DE102023118409A1

DE102023118409A1 - Einrichtung zur erzeugung dreidimensionaler formdaten

Info

Publication number: DE102023118409A1
Application number: DE102023118409.1A
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Suenaga
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2022-09-30
Filing date: 2023-07-12
Publication date: 2024-04-04
Also published as: JP2024051797A; US20240112321A1; CN117804372A

Abstract

Zur Unterdrückung eines Fehlers zwischen Messungen, wenn eine Vielzahl von Werkstücken mit der gleichen Form gemessen werden. Eine Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten schließt Folgendes ein: eine Speichereinheit, die eine Vielzahl von Messdateien speichert, in denen jede der Messbedingungen eines Werkstücks und jedes der Ausrichtungsbilder einander zugeordnet sind; eine Anzeigesteuereinheit, die veranlasst, dass eine Anzeigeeinheit ein Live-Bild des Werkstücks und ein Ausrichtungsbild anzeigt, das einer Messdatei aus der Vielzahl von Messdateien zugeordnet ist, die in der Speichereinheit gespeichert sind; eine Empfangseinheit, die eine Messstartanweisung des Werkstücks empfängt; und eine Messsteuereinheit, die eine strukturierte Beleuchtungseinheit und eine Bildgebungseinheit basierend auf der Messbedingung, die der einen Messdatei zugeordnet ist, als Reaktion auf die Messstartanweisung steuert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten, die dreidimensionale Formdaten eines Werkstücks erzeugt.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Herkömmlicherweise ist eine Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten bekannt, die dreidimensionale Formdaten eines auf einem Tisch platzierten Werkstücks erzeugt.
Eine Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2018-4277 offenbart ist, ist konfiguriert, um in der Lage zu sein, ein Werkstück, das auf einen Tisch platziert wird, mit strukturiertem Licht mit einem vorbestimmten Muster zu bestrahlen, das von dem Werkstück reflektierte strukturierte Licht von einer Bildgebungseinheit zu empfangen, um Musterbilddaten des Werkstücks zu erzeugen, und dreidimensionale Formdaten des Werkstücks basierend auf den erzeugten Musterbilddaten zu erzeugen.
Währenddessen ist es während des Betriebs der Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten zum Beispiel in einem Fall, in dem Formdaten des gesamten Umfangs eines Werkstücks gemessen werden, erforderlich, das Werkstück in verschiedenen Lagen zu platzieren und Bilder mehrmals aufzunehmen, um einen blinden Fleck zu eliminieren. Danach ist es in einem Fall, in dem gewünscht wird, eine Vielzahl von Werkstücken mit der gleichen Form zu messen, notwendig, eine ähnliche Messprozedur für jedes der Werkstücke auszuführen.
Hier gibt es ein Verfahren zum Anbringen einer Ausrichtungsmarkierung an einem Werkstück beim Messen des Werkstücks. In einem Fall, in dem die Messung einer Vielzahl von Werkstücken, die die gleiche Form aufweisen, von verschiedenen zuständigen Personen gemeinsam genutzt wird, oder in einem Fall, in dem ein Zeitraum seit der vorherigen Messung vergangen ist, selbst wenn die Messung von der gleichen zuständigen Person durchgeführt wird, kann es derweil schwierig sein, aufgrund von Schwankungen der Anzahl der Ausrichtungsmarkierungen oder Positionen, die an den Werkstücken angebracht werden, Messergebnisse stabil zu erhalten, oder ein Messfehler, der aus einem Messprinzip abgeleitet wird, kann aufgrund unterschiedlicher Lagen der Werkstücke auf dem Tisch leicht auftreten.
Es besteht auch ein Fall, in dem keine Ausrichtungsmarkierung beim Messen eines Werkstücks verwendet wird. In diesem Fall kann jedoch eine Nachbearbeitung aufgrund einer falschen Lage während der Messung des Werkstücks leicht auftreten, und ein von einem Messprinzip abgeleiteter Messfehler kann leicht aufgrund unterschiedlicher Lagen auf dem Tisch, ähnlich wie bei der Verwendung der Ausrichtungsmarkierung, auftreten.
Ferner ist in einem Fall, in dem ein Stück dreidimensionaler Formdaten erzeugt wird, indem eine Vielzahl von Bilddaten synthetisiert wird, die durch mehrmalige Messdurchführung erhalten werden, während eine Lage eines Werkstücks geändert wird, eine Ausrichtung zwischen Stücken von Bilddaten, die unterschiedliche Lagen aufweisen, erforderlich, es ist jedoch schwierig, eine ähnliche Ausrichtung für jedes der Vielzahl von Werkstücken durchzuführen. Darüber hinaus ist es in einem Fall, in dem ein Bild eines Werkstücks aus einer schrägen Richtung aufgenommen wird, notwendig, alle sechs Freiheitsgrade zu bestimmen, um eine relative Positionsbeziehung zwischen dem Werkstück und einer Bildgebungseinheit einzustellen, und es ist äußerst schwierig, diese Bestimmung für die Vielzahl von Werkstücken einzeln nacheinander durchzuführen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung wurde in Hinblick auf einen solchen Gesichtspunkt vorgenommen und zielt darauf ab, einen Fehler zwischen Messungen zu unterdrücken, wenn eine Vielzahl von Werkstücken mit der gleichen Form gemessen werden.
Um das vorstehende Ziel zu erreichen, ist es gemäß einer Ausführungsform möglich, eine Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten einschließlich einer Bildgebungseinheit bereitzustellen, die einen Blickwinkel aufweist, um strukturiertes Licht zu empfangen, das von einer strukturierten Beleuchtungseinheit emittiert und von einem Werkstück reflektiert wird, und Musterbilddaten des Werkstücks zu erzeugen und basierend auf den von der Bildgebungseinheit erzeugten Musterbilddaten dreidimensionale Formdaten des Werkstücks zu erzeugen. Die Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten kann in einer Speichereinheit eine Vielzahl von Messdateien speichern, in denen jede der Messbedingungen des Werkstücks jedem der Ausrichtungsbilder zum Ausrichten eines Werkstücks zugeordnet ist, bevor sie von der Bildgebungseinheit in einer vorbestimmten Position aufgenommen werden. Es ist möglich, eine Anzeigeeinheit zu veranlassen, ein Live-Bild des Werkstücks und das Ausrichtungsbild, das einer Messdatei aus der Vielzahl von in der Speichereinheit gespeicherten Messdateien zugeordnet ist, anzuzeigen und eine Messstartanweisung des Werkstücks zu empfangen, und es ist möglich, die strukturierte Beleuchtungseinheit und die Bildgebungseinheit basierend auf der der einen Messdatei zugeordneten Messbedingung als Reaktion auf die empfangene Messstartanweisung zu steuern.
Gemäß dieser Konfiguration kann beispielsweise in der Speichereinheit die Messdatei gespeichert werden, in der die Messbedingung des Werkstücks, die angewendet wurde, als die Messung in der Vergangenheit durchgeführt wurde, und das Ausrichtungsbild des Werkstücks, das erfasst wurde, als die Messung in der Vergangenheit durchgeführt wurde, einander zugeordnet sind. Wenn daher ein Werkstück mit der gleichen Form wie das in der Vergangenheit gemessene Werkstück gemessen wird, können das Ausrichtungsbild und das Live-Bild des zu messenden Werkstücks durch Lesen der Messdatei auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden. Infolgedessen kann ein Benutzer das zu messende Werkstück an einer vorbestimmten Position genau platzieren, während die Anzeigeeinheit betrachtet wird, und somit ist das Auftreten eines Messfehlers weniger wahrscheinlich. Ferner ist eine falsche Lage des zu messenden Werkstücks weniger wahrscheinlich, und somit kann auch das Auftreten einer Nachbearbeitung unterdrückt werden. Es ist zu beachten, dass die gleiche Form nicht exakt gleich sein muss und zum Beispiel ein leichter Formunterschied, der durch einen Herstellungsfehler verursacht wird, oder unterschiedliche Formen innerhalb eines Toleranzbereichs ebenfalls in der gleichen Form eingeschlossen sind.
Ferner kann die Empfangseinheit in der Lage sein, eine Einstellung einer Messbedingung eines Master-Werkstücks und eine Messstartanweisung zu empfangen. In diesem Fall kann die Bildgebungseinheit als Reaktion auf die von der Empfangseinheit empfangene Messstartanweisung ein Ausrichtungsbild erzeugen, und die Speichereinheit kann eine Messdatei speichern, in der die von der Empfangseinheit empfangene Messbedingung dem von der Bildgebungseinheit erzeugten Ausrichtungsbild zugeordnet ist. Infolgedessen werden die Messung des Master-Werkstücks und die Messung des von dem Master-Werkstück verschiedenen Werkstücks von der gleichen Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten durchgeführt, und somit kann der gleiche Messzustand reproduziert werden und ein Fehler zwischen den Messungen kann weiter unterdrückt werden.
Ferner kann die Anzeigesteuereinheit veranlassen, dass die Anzeigeeinheit ein Ausrichtungsbild anzeigt, das einer ersten Messdatei und dem Live-Bild des Werkstücks zugeordnet ist. In diesem Fall empfängt die Empfangseinheit eine erste Messstartanweisung des Werkstücks, und die Messsteuereinheit spezifiziert eine Messbedingung, die der ersten Messdatei zugeordnet ist, als Reaktion auf die erste Messstartanweisung des Werkstücks und steuert die strukturierte Beleuchtungseinheit und die Bildgebungseinheit basierend auf der spezifizierten Messbedingung. Die Einheit zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten steuert die strukturierte Beleuchtungseinheit und die Bildgebungseinheit basierend auf der von der Messsteuereinheit spezifizierten Messbedingung und erzeugt erste dreidimensionale Formdaten des Werkstücks basierend auf den Musterbilddaten, die von der Bildgebungseinheit erzeugt werden.
Ferner kann die Anzeigesteuereinheit veranlassen, dass die Anzeigeeinheit ein Ausrichtungsbild anzeigt, das der zweiten Messdatei und dem Live-Bild des Werkstücks zugeordnet ist. In diesem Fall empfängt die Empfangseinheit eine zweite Messstartanweisung des Werkstücks, und die Messsteuereinheit spezifiziert eine Messbedingung, die der zweiten Messdatei zugeordnet ist, als Reaktion auf die zweite Messstartanweisung des Werkstücks und steuert die strukturierte Beleuchtungseinheit und die Bildgebungseinheit basierend auf der spezifizierten Messbedingung. Die Einheit zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten steuert die strukturierte Beleuchtungseinheit und die Bildgebungseinheit basierend auf der von der Messsteuereinheit spezifizierten Messbedingung und erzeugt zweite dreidimensionale Formdaten des Werkstücks basierend auf den Musterbilddaten, die von der Bildgebungseinheit erzeugt werden. Die ersten dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks und die zweiten dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks werden basierend auf Ausrichtungsinformationen synthetisiert, sodass synthetische dreidimensionale Formdaten des Werkstücks erzeugt werden können.
Das heißt, eine Fehlausrichtung des Werkstücks in Bezug auf das Master-Werkstück kann basierend auf dem Ausrichtungsbild unterdrückt werden, und die ersten dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks und die zweiten dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks können unter Verwendung der Ausrichtungsinformationen des Master-Werkstücks ausgerichtet werden. Somit ist es unnötig, eine Ausrichtungseinstellung für jede Messung durchzuführen, und ein Messergebnis mit höherer Identität kann reproduziert werden.
Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß der Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten der Offenbarung das in der vergangenen Messung erfasste Ausrichtungsbild und das Live-Bild des zu messenden Werkstücks auf der Anzeigeeinheit angezeigt, sodass der Benutzer das Werkstück genau an der vorbestimmten Position platzieren kann, und somit ist es möglich, den Fehler zwischen den Messungen im Fall der Messung einer Vielzahl von Werkstücken mit der gleichen Form zu unterdrücken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
2 ist ein Blockdiagramm der Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten;
3 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Werkstück erneut in verschiedenen Lagen platziert wird, um Bilder aufzunehmen;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Prozedur einer anfänglichen Messverarbeitung des Werkstücks veranschaulicht;
5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen Messeinstellungs-Benutzerschnittstellenbildschirm veranschaulicht;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer
Datensyntheseverarbeitungsprozedur veranschaulicht;
7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Datensynthese-Benutzerschnittstellenbildschirms veranschaulicht;
8 ist eine Ansicht, die eine Datenstruktur veranschaulicht;
9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Verarbeitungsprozedur bei einer Messreproduktion veranschaulicht;
10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Datenauswahl-Benutzerschnittstellenbildschirms veranschaulicht;
11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Messbenutzerschnittstellenbildschirms veranschaulicht;
12 ist eine Ansicht, die 11 entspricht, in der die Überlagerungsanzeige eines Ausrichtungsbildes durchgeführt wird;
13 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Prozedur zur Datensyntheseverarbeitung bei einer Messreproduktion veranschaulicht;
14 ist eine Ansicht, die 7 entspricht, bei einer Messreproduktion;
15 ist eine Ansicht, die 10 entspricht, in einem Fall, in dem eine Ausrichtungsmarkierung zugewiesen wurde; und
16 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es ist zu beachten, dass die folgenden bevorzugten Ausführungsformen im Wesentlichen nur als Beispiele beschrieben werden, und es ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung, ihre Anwendung oder ihre Verwendung einzuschränken.
