐标系时通过主成像单元130捕获测量对象S的图像，并且所获取的图像数据作为第一图像数据被存储到存储单元210中。另外，在以测量模式开始对测量对象S进行测量时通过主成像单元130捕获测量对象S的图像，并且所获取的图像数据作为第二图像数据被存储到存储单元210中。从而，图1的控制单元220可以基于与在设定模式下设定的参考坐标系有关的设定信息以及存储在存储单元210中的第一图像数据和第二图像数据，自动设定参考坐标系。这样的对于参考坐标系的自动设定处理可以通过使用例如图案匹配技术等来实现。在该情况下，不需要测量操作员执行参考坐标系的设定。这导致测量时间的减少。

(6-5)便捷功能

在本实施例中，指针显示在显示单元160的屏幕上。测量管理员例如通过使用图1的操作单元230的鼠标来操作指针或者操作鼠标的滚轮，并且可以由此改变在第一图像显示域611中显示的图像。

图42A和图42B以及图43A和图43B是示出在设定模式下改变第一图像显示域611上显示的图像的情况下的一个示例的视图。如上所述，在开始设定模式时，如图18所示，虚拟地代表从任意位置查看的成像区域V的成像区域虚拟图像VI显示在第一图像显示域611中。随后，通过操作图18的成像按钮622a，如图42A所示，通过副成像单元150的成像而获得的捕获图像SI显示在第一图像显示域611中。这里，用于获得图42A的捕获图像SI的副成像单元150的成像位置被称为参考成像位置。

在该状态下，例如，如由图42A中的粗实线指示的那样拖曳指针。在这种情况下，如图42B所示，替代捕获图像SI，在从与参考成像位置相同的位置查看成像区域V的情况下的成像区域虚拟图像VI显示在第一图像显示域611中。随后，连续地改变成像区域虚拟图像VI，以使得用于查看成像区域V的视点从参考成像位置移动至根据指针的操作量的位置。

相应地，如图43A所示，测量管理员可以容易地使在从期望方向查看成像区域V的情况下的成像区域虚拟图像VI显示在第一图像显示域611中。另外，测量管理员操作操作单元230的鼠标的滚轮，并且可以由此改变成像区域虚拟图像VI以使得装置坐标系的原点O与用于查看成像区域V的视点之间的距离改变，如图43B所示。

如上所述，在该示例中，在将显示在显示单元160上的图像从捕获图像SI切换为成像区域虚拟图像VI时，用于查看成像区域V的视点位置在捕获图像SI与成像区域虚拟图像VI之间保持不变。这允许测量管理员在准确地识别视点位置的同时平滑地执行用于改变视点位置的操作。

(6-6)单项测量模式和统计分析模式

通过用户操作图15的单项测量按钮603，在单项测量模式下操作坐标测量装置300的控制单元220。在单项测量模式下，以与设定模式下的过程相同的过程对测量对象S进行测量。即，在单项测量模式下，对测量对象S进行测量而不使用预先存储在图1的存储单元210中的设定信息。因此，在对测量对象S进行测量时，位置图形信息未显示在显示单元160上。

如上所述，在单项测量模式下，不需要用于以设定模式生成设定信息的操作，因此，可以在短时间段内测量测量对象S中的期望物理量。应注意，在单项测量模式下，由于不使用设定信息，因此也不需要生成捕获图像数据。

通过用户操作图15的统计分析按钮604，在统计分析模式下操作坐标测量装置300的控制单元220。在统计分析模式下，从图1的存储单元210读取在测量模式下获得的测量结果的数据文件。基于测量结果，执行统计分析处理。

图44是示出在统计分析模式下显示单元160的一个显示示例的视图。在该示例中，作为使用设定信息“设定001”对过去的测量结果的统计分析的结果，显示有测量条件、被测量的测量对象S的数量、测量位置总数、被设定为有效的测量位置的数量以及被确定为非缺陷单元的测量对象S的数量。另外，显示测量结果的平均值、测量结果的最大值以及测量结果的最小值。此外，显示表示测量结果的偏移的曲线图。从而，根据统计分析模式，改进了坐标测量装置300的便利性。

