JP2021189028A - 画像寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる２つの面に測定要素となり得る部分がそれぞれ存在している場合に、それら測定要素間の寸法を測定可能にする。【解決手段】制御ユニット３は、測定対象物を所定の角度単位で回転させるように回転ステージ５を制御する。制御ステージ５は、撮像部１５により撮像された第１の測定対象物画像上で設定された第１測定要素と、第１の測定対象物画像が撮像された回転角度とは９０度回転角度で撮影された第２の測定対象物画像上で設定された第２測定要素とを検出し、第１測定要素と第２測定要素間の寸法を測定する。【選択図】図３

Description

本発明は、測定対象物を回転させる回転機構を備えた画像寸法測定装置に関する。

従来より、回転可能に保持された測定対象物を撮像した画像に基づいて、測定対象物の各部の寸法を取得する寸法測定装置が知られている。例えば特許文献１には、マシニングセンタの主軸に固定された加工工具をカメラで側方から撮像し、カメラによって撮像された画像に対して画像処理を行って輪郭線画像を抽出し、輪郭線画像から加工工具の寸法を演算する装置が開示されている。

特開２００６−２８４５３１号公報

ところで、特許文献１の寸法測定装置は、例えば測定対象物が円筒状の部材を対象としており、その外周面の一部に平坦面が形成されたＤカット面や、当該部材に形成された穴、当該部材の外径、真円度等を測定することが可能である。

しかしながら、特許文献１の寸法測定装置は、マシニングセンタ用のものであることから、円筒状の部材のみが対象であり、例えば直方体のような部材の寸法測定については何ら考慮されていない。すなわち、測定対象物が直方体の場合、回転角度が９０度毎に異なる面が現れることになるが、それらの面のうち、例えば異なる２つの面に測定要素となり得る部分がそれぞれ存在していることがある。このようなケースで、一の面の測定要素と、他の面の測定要素とのＸ方向の離間寸法やＹ方向の離間寸法を測定したいときに、カメラで一方向からのみ撮像した画像を利用するに留まる特許文献１の寸法測定装置では対応できない。

本開示は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、異なる２つの面に測定要素となり得る部分がそれぞれ存在している場合に、それら測定要素間の寸法を測定可能にすることにある。

上記目的を達成するために、第１の開示は、測定対象物の寸法を測定する画像寸法測定装置を前提とすることができる。画像寸法測定装置は、測定対象物を所定の軸周りに回転させる回転機構と、前記回転機構の回転軸と交差する光軸を有し、測定対象物画像を生成するための撮像部と、測定対象物を所定の角度単位で回転させる指示をするための操作部と、前記操作部からの指示を受け付けて測定対象物を所定の角度単位で回転させるように前記回転機構を制御し、前記撮像部により撮像された第１の測定対象物画像上で設定された第１測定要素と、前記第１の測定対象物画像が撮像された回転角度とは異なる回転角度で撮影された第２の測定対象物画像上で設定された第２測定要素とを検出し、前記第１測定要素と前記第２測定要素間の寸法を測定する制御部とを備える。

この構成によれば、測定対象物を所定の角度単位で回転させることができ、この所定の角度単位を例えば９０度としたとき、例えば直方体の箱物である場合には、当該直方体の４つの側面をそれぞれ撮像部により撮像することが可能になる。また、所定の角度単位を３０度や４５度とすることもでき、これらの場合も直方体の箱物である場合には、当該直方体の４つの側面をそれぞれ撮像部に正対させて撮像することが可能になる。第１の測定対象物画像で測定対象物の一の側面が撮像されている場合、第１の測定対象物画像上で第１測定要素を設定することができる。また、第２の測定対象物画像で測定対象物の他の側面が撮像されている場合、第２の測定対象物画像上で第２測定要素を設定することができる。したがって異なる２つの面に存在する第１測定要素と第２測定要素を設定できる。各測定要素の設定後、制御部は、前記異なる２つの面に存在している第１測定要素と第２測定要素間の寸法を測定できる。測定した寸法は、例えば表示部等に表示させることができる。

第１の測定対象物画像を撮像したときの回転角度を０度としたとき、第２の測定対象物画像を撮像するときの回転角度は、９０度であってもよいし、１８０度であってもよいし、２７０度であってもよい。また、第１測定要素と第２測定要素とは、例えば穴と穴のように同じ属性のものであってもよいし、穴と直線のように異なる属性のものであってもよい。また、「９０度単位で回転させる」とは、９０度だけ回転させて停止させることを含むのはもちろん、１８０度連続回転させて停止させること、２７０度連続回転させて停止させることも含む。

第２の開示では、前記制御部は、前記撮像部により撮像された測定対象物画像に基づいて測定対象物の平面部分を検出するとともに、当該平面部分が前記撮像部と正対するときの回転角度を取得し、取得された前記正対する回転角度となるように前記回転機構を制御することができる。

この構成によれば、測定対象物の平面部分を自動的に撮像部と正対させることができるので、ユーザによる設定操作を簡素化することができる。また、撮像部と正対した状態で測定対象物を撮像できるので、測定精度を向上させることができる。平面部分には、測定要素が存在していてもよい。

第３の開示では、前記制御部は、前記正対する回転角度を０度として測定対象物を９０度単位で回転させることができる。

すなわち、測定対象物の平面部分が撮像部と正対した状態を０度とし、そこから９０度単位で測定対象物を回転させることができるので、ユーザが直感的に分かりやすく操作できる。

第４の開示では、前記制御部は、前記第２の測定対象物画像が、前記第１の測定対象物画像を取得した回転角度から１８０度回転させた測定対象物を撮像した画像である場合、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像を所定の情報に基づいて相互変換して前記第１測定要素と前記第２測定要素間の寸法を測定することができる。

第５の開示では、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像のそれぞれに第１のＸＹ座標系及び第２のＸＹ座標系を設定し、前記第１の測定対象物画像で設定した第１のＸＹ座標系と、前記第２の測定対象物画像で設定した第２のＸＹ座標系と前記所定の情報として、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像を相互変換して前記第１測定要素と前記第２測定要素間の寸法を測定することができる。

この構成によれば、例えば第１の測定対象物画像が測定対象物の表側であり、第２の測定対象物画像が測定対象物の裏側であったとした場合、表側に設定された第１のＸＹ座標系と、裏側に設定された第２のＸＹ座標系とを相互に変換することで、表側の第１測定要素と、裏側の第２測定要素間の寸法を精度良く測定することが可能になる。

第６開示では、前記第１の測定対象物画像における測定対象物の輪郭と、前記第２の測定対象物画像における測定対象物の輪郭とを前記所定の情報として、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像を相互変換して前記第１測定要素と前記第２測定要素間の寸法を測定することができる。

第７の開示では、前記第１測定要素と前記第２測定要素を１つの画像に表示可能な表示部を備えているので、例えば表側の測定要素と裏側の測定要素の位置関係をユーザが容易に把握できる。

第８の開示では、前記操作部は、測定対象物が箱物であるか、箱物以外の形状であるかのユーザによる選択操作を受け付け、前記制御部は、前記操作部により前記測定対象物が箱物であることの選択操作が受け付けられた場合には測定対象物を９０度単位で回転させるように前記回転機構を制御する一方、前記操作部により前記測定対象物が箱物以外の形状であることの選択操作が受け付けられた場合には測定対象物を任意の角度で回転させるように前記回転機構を制御することができる。

すなわち、測定対象物が箱物の場合には９０度単位で回転させることによる効果が顕著であるが、測定対象物が軸物の場合には９０度単位で回転させることによる効果が期待できない場合がある。本構成では、測定対象物が箱物であることの選択操作がユーザによってなされた場合には測定対象物を９０度単位で回転させる一方、箱物以外、例えば軸物である場合には測定対象物を任意の角度で回転させることができるので、測定対象物に合わせて測定作業がやりやすくなる。尚、軸物であっても９０度単位で回転させてもよい。