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Die Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten ist ein System, das dreidimensionale Formdaten eines Werkstücks (Messzielobjekt) W erzeugt und Netzdaten des Werkstücks W, die durch Messen einer Form des Werkstücks W erfasst werden, beispielsweise in CAD-Daten umwandeln und die CAD-Daten ausgeben kann.
Obwohl dies nicht besonders beschränkt ist, wird die Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten beispielsweise in einem Fall, in dem CAD-Daten eines vorhandenen Produkts zur Durchführung von Modellentwicklung der nächsten Generation und Formanalyse am CAD und/oder CAE erfasst werden, in einem Fall, in dem eine Form eines Modells oder eines Mockups in einem Produktdesign in dem Produktdesign reflektiert wird, in einem Fall, in dem ein Produkt als eine Eingriffsquelle ausgebildet ist, basierend auf einer Form einer in Eingriff zu bringenden Gegenkomponente, in einem Fall, in dem eine verbesserte Konstruktion basierend auf einer Form eines Prototyps hergestellt wird, oder dergleichen verwendet. Daher können Beispiele für das Werkstück W ein vorhandenes Produkt, ein Modell, ein Mockup und einen Prototyp einschließen.
Ferner kann die Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten auch die Netzdaten des Werkstücks W in Oberflächendaten umwandeln und die Oberflächendaten ausgeben. Da ein Reverse-Engineering-Prozess und eine Reverse-Engineering-Arbeit eines Benutzers unterstützt werden können, indem die Netzdaten des Werkstücks W in die Oberflächendaten umgewandelt und die Oberflächendaten ausgegeben werden, kann die Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten auch als Reverse-Engineering-Unterstützungseinrichtung bezeichnet werden.
In der folgenden Beschreibung wird, wenn eine Form des Werkstücks W gemessen wird, das Werkstück W mit strukturiertem Licht zur Messung mit einem vorbestimmten Muster bestrahlt, und Koordinateninformationen werden basierend auf dem strukturierten Licht erfasst, das von der Oberfläche des Werkstücks W beim Erfassen der Koordinateninformationen einer Oberfläche des Werkstücks W reflektiert wird. Zum Beispiel ist es möglich, ein Messverfahren durch Triangulation unter Verwendung eines Streifenprojektionsbildes anzuwenden, das von dem strukturierten Licht erhalten wird, das von der Oberfläche des Werkstücks W reflektiert wird. Bei der Erfindung sind das Prinzip und die Konfigurationen zum Erfassen der Koordinateninformationen des Werkstücks W jedoch nicht darauf beschränkt, und es können auch andere Verfahren angewendet werden.
Die Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten schließt eine Messeinheit 100, einen Sockel 200, eine Steuerung 300, eine Anzeigeeinheit 400 und eine Bedieneinheit 500 ein. Die Messeinheit 100 und die Steuerung 300 können durch ein Kommunikationskabel oder dergleichen verbunden sein oder können durch drahtlose Verbindung verbunden sein.
Wie in 2 veranschaulicht, schließt die Messeinheit 100 eine strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und eine Bildgebungseinheit 120 ein und schließt ein Gehäuse 100A ein, an dem die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und die Bildgebungseinheit 120 angebracht sind. Ferner schließt die Messeinheit 100 auch eine Messsteuereinheit 130 ein, die die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und die Bildgebungseinheit 120 steuert. Die Messsteuereinheit 130 kann in dem Gehäuse 100A bereitgestellt sein oder kann an der Seite der Steuerung 300 bereitgestellt sein.
Das Gehäuse 100A ist separat von der Steuerung 300 bereitgestellt und von einer Stützeinheit 600 getragen. Die Stützeinheit 600 ist tragbar und schließt einen Basisabschnitt 601, einen Expansions-/Kontraktionsabschnitt 602, der an dem Basisabschnitt 601 befestigt ist, und einen Winkeleinstellabschnitt 603 ein, der an der Oberseite des Expansions-/Kontraktionsabschnitts 602 bereitgestellt ist, und eine Installationsposition davon kann von einem Benutzer frei eingestellt werden. Die Messeinheit 100 ist abnehmbar an dem Winkeleinstellabschnitt 603 befestigt. Eine Höhe der Messeinheit 100 kann durch Expandieren und Kontrahieren des Expansions-/Kontraktionsabschnitts 602 in vertikaler Richtung eingestellt werden. Ferner ist der Winkeleinstellabschnitt 603 konfiguriert, um zum Beispiel eine Drehung um eine horizontale Achse, eine Drehung um eine vertikale Achse, eine Drehung um eine Neigungsachse und dergleichen einzustellen. Dadurch können ein Installationswinkel der Messeinheit 100 in Bezug auf die horizontale Ebene und ein Installationswinkel in Bezug auf die vertikale Ebene frei eingestellt werden.
Die Stützeinheit 600 ist nicht auf die vorstehend beschriebene Konfiguration beschränkt und kann zum Beispiel unter Verwendung eines Stativs, eines flexiblen Arms, der frei gebogen werden kann und eine gebogene Form beibehalten kann, einer Halterung oder dergleichen oder einer Kombination davon konfiguriert sein. Ferner kann die Messeinheit 100 auch verwendet werden, indem sie beispielsweise an einem Arm eines Industrieroboters mit sechs Grad Freiheit befestigt wird. Weiterhin kann die Messeinheit 100 verwendet werden, indem sie von der Hand des Benutzers gehalten wird, und in diesem Fall ist die Stützeinheit 600 unnötig. Das heißt, dass die Stützeinheit 600 ein Element sein kann, das in einem Teil der Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten eingeschlossen ist, oder ein Element sein kann, das nicht in der Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten eingeschlossen ist.
Wenn der Benutzer das Werkstück W misst, das das Gehäuse 100A hält, kann die Messung durchgeführt werden, indem die Messeinheit 100 zu einen Herstellungsort des Werkstücks W oder dergleichen gebracht wird. In diesem Fall kann der Benutzer eine Form des Werkstücks W messen, indem er die Messeinheit 100 in eine beliebige Position bewegt und ein Bild zu einem beliebigen Zeitpunkt aufnimmt. Dies kann als manuelle Messung bezeichnet werden.
Wenn ferner die Messeinheit 100 von der Stützeinheit 600 gestützt wird und das Werkstück W auf dem Sockel 200 eines automatischen Drehtyps platziert wird, der später beschrieben wird, ist es möglich, eine Form des Werkstücks W in einem breiten Bereich zu messen, indem Bilder des Werkstücks W zu vorbestimmten Zeitpunkten aufgenommen werden, während das Werkstück W von dem Sockel 200 gedreht wird. Dies kann als halbautomatische Messung bezeichnet werden. Es ist zu beachten, dass die Messung durchgeführt werden kann, indem das Werkstück W auf beispielsweise eine Oberflächenplatte oder dergleichen platziert wird, ohne das Werkstück W auf dem Sockel 200 zu platzieren.
Ferner kann, wenn die Messeinheit 100 an dem Arm des Industrieroboters angebracht und bewegt wird, eine Form des Werkstücks W in einem breiten Bereich ohne den Eingriff der Hand des Benutzers gemessen werden. Dies kann als vollautomatische Messung bezeichnet werden. Die vorliegende Erfindung ist auf alle der manuellen Messungen, der halbautomatischen Messung und der vollautomatischen Messung anwendbar.
Wie in 2 veranschaulicht, schließt die Messeinheit 100 die strukturierte Beleuchtungseinheit 110, die das Werkstück W mit strukturiertem Licht zur Messung bestrahlt, und die Bildgebungseinheit 120 ein, die einen Betrachtungswinkel aufweist, der das von der strukturierten Beleuchtungseinheit 110 emittierte und von dem Werkstück W reflektierte strukturierte Licht empfängt und Musterbilddaten des Werkstücks W erzeugt. Die Messeinheit 100 kann eine Vielzahl der strukturierten Beleuchtungseinheiten 110 einschließen. Zum Beispiel können eine erste strukturierte Beleuchtungseinheit, die in der Lage ist, das Werkstück W mit einem ersten strukturierten Licht aus einer ersten Richtung zu bestrahlen, und eine zweite strukturierte Beleuchtungseinheit, die in der Lage ist, das Werkstück W mit einem zweiten strukturierten Licht aus einer zweiten Richtung zu bestrahlen, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, bereitgestellt sein. Ferner kann die Messeinheit 100 eine Vielzahl der Bildgebungseinheiten 120 einschließen.
Obwohl nicht veranschaulicht, ist es auch möglich, strukturiertes Licht in unterschiedlichen Bestrahlungsrichtungen auf das Werkstück W zu projizieren, indem drei oder mehr strukturierte Beleuchtungseinheiten 110 bereitgestellt werden oder die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und der Sockel 200 bei Verwendung der gemeinsamen strukturierten Beleuchtungseinheit 110 relativ bewegt werden. Ferner kann eine Konfiguration, bei der eine Vielzahl der Bildgebungseinheiten 120 zum Empfangen von Licht für die gemeinsame strukturierte Beleuchtungseinheit 110 vorbereitet ist, zusätzlich zu einer Konfiguration, in der eine Vielzahl der strukturierten Beleuchtungseinheiten 110 vorbereitet ist und Licht von der gemeinsamen Bildgebungseinheit 120 empfangen wird, verwendet werden. Ferner kann ein Bestrahlungswinkel des strukturierten Lichts, das von der strukturierten Beleuchtungseinheit 110 projiziert wird, relativ zur Z-Richtung fest oder variabel sein.
Die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 schließt eine Messlichtquelle 111, eine Mustererzeugungseinheit 112 und eine Vielzahl von Linsen 113 ein. Als Messlichtquelle 111 kann eine Lichtquelle, die monochromatisches Licht emittiert, beispielsweise eine Halogenlampe, die weißes Licht emittiert, eine blaue Leuchtdiode (LED), die blaues Licht emittiert, eine organische EL oder dergleichen verwendet werden. Das von der Messlichtquelle 111 emittierte Licht wird gesammelt und trifft dann auf die Mustererzeugungseinheit 112.
Die Mustererzeugungseinheit 112 reflektiert das von der Messlichtquelle 111 emittierte Licht, um das Werkstück W mit dem strukturierten Licht zu bestrahlen. Das auf die Mustererzeugungseinheit 112 einfallende Messlicht wird in ein voreingestelltes Muster mit einer voreingestellten Intensität (Helligkeit) umgewandelt und emittiert. Das von der Mustererzeugungseinheit 112 emittierte strukturierte Licht wird durch die Vielzahl von Linsen 113 in Licht umgewandelt, das einen Durchmesser aufweist, der größer als ein beobachtbares/messbares Sichtfeld der Bildgebungseinheit 120 ist, und dann an das Werkstück W emittiert.
Die Mustererzeugungseinheit 112 ist ein Element, das zwischen einem Bestrahlungszustand, in dem das Werkstück W mit dem strukturierten Licht bestrahlt wird, und einem Nicht-Bestrahlungszustand, in dem das Werkstück W nicht mit dem strukturierten Licht bestrahlt wird, umgeschaltet werden kann. Eine solche Mustererzeugungseinheit 112 kann zum Beispiel unter Verwendung einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung (DMD) oder dergleichen konfiguriert werden. Die Mustererzeugungseinheit 112 unter Verwendung der DMD kann durch die Messsteuereinheit 130 gesteuert werden, um zwischen einem Reflexionszustand, in dem das strukturierte Licht auf einem optischen Pfad als der Bestrahlungszustand reflektiert wird, und einem Lichtabschirmungszustand, in dem das strukturierte Licht als der Nicht-Bestrahlungszustand abgeschirmt wird, umschaltbar zu sein.
Die DMD ist ein Element, in dem eine große Anzahl von Mikrospiegeln (Mikrospiegeloberflächen) auf einer Ebene angeordnet ist. Jeder der Mikrospiegel kann durch die Messsteuereinheit 130 einzeln zwischen einem EIN-Zustand und einem AUSZustand umgeschaltet werden, und somit kann Licht mit einem gewünschten Projektionsmuster als das strukturierte Licht zur Messung erzeugt werden, indem die EIN-Zustände und die AUS-Zustände der großen Anzahl von Mikrospiegeln kombiniert werden. Infolgedessen ist es möglich, ein Muster zu erzeugen, das für eine Triangulation erforderlich ist, und eine Form des Werkstücks W zu messen. Auf diese Weise fungiert die DMD als Teil eines optischen Systems, das das Werkstück W mit einem periodischen Projektionsmuster zur Messung während der Messung bestrahlt. Ferner ist die DMD auch bei der Reaktionszeit ausgezeichnet und hat den Vorteil, dass sie mit einer höheren Geschwindigkeit als ein Verschluss oder dergleichen betreibbar ist.