除了上述示例外，在统计分析模式下，可以执行从过去存储的多个测量结果提取特定测量结果的处理、基于多个测量结果显示与预定物理量有关的直方图的处理以及一些其他处理。

(7)效果

(7-1)在坐标测量装置300中，主成像单元130捕获探测器140的多个发光单元143的图像。基于表示由主成像单元130获得的多个发光单元143的图像的图像数据来分别计算多个发光单元143的位置。在本实施例中，利用光学系统计算的多个发光单元143的位置被用作表示探测器140的位置和姿态的信息。另外，多个发光单元143的位置以及副成像单元150相对于多个发光单元143的位置关系被用作表示副成像单元150的位置和姿态的信息。

在设定模式下，副成像单元150捕获测量对象S的图像。在测量模式下，由副成像单元150获得的测量对象S的图像作为捕获图像SI显示在显示单元160上。表示要在测量对象S上设定的测量位置的图像显示在捕获图像SI上。基于所算出的多个发光单元143的位置以及副成像单元150相对于多个发光单元143的位置关系来显示表示测量位置的图像。因此，在捕获图像SI上准确地示出测量对象S上的测量位置、

相应地，测量操作员查看表示捕获图像SI上的测量位置的图像，并且可以由此准确地识别测量对象S上的测量位置。结果，测量操作员可以容易地对测量对象S执行准确的测量。

如上所述，在本实施例中，表示测量位置的图像被显示在与包括测量位置的测量平面相对应的捕获图像SI上的位置上。相应地，测量操作员查看捕获图像SI，并且可以由此容易地且准确地识别测量对象S上的测量位置。

(7-2)在本实施例中，以设定模式生成的设定信息被存储到存储单元210中。在测量模式下，读取存储在存储单元210中的设定信息的数据文件。基于所读取的设定信息，测量测量对象的物理量。因此，在针对相同的测量对象S测量相同的物理量的情况下，不需要设定信息的重复创建。

(7-3)如上所述，坐标测量装置300具有接口部114。在这种情况下，通过将USB存储器连接至接口部114的USB端口114c，可以将存储在存储单元210中的设定信息输出到USB存储器。另外，可以将存储在USB存储器中的设定信息输入到存储单元210中。因此，还可以在多个坐标测量装置300当中使用共同的设定信息。

(7-4)在测量模式下，进度显示域629显示在显示单元160上。相应地，测量操作员查看在进度显示域629中显示的内容，并且可以由此容易地识别测量操作的进度。

(8)其他实施例

(8-1)在上述实施例中，在以设定模式和测量模式对测量对象S进行测量时，捕获图像SI显示在显示单元160上。该捕获图像SI是静止图像。

本发明不限于此，并且由副成像单元150以预定帧率获得的多个捕获图像SI可以实时地连续显示在显示单元160上。另外，当每幅捕获图像SI显示在显示单元160上时，表示测量位置和测量对象部分的图像、表示将接触部144a和当前要设定的测量位置连接的图像ib以及指示符ic可以显示在每幅捕获图像SI上。

图45是示出捕获图像SI实时显示在显示单元160上的示例的视图。如图45所示，在该示例中，在设定测量位置时，由副成像单元150以预定帧率获得的捕获图像SI实时地显示在显示单元160的第二图像显示域627中。

在这种情况下，测量操作员改变副成像单元150的位置和方位，并且可以由此在显示单元160的屏幕上检查从各个位置和各个方向查看的测量对象S的外观。另外，测量操作员可以从各个方向检查测量对象S中的多个测量位置和测量对象部分。

当触针144的接触部144a不存在于副成像单元150的成像范围内时，表示接触部144a的位置的图像无法显示在捕获图像SI上，如图45所示。因此，当测量操作员使接触部144a接近测量位置时，测量位置离开副成像单元150的成像范围。