測定対象物の種別選択操作は、例えば箱物とそれ以外の２つの候補の中から選択する操作であってもよいし、箱物と軸物との一方を選択する操作であってもよいし、３つ以上の候補の中から選択する操作であってもよい。

第９の開示では、前記回転機構は、箱物を掴む箱物用チャック機構と、軸物を掴む軸物用チャック機構とを含む複数のチャック機構の中から任意のチャック機構を着脱可能に構成され、前記複数のチャック機構は、前記回転機構に対する着脱部が共通化されている。

この構成によれば、少なくとも箱物用チャック機構と軸物用チャック機構とを回転機構に付け替えることができ、このとき、回転機構に対する着脱部が共通化されているので、付け替え時の作業性が良好になる。チャック機構の付け替え後、ユーザが操作部で測定対象物の種別選択操作を行うことで、チャック機構に応じて回転機構を制御できる。つまり、軸物から箱物への変更がハード面、ソフト面の両面で容易に行えるようになる。

第１０の開示では、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像を同時に表示可能な表示部を備えている。

この構成によれば、異なる回転角度で撮像された測定対象物を同一画面上に表示できるので、測定結果を素早く確認できる。

第１１の開示では、前記撮像部は、測定対象物の異なる領域を含む被連結画像を複数枚撮像し、前記制御部は、前記撮像部が撮像した複数枚の前記被連結画像を連結して表示画像を生成し、前記制御部が生成した前記表示画像を表示する表示部を備えている。

この構成によれば、測定対象物の広い範囲を撮像して１つの表示画像にし、表示部に表示させることができるので、ユーザによる測定結果の確認が容易になる。

第１２の開示は、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像の左右方向の位置を揃えて表示、または、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像の上下方向の位置を揃えて表示する表示部を備えている。

この構成によれば、第１の測定対象物画像及び第２の測定対象物画像が設計図面のように表示されるので、立体的形状が把握しやすくなるとともに、各図の対応関係が容易に認識できる。

第１３の開示では、前記操作部は、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像のうち、ユーザによる一方の選択操作を受け付け、前記制御部は、選択された測定対象物画像を撮像したときの測定対象物の回転角度と同じ回転角度となるように前記回転機構を制御することができる。

この構成によれば、例えば第１の測定対象物画像及び第２の測定対象物画像を表示させた状態でユーザが第１の測定対象物画像の選択操作を行うと、測定対象物の回転角度が、第１の測定対象物画像を撮像したときの測定対象物の回転角度と同じになる。これにより、測定対象物の回転角度を、ユーザが確認したい回転角度に簡単に調整できる。

第１４の開示は、前記撮像部は、測定対象物の回転角度が前記選択された測定対象物画像を撮像したときの測定対象物の回転角度と同じ状態で当該測定対象物を撮像したプレビュー画像を生成し、前記第１の測定対象物画像、前記第２の測定対象物画像及び前記プレビュー画像を同時に表示させるとともに、前記プレビュー画像を、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像よりも拡大した状態で表示可能な表示部を備えている。

この構成によれば、プレビュー画像を拡大表示させることができるので、ユーザがプレビュー画像上で測定結果を容易に確認できる。

本開示によれば、測定対象物を所定の角度単位で回転させて撮像した第１及び第２の測定対象物画像上でそれぞれ設定された第１及び第２測定要素を検出し、第１測定要素と第２測定要素間の寸法を測定できる。これにより、異なる２つの面に測定要素となり得る部分がそれぞれ存在している場合に、それら測定要素間の寸法を測定できる。

本実施形態に係る画像寸法測定装置の正面図である。 上記画像寸法測定装置の斜視図である。 上記画像寸法測定装置のブロック図である。 回転体とロック機構との位置関係を示す斜視図である。 チャック機構を回転体に取り付けた状態を示す斜視図である。 チャック機構及び回転体を左側から見た分解斜視図である。 チャック機構の別形態を示す斜視図である。 軸物からなる測定対象物をＤカット面が形成されている側から見た図である。 軸物からなる測定対象物をＤカット面が図の下に位置するまで回転させた状態の図である。 箱物からなる測定対象物の平面図である。 箱物からなる測定対象物の側面図である。 測定設定モードの手順の一例を示すフローチャートである。 測定設定モードの手順の詳細を示すフローチャートである。 設定用ユーザインターフェース画面の一例を示す図である。 特徴形状選択ウインドウを重畳表示させた例を示す図である。 Ｄカット面が図の下に位置するまで回転させたときの軸芯とＤカット面の距離を示す図である。 Ｄカット面を図１３Ａに示す位置よりも撮像部に近づけたときの軸芯とＤカット面の距離を示す図である。 測定対象物の回転角度と、Ｄカット面と軸芯の距離との関係を示すグラフである。 ピンが特徴形状である場合の模式図である。 測定対象物の回転角度と、ピン先端と軸芯の距離との関係を示すグラフである。 パラメータ設定用ユーザインターフェース画面の一例を示す図である。 プリセット形状と、測定内容、最大／最小の組み合わせ例を示す図である。 編集中にオートアングル機能を実行させるウインドウを表示した例を示す図である。 箱物の測定対象物に対してオートアングル機能を実行した場合を示す図である。 特徴形状が撮像部と正対した状態の図１１相当図である。 ダイアログを閉じた角度が０度の状態の測定対象物画像を表示するユーザインターフェース画像の一例を示す図である。 測定対象物の方向検出に使用した要素が９０度回転した状態の測定対象物画像を表示するユーザインターフェース画像の一例を示す図である。 測定対象物の展開画像の一例を示す図である。 寸法表示を行った場合の図２１Ａ相当図である。 回転角度が０度の場合の設定内容の例を示す図である。 回転角度が９０度の場合の設定内容の例を示す図である。 回転角度が０度の場合の測定要素の設定内容の例を示す図である。 回転角度が９０度の場合の測定要素の設定内容の例を示す図である。 パターン画像登録のユーザインターフェース画面の一例を示す図である。 ダイアログを閉じた角度が０度の状態にある箱物の測定対象物画像を表示するユーザインターフェース画像の一例を示す図である。 箱物の測定対象物の方向検出に使用した要素が１８０度回転した状態の測定対象物画像を表示するユーザインターフェース画像の一例を示す図である。 連続測定モードの手順の一例を示すフローチャートである。 位置決めガイドを表示した測定対象物画像を示す図である。 測定対象物を位置決めガイドと一致させた状態を示す図である。 測定結果表示用のユーザインターフェース画像の一例を示す図である。 機械基準要素を含まない設定での測定角度の説明図である。 機械基準要素を含む設定での測定角度の説明図である。 測定対象物が箱物の場合に表示部に表示されるユーザインターフェース画像の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る画像寸法測定装置１の正面図であり、図２は、本発明の実施形態に係る画像寸法測定装置１の斜視図である。また、図３は、本発明の実施形態に係る画像寸法測定装置１の構成を模式的に示すブロック図である。画像寸法測定装置１は、各種ワーク等の測定対象物Ｗ（図１及び図２に示す）の寸法を測定するものであり、図３に示すように、装置本体２と、制御ユニット３と、記憶部４と、回転ユニット５とを備えている。制御ユニット３は、装置本体２と別体とされて通信線等によって通信可能に接続されていてもよいし、装置本体２の内部に組み込まれて一体化されていてもよい。記憶部４も同様に、装置本体２と別体とされていてもよいし、装置本体２の内部に組み込まれて一体化されていてもよい。本例では制御ユニット３と記憶部４とを別体としているが、これらが一体化されていてもよい。

なお、本実施形態の説明では、画像寸法測定装置１をユーザから見たときに正面に位置する側を正面側といい、背面に位置する側を背面側といい、また、左に位置する側を左側といい、右に位置する側を右側というものとする。正面側を手前側と呼ぶことができ、また、背面側を奥側と呼ぶこともできる。これは説明の便宜を図るために定義するだけである。