Es ist zu beachten, dass das Beispiel, in dem die DMD für die Mustererzeugungseinheit 112 verwendet wird, im vorstehenden Beispiel beschrieben wurde, aber die Mustererzeugungseinheit 112 nicht auf die DMD beschränkt ist und andere Elemente ebenfalls in der Erfindung verwendet werden können. Zum Beispiel kann ein Flüssigkristall auf Silicium (LCOS) als die Mustererzeugungseinheit 112 verwendet werden. Alternativ kann eine Übertragungsmenge an strukturiertem Licht unter Verwendung eines durchlässigen Elements anstelle eines reflektierenden Elements eingestellt werden. In diesem Fall ist die Mustererzeugungseinheit 112 auf dem optischen Pfad angeordnet, um zwischen dem Bestrahlungszustand, in dem Licht übertragen wird, und dem Lichtabschirmungszustand, in dem Licht abgeschirmt wird, umzuschalten. Eine solche Mustererzeugungseinheit 112 kann unter Verwendung einer Flüssigkristallanzeige (LCD) konfiguriert werden. Alternativ kann die Mustererzeugungseinheit 112 durch ein Projektionsverfahren, das eine Vielzahl von Leitungs-LEDs verwendet, ein Projektionsverfahren, das eine Vielzahl von optischen Pfaden verwendet, ein optisches Scannerverfahren, das einen Laser und einen Galvanometerspiegel einschließt, ein Accordion-Fringe-Interferometry-Verfahren (AFI-Verfahren), das Interferenzstreifen verwendet, die durch Überlagern von Strahlen erzeugt werden, die durch einen Strahlteiler geteilt werden, ein Projektionsverfahren, das Gitter verwendet, die mit einer Piezostufe ausgebildet sind, einen Codierer mit hoher Auflösungsleistung und dergleichen und einen Bewegungsmechanismus oder dergleichen konfiguriert werden. Es ist zu beachten, dass die Mustererzeugungseinheit 112 auch gleichmäßiges Licht emittieren kann, ohne ein Muster zu erzeugen.
Die Bildgebungseinheit 120 schließt ein Bildgebungselement 121 und eine Vielzahl von Linsen 122 ein. Das von dem Werkstück W reflektierte strukturierte Licht trifft auf die Linse 122, wird gesammelt und als ein Bild gebildet und dann von dem Bildgebungselement 121 empfangen. Die Bildgebungseinheit 120 kann eine Bildgebungseinheit mit hoher Vergrößerung, die die Linse 122 mit hoher Vergrößerung einschließt, und eine Bildgebungseinheit mit geringer Vergrößerung einschließen, die die Linse 122 mit geringer Vergrößerung einschließt. Ferner kann die Linse 122 eine Zoomlinse oder dergleichen sein, die in der Lage ist, die Vergrößerung zu ändern, oder sie kann die Bildgebungseinheit 120 sein, die in der Lage ist, die Vergrößerung zu ändern. Die Vergrößerung zum Zeitpunkt der Bildgebung und Bilddaten sind einander zugeordnet, und es ist möglich zu identifizieren, bei welcher Vergrößerung die Bilddaten aufgenommen wurden.
Das Bildgebungselement 121 schließt zum Beispiel einen Bildsensor wie eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD) oder einen komplementären Metalloxidhalbleiter (CMOS) ein. Ein analoges elektrisches Signal (nachstehend als
„Lichtempfangssignal“ bezeichnet), das der Menge an empfangenem Licht entspricht, wird von jedem Pixel des Bildgebungselements 121 an einen A/D-Wandler ausgegeben, der später beschrieben wird. Ein Farbbildgebungselement muss Pixel einschließen, die jeweils dem Lichtempfang für rot, grün bzw. blau entsprechen, und weist somit eine geringere Messauflösungsleistung im Vergleich zu einem monochromatischen Bildgebungselement auf und weist eine geringere Empfindlichkeit auf, da jedes der Pixel notwendigerweise mit einem Farbfilter versehen ist. Daher wird in der Ausführungsform als das Bildgebungselement 121 eine monochromatische CCD verwendet. Es ist zu beachten, dass ein Farbbildgebungselement als Bildgebungselement 121 verwendet werden kann.
Ein Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler), ein First-In-First-Out-Speicher (FIFO-Speicher) (nicht veranschaulicht), eine CPU und dergleichen (nicht veranschaulicht) befinden sich auf der Bildgebungseinheit 120. Die von dem Bildgebungselement 121 ausgegebenen Lichtempfangssignale werden mit einem konstanten Abtastzeitraum von dem A/D-Wandler abgetastet und in digitale Signale umgewandelt. Die vom A/D-Wandler ausgegebenen digitalen Signale werden nacheinander im FIFO-Speicher akkumuliert. Die in dem FIFO-Speicher akkumulierten digitalen Signale werden nacheinander als Pixeldaten an die CPU ausgegeben, und die CPU erzeugt Musterbilddaten.
Zum Beispiel werden Musterbilddaten, die eine dreidimensionale Form des Werkstücks W darstellen, das in einem Sichtfeld des Bildgebungselements 121 an einer bestimmten Position eingeschlossen ist, basierend auf den Lichtempfangssignalen erzeugt, die von dem Bildgebungselement 121 ausgegeben werden. Die Musterbilddaten sind selbst ein Bild, das von dem Bildgebungselement 121 erfasst wird, und die Musterbilddaten schließen eine Vielzahl von Bildern ein, beispielsweise, wenn eine Form des Werkstücks W durch ein Phasenverschiebungsverfahren gemessen wird. Es ist zu beachten, dass die Musterbilddaten Punktwolkendaten sein können, die ein Satz von Punkten sind, die dreidimensionale Positionsinformationen aufweisen, und die Musterbilddaten des Werkstücks W aus den Punktwolkendaten erfasst werden können. Die Punktwolkendaten sind Daten, die durch ein Aggregat einer Vielzahl von Punkten mit dreidimensionalen Koordinaten ausgedrückt werden. Die erzeugten Musterbilddaten werden an die Steuerung 300 übertragen.
Wenn ferner die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 die strukturierte Beleuchtung nicht emittiert, sondern gleichförmiges Licht emittiert, nimmt die Bildgebungseinheit 120 ein Bild des Werkstücks W auf, das mit dem gleichmäßigen Licht bestrahlt wird. Zu diesem Zeitpunkt kann die Bildgebungseinheit 120 ein Live-Bild aufnehmen. Das Live-Bild ist ein Bild, das bei Bedarf mit einer vorbestimmten kurzen Bildwechselfrequenz (fps) aktualisiert wird, und wird von dem Benutzer visuell als ein sich bewegendes Bild erkannt.
Die Bedieneinheit 500 kann zum Beispiel eine Zeigevorrichtung wie eine Tastatur 501 oder eine Maus 502 einschließen. Als Zeigevorrichtung kann beispielsweise ein Joystick oder dergleichen verwendet werden. Ferner kann die Bedieneinheit 500 ein Touchpanel oder dergleichen einschließen, das einen Berührungsvorgang durch den Benutzer erfasst. Die Bedieneinheit 500 und eine Rechenvorrichtung 301 in der Steuerung 300 sind verbunden, und welcher Vorgang von der Bedieneinheit 500 durchgeführt wurde, kann von der Rechenvorrichtung 301 erkannt werden.
Der Sockel 200 schließt eine Bodenplatte 201, einen Tisch 202, der eine Platzierungsfläche bildet, auf der das Werkstück W platziert wird, und einen Drehmechanismus 203 ein. Der Sockel 200 kann einen Klemmmechanismus einschließen, der das Werkstück W auf dem Tisch 202 festklemmt. Der Drehmechanismus 203 ist ein Mechanismus, der zwischen der Bodenplatte 201 und dem Tisch 202 bereitgestellt ist und den Tisch 202 um eine vertikale Achse (Z-Achse, die in 1 veranschaulicht ist) in Bezug auf die Bodenplatte 201 dreht. Daher ist der Tisch 202 eine Drehtisch, und es ist möglich, eine relative Positionsbeziehung des Werkstücks W in Bezug auf die Bildgebungseinheit 120 durch Drehen des Tischs in einen Zustand zu wechseln, in dem das Werkstück W platziert ist. Eine Drehrichtung um die Z-Achse ist als θ-Richtung definiert und wird durch einen Pfeil θ angegeben. Ferner kann der Sockel 200 einen Neigungstisch mit einem Mechanismus einschließen, der um eine Achse parallel zur Platzierungsfläche drehbar ist.
Der Drehmechanismus 203 schließt einen Motor und dergleichen ein, der von einer Messsteuereinheit 130 gesteuert wird, die später beschrieben wird, und kann den Tisch 202 in einem gestoppten Zustand halten, nachdem der Tisch um einen gewünschten Drehwinkel gedreht wurde. Der Sockel 200 ist kein wesentlicher Bestandteil der Erfindung und wird nach Bedarf bereitgestellt. Ferner kann der Sockel 200 durch die Steuerung 300 gesteuert werden.
Obwohl nicht veranschaulicht, kann der Sockel 200 einen Translationsmechanismus einschließen, der den Tisch 202 horizontal in einer X-Richtung und einer Y-Richtung orthogonal zueinander bewegt. Der Translationsmechanismus schließt auch einen Motor und dergleichen ein, der von der Messsteuereinheit 130 und der Steuerung 300 gesteuert wird, und kann den Tisch 202 in einem gestoppten Zustand halten, nachdem der Tisch in der X-Richtung und der Y-Richtung um eine gewünschte Bewegungsmenge bewegt wurde. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung auch auf einen Fall anwendbar ist, in dem der Tisch 202 ein fester Tisch ist.
Die Steuerung 300 schließt die Recheneinrichtung 301, einen Arbeitsspeicher 302, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 303, eine Speichereinheit 304, eine Anzeigesteuereinheit 305 und dergleichen ein. Die Steuerung 300 kann unter Verwendung eines Personal Computers (PC) oder dergleichen konfiguriert sein und kann unter Verwendung nur eines dedizierten Computers oder einer Kombination des PCs und des dedizierten Computers konfiguriert sein.
Der ROM 303 der Steuerung 300 speichert zum Beispiel ein Systemprogramm und dergleichen. Der Arbeitsspeicher 302 der Steuerung 300 schließt zum Beispiel einen Direktzugriffsspeicher (RAM) ein und wird zur Verarbeitung verschiedener Datentypen verwendet. Die Speichereinheit 304 schließt zum Beispiel ein Festkörperlaufwerk, ein Festplattenlaufwerk oder dergleichen ein. Die Speichereinheit 304 speichert ein Programm zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten. Ferner wird die Speichereinheit 304 verwendet, um verschiedene Arten von Daten wie Pixeldaten (Musterbilddaten), Einstellungsinformationen, Messbedingungen des Werkstücks W und ein von der Messsteuereinheit 130 bereitgestelltes Ausrichtungsbild zu speichern. Beispiele für die Messbedingungen schließen Einstellungen der strukturierten Beleuchtungseinheit 110 (eine Musterfrequenz und einen Mustertyp), eine Vergrößerung der Bildgebungseinheit 120, ein Messsichtfeld (einzelnes Sichtfeld oder breites Sichtfeld), eine Messposition, eine Drehlage, Belichtungsbedingungen (Belichtungszeit, Verstärkung und Beleuchtungshelligkeit), Einstellung der Auflösungseinstellungen (niedrigauflösende Messung, Standardmessung oder hochauflösende Messung) und dergleichen ein.
Das Ausrichtungsbild ist ein Bild zum Ausrichten des Werkstücks W vor dem Aufnehmen durch die Bildgebungseinheit 120 an einer vorbestimmten Position. Eine Datei, in der die Messbedingungen des Werkstücks W dem Ausrichtungsbild zugeordnet sind, ist eine Messdatei. Die Speichereinheit 304 kann auch eine Vielzahl der Messdateien speichern.
Die Anzeigesteuereinheit 305 ist ein Teil, der die Anzeigeeinheit 400 steuert, und veranlasst, dass die Anzeigeeinheit 400 das einer Messdatei zugeordnete Ausrichtungsbild und ein Live-Bild des Werkstücks W aus der Vielzahl von in der Speichereinheit 304 gespeicherten Messdateien anzeigt. Das Live-Bild des Werkstücks W ist ein Live-Bild, das durch Bestrahlen des Werkstücks W, das aktuell auf dem Tisch 202 des Sockels 200 platziert ist, mit gleichmäßigem Licht und Aufnehmen eines Bildes des Werkstücks W, das mit dem gleichmäßigen Licht von der Bildgebungseinheit 120 bestrahlt wird, erhalten wird.
Die Recheneinrichtung 301 ist unter Verwendung einer Steuerschaltung oder eines Steuerelements konfiguriert, das ein gegebenes Signal oder Daten verarbeitet, verschiedene Berechnungen durchführt und Rechenergebnisse ausgibt. In der Patentschrift bedeutet eine Recheneinrichtung 301 ein Element oder eine Schaltung, die Berechnungen durchführt, und ist nicht auf einen Prozessor wie eine CPU für einen Universal-PC, eine MPU, eine GPU oder eine TPU unabhängig von seinem Namen beschränkt, sondern wird in dem Sinn verwendet, der einen Prozessor oder einen Mikrocomputer wie ein FPGA, eine ASIC und eine LSI oder ein Chip-Satz, wie ein SoC, einschließt.