因此，当接触部144a与要设定的测量位置之间的距离大于预定阈值时，捕获图像SI实时地显示在显示单元160上。另外，当接触部144a与要设定的测量位置之间的距离变得不大于预定阈值时，将紧接之前所获得的捕获图像SI作为静止图像显示在显示单元160上，并且不更新捕获图像SI。从而，即使当测量操作员使接触部144a接近测量位置时，表示接触部144a的位置的图像ic也可以叠加并显示在捕获图像SI上。

(8-2)在上述实施例中，副成像单元150被布置成邻近于探测器140的触针144。本发明不限于此，并且副成像单元150可以设置在远离触针144的位置，只要与多个发光单元143的位置关系保持不变即可。

例如，副成像单元150可以附接至壳体141或握持部142，以使得触针144的接触部144a位于成像范围内。在这种情况下，接触部144a不变地显示在捕获图像SI上。因此，如在图45的示例中所述，即使当捕获图像SI实时地显示在显示单元160上时，测量操作员查看捕获图像SI，并且可以由此容易地识别接触部144a的当前位置。

(8-3)在上述实施例中，位置图形信息主要叠加并显示在捕获图像SI上。本发明不限于此，并且在测量模式下，在设定模式下的测量结果可以叠加并显示在捕获图像SI上。

图46是示出与设定模式下的测量结果叠加的捕获图像SI的一个示例的视图。在图46的示例中，除了表示测量位置、测量对象部分和接触部144a的位置的图像外，在设定模式下的测量结果显示在捕获图像SI上，如由粗虚线所示。在这种情况下，测量操作员查看设定模式下的测量结果，并且可以由此预测测量结果。

(8-4)在上述实施例中，仅副成像单元150用作用于获得显示在显示单元160上的捕获图像SI的成像单元。本发明不限于此，并且作为用于获得捕获图像SI的成像单元，坐标测量装置300除了副成像单元150外还可以具有另一相机装置。在这种情况下，需要相机装置具有诸如CCD相机的成像单元以及与成像单元具有恒定位置关系的多个发光单元143。

图47A至图47C是示出设置有相机装置的坐标测量装置300的使用示例的视图。如图47A所示，该示例的相机装置900包括多个发光单元143和CCD相机190，并且附接至例如测量操作员的头盔等。在相机装置900中，多个发光单元143和CCD相机190以恒定位置关系固定。

另外，相机装置900中的多个发光单元143和CCD相机190之间的位置关系、以及CCD相机190的特性(视角、失真等)作为成像信息被存储到图1的存储单元210中。

相应地，当相机装置900在成像区域V内时，图1的控制单元220识别CCD相机190捕获的区域的图像。因此，类似于副成像单元150获得的图像，CCD相机190获得的图像也可以用作捕获图像SI。

图47B示出了图47A的示例中的副成像单元150获得的捕获图像SI的示例。另外，图47C示出了图47A的示例中的CCD相机190获得的捕获图像SI的示例。例如，图1的控制单元220可以响应于测量操作员对图1的操作单元170或操作单元230的操作而将这些捕获图像SI切换至显示单元160。

这允许测量操作员借助于两幅捕获图像SI而检查从两个相互不同的位置查看的测量对象S的外观。另外，通过在这些捕获图像SI上显示表示位置图形信息和接触部144a的位置的图像，测量操作员可以更容易地且更准确地识别测量对象S中的测量对象部分以及当前设定的测量位置。

应注意，坐标测量装置300可以具有两个以上的相机装置900。在这种情况下，测量操作员可以借助于三幅以上的捕获图像SI来检查从三个以上相互不同的位置查看的测量对象S的外观。

(8-5)在上述实施例中，作为位置图形信息，表示测量位置的球形图像叠加并显示在捕获图像SI上的三维空间内的对应位置。另外，表示测量对象部分的平面的图像叠加并显示在捕获图像SI上的三维空间内的对应位置。