（装置本体２及び制御ユニット３の構成）
図１及び図２に示すように、装置本体２は、ベース部１０と、ベース部１０の背面側から上方へ延びるアーム部１１とを備えている。ベース部１０の上部には、測定対象物Ｗを載置するためのステージ１２が設けられている。ステージ１２は略水平に延びている。ステージ１２の中央部近傍には光を透過させる透過部１２ａが設けられている。ステージ１２は、図３に示すステージ駆動部１２ｃによって駆動可能になっている。

図３に示すように、装置本体２には、照明部１３が設けられている。照明部１３は、アーム部１１に内蔵された落射照明部１３ａと、ベース部１０に内蔵された透過照明部１３ｂとを含んでいる。落射照明部１３ａは、ステージ１２に載置（静置）された測定対象物Ｗまたは回転ユニット５によって回転可能な測定対象物Ｗを上方から照明する照明装置であり、後述する撮像部１５の光軸Ａ（図１に示す）を囲むリング状に形成することができる。透過照明部１３ｂは、ステージ１２の透過部１２ａに載置された測定対象物Ｗまたは回転ユニット５によって回転可能な測定対象物Ｗを下方から照明する照明装置である。図１及び図２では、回転ユニット５によって回転可能な測定対象物Ｗのみ示している。

ベース部１０の正面側には、操作部１４が設けられている。操作部１４は、ユーザによって操作される各種ボタンやスイッチ、ダイヤル等を含んでいる。操作部１４は、制御ユニット３に接続されており、当該制御ユニット３は、操作部１４の操作状態を検出し、操作部１４の操作状態に応じて各部を制御する。操作部１４は、ユーザのタッチ操作を検出可能なタッチパネル等で構成されていてもよく、この場合、後述する表示部１６に操作部１４を組み込むことができる。また、操作部１４は、制御ユニット３に接続可能なキーボードやマウス等で構成されていてもよい。

落射照明部１３ａ及び透過照明部１３ｂは、制御ユニット３に接続されて当該制御ユニット３によって制御される。例えば操作部１４によって測定対象物Ｗの測定開始操作がなされたことを制御ユニット３が検出すると、落射照明部１３ａまたは透過照明部１３ｂをＯＮにして光を照射させることができる。

アーム部１１には、撮像部１５（図３に示す）が設けられている。撮像部１５は、ステージ１２に載置された測定対象物Ｗまたは回転ユニット５によって回転可能な測定対象物Ｗを撮像し、測定対象物画像を生成するための部分である。撮像部１５の例としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有するカメラを挙げることができる。図１に示すように、撮像部１５の光軸Ａは鉛直下向きに設定されており、図示しないが、受光レンズや結像レンズを含む光学系が撮像部１５の光軸Ａと同軸上に設けられている。撮像部１５は光学系を含む撮像ユニットであってもよいし、光学系を含まないものであってもよい。撮像部１５には、落射照明部１３ａから照射されて測定対象物Ｗで反射した光、透過照明部１３ｂから照射されてステージ１２の透過部１２ａを透過した光等が入射するようになっている。光学系によるピント調整の手法は従来から用いられている手法を適用できる。

撮像部１５では、受光量に基づいて画像を生成する。撮像部１５は制御ユニット３に接続されており、撮像部１５が生成した画像は、画像データとされて制御ユニット３に送信される。また、制御ユニット３は、撮像部１５を制御することができる。例えば操作部１４によって測定対象物Ｗの測定開始操作がなされたことを制御ユニット３が検出すると、落射照明部１３ａまたは透過照明部１３ｂをＯＮにして光を照射させた状態で、撮像部１５に撮像処理を実行させる。これにより、撮像部１５で測定対象物画像が生成され、生成された測定対象物画像は制御ユニット３に送信される。

制御ユニット３では撮像部１５から送信された測定対象物画像をユーザインターフェース画面に組み込んで表示部１６に表示させる。すなわち、アーム部１１の上部には、表示部１６が正面に向くように設けられている。表示部１６は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等で構成されており、制御ユニット３に接続されている。制御ユニット３は、表示部１６を制御して各種ユーザインターフェース画面を当該表示部１６に表示させる。

制御ユニット３には記憶部４が接続されている。記憶部４は、例えばＳＳＤ（Solid State Drive）やハードディスク等で構成されている。制御ユニット３は、上述したような各ハードウェアと接続されており、各ハードウェアの動作を制御するとともに、記憶部４に記憶されているコンピュータプログラムに従って、ソフトウェア的機能を実行する部分である。制御ユニット３には、図示しないがＲＡＭ等が設けられており、コンピュータプログラムの実行時にロードモジュールが展開され、コンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータ等を記憶する。

制御ユニット３には、エッジ抽出部３０及び計測部３１が設けられている。エッジ抽出部３０は、撮像部１５から送信された測定対象物画像に対して画像処理を実行することにより、測定対象物Ｗのエッジ（輪郭）を抽出する部分である。測定対象物のエッジの抽出手法は従来から周知であるため、詳細な説明は省略する。エッジ抽出部３０からは、測定対象物のエッジを示すエッジ画像が出力される。

エッジ抽出部３０から出力されたエッジ画像は、計測部３１に入力される。計測部３１は、エッジ画像を利用して測定対象物Ｗの各部の寸法を計測する。寸法の計測部位は、ユーザによって予め指定しておくことができる。例えば、ユーザは、表示部１６に表示された測定対象物画像を見ながら、操作部１４を操作して測定対象物画像上の任意の２点を指定すると、その指定点の位置座標に基づいて測定対象物Ｗの測定部位を特定することができる。計測部３１は、ユーザによって特定された測定部位に対応するエッジ間距離やエッジ長さ等を算出することで、所定部位の寸法を取得することができる。取得された寸法は、表示部１６に表示させることができる。このとき、寸法を示す値と寸法線とを測定対象物画像に重畳表示させることができる。

（測定対象物Ｗを回転させる構成）
本実施形態では、測定対象物Ｗをステージ１２に載置して測定するだけでなく、測定対象物Ｗを回転させて測定することもできる。具体的には、画像寸法測定装置１は、測定対象物Ｗを回転させる構成及びそれに付随する構成として、回転力を生成して出力する回転ユニット（回転機構）５、測定対象物Ｗを掴むチャック機構６を備えている。詳細は後述するが、チャック機構６は、回転ユニット５に対して着脱可能に構成されており、チャック機構６が回転ユニット５に装着されると、回転ユニット５から出力される回転力が、チャック機構６を介して測定対象物Ｗに伝達されて測定対象物Ｗを回転させる。回転ユニット５は、測定対象物Ｗを所定角度だけ回転させた状態で停止させておくことができる。

（回転ユニット５の構成）
図１に示すように、回転ユニット５は、測定対象物Ｗをステージ１２の透過部１２ａの上方に配置した状態で所定の回転軸Ｂ周りに回転可能にし、任意の回転位置で停止させてその姿勢を保持するためのステージである。この実施形態では、回転ユニット５がステージ１２とは別体とされていて、ステージ１２に対して着脱可能に構成されているが、回転ユニット５とステージ１２とは一体で構成されていてもよい。着脱可能な回転ユニット５の場合、回転ユニット５が必要な時だけ、回転ユニット５をステージ１２に取り付けておき、不要時にはステージ１２から取り外しておくことができる。

回転ユニット５は、モータ５０（図３に示す）と、モータ５０を内蔵する筐体５１と、モータ５０により回転される回転体５２とを備えている。モータ５０は筐体５１に固定されている。筐体５１は、ステージ１２の左端部に取り付けられている。尚、筐体５１は、ステージ１２の右端部に取り付けてもよく、この場合、図１等に示すステージ１２を左右対称にすればよい。