Die Recheneinrichtung 301 führt verschiedene Prozesse an den Musterbilddaten durch, die von der Bildgebungseinheit 120 unter Verwendung des Arbeitsspeichers 302 erzeugt werden. Die Recheneinrichtung 301 bildet eine Einheit 301a zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten, eine Empfangseinheit 301b, eine Syntheseeinheit 301c und dergleichen. Die Einheit 301a zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten, die Empfangseinheit 301b und die Syntheseeinheit 301c können nur durch Hardware der Recheneinrichtung 301 konfiguriert sein oder können durch eine Kombination von Hardware und Software konfiguriert sein. Wenn zum Beispiel die Recheneinrichtung 301 das Programm zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten ausführt, können Funktionen der Einheit 301a zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten, der Empfangseinheit 301b und der Syntheseeinheit 301c implementiert werden.
Einzelheiten der Einheit 301a zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten, der Empfangseinheit 301b und der Syntheseeinheit 301c werden später beschrieben, werden jedoch hier kurz beschrieben. Die Einheit 301a zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten ist ein Teil, der dreidimensionale Formdaten des Werkstücks W basierend auf den Musterbilddaten erzeugt, die von der Bildgebungseinheit 120 erzeugt werden.
Die Empfangseinheit 301b ist ein Teil, das eine Messstartanweisung des Werkstücks W empfängt. Zum Beispiel empfängt die Empfangseinheit 301b in einem Fall, in dem eine Benutzerschnittstelle, die mit einer Messstartschaltfläche versehen ist, auf der Anzeigeeinheit 400 angezeigt wird und die Betätigung für die Messstartschaltfläche durch den Benutzer erfasst wird, die Messstartanweisung des Werkstücks W. Die Empfangseinheit 301b kann auch eine Vielzahl von Messstartanweisungen empfangen.
Die Syntheseeinheit 301c ist ein Teil, das synthetische dreidimensionale Formdaten des Werkstücks W erzeugt, indem eine Vielzahl von Stücken dreidimensionaler Formdaten basierend auf Ausrichtungsinformationen synthetisiert wird.
Die Messsteuereinheit 130 ist mit der Steuerung 300 verbunden und wird von der Recheneinrichtung 301 der Steuerung 300 gesteuert. Die von der Empfangseinheit 301b empfangene Messstartanweisung wird an die Messsteuereinheit 130 ausgegeben. Wenn die von der Empfangseinheit 301b empfangene Messstartanweisung eingegeben wird, steuert die Messsteuereinheit 130 die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und die Bildgebungseinheit 120 basierend auf den Messbedingungen, die einer Messdatei gemäß der Messstartanweisung zugeordnet sind.
Die Anzeigeeinheit 400 schließt zum Beispiel eine Flüssigkristallanzeige, eine organische EL-Anzeige oder dergleichen ein. Die Anzeigeeinheit 400 ist mit der Anzeigesteuereinheit 305 der Steuerung 300 verbunden und wird von der Anzeigesteuereinheit 305 gesteuert. Die Anzeigeeinheit 400 zeigt beispielsweise ein von der Bildgebungseinheit 120 aufgenommenes Bild, verschiedene Benutzerschnittstellenbildschirme, einen Einstellbildschirm, einen Eingabebildschirm, ein Bild basierend auf den dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks W und dergleichen an.
Nachstehend werden Details der Einrichtung 1 zur Erzeugung von dreidimensionalen Formdaten unter Bezugnahme auf Ablaufdiagramme, Benutzerschnittstellenbildschirme und dergleichen beschrieben. Während des Betriebs der Einrichtung 1 zur Erzeugung von dreidimensionalen Formdaten gibt es beispielsweise einen Fall, in dem gewünscht ist, Formdaten des gesamten Umfangs des Werkstücks W zu messen. In diesem Fall ist es bei der anfänglichen Messung zunächst erforderlich, das Werkstück W wieder in einer anderen Lage zu platzieren, um einen blinden Fleck, wie in 3 veranschaulicht, zu eliminieren und Bilder mehrmals von der Bildgebungseinheit 120 zu erfassen. Danach muss, wenn eine Vielzahl der Werkstücke W gemessen werden soll, die die gleiche Form aufweisen, eine ähnliche Messprozedur für jedes der Werkstücke W ausgeführt werden, und es ist möglich, ein zu messendes Werkstück in einer vorbestimmten Position auszurichten, während das Ausrichtungsbild auf der Anzeigeeinheit 400 unter Verwendung der Einrichtung 1 zur Erzeugung von dreidimensionalen Formdaten referenziert wird.
(Bei der anfänglichen Messung)
Zunächst wird ein Beispiel einer Prozedur der anfänglichen Messverarbeitung unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. In Schritt SA1 eines in 4 veranschaulichten Ablaufdiagramms werden dreidimensionale Formdaten eines erstmalig zu messenden Werkstücks erfasst. Hier werden Netzdaten als die dreidimensionalen Formdaten erfasst. Das erstmalig zu messende Werkstück W wird auch als Master-Werkstück bezeichnet und unterscheidet sich von einem Werkstück, das anschließend während des Betriebs zu messen ist.
Insbesondere erfasst die Bildgebungseinheit 120 ein Bild des Master-Werkstücks W in einem Zustand, in dem das Master-Werkstück W von der strukturierten Beleuchtungseinheit 110 bestrahlt wird, um Musterbilddaten des Master-Werkstücks W zu erzeugen, und dann erzeugt die Einheit 301a zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten dreidimensionale Formdaten des Master-Werkstücks W basierend auf den Musterbilddaten, die von der Bildgebungseinheit 120 erzeugt werden. Die Netzdaten, wie die hier erzeugten dreidimensionalen Formdaten, schließen eine Vielzahl von Polygonen ein und können auch als Polygondaten bezeichnet werden. Das Polygon ist Daten, die Informationen einschließen, die eine Vielzahl von Punkten und Informationen spezifizieren, die eine polygonale Oberfläche angeben, die durch Verbinden der Punkte gebildet wird, und können zum Beispiel Informationen, die drei Punkte spezifizieren, und Informationen, die eine dreieckige Oberfläche angeben, die durch Verbinden der drei Punkte gebildet wird, einschließen. Die Netzdaten und die Polygondaten können auch als Daten definiert werden, die durch Aggregate einer Vielzahl von Polygonen dargestellt werden.
5 veranschaulicht einen Messeinstellungs-Benutzerschnittstellenbildschirm 700, der auf der Anzeigeeinheit 400 von der Anzeigesteuereinheit 305 angezeigt wird, wenn das Master-Werkstück W gemessen wird. Der Messeinstellungs-Benutzerschnittstellenbildschirm 700 ist mit einem Messverfahren-Auswahlbereich 701, einem vollautomatischen Auswahlbereich 702, einem Messmodusauswahlbereich 703, einem Helligkeitseinstellbereich 704, einem Messsichtfeld-Auswahlbereichs 705, einem Drehverbindungs-Einstellbereich 706 und einem schematischen Ansichtsanzeigebereich 707 versehen.
In dem Messverfahren-Auswahlbereich 701 können eine von „eine Aufnahme“, bei der die Anzahl der Aufnahmen nur eins ist, und einer „Verknüpfung“ ausgewählt werden, bei der das Master-Werkstück W mehrere Male in unterschiedlichen Lagen erfasst und aufgenommene Bilder miteinander verknüpft werden. In dem vollautomatischen Auswahlbereich 702 ist es möglich, eines von „auto“, das keinen Benutzervorgang während der Ausführung der Messung erfordert, und „manuell“ auszuwählen, das einen Benutzervorgang erfordert. In dem Messmodus-Auswahlbereich 703 kann eine von „Hochgeschwindigkeit“, die eine Messung bei hoher Geschwindigkeit ermöglicht, „Standard“, die eine Messung bei Standardgeschwindigkeit ermöglicht, und „hohe Definition“, die eine Messung mit hoher Definition ermöglicht, ausgewählt werden. In dem Helligkeitseinstellbereich 704 kann die Helligkeit eines von der Bildgebungseinheit 120 erfassten Bildes eingestellt werden, und der Benutzer kann die Helligkeit zusätzlich zu „auto“ manuell einstellen, wobei die Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten die Helligkeit automatisch einstellt. Da die Helligkeit des von der Bildgebungseinheit 120 erfassten Bildes mit einer Belichtungszeit der Bildgebungseinheit 120 verbunden ist, kann die Empfangseinheit 301b eine Einstellung der Belichtungszeit der Bildgebungseinheit 120 als eine Messbedingung empfangen. Ferner kann im Messsichtfeld-Auswahlbereich 705 eines von einem relativ schmalen „einzelnen Sichtfeld“ und einem relativ breiten „breiten Sichtfeld“ ausgewählt werden. Ferner wird in der Ausführungsform eine Vielzahl von Arten von Projektionsmustern von strukturiertem Licht bereitgestellt, das von der strukturierten Beleuchtungseinheit 110 emittiert wird, und der Benutzer kann ein Projektionsmuster aus der Vielzahl von Arten von Projektionsmustern auswählen. Das heißt, dass die Empfangseinheit 301b auch eine Einstellung des Projektionsmusters des von der strukturierten Beleuchtungseinheit 110 emittierten strukturierten Lichts als Messbedingung empfangen kann.
In dem Drehverbindungs-Einstellbereich 706 kann eine Betriebseinstellung des Drehmechanismus 203 des Sockels 200 durchgeführt werden, und ein Drehwinkel, ein Teilungswinkel und eine Drehrichtung (im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn) des Tischs 202 durch den Drehmechanismus 203 können eingestellt werden. Wenn zum Beispiel der Drehwinkel auf 360 Grad eingestellt ist und der Teilungswinkel auf 60 Grad eingestellt ist, wiederholt der Tisch 202 einen Vorgang des Drehens um 60 Grad und anschließenden Stoppens sechsmal, um einen Zyklus zu bilden. Da der Tisch 202 auf diese Weise in einem vorbestimmten Teilungswinkel gedreht wird, kann die relative Positionsbeziehung des Werkstücks W in Bezug auf die Bildgebungseinheit 120 gewechselt werden und auch ein relativer Bildgebungswinkel des Werkstücks W in Bezug auf die Bildgebungseinheit 120 kann gewechselt werden. Der Bildgebungswinkel wird bestimmt, wenn der Benutzer die Bedieneinheit 500 betreibt, um den Drehwinkel des Tischs 202 zu bezeichnen. Das heißt, dass die Empfangseinheit 301b die Bezeichnung des relativen Bildgebungswinkels des Werkstücks W in Bezug auf die Bildgebungseinheit 120 empfangen kann.
Während der Tisch 202 gestoppt wird, werden die Beleuchtung durch die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und die Bildgebung durch die Bildgebungseinheit 120 ausgeführt. In der schematischen Ansichtsanzeigefläche 707 wird eine schematische Ansicht der Platzierungsfläche des Tischs 202 angezeigt, und beispielsweise kann auch eine Markierung einer Stoppposition gemäß einem Teilungswinkel angezeigt werden.
Die in den jeweiligen Bereichen 701 bis 707 des Messeinstellungs-Benutzerschnittstellenbildschirms 700 bei der anfänglichen Messung eingestellten Messbedingungen sind die Messbedingungen des Master-Werkstücks. Die in den jeweiligen Bereichen 701 bis 707 des Messeinstellungs-Benutzerschnittstellenbildschirms 700 eingestellten Messbedingungen werden von der Empfangseinheit 301b empfangen. Ferner ist der Messeinstellungs-Benutzerschnittstellenbildschirm 700 mit einer Messausführungsschaltfläche 708 versehen. Wenn der Benutzer die Messausführungsschaltfläche 708 betätigt, wird der Vorgang von der Empfangseinheit 301b als die Messstartanweisung des Master-Werkstücks empfangen.
In Schritt SA1 kann eine Vielzahl von Sequenzen ausgeführt werden. Die Sequenz ist eine Reihe von Messverarbeitungen, die nur von der Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten ohne den Benutzervorgang ausgeführt werden kann. Unter Bezugnahme auf 3 platziert der Benutzer das Master-Werkstück W in einer ersten Lage auf dem Tisch 202, stellt danach die Messbedingungen in den jeweiligen Bereichen 701 bis 707 des Messeinstellungs-Benutzerschnittstellenbildschirms 700 ein und betätigt dann die Messausführungsschaltfläche 708. Dann führt die Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten eine erste Sequenz aus. Eine Einstellung der Messbedingungen vor der Ausführung der ersten Sequenz ist eine Einstellung einer ersten Messbedingung. Eine Messstartanweisung, die von der Empfangseinheit 301b vor der Ausführung der ersten Sequenz empfangen wird, ist eine erste Messstartanweisung.
In der ersten Sequenz steuert die Messsteuereinheit 130 die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und die Bildgebungseinheit 120 basierend auf der ersten Messbedingung. Als Reaktion auf die erste Messstartanweisung, die von der Empfangseinheit 301b empfangen wird, erzeugt die Bildgebungseinheit 120 ein erstes Ausrichtungsbild und empfängt strukturiertes Licht, das von dem Master-Werkstück W reflektiert wird, um Musterbilddaten zu erzeugen. Danach erzeugt die Einheit 301a zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten erste dreidimensionale Formdaten (Punktwolkendaten oder Netzdaten) des Master-Werkstücks W basierend auf den Musterbilddaten, die von der Bildgebungseinheit 120 erzeugt werden.