本发明不限于此，并且在测量模式下，替代显示表示捕获图像SI上的测量位置的球形图像，表示从探测器140的接触部144a的位置朝向当前设定的测量位置的方向的图像可以作为表示测量位置的图像显示在捕获图像SI上。

图48是示出表示探测器140的接触部144a要前往的方向的图像显示在捕获图像SI上的示例的视图。在图48的示例中，表示接触部144a的位置的图像ia以及表示从接触部144a朝向当前设定的测量位置的箭头的图像id叠加并显示在捕获图像SI上。在这种情况下，测量操作员查看图像id，并且可以由此容易地且准确地识别要在哪个方向上相对于测量对象S移动探测器140的接触部144a，以便设定当前设定的测量位置。

在捕获图像SI上显示该示例的图像id的情况下，可以根据从接触部144a到当前设定的测量位置的距离改变箭头的长度。例如，当从接触部144a到当前设定的测量位置的距离长时，使得箭头变长。另外，当从接触部144a到当前设定的测量位置的距离短时，使得箭头变短。因此，测量操作员查看图像id，并且可以由此容易地识别要在哪个方向以及以多长距离移动探测器140。

(8-6)上述副成像单元150可以具有条形码读取功能。在这种情况下，例如，表示预定信息的条形码被给予测量对象S。因此，测量管理员或测量操作员可以在对测量对象S进行测量的同时利用副成像单元150容易地读取给予测量对象S的条形码。应注意，副成像单元150可以不仅具有条形码读取功能，而且具有QR(快速响应)码读取功能。另外，副成像单元150可以具有诸如OCR(光学字符读取器)的功能。

(8-7)在上述实施例中，表示由探测器140设定的测量位置和测量对象部分的图像叠加且显示在捕获图像SI上。本发明不限于此，并且当存在由在坐标测量装置300中定义的三维坐标代表的图形的三维CAD(计算机辅助设计)数据时，基于该CAD数据的图像可以显示在捕获图像SI上。在这种情况下，可以借助于CAD数据替代在设定模式下对测量对象S进行测量来产生位置图形信息。另外，使用这样的CAD数据也使得诸如参考线的虚拟线在设定模式下显示在捕获图像SI上。

(8-8)在上述实施例中，探测器140和控制板180经由线缆相连接。本发明不限于此，并且探测器140和控制部180可以被设置成彼此能够进行无线通信。在这种情况下，探测器140的多个发光单元143的操作通过来自控制板180的无线通信来控制。另外，从副成像单元150输出的光接收信号通过无线通信传送到控制板180。这导致探测器140的可操作性的改进。

(8-9)在上述实施例中，位置图形信息显示在捕获图像SI上。本发明不限于此，并且位置图形信息可以不显示在捕获图像SI上。例如，副成像单元150可以捕获测量对象S中除了要测量的部分外的部分的图像。在这种情况下，测量管理员可以在探测器140布置在成像区域V外的状态下利用副成像单元150捕获测量对象S的图像，并且使得捕获图像显示在显示单元160上。

(8-10)在上述实施例中，作为用于获取探测器140的位置和姿态以及副成像单元150的位置和姿态的单元，使用包括多个发光单元143和主成像单元130的光学系统。作为用于获取探测器140的位置和姿态以及副成像单元150的位置和姿态的单元，可以使用以下配置来替代使用光学系统。

例如，探测器140设置在多关节臂的前端处，而编码器设置在多关节臂的每个关节部分中。在这种情况下，通过操作多关节臂以使探测器140的接触部144a接触测量对象S的测量位置，可以基于来自每个编码器的输出来获取探测器140的位置和姿态以及副成像单元150的位置和姿态。