筐体５１をステージ１２に取り付けた状態で、モータ５０の出力軸が右側へ向けて水平に延びるように配置される。この出力軸に回転体５２が固定されており、従って、回転体５２は左右方向に水平に延びる回転軸Ｂ周りに回転される。撮像部１５の光軸Ａは鉛直方向であることから、回転軸Ｂは撮像部１５の光軸Ａと交差する関係となる。この実施形態では、回転軸Ｂは撮像部１５の光軸Ａと直交しているが、直交させなくてもよい。

図１や図２に示すように、回転体５２には、チャック機構６が取り付けられるようになっている。本実施形態では、回転体５２をモータ５０の出力軸に直接連結しているが、これに限らず、例えばモータ５０と回転体５２との間に減速歯車機構（図示せず）を設けてもよい。この場合、減速歯車機構の出力軸に回転体５２が連結されることになる。

図４に示すように、回転体５２は、連結部５２ａから回転軸Ｂ方向（右側）に突出し、当該回転軸Ｂの周方向に延びる円環状の周壁部５２ｂを有している。連結部５２ａと周壁部５２ｂとは一体化されている。周壁部５２ｂの軸芯は、回転軸Ｂ上に位置している。周壁部５２ｂの外周面にはねじ山が形成されている。

周壁部５２ｂには、当該周壁部５２ｂの突出方向の先端（右端）から基端側（左側）へ向けて延びる複数のスリット５２ｃが互いに周方向間隔をあけて形成されている。スリット５２ｃの左端は、周壁部５２ｂの左右方向中間部に位置している。複数のスリット５２ｃを形成することで、周壁部５２ｂに対して径方向外方から内方ヘ向かう締結力を作用させた時、各スリット５２ｃの幅が狭くなることによって周壁部５２ｂを縮径させることが可能になる。このときの周壁部５２ｂの変形は弾性変形域での変形であり、締結力を除くことで元の形状に復元する。スリット５２ｃは、周壁部５２ｂの周方向に等間隔に形成することができる。

図１や図２に示すように、回転ユニット５は、手動調整ノブ５５と、手動調整ノブ５５の回転量を検知するエンコーダ５６（図３に示す）と、処理回路５７（図３に示す）とを備えている。手動調整ノブ５５は、回転軸Ｂと平行な軸周りに回転可能に筐体５１に支持されている。手動調整ノブ５５の配設位置は、筐体５１の正面側かつ左側であり、筐体５１から左側へ向けて突出している。これにより、ユーザは画像寸法測定装置１の前に座った状態で、左手で手動調整ノブ５５を回転させることができる。尚、手動調整ノブ５５の配設位置は特に限定されるものではなく、筐体５１の背面側であってもよいし、左側であってもよい。

エンコーダ５６は、筐体５１に内蔵されており、従来から周知のロータリエンコーダ等で構成することができる。例えば、ユーザが手動調整ノブ５５を回転させると、その回転量をエンコーダ５６で検出することができ、エンコーダ５６で検出された結果は、当該エンコーダ５６から処理回路５７に対して回転量に関する信号として出力される。

処理回路５７は、モータ５０を制御する部分であり、制御ユニット３に内蔵されていてもよいし、装置本体２に内蔵されていてもよい。処理回路５７は、エンコーダ５６から出力される回転量に関する信号を受け取ってモータ５０の回転量に変換し、変換された回転量だけ当該モータ５０を回転させる。手動調整ノブ５５の回転量と、モータ５０の出力軸５０ａの回転量とは、一致していなくてもよく、対応していればよい。例えば、ユーザが手動調整ノブ５５を１０゜だけ回転させた場合、手動調整ノブ５５が１０゜回転したことをエンコーダ５６が検出し、回転量に応じた検出信号を処理回路５７に出力する。手動調整ノブ５５が１０゜回転した情報を処理回路５７で取得すると、処理回路５７は、手動調整ノブ５５の回転量を所定の比率で変換してモータ５０に対して制御信号を出力する。制御信号は、モータ５０の出力軸５０ａを１０゜よりも少なく回転させる信号とすることができる。

処理回路５７によるモータ５０の制御は、ほぼリアルタイムで実行されるので、手動調整ノブ５５が回転し始めると、ほぼ同期してモータ５０も回転し、手動調整ノブ５５が停止すると、ほぼ同期してモータ５０も停止する。これにより測定対象物Ｗをユーザが任意の角度だけ回転させることができる。

本例では、モータ５によって回転体５２を直接駆動しているので、処理回路５７は、手動調整ノブ５５の回転量だけモータ５０の出力軸５０ａが回転するように当該モータ５０を制御すればよい。モータ５０の出力軸５０ａと回転体５２との間に減速歯車機構が設けられている場合には、処理回路５７は、その減速比を考慮し、手動調整ノブ５５の回転量よりも多くモータ５０の出力軸５０ａを回転させればよい。

回転ユニット５には、制御ユニット３または装置本体２に接続される接続線５ａが設けられている。接続線５ａを介してモータ５０への電力が供給される。また、接続線５ａを介して回転ユニット５と制御ユニット３との通信、または回転ユニット５と装置本体２との通信が行われるようになっている。

（チャック機構６の構成）
図５及び図６に示すように、チャック機構６は、回転体５２に着脱されるチャック本体６０と、測定対象物Ｗを３方向から掴むように配置される第１〜第３チャック爪６１〜６３と、第１〜第３チャック爪６１〜６３の位置を変えるための調整部材６４と、チャック本体６０を回転体５２に締結固定する締結部材８０とを備えている。チャック本体６０は回転体５２に締結固定された状態で、モータ５０により回転体５２とともに回転軸Ｂ周りに回転される。また、チャック本体６０は、第１〜第３チャック爪６１〜６３を保持する保持部材６５と、被締結部を構成している被締結部材６９とを備えている。

保持部材６５は、第１〜第３チャック爪６１〜６３を径方向に案内する案内板部６５ａと、被締結部材６９が固定されるボス部６５ｂとを有しており、これらは一体化されている。ボス部６５ｂは、被締結部材６９の左側の側面から左側へ向けて突出している。ボス部６５ｂの軸芯と、案内板部６５ａの軸芯とは、回転軸Ｂ（図１に示す）上に位置している。案内板部６５ａには、第１溝部６５ｃ、第２溝部６５ｄ、第３溝部６５ｅが設けられている。これら第１〜第３溝部６５ｃ、６５ｄ、６５ｅは、径方向に放射状に延びるとともに、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。第１〜第３溝部６５ｃ、６５ｄ、６５ｅの端部は、案内板部６５ａの外周面で開放されている。

第１〜第３チャック爪６１〜６３は、それぞれ第１〜第３スライダ６６〜６８を有している。第１〜第３スライダ６６〜６８は、それぞれ、案内板部６５ａの第１〜第３溝部６５ｃ、６５ｄ、６５ｅに挿入され、当該第１〜第３溝部６５ｃ、６５ｄ、６５ｅ内を長手方向に摺動する部材である。第１〜第３チャック爪６１〜６３は、第１〜第３スライダ６６〜６８の右側の面に固定されており、案内板部６５ａから右側へ突出している。

第１〜第３スライダ６６〜６８の左側の面には、それぞれ、第１〜第３凸部６６ａ、６７ａ、６８ａが左側へ向けて突出するように設けられている。第１〜第３凸部６６ａ、６７ａ、６８ａは、案内板部６５ａの左側面よりも左側へ突出している。

調整部材６４は、チャック本体６０に対して回転軸Ｂ周りにユーザが手動で回転させることにより、第１〜第３チャック爪６１〜６３を第１〜第３溝部６５ｃ、６５ｄ、６５ｅに沿って径方向に移動させるための部材である。すなわち、調整部材６４は全体として円盤状に形成されており、その軸芯は回転軸Ｂ上に配置されている。調整部材６４の中心部にはボス部６５ｂが挿入されるボス挿入孔６４ａが形成されている。ボス挿入孔６４ａにボス部６５ｂが挿入された状態で、調整部材６４がボス部６５ｂに対して回転軸Ｂ周りに回転可能に支持される。図示しないが、調整部材６４の右側面には、螺旋条が右側へ向けて突出するように形成されている。螺旋条は、回転軸Ｂを中心とした螺旋状に延びている。