Zu diesem Zeitpunkt steuert, wenn „Verknüpfung“ im Messverfahren-Auswahlbereich 701 ausgewählt ist, die Messsteuereinheit 130 den Drehmechanismus 203 des Sockels 200 basierend auf der Einstellung des Drehverbindungs-Einstellbereichs 706, und die Messsteuereinheit 130 führt die Beleuchtung durch die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und die Bildgebung durch die Bildgebungseinheit 120 jedes Mal durch, wenn der Tisch 202 stoppt.
Die Messbedingungen schließen eine Einstellung eines Projektionsmusters von strukturiertem Licht, eine Einstellung einer Belichtungszeit der Bildgebungseinheit 120, eine Einstellung eines relativen Bildgebungswinkels des Master-Werkstücks W in Bezug auf die Bildgebungseinheit 120 und dergleichen ein. Wenn eine Einstellung eines Bildgebungswinkels von der Empfangseinheit 301b empfangen wurde, steuert die Messsteuereinheit 130 den Tisch 202 basierend auf dem von der Empfangseinheit 301b empfangenen Bildgebungswinkel, um das Master-Werkstück W anzuordnen, um den Bildgebungswinkel zu bilden.
Wenn die erste Sequenz endet, platziert der Benutzer das Master-Werkstück W in einer zweiten Lage, die in 3 veranschaulicht ist, auf dem Tisch 202, stellt danach die Messbedingungen in den jeweiligen Bereichen 701 bis 707 des Messeinstellungs-Benutzerschnittstellenbildschirms 700 ein und betätigt dann die Messausführungsschaltfläche 708. Dann führt die Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten eine zweite Sequenz aus. Eine Einstellung der Messbedingungen vor der Ausführung der zweiten Sequenz ist eine Einstellung einer zweiten Messbedingung. Eine Messstartanweisung, die von der Empfangseinheit 301b vor der Ausführung der zweiten Sequenz empfangen wird, ist eine zweite Messstartanweisung.
In der zweiten Sequenz steuert die Messsteuereinheit 130 die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und die Bildgebungseinheit 120 basierend auf der zweiten Messbedingung. Als Reaktion auf die zweite Messstartanweisung, die von der Empfangseinheit 301b empfangen wird, erzeugt die Bildgebungseinheit 120 ein zweites Ausrichtungsbild und empfängt strukturiertes Licht, das von dem Master-Werkstück W reflektiert wird, um Musterbilddaten zu erzeugen. Danach erzeugt die Einheit 301a zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten zweite dreidimensionale Formdaten des Master-Werkstücks W basierend auf den Musterbilddaten, die von der Bildgebungseinheit 120 erzeugt werden. Wenn „Verknüpfung“ im Messverfahren-Auswahlbereich 701 ausgewählt wird, wird der Drehmechanismus 203 des Sockels 200 gesteuert und die Beleuchtung durch die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und die Bildgebung durch die Bildgebungseinheit 120 werden ähnlich der ersten Sequenz ausgeführt.
Wenn die zweite Sequenz endet, platziert der Benutzer das Master-Werkstück W in einer dritten Lage, die in 3 veranschaulicht ist, auf dem Tisch 202, stellt danach die Messbedingungen in den jeweiligen Bereichen 701 bis 707 des Messeinstellungs-Benutzerschnittstellenbildschirms 700 ein und betätigt dann die Messausführungsschaltfläche 708. Dann führt die Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten eine dritte Sequenz aus. In der dritten Sequenz erzeugt die Bildgebungseinheit 120 als Reaktion auf eine von der Empfangseinheit 301b empfangene Messstartanweisung ein drittes Ausrichtungsbild. Danach werden ähnlich wie bei der ersten Sequenz Musterbilddaten erzeugt und dreidimensionale Formdaten werden erzeugt. In ähnlicher Weise können eine vierte Sequenz, eine fünfte Sequenz,.. und so weiter ausgeführt werden. Es ist zu beachten, dass die Messung nur mit der ersten Sequenz abgeschlossen werden kann.
Bei Ende jeder Sequenz speichert die Recheneinrichtung 301 eine vom Benutzer eingestellte Messbedingung, ein von der Bildgebungseinheit 120 erzeugtes Ausrichtungsbild und dreidimensionale Formdaten in der Speichereinheit 304. Das heißt, dass die Speichereinheit 304 eine Messdatei speichert, in der die von der Empfangseinheit 301b empfangene Messbedingung, das Ausrichtungsbild und die dreidimensionalen Formdaten einander zugeordnet sind. Genauer gesagt werden, wie als eine Datenstruktur des Master-Werkstücks in der ersten Sequenz in 8 veranschaulicht, erste dreidimensionale Formdaten A in der ersten Sequenz erfasst, die erste Messbedingung A zum Erfassen erster dreidimensionaler Formdaten A wird eingestellt und das erste Ausrichtungsbild A wird durch Aufnehmen eines Bildes des Master-Werkstücks W in der ersten Lage erfasst. Eine Messdatei, in der erste dreidimensionale Formdaten A des Master-Werkstücks W, erste Messbedingung A und das erste Ausrichtungsbild A einander zugeordnet sind, wird in der Speichereinheit 304 als erste Messdatei A gespeichert. Die erste Messbedingung A und das erste Ausrichtungsbild A sind Messreproduktionsdaten A der ersten Sequenz. Ferner speichert die Speichereinheit 304 in einem Fall, in dem ein Bildgebungswinkel als Messbedingung eingeschlossen ist, eine Messdatei, die den Bildgebungswinkel einschließt.
In der zweiten Sequenz werden zweite dreidimensionale Formdaten erfasst und unter der zweiten Messbedingung zum Erfassen der zweiten dreidimensionalen Formdaten eingestellt, und das zweite Ausrichtungsbild wird durch Aufnehmen eines Bildes des Master-Werkstücks W in der zweiten Lage erfasst. Eine Messdatei, in der die zweiten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W, die zweite Messbedingung und das zweite Ausrichtungsbild einander zugeordnet sind, wird als zweite Messdatei in der Speichereinheit 304 gespeichert. Genauer gesagt werden, wie als die Datenstruktur des Master-Werkstücks in der zweiten Sequenz in 8 veranschaulicht, zweite dreidimensionale Formdaten B in der zweiten Sequenz erfasst, die zweite Messbedingung B zum Erfassen zweiter dreidimensionaler Formdaten B wird eingestellt und das zweite Ausrichtungsbild B wird durch Aufnehmen eines Bildes des Master-Werkstücks W in der zweiten Lage erfasst. Eine Messdatei, in der zweite dreidimensionale Formdaten B des Master-Werkstücks W, eine zweite Messbedingung B und ein zweites Ausrichtungsbild B einander zugeordnet sind, wird als zweite Messdatei B in der Speichereinheit 304 gespeichert. Die zweite Messbedingung B und das zweite Ausrichtungsbild B sind Messreproduktionsdaten B der zweiten Sequenz. Es ist zu beachten, dass dasselbe für die dritte Sequenz gilt, jedoch wird auf eine Beschreibung davon verzichtet.
Nach Erfassen der dreidimensionalen Formdaten in Schritt SA1, veranschaulicht in 4, veranlasst die Anzeigesteuereinheit 305 die Anzeigeeinheit 400, die erfassten dreidimensionalen Formdaten anzuzeigen. Infolgedessen kann der Benutzer die dreidimensionalen Formdaten bestätigen. In Schritt SA2 wird die Benutzerbestimmung empfangen, ob es einen blinden Fleck in den dreidimensionalen Formdaten gibt oder nicht, die in Schritt SA1 erfasst wurden. Wenn ein blinder Fleck vorhanden ist, kehrt der Ablauf zu Schritt SA1 zurück, das Master-Werkstück W wird erneut mit einer Lage, die von einer Lage zum Zeitpunkt der vorherigen Bildgebung geändert wurde, auf dem Tisch 202 platziert und Schritt SA1 wird erneut ausgeführt. Wenn der blinde Fleck beispielsweise durch mehrmaliges Wiederholen dieses Prozesses verschwindet, fährt der Ablauf mit Schritt SA3 fort, um eine Datensyntheseverarbeitung auszuführen.
1 dure der Datensyntheseverarbeitung ist in 6 veranschaulicht. In Schritt SB 1 wird ein Ausrichtungselement basierend auf einem Auswahlvorgang durch den Benutzer erstellt. Insbesondere veranlasst die Anzeigesteuereinheit 305 die Anzeigeeinheit 400, einen in 7 veranschaulichten Datensynthese-Benutzerschnittstellenbildschirm 710 anzuzeigen. Der Datensynthese-Benutzerschnittstellenbildschirm 710 ist mit einem ersten Anzeigebereich 711, in dem eine Form basierend auf ursprünglichen dreidimensionalen Formdaten (zum Beispiel ersten dreidimensionalen Formdaten) angezeigt wird, einem zweiten Anzeigebereich 712, in dem eine Form basierend auf hinzugefügten dreidimensionalen Formdaten (zum Beispiel zweiten dreidimensionalen Formdaten) angezeigt wird, und einem dritten Anzeigebereich 713 versehen, in dem eine Form basierend auf synthetischen dreidimensionalen Formdaten angezeigt wird. Es ist zu beachten, dass in dem ersten bis dritten Anzeigebereich 711 bis 713 die Master-Werkstücke W Formen aufweisen, die sich von denen der in 1 und 3 veranschaulichten Master-Werkstücke W unterscheiden, jedoch sind alle Master-Werkstücke W Beispiele, und die Formen davon können eine beliebige Form sein.
Ferner ist der Datensynthese-Benutzerschnittstellenbildschirm 710 mit einem Prozeduranzeigebereich 714 versehen, der einen Ausrichtungsvorgang und einen Elementeinstellbereich 715 zum Einstellen eines Ausrichtungselements veranschaulicht. In dem Elementeinstellbereich 715, wie in dem ersten Anzeigebereich 711 und dem zweiten Anzeigebereich 712 veranschaulicht, empfängt die Empfangseinheit 301b die Bezeichnung eines geometrischen Elements wie eine Ebene „Ebene A“ und „Ebene B“ und einen Zylinder von „Bereich C“ basierend auf einem Vorgang der Bedieneinheit 500 durch den Benutzer. Das eingestellte geometrische Element wird zum Zeitpunkt der Spezifizierung von Ausrichtungsinformationen verwendet und ist Informationen, die durch Empfangen der Bezeichnung entsprechender Oberflächen zwischen den ersten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W und den zweiten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W durch die Empfangseinheit 301b erzeugt werden. „Ebene A“, „Ebene B“ und „Bereich C“ des ersten Anzeigebereichs 711 sind Oberflächen, die „Ebene A“, „Ebene B“ bzw. „Bereich C“ des zweiten Anzeigebereichs 712 entsprechen. Es ist zu beachten, dass eine Art des geometrischen Elements nicht auf eine Ebene oder einen Zylinder beschränkt ist. Ferner müssen die Ausrichtungsinformationen nur Informationen von mindestens einem geometrischen Element einschließen und müssen nur in der Lage sein, mindestens ein geometrisches Element in jedem des ersten Anzeigebereichs 711 und des zweiten Anzeigebereichs 712 zu bezeichnen. Es ist zu beachten, dass eine relative Positionsbeziehung zwischen Teilen dreidimensionaler Formdaten, wenn die Ausrichtung zwischen Formen der Werkstücke W durchgeführt wird, als Ausrichtungsinformationen verwendet werden kann, ohne die Informationen des geometrischen Elements zu verwenden. Dies ist der Verarbeitungsinhalt von Schritt SB 1.
In Schritt SB2 führt die Syntheseeinheit 301c eine Ausrichtung des in Schritt SB1 erstellten geometrischen Elements aus. Das heißt, dass die Syntheseeinheit 301c die Ausrichtungsinformationen zum Ausrichten der ersten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W, die in der ersten Sequenz erfasst wurden, und der zweiten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W, die in der zweiten Sequenz erfasst wurden, spezifiziert. Wenn zum Beispiel die ersten dreidimensionalen Formdaten Daten der Vorderseite des Master-Werkstücks W sind und die zweiten dreidimensionalen Formdaten Daten der Rückseite des Master-Werkstücks W sind, können die Vorderseite und die Rückseite ausgerichtet werden.
Als ein Beispiel für das Spezifizieren der Ausrichtungsinformationen berechnet die Syntheseeinheit 301c eine Transformationsmatrix zum Ausrichten einer Position und einer Lage der ersten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W mit einer Position und einer Lage der zweiten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W basierend auf der Bezeichnung entsprechender Oberflächen zwischen den ersten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W und den zweiten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W, die von der Empfangseinheit 301b empfangen werden. Dann kann die Syntheseeinheit 301c die berechnete Transformationsmatrix als die Ausrichtungsinformationen spezifizieren.
Nach dem Spezifizieren der Ausrichtungsinformationen synthetisiert die Syntheseeinheit 301c die ersten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W und die zweiten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W basierend auf den spezifizierten Ausrichtungsinformationen, um die synthetischen dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W zu erzeugen.