另外，在使用两个多关节臂的情况下，触针144可以附接至一个多关节臂的前端，并且副成像单元150可以附接至另一多关节臂的前端。

除了多关节臂之外，还可以使用通过使用彼此正交的x轴轨道、y轴轨道和z轴轨道来将探测器140可移动地保持在三个方向上的配置。在这种情况下，通过使用三个编码器来计算探测器140在每个方向上的移动量，可以获取探测器140的位置和姿态以及副成像单元150的位置和姿态。

如上所述，在基于来自编码器的输出来获取探测器140的位置和姿态的情况下，不需要将多个发光单元143设置在探测器140中。应注意，在基于来自编码器的输出来获取探测器140的位置和姿态的情况下，探测器140的可移动范围对应于获取可能区域。

(9)权利要求书中的每个构成元件与实施例中的每个部件之间的对应关系

下文中，将描述权利要求书中的每个构成元件与实施例中的每个构成元件之间的对应关系，但本发明不限于以下示例。

在上述实施例中，测量对象S是测量对象的示例，接触部144a是接触部的示例，探测器140是探测器的示例，副成像单元150是第一成像单元的示例，以及主成像单元130和控制单元220是位置和姿态获取单元的示例。

另外，捕获图像SI是捕获图像的示例，显示单元160是显示单元的示例，捕获图像SI上显示的图像P1a、P2a、P3a、P4a、P1b、P2b、P3b、P4b、id是第一指示符的示例，控制单元220是控制单元和计算单元的示例，以及坐标测量装置300是坐标测量装置的示例。

此外，设定信息是设定信息的示例，设定模式是设定模式的示例，测量模式是测量模式的示例，存储单元210是存储单元的示例，接口部114是接口部的示例，捕获图像数据是捕获图像数据的示例，以及进度显示域629中显示的指示符629a、629b和字符串是第二指示符的示例。

另外，单项测量模式是单项测量模式的示例，统计分析模式是统计分析模式的示例，表示一个平面、一条直线和一个点的坐标是预先设定的特定物理量的示例，测量对象S的顶点T是测量对象的任意部分的示例，参考坐标系是参考坐标系的示例，成像区域V是获取可能区域的示例，成像区域虚拟图像VI是虚拟图像的示例，以及捕获图像SI上显示的图像ia是第三指示符的示例。

此外，操作单元230是操作单元的示例，多个发光单元143是多个指示器的示例，以及主成像单元130是第二成像单元的示例。

作为权利要求书中的每个构成元件，还可以使用具有在权利要求书中列出的配置或功能的其他各种构成元件。

本发明可以有效地用于测量各种测量对象的尺寸等。

Claims (12)

1.一种坐标测量装置，包括：

探测器，具有被配置成与测量对象接触的接触部以便对所述接触部所接触的所述测量对象的物理量进行测量；

第一成像单元，被配置成捕获所述测量对象的至少一部分的图像；

位置和姿态获取单元，被配置成获取所述探测器的位置和姿态以及所述第一成像单元的位置和姿态；

显示单元，被配置成显示由所述第一成像单元获得的所述测量对象的至少一部分的图像以作为捕获图像；以及

控制单元，被配置成基于由所述位置和姿态获取单元获得的所述探测器的位置和姿态以及所述第一成像单元的位置和姿态来控制所述显示单元在所述捕获图像上显示第一指示符，所述第一指示符表示所述测量对象上要由所述接触部接触的测量位置,

其中,所述控制单元被配置成可在设定模式和测量模式下操作，所述设定模式用于生成包括用于对所述测量对象的物理量进行测量的测量条件和测量过程的设定信息，所述测量模式用于对所述测量对象的物理量进行测量，并且