調整部材６４のボス挿入孔６４ａにボス部６５ｂを挿入すると、螺旋条と、第１〜第３スライダ６６〜６８の第１〜第３凸部６６ａ、６７ａ、６８ａとが係合するようになっている。この状態で調整部材６４を回転軸Ｂ周りに回転させると、螺旋条によって第１〜第３スライダ６６〜６８に対して径方向の力が作用し、これにより、第１〜第３スライダ６６〜６８が第１〜第３溝部６５ｃ、６５ｄ、６５ｅ内を長手方向に摺動する。つまり、第１〜第３チャック爪６１〜６３を径方向に移動させることができる。尚、螺旋条の代わりに螺旋溝を設けてもよく、回転軸Ｂ周りの回転運動を径方向の直線運動に変換できる機構であればよい。

調整部材６４の回転方向を変えることで、第１〜第３チャック爪６１〜６３の移動方向を変えることができる。第１〜第３チャック爪６１〜６３によって測定対象物Ｗを掴む場合には、第１〜第３チャック爪６１〜６３が互いに接近する方向に移動するように調整部材６４を回転させればよく、これにより、測定対象物Ｗを第１〜第３チャック爪６１〜６３によって掴むことができる。一方、第１〜第３チャック爪６１〜６３によって掴んだ測定対象物Ｗを外す場合には、調整部材６４を反対方向に回転させて第１〜第３チャック爪６１〜６３を互いに離れる方向に移動させればよい。

被締結部材６９は、円盤状の部材であり、例えば止め輪８１等によって保持部材６５のボス部６５ｂに取り付けることができる。被締結部材６９がボス部６５ｂに取り付けられた状態で、両者が一体化されて相対的な回転が阻止されている。被締結部材６９の軸芯は、回転軸Ｂ上に位置している。被締結部材６９は、回転ユニット５の回転体５２の周壁部５２ｂに挿入可能となるように、その外径が設定されている。

図６に示すように、締結部材８０は、いわゆるナットであり、この実施形態では円環状の部材で構成されている。締結部材８０の軸芯は回転軸Ｂ上に位置しており、締結部材８０の中心部には、ボス部６５ｂが挿入可能な中心孔８０ａが形成されている。締結部材８０の左側には、円形の凹部８０ｂが形成されている。凹部８０ｂの内周面には、回転体５３の周壁部５２ｂのねじ山に螺合するねじ溝８０ｃが形成されている。

締結部材８０を回転させてねじ溝８０ｃを回転体５２の周壁部５２ｂのねじ山に螺合させていくと、周壁部５２ｂが凹部８０ｂ内に入っていく。締結部材８０を締め込むと、ねじの作用によって周壁部５２ｂに対して径方向外方から内方ヘ向かう締結力が作用し、この締結力によって周壁部５２ｂが縮径方向に弾性変形する。このとき、被締結部材６９が回転体５３の周壁部５２ｂ内に挿入されているので、締結部材８０の締め込みによって周壁部５２ｂの内周面が被締結部材６９の外周面に強く接触し、両者の間に働く摩擦力が極めて大きくなる。これにより、被締結部材６９が回転不能な状態で回転体５２に締結されてチャック機構６が回転体５２に取り付けられる。チャック機構６を外す際には締結部材８０を緩み方向に回転させればよく、これにより、周壁部５２ｂの形状が復元する。

（チャック機構の別形態）
チャック機構の構造は、測定対象物Ｗの形状や大きさに合わせて変更することができる。図７に示すチャック機構７００は、第１、第２チャック爪６０１、６０２を有している。すなわち、保持部材６５の案内板部６５ａには、径方向に延びる第１、第２溝部６５ｆ、６５ｇが形成されている。第１、第２溝部６５ｆ、６５ｇは、共に、回転軸Ｂを通り、かつ、回転軸Ｂに直交する同一直線上に位置するように形成されている。第１チャック爪６０１の第１スライダ６０６が第１溝部６５ｆに挿入され、また、第２チャック爪６０２の第２スライダ６０７が第２溝部６５ｇに挿入されている。第１、第２スライダ６０６、６０７は、調整部材６４の螺旋条（図示せず）に係合する凸部（図示せず）を有しており、調整部材６４を回転させることによって径方向に移動させることができる。

第１、第２チャック爪６０１、６０２を互いに離間させることによって箱物の測定対象物Ｗを掴むことができる。また、チャック機構７００の第１、第２チャック爪６０１、６０２を互いに接近させることによっても測定対象物Ｗを掴むことができる。

（チャック機構の共通部）
図５に示すチャック機構６は、軸物を掴む軸物用チャック機構であり、図７に示すチャック機構７００は、箱物を掴む箱物用チャック機構である。チャック機構の構造は図示した構造に限定されるものではなく、他の構造のチャック機構であってもよい。本実施形態では、軸物用チャック機構６と、箱物用チャック機構７００とを含む複数のチャック機構の中から任意のチャック機構を着脱可能に構成されている。そして、複数のチャック機構６、７００は、回転ユニット５に対する着脱部（被締結部材６９及び締結部材８０）が共通化されており、これにより、チャック機構６、７００の付け替え時の作業性が良好になる。つまり、測定対象物Ｗを軸物から箱物へ変更する作業がハード面で容易になる。

図６に示すように、回転体５２は筐体５０側の部材である一方、チャック機構６については、チャック共通部と、チャック変更部とに分けることができる。チャック共通部とは、図５に示すチャック機構６と、図７に示すチャック機構７００とで共通な部分である。チャック共通部は回転体５２に締結される部分を含んでおり、回転体５２に締結される部分が共通であるということは、チャック機構６、７００の全てを回転ユニット５側に変更を加えることなく、簡単に着脱できるということであり、利便性が向上する。

一方、チャック変更部は、図５に示すチャック機構６と、図７に示すチャック機構７００とで相違する部分である。チャック機構６とチャック機構７００とでは、チャック爪の数が異なるとともに、案内板部６５ａの溝部の数も異なっている。

（測定対象物の構造）
ここで、図８Ａ及び図８Ｂに基づいて軸物の測定対象物Ｗの構造について説明するが、これは測定対象物Ｗの構造を限定するものではない。尚、図１及び図２に示す測定対象物Ｗと、図８Ａ及び図８Ｂに示す測定対象物Ｗとは相違しているが、いずれも測定対象物Ｗは軸物である。軸物とは、円筒状や円柱状の部分を有する部材であり、具体的には、回転軸、支軸、棒材、筒状部品、加工工具等があり、中実であっても中空であってもよい。

測定対象物Ｗの左側はチャック機構６によって掴む部分である。チャック機構６によって掴まれた状態で、回転ユニット５の回転軸Ｂと、測定対象物Ｗの軸芯とは略一致する。測定対象物Ｗは最も太い大径部Ｗ１と、大径部Ｗ１よりも細い中間部Ｗ２と、中間部Ｗ２よりも細い小径部Ｗ３とを有している。大径部Ｗ１の外周面には、その一部に特徴形状としての平坦面Ｗ４が設けられている。平坦面Ｗ４は、当該平坦面Ｗ４の形成によって断面がＤ字状になることからＤカット面とも呼ばれている。平坦面Ｗ４の中央部には、測定対象物Ｗの軸芯方向に長い溝Ｗ４ａが形成されている。中間部Ｗ２の外周面には、その一部に特徴形状としての第１〜第３ピンＷ５〜Ｗ７が周方向に互いに間隔をあけて設けられている。小径部Ｗ３には、その一部に特徴形状としての第１穴Ｗ８、第２穴Ｗ９及び溝Ｗ１０が設けられている。第１穴Ｗ８、第２穴Ｗ９は貫通穴であるが、貫通していなくてもよい。溝Ｗ１０は、測定対象物Ｗの端面に形成されている。