Danach fährt der Ablauf mit Schritt SB3 fort und eine Benutzereingabe wird hinsichtlich dessen empfangen, ob eine Ausrichtung mit einem zusätzlichen Element ausgeführt werden soll oder nicht. In einem Fall, in dem die Ausrichtung mit einem zusätzlichen Element ausgeführt wird, kehrt der Ablauf zu Schritt SB1 zurück, um ein geometrisches Element hinzuzufügen, und fährt dann mit Schritt SB2 fort. Beim Fortfahren mit Schritt SB4 werden die ursprünglichen dreidimensionalen Formdaten und die hinzuzufügenden dreidimensionalen Formdaten präzise ausgerichtet. Danach wird in Schritt SB5 ein Prozess zum Synthetisieren der ursprünglichen dreidimensionalen Formdaten und der hinzuzufügenden dreidimensionalen Formdaten ausgeführt, um Neuvernetzungsdaten zu erhalten.
Wenn Schritt SB5 beendet ist, fährt der Ablauf mit Schritt SA4 fort, der in 4 veranschaulicht ist, um zu bestimmen, ob die Synthese aller Teile dreidimensionaler Formdaten abgeschlossen wurde oder nicht. Der Ablauf kehrt zu Schritt SA3 zurück, um eine Datensyntheseverarbeitung auszuführen, wenn die Synthese aller Teile dreidimensionaler Formdaten nicht abgeschlossen wurde, oder endet, wenn die Synthese aller Teile dreidimensionaler Formdaten abgeschlossen wurde.
Die Recheneinrichtung 301 speichert auch die Ausrichtungsinformationen und die synthetischen dreidimensionalen Formdaten in der Speichereinheit 304. Wenn diese gespeichert werden, speichert die Speichereinheit 304 eine synthetische Datendatei, in der die erste Messdatei, die zweite Messdatei, die Ausrichtungsinformationen und die synthetischen dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks W einander zugeordnet sind.
Genauer gesagt, wie als eine synthetische Datenstruktur des Master-Werkstücks in 8 veranschaulicht, ist die synthetische Datendatei AB der Synthesereproduktionsdatendatei AB und den synthetischen dreidimensionalen Formdaten AB zugeordnet. In der Synthesereproduktionsdatendatei AB sind Messreproduktionsdaten A der ersten Sequenz, Messreproduktionsdaten B der zweiten Sequenz und die Ausrichtungsinformationen zum Ausrichten zweiter dreidimensionaler Formdaten B mit ersten dreidimensionalen Formdaten A einander zugeordnet. Die Speichereinheit 304 kann eine Vielzahl von synthetischen Datendateien speichern.
Die synthetische Datendatei kann ferner einer Analysebedingung zugeordnet sein. Die Analysebedingung ist eine Bedingung, die zum Zeitpunkt des Extrahierens einer Vielzahl von geometrischen Elementen aus erzeugten synthetischen dreidimensionalen Formdaten und Messabmessungen zwischen der Vielzahl von extrahierten geometrischen Elementen verwendet wird, und eine Bedingung, die zum Zeitpunkt der Messung einer Toleranz verwendet wird. Diese Analysebedingung kann auch in die synthetische Datendatei eingeschlossen und in der Speichereinheit 304 gespeichert werden.
(Messreproduktion)
Als Nächstes wird eine Prozedur zum Messen des Master-Werkstücks W und dann Messen des Werkstücks W mit der gleichen Form zum Erzeugen dreidimensionaler Formdaten des Werkstücks W beschrieben. In Schritt SC1, veranschaulicht in 9, wird die Auswahl einer synthetischen Datendatei aus einer Vielzahl von synthetischen Datendateien, die in der Speichereinheit 304 gespeichert sind, empfangen, und die empfangene synthetische Datendatei wird gelesen. In Schritt SC2 wird ein Ausrichtungsbild, das in der in Schritt SC1 gelesenen synthetischen Datendatei eingeschlossen ist, auf der Anzeigeeinheit 400 angezeigt. Insbesondere veranlasst die Anzeigesteuereinheit 305, dass die Anzeigeeinheit 400 einen Datenauswahl-Benutzerschnittstellenbildschirm 720 anzeigt, wie in 10 veranschaulicht. Der Datenauswahl-Benutzerschnittstellenbildschirm 720 ist mit einem Ausrichtungsbildanzeigebereich 721 versehen, in dem das in der synthetischen Datendatei eingeschlossene Ausrichtungsbild angezeigt wird. In diesem Beispiel werden Informationen, die eine Messdatei angeben, die in einer synthetischen Datendatei eingeschlossen ist, die in Schritt SC1 gelesen wird, auf der Anzeigeeinheit 400 angezeigt. Informationen, die die Messdatei angeben, sind zum Beispiel das Ausrichtungsbild, und die Anzeigeeinheit 400 kann veranlasst werden, das der ersten Messdatei zugeordnete Ausrichtungsbild als Informationen, die die erste Messdatei angeben, und das Ausrichtungsbild, das der zweiten Messdatei zugeordnet ist, als Informationen anzuzeigen, die die zweite Messdatei angeben. In dem in 10 veranschaulichten Beispiel werden drei in drei Messdateien eingeschlossene Ausrichtungsbilder in dem Ausrichtungsbildanzeigebereich 721 als Teile von Informationen angezeigt, die jeweils die drei Messdateien angeben, die einer synthetischen Datendatei zugeordnet sind. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der in dem Ausrichtungsbildanzeigebereich 721 angezeigten Ausrichtungsbilder nicht besonders beschränkt ist. Das in dem Ausrichtungsbildanzeigebereich 721 angezeigte Ausrichtungsbild kann ein Miniaturbild sein, das kleiner als ein von der Bildgebungseinheit 120 tatsächlich aufgenommenes Bild ist.
Ein Fall, in dem eine synthetische Datendatei ausgewählt ist und das in der einen synthetischen Datendatei eingeschlossene Ausrichtungsbild angezeigt wird, wurde in der Beschreibung der Schritte SC1 und SC2 beschrieben. In einem Fall, in dem keine synthetische Datendatei vorhanden ist, kann Schritt SC1 jedoch weggelassen werden, und eine Vielzahl von in der Speichereinheit 304 gespeicherten Ausrichtungsbildern kann in dem Ausrichtungsbildanzeigebereich 721 in Schritt SC2 angezeigt werden. In Schritt SC3 wird bestimmt, ob ein Ausrichtungsbild aus den Ausrichtungsbildern ausgewählt wurde, die in dem Ausrichtungsbildanzeigebereich 721 angezeigt werden. Dieser Auswahlvorgang kann von dem Benutzer durchgeführt werden, der die Bedieneinheit 500 bedient, und das in 10 veranschaulichte Beispiel veranschaulicht einen Fall, in dem ein oberes linkes Ausrichtungsbild ausgewählt wurde und ein Auswahlrahmen 721a angezeigt wird, der angibt, welches Bild ausgewählt wurde. Wenn eine OK-Taste 722 vom Benutzer betätigt wird, wird eine synthetische Datendatei ausgewählt, die das von dem Auswahlrahmen 721a umschlossene Ausrichtungsbild einschließt. Daher ist der Ausrichtungsbildauswahlvorgang ein Vorgang des Auswählens einer Messdatei aus einer Vielzahl von Messdateien, die in der Speichereinheit 304 gespeichert und einer synthetischen Datendatei zugeordnet sind, die in Schritt SC1 gelesen wurde, und dieser Auswahlvorgang wird von der Empfangseinheit 301b empfangen.
In Schritt SC4 wird die erste Messbedingung, die in der in Schritt SC3 ausgewählten Messdatei eingeschlossen ist, aus der Speichereinheit 304 gelesen, und die gelesene erste Messbedingung wird wiederhergestellt, d. h. angewendet. Der Benutzer kann die angewendete Messbedingung ändern. In Schritt SC5 veranlasst die Anzeigesteuereinheit 305 die Anzeigeeinheit 400, das Ausrichtungsbild, das in der in Schritt SC3 ausgewählten synthetischen Datendatei eingeschlossen ist und der ersten Messdatei zugeordnet ist, und ein Live-Bild des Werkstücks W auf dem Tisch 202 anzuzeigen. 11 veranschaulicht einen Messbenutzerschnittstellenbildschirm 730, der auf der Anzeigeeinheit 400 durch die Anzeigesteuereinheit 305 angezeigt wird. Der Messbenutzerschnittstellenbildschirm 730 ist mit einem Live-Bildanzeigebereich 731 versehen, in dem das aktuell von der Bildgebungseinheit 120 aufgenommene Live-Bild angezeigt wird. In dieser Stufe wird das Werkstück W nicht auf dem Tisch 202 platziert, und somit wird nur der Tisch 202 im Live-Bildanzeigebereich 731 von 11 angezeigt.
12 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem eine Überlagerungsanzeige (überlagerte Anzeige) eines Ausrichtungsbildes 733 in dem Live-Bildanzeigebereich 731 des Messbenutzerschnittstellenbildschirms 730 durchgeführt wird. Das Ausrichtungsbild 733 ist ein Führungsbild zum Ausrichten des Werkstücks W vor dem Aufnehmen durch die Bildgebungseinheit 120 mit einer Position (vorbestimmte Position), in der das Master-Werkstück W aufgenommen wurde. Eine vorbestimmte Durchlässigkeit wird derart auf das Ausrichtungsbild 733 eingestellt, dass das Live-Bild durch das Ausrichtungsbild 733 angezeigt wird. Die Durchlässigkeit muss nur der Grad sein, der ermöglicht, dass der Tisch 202 und das Werkstück W durch das Ausrichtungsbild 733 visuell erkannt werden.
Auf dem Messbenutzerschnittstellenbildschirm 730 wird auch ein Messreproduktionsfenster 732 in einem Zustand angezeigt, in dem das Ausrichtungsbild 733 angezeigt wird. In dem Messreproduktionsfenster 732 wird eine Anweisung an den Benutzer angezeigt, um das tatsächliche Werkstück W auf dem überlagerten und angezeigten Werkstückbild, d. h. dem Ausrichtungsbild 733, zu überlagern.
Der Benutzer passt eine Position und eine Lage des Werkstücks W an, um das Ausrichtungsbild 733 zu überlagern, während er das Ausrichtungsbild 733 betrachtet. Ferner stellt der Benutzer eine Position und eine Lage der Messeinheit 100 ein, um das Ausrichtungsbild 733 zu überlagern, während er das Ausrichtungsbild 733 betrachtet. Zu diesem Zeitpunkt kann eine Bewegungsrichtung derart umgewandelt werden, dass die Bewegungsrichtung des Werkstücks W auf dem Tisch 202 durch den Benutzer und eine Bewegungsrichtung des Werkstücks W auf dem auf der Anzeigeeinheit 400 angezeigten Live-Bild die gleiche Richtung sind. Ob die Bewegungsrichtung umgewandelt wird oder nicht, kann vom Benutzer eingestellt werden.
Der Messbenutzerschnittstellenbildschirm 730 ist mit der Messausführungsschaltfläche 708 wie in 5 versehen. Wenn die Ausrichtung des Werkstücks W abgeschlossen ist, betätigt der Benutzer die Messausführungsschaltfläche 708. Wenn der Benutzer die Messausführungsschaltfläche 708 betätigt, wird dieser Vorgang von der Empfangseinheit 301b als die erste Messstartanweisung für das gerade auf dem Tisch 202 platzierte Werkstück W empfangen.
Wenn die erste Messstartanweisung empfangen wird, fährt der Ablauf mit Schritt SC6 fort. In Schritt SC6 spezifiziert die Messsteuereinheit 130 die erste Messbedingung A, die der in 8 veranschaulichten ersten Messdatei A zugeordnet ist, als Reaktion auf die erste Messstartanweisung des Werkstücks W und steuert die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und die Bildgebungseinheit 120 basierend auf der spezifizierten ersten Messbedingung A, um erste Musterbilddaten zu erzeugen. Die Einheit 301a zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten steuert die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und die Bildgebungseinheit 120 basierend auf der von der Messsteuereinheit 130 spezifizierten ersten Messbedingung A und erzeugt erste dreidimensionale Formdaten A' des Werkstücks W basierend auf den Musterbilddaten, die von der Bildgebungseinheit 120 erzeugt werden. Ferner nimmt die Bildgebungseinheit 120 zu diesem Zeitpunkt ein Bild des Werkstücks W auf dem Tisch 202 auf, um das erste Ausrichtungsbild A' zu erzeugen. Die erste Messbedingung A, die ersten dreidimensionalen Formdaten A' und das erste Ausrichtungsbild A' werden in der Speichereinheit 304 in Zuordnung zueinander gespeichert.
Der Ablauf fährt nach Schritt SC6 mit Schritt SC7 fort, um zu bestimmen, ob alle Teile dreidimensionaler Formdaten erfasst wurden oder nicht. Es ist zu beachten, dass hier ein Zustand, in dem „alle Teile dreidimensionaler Formdaten erfasst wurden“ ein Zustand ist, in dem die Erfassung dreidimensionaler Formdaten bei allen eingestellten Winkelpositionen abgeschlossen wurde, in einem Fall, in dem die Einstellung der Drehverbindung in einer Messbedingung eingeschlossen ist, und dieser Schritt kann in einem Fall weggelassen werden, in dem die Einstellung der Drehverbindung nicht in der Messbedingung eingeschlossen ist. Der Ablauf kehrt in einem Fall, in dem nicht alle Teile dreidimensionaler Formdaten erfasst wurden, zu Schritt SC6 zurück oder fährt mit Schritt SC8 in einem Fall fort, in dem alle Teile dreidimensionaler Formdaten erfasst wurden. In Schritt SC8 wird bestimmt, ob alle Sequenzen beendet sind oder nicht. Wenn die erste Sequenz in einem Fall endet, in dem die zweite Sequenz verbleibt, kehrt der Ablauf zu Schritt SC4 zurück, die erste Messbedingung, die in der in Schritt SC3 ausgewählten synthetischen Datendatei eingeschlossen ist, wird aus der Speichereinheit 304 gelesen und die gelesene zweite Messbedingung wird wiederhergestellt, d. h. angewendet.