所述第一指示符基于通过所述设定模式生成的设定信息而在所述测量模式下显示在所述捕获图像上。

2.根据权利要求1所述的坐标测量装置，还包括

存储单元，

其中，所述控制单元将通过所述设定模式生成的所述设定信息存储到所述存储单元中，并且在所述测量模式下读取存储在所述存储单元中的所述设定信息，以及

所述第一指示符基于在所述测量模式下读取的所述设定信息而显示在所述捕获图像上。

3.根据权利要求2所述的坐标测量装置，还包括

接口部，在所述接口部中，所述设定信息被输入到所述存储单元中以及从所述存储单元输出。

4.根据权利要求1所述的坐标测量装置，其中

所述设定信息包括在所述设定模式下由所述第一成像单元对所述测量对象的包括测量位置的至少一部分的图像进行捕获而生成的捕获图像数据，以及

所述控制单元在所述测量模式下使得所述捕获图像基于所述捕获图像数据而显示在所述显示单元上。

5.根据权利要求1所述的坐标测量装置，其中，在所述测量模式下，所述控制单元控制所述显示单元基于所述设定信息的测量过程显示第二指示符，所述第二指示符表示所述测量对象的物理量的测量的进度水平。

6.根据权利要求1所述的坐标测量装置，其中，所述控制单元被配置成可在单项测量模式下操作，所述单项测量模式用于在所述第一指示符未显示在所述捕获图像上的状态下对所述测量对象的物理量进行测量而不使用所述设定信息。

7.根据权利要求2所述的坐标测量装置，其中

所述存储单元存储通过所述测量模式进行的测量的结果，并且所述控制单元被配置成可在统计分析模式下进行操作，所述统计分析模式用于基于存储在所述存储单元中的测量结果来执行统计分析处理。

8.根据权利要求1所述的坐标测量装置，其中

所述位置和姿态获取单元基于所获取的所述探测器的位置和姿态来计算所述测量对象与所述接触部之间的接触位置的坐标，以基于所述计算的结果对所述测量对象的物理量进行测量，以及

所述控制单元通过预先设定的所述测量对象的特定物理量的测量来设定将所述测量对象的任意部分当作参考的参考坐标系，并且控制所述位置和姿态获取单元以在所设定的参考坐标系下测量所述测量对象的物理量。

9.根据权利要求8所述的坐标测量装置，其中

所述设定信息包括用于测量所述特定物理量的测量条件和测量过程，并且

所述第一指示符显示在所述捕获图像上以使得在所述测量模式下测量所述特定物理量。

10.根据权利要求1所述的坐标测量装置，其中

所述坐标测量装置包括所述位置和姿态获取单元能够在其中获取所述探测器的位置和姿态以及所述第一成像单元的位置和姿态的获取可能区域，并且

所述控制单元控制所述显示单元显示虚拟地表示从任意位置查看的所述获取可能区域的虚拟图像，并且在所述虚拟图像上显示所述第一指示符和表示所述接触部的位置的第三指示符中的至少一个。

11.根据权利要求10所述的坐标测量装置，还包括

操作单元，被配置成被操作以改变用于查看所述获取可能区域的视点位置，

其中，当在所述捕获图像显示在所述显示单元的屏幕上的状态下所述操作单元执行用于改变所述视点位置的操作时，所述控制单元控制所述显示单元显示在从用于获得所述捕获图像的所述第一成像单元的成像位置查看所述获取可能区域时的虚拟图像来替代所述捕获图像，此后，连续地改变所述虚拟图像以使得用于查看所述获取可能区域的位置从所述成像位置移动至改变后的视点位置。

12.根据权利要求1所述的坐标测量装置，其中

所述探测器具有多个指示器，

所述第一成像单元设置在所述探测器中以相对于所述多个指示器具有恒定的位置关系，

所述位置和姿势获取单元包括第二成像单元和计算单元，所述第二成像单元固定于预先设定的成像位置处并且捕获所述探测器的所述多个指示器的图像，所述计算单元基于表示由所述第二成像单元获得的所述多个指示器的图像的图像数据来分别计算所述多个指示器的位置，以及

所述控制单元控制所述显示单元基于由所述计算单元计算的所述多个指示器的位置以及所述第一成像单元相对于所述多个指示器的位置关系来在所述捕获图像上显示所述第一指示符。