測定対象物Ｗの特徴形状となる部分Ｗ４〜Ｗ１０は、軸芯方向に互いに間隔をあけて設けられていたり、周方向に互いに間隔をあけて設けられているが、特徴形状の位置、数は特に限定されるものではなく、特徴形状が１つであってもよい。また、特徴形状は、測定時の基準になる場合もあることから基準形状と呼ぶこともできる。

また、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、箱物の測定対象物Ｗ２０であってもよい。測定対象物Ｗ２０は、直方体に近い形状の箱部Ｗ２１を有している。特徴形状としては、穴Ｗ２２、溝Ｗ２３、ピンＷ２４等が設けられている。

（測定設定モード）
画像寸法測定装置１は、運用前に各種設定を行うための測定設定モードの実行が可能になっている。ユーザが画像寸法測定装置１を立ち上げた後、測定設定モードの実行ボタンを操作することで、測定設定モードが開始される。

（軸物の測定設定）
以下の説明では、軸物からなる測定対象物Ｗの場合について説明する。測定設定モードにおける手順について図１０Ａに示すフローチャートに基づいて説明する。スタート後のステップＳＡ１では、特徴形状の指定及びパターン画像の設定を行う。ステップＳＡ１を行う前に、測定対象物Ｗをチャック機構６で掴んでおく。後述するオートアングル機能の実行時に、特徴形状によるオートアングルと、パターン画像によるオートアングルの２通りがあり、ステップＳＡ１では、特徴形状によるオートアングル時に使用する特徴形状の指定と、パターン画像によるオートアングル時に使用するパターン画像の設定とを行う。特徴形状によるオートアングルと、パターン画像によるオートアングルの両方を行ってもよいし、いずれか一方のみ行ってもよい。特徴形状によるオートアングルのみ行う場合には特徴形状のみ指定すればよく、パターン画像によるオートアングルのみ行う場合にはパターン画像のみ設定すればよい。パターン画像のみ設定した場合は、パターン画像を特徴画像、つまり特徴形状として探索することができる。

ステップＳＡ１における具体的な処理について説明すると、始めの段階で、制御ユニット（制御部）３のＵＩ生成部３２が図１１に示すような設定用ユーザインターフェース画面１００を生成し、表示部１６に表示させる。設定用ユーザインターフェース画面１００には、撮像部１５で撮像された測定対象物画像を表示させる画像表示領域１００ａと、回転ユニット選択領域１００ｂと、測定対象物Ｗの形状を選択する形状選択部１００ｃと、測定対象物Ｗの回転角度を設定する角度設定部１００ｄと、撮像ボタン１００ｅとが設けられている。回転ユニット選択領域１００ｂでは、回転ユニット５の使用・不使用を選択することができるようになっており、ユーザが操作部１４を操作することで、回転ユニット５の使用と、不使用とを切り替えることができる。本例では、回転ユニット５を使用する場合について説明する。

形状選択部１００ｃは、測定対象物Ｗが箱物であるか、箱物以外の形状であるかのユーザによる選択を行う部分である。本例では、形状選択部１００ｃにおける選択枝として、「箱物」と「軸物」とを用意しているが、これに限られるものではなく、他の形状を選択枝として用意してもよい。また、「箱物」と「箱物以外」という選択枝であってもよい。ユーザが操作部１４を操作して一の選択肢を選択可能になっており、これにより、操作部１４は、測定対象物Ｗが箱物であるか、箱物以外の形状であるかのユーザによる選択操作を受け付けることができる。

ユーザが「箱物」を選択すると、ＵＩ生成部３２が箱物用のユーザインターフェース画面を生成し、表示部１６に表示させ、一方、ユーザが「軸物」を選択すると、ＵＩ生成部３２が軸物用のユーザインターフェース画面を生成し、表示部１６に表示させる。例えば、箱物を選択した場合には、特徴形状の選択枝が切り替わる、もしくは特定の特徴形状しか選択できなくなるようなユーザインターフェース画面にすることができる。

また、角度設定部１００ｄは、ユーザが手動入力で回転ユニット５の回転角度を設定する部分である。また、撮像ボタン１００ｅは、撮像部１５の視野範囲にある測定対象物Ｗを当該撮像部１５により撮像させるためのボタンである。ユーザが操作部１４によって撮像ボタン１００ｅを操作すると、撮像部１５が視野範囲の撮像を開始する。

ステップＳＡ１においては、図１１に示す形状選択部１００ｃにおいて軸物が選択されると、図１２に示すように特徴形状選択ウインドウ１０１をＵＩ生成部３２が生成し、設定用ユーザインターフェース画面１００に重畳表示させる。ステップＳＡ１では、さらに図１２において測定対象物Ｗの特徴形状を選択する。

本例では、測定対象物Ｗの測定要素として特徴形状であるＤカット面Ｗ４を選択し、そのＤカット面Ｗ４の寸法を測定する場合について説明する。Ｄカット面Ｗ４の寸法を測定するためには、Ｄカット面Ｗ４を撮像部１６に正対させる必要がある。正対とは、Ｄカット面Ｗ４に垂直な線が撮像部１５の光軸と平行になることである。また、特徴形状がピンＷ５〜Ｗ７の場合にはピンＷ５〜Ｗ７を撮像部１６に正対させる必要があり、この場合の正対とは、ピンＷ５〜Ｗ７の軸線が撮像部１５の光軸と平行になることである。また、特徴形状が穴Ｗ８、Ｗ９の場合には穴Ｗ８、Ｗ９の開口を撮像部１６に正対させる必要があり、この場合の正対とは、穴Ｗ８、Ｗ９の中心線が撮像部１５の光軸と平行になることである。さらに、特徴形状が溝Ｗ１０の場合には溝Ｗ１０の端部や開口を撮像部１６に正対させる必要がある。尚、キー溝のように軸物の軸方向に延びる溝の場合は、キー溝の開口を撮像部１６と正対させる。

ところが、測定対象物Ｗをチャック機構６で掴んだ状態では、図１１に示すように、Ｄカット面Ｗ４が撮像部１５と正対しておらず、正対位置からずれている場合が殆どである。本例に係る画像寸法測定装置１は、特徴形状が撮像部１５と正対していなくても、所定の探索アルゴリズムに基づいて特徴形状を自動的に撮像部１５と正対させることが可能なオートアングル機能（自動正対化機能）を搭載している。

探索アルゴリズムを設定するステップが図１０Ａに示すステップＳＡ２である。オートアングル機能の実行時には、特徴形状の種別に応じた複数の探索アルゴリズムの中から、特徴形状に該当する探索アルゴリズムを実行する。特徴形状の種別に応じた複数の探索アルゴリズムは、予め記憶部４のアルゴリズム記憶部４１に記憶させておくことができる。

まず、オートアングル機能について説明する。オートアングル機能は、図３に示す制御ユニット３が有するオートアングル実行部３３によって実行される。オートアングル実行部３３は、撮像部１５により撮像された複数の測定対象物画像と、各測定対象物画像を撮像したときの測定対象物Ｗの回転角度とに基づいて、特徴形状が撮像部１５と正対する回転角度を算出し、回転ユニット５の回転角度が、算出された回転角度となるように回転ユニット５を制御する部分である。つまり、オートアングル機能は、特徴形状を撮像部１５に正対させることができる測定対象物Ｗの回転角度を探索する機能である。

すなわち、オートアングル機能を実行する際、始めに、特徴形状の種別選択を行う。特徴形状選択ウインドウ１０１には、特徴形状を模式図で示した複数のアイコン１０１ａが設けられている。各アイコン１０１ａには、特徴形状が文字でも表現されている。