In Schritt SC5 werden das der zweiten Messdatei zugeordnete Ausrichtungsbild und ein Live-Bild des Werkstücks W auf dem Tisch 202 in dem in 12 veranschaulichten Live-Bildanzeigebereich 731 des Messbenutzerschnittstellenbildschirms 730 angezeigt.
Wenn der Benutzer die Messausführungsschaltfläche 708 auf dem Messbenutzerschnittstellenbildschirm 730 betätigt, wird dieser Vorgang von der Empfangseinheit 301b als die zweite Messstartanweisung für das aktuell auf dem Tisch 202 platzierte Werkstück W empfangen. Wenn die zweite Messstartanweisung empfangen wird, fährt der Ablauf mit Schritt SC6 fort. In Schritt SC6 spezifiziert die Messsteuereinheit 130 die zweite Messbedingung B, die der in 8 veranschaulichten zweiten Messdatei B zugeordnet ist, als Reaktion auf die zweite Messstartanweisung des Werkstücks W und steuert die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und die Bildgebungseinheit 120 basierend auf der spezifizierten zweiten Messbedingung B, um zweite Musterbilddaten zu erzeugen. Die Einheit 301a zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten steuert die strukturierte Beleuchtungseinheit 110 und die Bildgebungseinheit 120 basierend auf der durch die Messsteuereinheit 130 spezifizierten zweiten Messbedingung B und erzeugt zweite dreidimensionale Formdaten B' des Werkstücks W basierend auf den Musterbilddaten, die von der Bildgebungseinheit 120 erzeugt werden. Ferner erfasst die Bildgebungseinheit 120 zu diesem Zeitpunkt ein Bild des Werkstücks W auf dem Tisch 202, um das zweite Ausrichtungsbild B' zu erzeugen. Die zweite Messbedingung B, die zweiten dreidimensionalen Formdaten B' und das zweite Ausrichtungsbild B' sind in der Speichereinheit 304 in Zuordnung zueinander gespeichert.
Wenn alle Sequenzen wie vorstehend beschrieben enden, fährt der Ablauf mit Schritt SC9 fort, um die Datensyntheseverarbeitung auszuführen. Es ist zu beachten, dass die Messreproduktion nicht notwendigerweise für alle Sequenzen ausgeführt wird. Zum Beispiel kann die Messreproduktion unter Verwendung eines Ausrichtungsbildes für nur eine von der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz ausgeführt werden, und die normale Messung ohne Verwendung eines Ausrichtungsbildes kann für die andere ausgeführt werden. Zum Beispiel ist es auch möglich, eine normale Messung auszuführen, ohne ein Ausrichtungsbild für die Vorderseite des Werkstücks W zu verwenden, und eine Messreproduktion unter Verwendung eines Ausrichtungsbildes für die Rückseite des Werkstücks W auszuführen.
Eine Prozedur der Datensyntheseverarbeitung ist in 13 veranschaulicht. In Schritt SD1 wird eine Anfangslage reproduziert. Das heißt, dass die Syntheseeinheit 301c eine Transformationsmatrix als Ausrichtungsinformationen liest, die zum Zeitpunkt des Messens des Master-Werkstücks W aus einer synthetischen Datendatei berechnet werden, und stellt die Transformationsmatrix wieder her. 14 veranschaulicht den Datensynthese-Benutzerschnittstellenbildschirm 710 bei der Messreproduktion. Die ersten dreidimensionalen Formdaten, die durch die Messreproduktion gemessen werden, werden im ersten Anzeigebereich 711 angezeigt, und die zweiten dreidimensionalen Formdaten, die durch die Messreproduktion gemessen werden, werden in dem zweiten Anzeigebereich 712 angezeigt. Die Syntheseeinheit 301c liest eine Transformationsmatrix, die in einer synthetischen Datendatei eingeschlossen ist, und richtet die ersten dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks W und die zweiten dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks W basierend auf der Lesetransformationsmatrix automatisch aus, um synthetische dreidimensionale Formdaten zu erzeugen. Das heißt, dass die Syntheseeinheit 301c Koordinaten von mindestens einer der ersten dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks W oder der zweiten dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks W basierend auf der Transformationsmatrix umwandelt, um die synthetischen dreidimensionalen Formdaten zu erzeugen. Die synthetischen dreidimensionalen Formdaten, die dreidimensionale Formdaten nach der Ausrichtung sind, werden im dritten Anzeigebereich 713 angezeigt.
In Schritt SD2 wird eine Benutzereingabe hinsichtlich dessen empfangen, ob eine Ausrichtung mit einem zusätzlichen geometrischen Element durchgeführt werden sollte oder nicht. In einem Fall, in dem die Ausrichtung mit einem zusätzlichen geometrischen Element nicht durchgeführt wird, fährt der Ablauf mit Schritt SD3 fort, und die Syntheseeinheit 301c führt eine Präzisionsausrichtung aus. Danach fährt der Ablauf mit Schritt SD4 fort, und die Syntheseeinheit 301c führt eine Syntheseverarbeitung der ersten dreidimensionalen Formdaten und der zweiten dreidimensionalen Formdaten aus, um Neuvernetzungsdaten zu erhalten, und aktualisiert die in Schritt SD1 erzeugten synthetischen dreidimensionalen Formdaten.
Andererseits erzeugt der Benutzer in einem Fall, in dem der Ablauf mit Schritt SD5 fortfährt, zusätzlich ein Ausrichtungselement unter Verwendung des Datensynthese-Benutzerschnittstellenbildschirms 710 und dergleichen, der in 7 veranschaulicht ist. In Schritt SD6 führt die Syntheseeinheit 301c eine Ausrichtung des in Schritt SD5 hinzugefügten geometrischen Elements aus und aktualisiert die in Schritt SD 1 erzeugten synthetischen dreidimensionalen Formdaten. Wenn es nicht erforderlich ist, ein Ausrichtungselement hinzuzufügen, fährt der Ablauf mit Schritt SD3 fort, der vorstehend beschrieben ist.
Wie in 8 veranschaulicht, schließt die synthetische Datenstruktur des Werkstücks W erste dreidimensionale Formdaten A', zweite dreidimensionale Formdaten B', Ausrichtungsinformationen (Informationen zum Ausrichten zweiter dreidimensionaler Formdaten B' mit ersten dreidimensionalen Formdaten A') und endgültige synthetische dreidimensionale Formdaten A'B' ein, und diese werden in der Speichereinheit 304 gespeichert.
Obwohl in diesem Beispiel ein Fall beschrieben wurde, in dem das Master-Werkstück das Werkstück bei der anfänglichen Messung ist, ist das Master-Werkstück nicht notwendigerweise das Werkstück bei der anfänglichen Messung. Wenn zum Beispiel das Werkstück W zum dritten Mal gemessen wird, kann das zum zweiten Mal gemessene Werkstück W als Master-Werkstück verwendet werden.
(Anzeige der Messbedingung)
Es ist auch möglich, einen Teil der Messdaten zum Anzeigen von Messbedingungen, die in den Messdaten eingeschlossen sind, unter Verwendung des Datenauswahl-Benutzerschnittstellenbildschirms 720 auszuwählen, wie in 10 veranschaulicht. Eine Messbedingungs-Anzeigeschaltfläche 723 wird auf dem Datenauswahl-Benutzerschnittstellenbildschirm 720 angezeigt. Wenn die Auswahl eines Ausrichtungsbildes aus einer Vielzahl von Ausrichtungsbildern, die in dem Ausrichtungsbildanzeigebereich 721 angezeigt werden, empfangen wird und eine Betriebseingabe der Messbedingungs-Anzeigeschaltfläche 723 von der Bedieneinheit 500 empfangen wird, kann die Anzeigesteuereinheit 305 veranlassen, dass die Anzeigeeinheit 400 einen Messbedingungsanzeige-Benutzerschnittstellenbildschirm anzeigt, der dem in 5 veranschaulichten Messeinstellungs-Benutzerschnittstellenbildschirm 700 ähnlich ist. In dem Messbedingungsanzeige-Benutzerschnittstellenbildschirm kann die Messausführungsschaltfläche 708 aus dem in 5 veranschaulichten Messeinstellungs-Benutzerschnittstellenbildschirm 700 weggelassen werden. Da die Messbedingungen auf diese Weise auf der Anzeigeeinheit 400 angezeigt werden, ist es möglich, die Messbedingungen zu bestätigen, unter denen der Benutzer das Werkstück W gemessen hat, ohne eine tatsächliche Messung durchzuführen.
(Analysereproduktion unter Verwendung von Analysebedingung)
Wie unter Bezugnahme auf 8 beschrieben, können Analysebedingungsdaten der synthetischen Datendatei des Master-Werkstücks zugeordnet werden. Wenn eine der synthetischen Datendatei des Master-Werkstücks zugeordnete Analysebedingung auf die in Schritt SD4 erzeugten synthetischen dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks W angewendet wird, kann die Analyse des Master-Werkstücks auch mit dem zum zweiten oder folgenden Mal gemessenen Werkstück W reproduziert werden. Insbesondere spezifiziert eine Analyseeinheit 301d, die in der Recheneinrichtung 301 eingeschlossen ist, die Analysebedingungsdaten, die in der synthetischen Datendatei des Master-Werkstücks eingeschlossen sind. Dann spezifiziert und analysiert die Analyseeinheit 301d ein Analyseziel der synthetischen dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks W aus den spezifizierten Analysebedingungsdaten. Wenn die Analysebedingung ein Abstand zwischen Ebene A und Ebene B ist, spezifiziert die Analyseeinheit 301d Ebenen, die jeweils der Ebene A und der Ebene B entsprechen, aus den synthetischen dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks W und berechnet einen Abstand zwischen den spezifizierten Ebenen.
(Ausrichtungsmarkierung)
15 veranschaulicht einen Fall, in dem Ausrichtungsmarkierungen M auf der Oberfläche des Master-Werkstücks W zugewiesen wurden. Der Benutzer weist die Ausrichtungsmarkierungen M der Oberfläche des Master-Werkstücks W zu, und danach werden die erste Sequenz und die zweite Sequenz für das Master-Werkstück W ausgeführt, wie vorstehend beschrieben, um erste dreidimensionale Formdaten und zweite dreidimensionale Formdaten zu erzeugen. Die Syntheseeinheit 301c gleicht eine Position und eine Lage der ersten dreidimensionalen Formdaten mit einer Position und einer Lage der zweiten dreidimensionalen Formdaten unter Verwendung der Ausrichtungsmarkierungen M ab, um synthetische dreidimensionale Formdaten des Master-Werkstücks W zu erzeugen.
Wenn die ersten dreidimensionalen Formdaten und die zweiten dreidimensionalen Formdaten durch das Master-Werkstück W ausgerichtet werden, dem die Ausrichtungsmarkierungen M zugewiesen wurden, können eine Position und die Lage für jede Sequenz basierend auf dem Master-Werkstück W in dem Werkstück W zum Zeitpunkt der Messreproduktion reproduziert werden, sodass die Ausrichtungsmarkierung M im Werkstück W zum Zeitpunkt der Messreproduktion unnötig ist.
(Anzeigemodus des Ausrichtungsbildes und Ausrichtungsverfahrens)
Obwohl das Ausrichtungsbild auf der Anzeigeeinheit 400 als ein Übertragungsbild in der vorstehenden Ausführungsform angezeigt wird, ist ein Anzeigemodus des Ausrichtungsbildes nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel ist das Ausrichtungsbild nicht notwendigerweise das Übertragungsbild und kann als ein Bild aus Vogelperspektive auf der Anzeigeeinheit 400 angezeigt werden. Ferner kann das Ausrichtungsbild auf einen Bildschirm (Anzeigeeinheit) projiziert werden. Ferner kann die Anzeigeeinheit 400 eine kopfmontierte Anzeige sein. In diesem Fall können das Ausrichtungsbild des Werkstücks W und das Live-Bild auf der kopfmontierten Anzeige in einem Zustand angezeigt werden, in dem der Benutzer die kopfmontierte Anzeige trägt, und die Ausrichtung des Werkstücks W kann während der Betrachtung der Bilder durchgeführt werden.
Ferner führt der Benutzer die Ausrichtung derart durch, dass das Werkstück W das Ausrichtungsbild in der vorstehenden Ausführungsform überlappt, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und das Ausrichtungsbild und das Live-Bild können in verschiedenen Bereichen der Anzeigeeinheit 400 angezeigt werden, und die Position und die Lage des Werkstücks W können derart eingestellt werden, dass das Werkstück W an der gleichen Position wie das Ausrichtungsbild auf dem Tisch 202 platziert wird, während das Ausrichtungsbild betrachtet wird. Ferner können die Position und die Lage des Werkstücks W durch Halten des Werkstücks W unter Verwendung eines Arms mit sechs Grad Freiheit eingestellt werden.