ユーザは操作部１４を操作して特徴形状選択ウインドウ１０１内の複数のアイコン１０１ａの中から測定したい特徴形状を示したアイコン１０１ａをクリックする。この操作が特徴形状の種別の選択操作であり、操作部１４で受け付けることができる。これにより、図１２に示す測定対象物画像（第１の測定対象物画像）上で測定基準に関する情報の入力を受け付けることができる。また、特徴形状の種別の選択操作は、内部的には探索アルゴリズムの設定操作でもある。

特徴形状選択ウインドウ１０１内の実行ボタン１０１ｂを操作すると、オートアングル機能が実行され、まず、測定対象物Ｗを回転ユニット５によって回転させながら撮像部１５が複数回撮像する。これにより、撮像部１５は、回転角度が異なる測定対象物Ｗを撮像して複数の測定対象物画像を生成することができる。各測定対象物画像は、生成後、図３に示す記憶部４の画像記憶部４０に記憶され、このとき、各測定対象物画像を撮像したときの測定対象物Ｗの回転角度が関連付けられて記憶されている。

Ｄカット面Ｗ４を撮像部１５に正対させる場合のアルゴリズムについて図１３Ａ〜Ｃに基づいて説明する。図１３Ａは、測定対象物Ｗを透過照明部１３ｂによって照明した状態で撮像した測定対象物画像を示している。この画像では、Ｄカット面Ｗ４が図の下、即ちＤカット面Ｗ４と撮像部１５の光軸とが平行になっている。このときの測定対象物Ｗの軸芯と測定対象物画像上におけるＤカット面Ｗ４との距離をＣ１とする。図１３Ｂは、測定対象物Ｗを、Ｄカット面Ｗ４が図１３Ａに比べて撮像部１５に近い側へ回転させた状態で撮像した測定対象物画像であり、このときの測定対象物Ｗの軸芯と測定対象物画像上におけるＤカット面Ｗ４との距離をＣ２とする。距離Ｃ１が距離Ｃ２よりも短くなる。

測定対象物Ｗの軸芯と測定対象物画像上におけるＤカット面Ｗ４との距離と、測定対象物Ｗの回転角度との関係は、図１３Ｃに示す関係となる。グラフにおいて距離が最も短くなる点は、図１３Ａの状態であり、Ｄカット面Ｄ４が撮像部１５と正対しているときには上記距離が最も長くなる。距離が最も短くなる回転角度を探索し、９０度回転させることで、Ｄカット面Ｄ４を撮像部１５と正対させることができる。このときの回転方向は、グラフから判定することができる。距離Ｃ１、Ｃ２は、特徴形状が撮像部１５と正対しているか否かを示す評価値である。

また、ピンＷ５を撮像部１５に正対させる場合のアルゴリズムについて図１４Ａ、Ｂに基づいて説明する。図１４Ａは、測定対象物Ｗを軸方向から見ており、便宜上、ピンＷ５のみ示している。距離Ｌは、測定対象物Ｗの軸芯からピンＷ５の先端までの距離である。図１４Ｂは、距離Ｌと測定対象物Ｗの回転角度との関係を示すグラフである。このグラフに示すように、測定対象物Ｗを回転させたとき、距離Ｌがピークとなる部分が２つでき、これら２つのピークの間がピンＷ５の先端の位置となるので、これに基づいてピンＷ５を撮像部１５と正対させることができる。距離Ｌは、特徴形状が撮像部１５と正対しているか否かを示す評価値である。

図１０Ａに示すステップＳＡ３では、特徴形状を撮像部１５に正対させる過程で基準角度を決定する。その後、ステップＳＡ４で特徴形状を撮像部１５に正対させる。

オートアングル機能の実行時には、各種パラメータの設定を行うことも可能である。図１５は、オートアングル機能の実行前に表示部１６に表示するパラメータ設定用ユーザインターフェース画面１０２を示している。このパラメータ設定用ユーザインターフェース画面１０２はＵＩ生成部３２によって生成される。パラメータ設定用ユーザインターフェース画面１０２には、撮像部１５で撮像された測定対象物画像を表示させる画像表示領域１０２ａと、出力パターン選択部１０２ｂと、探索範囲設定部１０２ｃと、探索ピッチ設定部１０２ｄとが設けられている。

画像表示領域１０２ａでは、探索を実行する領域を指定することができる。図１２に示す枠線２００のようにして、図１５に示す画像表示領域１０２ａ上で枠線２０１を引くことができる。さらに、指定した領域内でどのような測定値を最大または最小化したいかについても設定できる。例えば、線−線測定、円−円測定などの種類を設定できる。

この種類については、図１６に示すように、プリセット形状と、測定内容、最大／最小の組み合わせとして予め記憶部４に記憶させておくことができる。これによりユーザの設定の手間を省くことができる。

図１５に示す出力パターン選択部１０２ｂでは、最大と最小の選択枝が設けられており、操作部１４によって一方を選択可能になっている。最大を選択すると測定値の最大を探索し、一方、最小を選択すると測定値の最小を探索する。探索範囲設定部１０２ｃでは、探索を実行する角度範囲の設定が可能になっている。例えば、基準角度からの角度を設定し、この設定した角度を中心として例えばプラスマイナス９０度のようにして角度範囲を設定できる。探索ピッチ設定部１０２ｄでは、上記のように設定した角度範囲内での探索ピッチを設定することができ、例えば５度に設定した場合、５度ピッチで探索を実行する。

評価値は、上述した寸法測定値であってもよいが、例えば予め登録されたテンプレート画像との一致度であってもよい。テンプレート画像は、特徴形状が撮像部１５と正対する回転角度にある測定対象物Ｗを撮像した画像とすることができる。テンプレート画像を登録した後、測定対象物Ｗを回転させながら撮像部１５で撮像することで、回転角度が異なる測定対象物画像が連続的に複数生成される。これら測定対象物画像の各々に対して、テンプレート画像をパターンサーチにより探索し、一致度の相関値が最も大きい回転角度を特定する。特定された回転角度は、特徴形状が撮像部１５と正対する回転角度となる。

上記パターンサーチにより探索する場合、測定対象物画像ごとに、ＸＹ方向の位置サーチを同時に実行した上で相関値を取得することもできる。これにより、測定対象物Ｗをチャック機構６に装着した直後などのように測定対象物画像上の位置が未知の状態でも、位置サーチと相関値取得とを同時に完了させることができる。

また、図１７に示すように、測定内容の編集中にオートアングル機能を実行させるウインドウ１０３を表示部１６に表示させることもできる。ウインドウ１０３は、例えば操作部１４の操作によって表示可能になっている。ウインドウ１０３内の「ＡＡ実行」を操作部１４の操作によって選択すると、選択ウインドウ１０３ａが表示部１６に表示される。選択ウインドウ１０３ａには、特徴形状の種別が表示されており、これらの中からユーザが所望の特徴形状を選択できる。オートアングル実行部３３は、選択された特徴形状に対応したアルゴリズムを実行し、特徴形状が撮像部１５と正対する回転角度を算出する。

本例では、図１８に示すような箱物の測定対象物Ｗ２０の場合も、特徴形状を撮像部１５と正対させるアルゴリズムを実行可能に構成されている。まず、撮像部１５が測定対象物Ｗ２０を撮像して測定対象物画像（図１８に示す）を生成し、表示部１６に表示させる。測定対象物画像上で、撮像部１５と正対させたい領域をユーザが例えば枠線２０３により指定する。これは操作部１４を用いて指定できる。撮像部１５と正対させたい領域は、平面部分である。

オートアングル実行部３３は、枠線２０３で囲まれた領域のうち、任意の複数点の高さ測定を実行する。高さ測定では、従来の変位測定の手法を用いることができ、接触式の変位センサや光学的な変位センサを使用でき、光学的な変位センサとしては例えばオートフォーカス方式を挙げることができる。測定された高さとＸＹ座標とに基づいて、枠線２０３で囲まれた領域の面の傾きを求めて、当該面が撮像部１５と正対する回転角度を算出する。また、光学的なフォーカス情報から視野内の高さ測定を実行し、測定された高さのエリアマップから枠線２０３で囲まれた領域の面の傾きを求めることもできる。