Eine Vergrößerung der Bildgebungseinheit 120 kann für jede Sequenz unterschiedlich sein. Selbst in einem Fall, in dem die erste Sequenz eine hohe Vergrößerung aufweist und die zweite Sequenz eine geringe Vergrößerung aufweist, kann die Syntheseeinheit 301c eine Datensynthese durchführen, und der Benutzer kann das Werkstück W basierend auf dem Ausrichtungsbild ausrichten.
(Automatische Ausrichtungsfunktion)
Die Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten kann eine automatische Ausrichtungsfunktion aufweisen. Wenn der Benutzer das Werkstück W ausrichtet, während er das Ausrichtungsbild betrachtet, gibt es einen Fall, in dem es schwierig ist, das Werkstück W an einer Position zu platzieren, die vollständig mit dem Ausrichtungsbild übereinstimmt. Insbesondere wird die Ausrichtung des Werkstücks W durch die Übertragung des Ausrichtungsbildes durchgeführt, wobei ein Bild unscharf ist, wenn das Werkstück W selbst geringfügig von dem Ausrichtungsbild abweicht. In diesem Fall berechnet die Recheneinrichtung 301 die Abweichung zwischen dem Ausrichtungsbild und dem Werkstückbild auf dem Live-Bild und kann den beweglichen Tisch 202 steuern, um automatisch eine Position des Werkstücks W einzustellen, um die Abweichung zu eliminieren.
(Zweite Ausführungsform)
16 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration der Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Die Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform darin, dass die Messeinheit 100 und der Sockel 200 integriert sind. Nachstehend werden die gleichen Teile wie diejenigen in der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht beschrieben, und verschiedene Teile werden im Detail beschrieben.
Das heißt, dass eine Stützeinheit 250, die die Messeinheit 100 stützt, auf der Rückseite des Sockels 200 derart bereitgestellt ist, dass sie sich nach oben erstreckt. Die Messeinheit 100 ist an einem oberen Abschnitt der Stützeinheit 250 befestigt. Die Messeinheit 100 ist mit der strukturierten Beleuchtungseinheit 110 und der Bildgebungseinheit 120 derart versehen, dass eine optische Achse in Richtung des Tischs 202 gerichtet ist.
Die Einrichtung 1 zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten gemäß der zweiten Ausführungsform kann auch dreidimensionale Formdaten ähnlich der ersten Ausführungsform erzeugen.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform ist in jeder Hinsicht nur ein Beispiel und sollte nicht als einschränkend verstanden werden. Ferner fallen alle Modifikationen und Änderungen, die zum äquivalenten Bereich der Ansprüche gehören, in den Schutzumfang der Erfindung.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten gemäß der Offenbarung im Falle der Erzeugung dreidimensionaler Formdaten eines Werkstücks verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 20184277 [0003]

Claims

Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten, umfassend: eine strukturierte Beleuchtungseinheit, die ein Werkstück mit strukturiertem Licht zur Messung bestrahlt; eine Bildgebungseinheit, die einen Betrachtungswinkel aufweist, um das von der strukturierten Beleuchtungseinheit emittierte und vom Werkstück reflektierte strukturierte Licht zu empfangen und Musterbilddaten des Werkstücks zu erzeugen; eine Einheit zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten, die dreidimensionale Formdaten des Werkstücks basierend auf den Musterbilddaten erzeugt, die von der Bildgebungseinheit erzeugt werden; eine Speichereinheit, die eine Vielzahl von Messdateien speichert, in denen jede der Messbedingungen des Werkstücks jedem der Ausrichtungsbilder zum Ausrichten eines Werkstücks zugeordnet ist, bevor es von der Bildgebungseinheit in einer vorbestimmten Position aufgenommen wird; eine Anzeigesteuereinheit, die veranlasst, dass eine Anzeigeeinheit ein Live-Bild des Werkstücks und das Ausrichtungsbild anzeigt, das einer Messdatei aus der Vielzahl von Messdateien zugeordnet ist, die in der Speichereinheit gespeichert sind; eine Empfangseinheit, die eine Messstartanweisung des Werkstücks empfängt; und eine Messsteuereinheit, die die strukturierte Beleuchtungseinheit und die Bildgebungseinheit basierend auf der Messbedingung, die der einen Messdatei zugeordnet ist, als Reaktion auf die von der Empfangseinheit empfangene Messstartanweisung steuert.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 1, wobei die Empfangseinheit eine Einstellung einer Messbedingung eines Master-Werkstücks und der Messstartanweisung empfängt, die Bildgebungseinheit das Ausrichtungsbild als Reaktion auf die von der Empfangseinheit empfangene Messstartanweisung erzeugt und die Speichereinheit eine Messdatei speichert, in der die von der Empfangseinheit empfangene Messbedingung dem von der Bildgebungseinheit erzeugten Ausrichtungsbild zugeordnet ist.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 2, wobei die Empfangseinheit eine Einstellung einer ersten Messbedingung und eine erste Messstartanweisung empfängt, die Messsteuereinheit die strukturierte Beleuchtungseinheit und die Bildgebungseinheit basierend auf der ersten Messbedingung steuert, die Bildgebungseinheit ein erstes Ausrichtungsbild als Reaktion auf die erste Messstartanweisung erzeugt, die von der Empfangseinheit empfangen wird, und strukturiertes Licht empfängt, das von dem Master-Werkstück reflektiert wird, um Musterbilddaten zu erzeugen, die Einheit zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten erste dreidimensionale Formdaten des Master-Werkstücks basierend auf den Musterbilddaten erzeugt, die von der Bildgebungseinheit erzeugt werden, die Empfangseinheit ferner eine Einstellung einer zweiten Messbedingung und eine zweite Messstartanweisung empfängt, die Messsteuereinheit die strukturierte Beleuchtungseinheit und die Bildgebungseinheit basierend auf der zweiten Messbedingung steuert, die Bildgebungseinheit ein zweites Ausrichtungsbild als Reaktion auf die zweite Messstartanweisung erzeugt, die von der Empfangseinheit empfangen wird, und von dem Master-Werkstück reflektiertes strukturiertes Licht empfängt, um Musterbilddaten zu erzeugen, und die Einheit zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten zweite dreidimensionale Formdaten des Master-Werkstücks basierend auf den Musterbilddaten erzeugt, die von der Bildgebungseinheit erzeugt werden, und die Speichereinheit speichert: eine erste Messdatei, in der die ersten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks, die erste Messbedingung und das erste Ausrichtungsbild einander zugeordnet sind; und eine zweite Messdatei, in der die zweiten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks, die zweite Messbedingung und das zweite Ausrichtungsbild einander zugeordnet sind.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 3, ferner umfassend eine Syntheseeinheit, die Ausrichtungsinformationen zum Ausrichten der ersten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks und der zweiten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks spezifiziert und die ersten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks und die zweiten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks basierend auf den spezifizierten Ausrichtungsinformationen synthetisiert, um synthetische dreidimensionale Formdaten des Master-Werkstücks zu erzeugen, wobei die Speichereinheit eine synthetische Datendatei speichert, in der die erste Messdatei, die zweite Messdatei, die Ausrichtungsinformationen und die synthetischen dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks einander zugeordnet sind.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 4, wobei die Empfangseinheit eine Auswahl einer synthetischen Datendatei aus einer Vielzahl der in der Speichereinheit gespeicherten synthetischen Datendateien empfängt, die Anzeigesteuereinheit veranlasst, dass die Anzeigeeinheit das Live-Bild des Werkstücks und ein Ausrichtungsbild anzeigt, das in der einen synthetischen Datendatei eingeschlossen ist, die von der Empfangseinheit empfangen wird und der ersten Messdatei zugeordnet ist, die Empfangseinheit eine erste Messstartanweisung des Werkstücks empfängt, die Messsteuereinheit eine Messbedingung spezifiziert, die der ersten Messdatei als Reaktion auf die erste Messstartanweisung des Werkstücks zugeordnet ist, und die strukturierte Beleuchtungseinheit und die Bildgebungseinheit basierend auf der spezifizierten Messbedingung steuert, die Einheit zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten die strukturierte Beleuchtungseinheit und die Bildgebungseinheit basierend auf der von der Messsteuereinheit spezifizierten Messbedingung steuert und erste dreidimensionale Formdaten des Werkstücks basierend auf den Musterbilddaten erzeugt, die von der Bildgebungseinheit erzeugt werden, die Anzeigesteuereinheit veranlasst, dass die Anzeigeeinheit das Live-Bild des Werkstücks und ein Ausrichtungsbild anzeigt, das in der einen synthetischen Datendatei eingeschlossen ist, die von der Empfangseinheit empfangen wird und der zweiten Messdatei zugeordnet ist, die Empfangseinheit eine zweite Messstartanweisung des Werkstücks empfängt, die Messsteuereinheit eine Messbedingung spezifiziert, die der zweiten Messdatei als Reaktion auf die zweite Messstartanweisung des Werkstücks zugeordnet ist und die strukturierte Beleuchtungseinheit und die Bildgebungseinheit basierend auf der spezifizierten Messbedingung steuert, die Einheit zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten die strukturierte Beleuchtungseinheit und die Bildgebungseinheit basierend auf der von der Messsteuereinheit spezifizierten Messbedingung steuert und zweite dreidimensionale Formdaten des Werkstücks basierend auf den Musterbilddaten erzeugt, die von der Bildgebungseinheit erzeugt werden, und die Syntheseeinheit die ersten dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks und die zweiten dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks basierend auf den Ausrichtungsinformationen, die in der einen synthetischen Datendatei eingeschlossen sind, synthetisiert, um synthetische dreidimensionale Formdaten des Werkstücks zu erzeugen.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 5, wobei die Ausrichtungsinformationen erzeugt werden, wenn die Empfangseinheit die Bezeichnung einer entsprechenden Oberfläche zwischen den ersten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks und den zweiten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks empfängt.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 6, wobei die Syntheseeinheit eine Transformationsmatrix zum Ausrichten einer Position und einer Lage der ersten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks mit einer Position und einer Lage der zweiten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks basierend auf der Bezeichnung der entsprechenden Oberfläche zwischen den ersten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks und den zweiten dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks, die von der Empfangseinheit empfangen werden, berechnet und die berechnete Transformationsmatrix als die Ausrichtungsinformationen spezifiziert.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 5, wobei, wenn die Empfangseinheit die Auswahl der einen synthetischen Datendatei empfängt, die Anzeigesteuereinheit veranlasst, dass die Anzeigeeinheit Informationen, die die erste Messdatei angeben, und Informationen, die die zweite Messdatei angeben, die in der einen synthetischen Datendatei eingeschlossen sind, anzeigt, und die Empfangseinheit eine Auswahl einer Messdatei der Informationen, die die erste Messdatei angeben, und der Informationen, die die zweite Messdatei angeben, die auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden, empfängt.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 8, wobei die Informationen, die die erste Messdatei angeben, das Ausrichtungsbild sind, das der ersten Messdatei zugeordnet ist, und die Informationen, die die zweite Messdatei angeben, das Ausrichtungsbild sind, das der zweiten Messdatei zugeordnet ist.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 2, wobei die Empfangseinheit mindestens eine von einer Einstellung eines Projektionsmusters von strukturiertem Licht, das von der strukturierten Beleuchtungseinheit emittiert wird, oder einer Einstellung einer Belichtungszeit der Bildgebungseinheit als die Messbedingung empfängt.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 10, ferner umfassend einen Drehtisch, auf dem das Master-Werkstück platziert ist, wobei der Drehtisch eine relative Positionsbeziehung des Master-Werkstücks in Bezug auf die Bildgebungseinheit wechselt, wobei die Empfangseinheit die Bezeichnung eines Bildgebungswinkels des Master-Werkstücks relativ zu der Bildgebungseinheit als die der einen Messdatei zugeordnete Messbedingung empfängt, wobei die Messsteuereinheit den Drehtisch basierend auf dem von der Empfangseinheit empfangenen Bildgebungswinkel ansteuert und wobei die Speichereinheit eine Messdatei speichert, die den Bildgebungswinkel als die Messbedingung einschließt.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 11, wobei die Messsteuereinheit den Drehtisch basierend auf dem Bildgebungswinkel, der als die der einen Messdatei zugeordnete Messbedingung bezeichnet wird, als Reaktion auf die von der Empfangseinheit empfangene Messstartanweisung steuert.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 1, wobei die Anzeigesteuereinheit veranlasst, dass die Anzeigeeinheit einen Messbedingungsanzeige-Benutzerschnittstellenbildschirm anzeigt, der die Messbedingung anzeigt, die der einen Messdatei zugeordnet ist.
Einrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Formdaten nach Anspruch 5, ferner umfassend eine Analyseeinheit, die die synthetischen dreidimensionalen Formdaten des Master-Werkstücks analysiert, wobei die synthetische Datendatei ferner einer Master-Werkstück-Analysebedingung zugeordnet ist und wobei die Analyseeinheit die synthetischen dreidimensionalen Formdaten des Werkstücks basierend auf der Master-Werkstück-Analysebedingung analysiert, die der synthetischen Datendatei zugeordnet ist.