制御ユニット３は、特徴形状が撮像部１５と正対する回転角度を算出した後、算出された回転角度となるように回転ユニット５を制御する。これにより、図１９に示すように、Ｄカット面Ｗ４が撮像部１５と正対した状態になり、測定対象物Ｗの方向決めと基準角度の設定が完了する。

操作部１４によってダイアログを閉じる操作を行うと、制御ユニット３は、測定対象物Ｗの方向の検出に使用した要素を作成するとともに、ダイアログを閉じた時点の測定対象物Ｗの回転角度が指定角度（０度）になるように、形状の検出要素を参照した基準角度を自動で設定する。図２０Ａは、ダイアログを閉じた角度が０度の状態の測定対象物画像を表示するユーザインターフェース画像１０４であり、測定対象物Ｗの方向検出に使用した要素はＤカット面Ｗ４である。また、図２０Ｂは、測定対象物Ｗの方向検出に使用した要素（本例ではＤカット面Ｗ４）が９０度回転した状態の測定対象物画像を表示するユーザインターフェース画像１０４である。図２０Ａ及び図２０Ｂに示す角度関係を相対的な回転角度情報として記憶部４に記憶しておく。

ステップＳＡ５では測定要素の設定を行う。測定要素の設定を行う際には、回転ユニット５の回転を停止させて、落射照明部１３ａで測定対象物Ｗを照明して撮像した落射画像と、透過照明部１３ｂで測定対象物Ｗを照明して撮像した透過画像とを合成して１つの画像に統合し、図２２に示すユーザインターフェース画像１０４に組み込み、背景画像として表示させる。例えば、Ｄカット面Ｗ４に形成されている溝Ｗ４ａの幅を測定要素として設定したり、第１穴Ｗ８の径や溝Ｗ１０の幅も測定要素として設定できる。測定要素の設定は、ユーザが操作部１４を操作することで実行される。

ユーザインターフェース画像１０４には、回転ユニット５の指定角度からの回転角度が数値で表示される数値表示領域１０４ａと、回転ユニット５を操作するコントロール部としての回転操作領域１０４ｂと、回転ユニット５の回転角度がバー形式で表示される角度表示領域１０４ｃとが設けられている。図２０Ａでは、測定対象物Ｗの回転角度が指定角度であるため、数値表示領域１０４ａ及び角度表示領域１０４ｃには約０度であることが表示されている。一方、図２０Ｂでは、図２０Ａに示す状態から９０度回転しているので、数値表示領域１０４ａ及び角度表示領域１０４ｃには約９０度であることが表示されている。角度表示領域１０４ｃには、現在角度を示す角度指示線１０４ｄが設けられている。また、角度表示領域１０４ｃには、設定情報として記憶部４に記憶されている回転角度を示す基準角度指示部１０４ｅが設けられている。角度指示線１０４ｄを操作部１０４によって移動させることもできる。角度指示線１０４ｄを移動させると、移動後の角度指示線１０４ｄの位置を制御ユニット３が検出する。制御ユニット３は、角度指示線１０４ｄの位置に対応した回転角度となるように回転ユニット５を制御して測定対象物Ｗを回転させることができる。

回転操作領域１０４ｂには、操作ボタンが設けられている。操作部１４によって操作ボタンを操作すると、それを制御ユニット３が検出する。制御ユニット３は、操作されたボタンに応じて回転ユニット５を回転させることができ、回転ユニット５を回転させるときの方向も指定できる。操作ボタンには、測定対象物Ｗを所定の角度単位で回転させるボタンも含まれている。ここで所定の角度単位について説明する。測定対象物Ｗとして、９０度ごとに異なる面が存在する直方体形状や６０度ごとに異なる面が存在する六角柱などが考えられる。このような測定対象物Ｗを測定する場合、測定対象物Ｗを、面の向きに合わせて９０度あるいは６０度ごとに回転させて撮像することで素早く測定することができる。

本実施形態では、測定対象物Ｗの形状に合わせて、６０度や９０度ごとなどの所定の角度単位で回転ユニットが制御できるように、指定を行う。所定の角度単位として６０度や９０度を例示したが、所定の角度単位はこれに限定されない。所定の角度単位は、回転ユニット５が測定対象物Ｗを回転させうる最小の角度、つまり最小の角度単位よりも大きければ任意の大きさであってよい。

この実施形態では所定の角度単位を９０度としているので、操作ボタンを１回操作することで測定対象物Ｗを９０度回転させ、２回操作することで測定対象物Ｗを１８０度回転させることができる。操作部１４によって操作ボタンを操作することで、測定対象物Ｗを９０度単位で回転させる指示を行うことができる。所定の角度単位は、９０度を複数に分割した角度、例えば３０度や４５度であってもよい。所定の角度単位が３０度の場合であっても４５度の場合であっても、９０度ごとに測定対象物Ｗの画像を生成することができる。

回転ユニット５の操作は、回転操作領域１０４ｂの操作以外にも、上述した手動調整ノブ５５による操作が可能であるとともに、展開画像上における位置指定による操作も可能である。展開画像の一例を図２１Ａ、Ｂに示す。展開画像は、測定対象物Ｗを回転させながら複数回撮像して生成された元画像における中央部を切り取って被連結画像とし、複数の被連結画像を連結することにより、測定対象物Ｗを展開した形状を示す画像である。この展開画像を表示部１６に表示させることで、展開画像上で、ユーザが所望の位置を例えば操作部１４であるマウスでクリックすると、クリックした位置が画面の中央に表示するように、ステージ１２を移動させるとともに、回転ユニット５を制御する。図２１Ｂに示すように、展開画像に測定値を表示させることもできる。

また、測定基準に関する情報の入力を受け付ける測定対象物画像は図１２に示す第１の測定対象物画像であるのに対し、測定要素を設定する画像は図２２に示す画像、即ち第１の測定対象物画像とは異なる回転角度で撮像された第２の測定対象物画像である。

図２３は、回転角度が９０度の場合の測定対象物画像であり、図２２に示す測定対象物画像と同様に落射画像と透過画像とを合成した画像である。図２３では、測定要素として第２穴Ｗ９の径を設定した例を示している。

測定対象物Ｗを回転させる操作は、回転操作領域１０４ｂの操作ボタンを操作してもよいし、オートアングル機能を利用してもよい。オートアングル機能を利用する際には、図１７に示すウインドウ１０３を表示部１６に表示させて特徴形状の選択を可能にしてもよい。

図２４Ａ及び図２４Ｂは、２つの測定要素間の寸法の測定する場合を説明する図である。尚、この例では、測定対象物Ｗに第１穴Ｗ８及び第２穴Ｗ９の間に、第３穴Ｗ１１が設けられており、第１穴Ｗ８及び第２穴Ｗ９の軸芯と、第３穴Ｗ１１の軸芯とが直交する関係になっている。

図２４Ａは、回転角度が０度の場合の第１測定要素（第１穴Ｗ８）の設定内容の例を示しており、この第１穴Ｗ８は第１の測定対象物画像上で設定される。図２４Ｂは、回転角度が９０度の場合の第２測定要素（第３穴Ｗ１１）の設定内容の例を示しており、この第３穴Ｗ１１は、第１測定要素を設定した測定対象物画像の回転角度とは異なる第２の測定対象物画像上で設定される。第１穴Ｗ８及び第３穴Ｗ１１を測定要素として設定することで、第１穴Ｗ８の軸芯と第３穴Ｗ１１の軸芯との寸法を測定することができる。尚、第１測定要素及び第２測定要素を設定する際に用いる測定対象物画像の回転角度の相違は、９０度に限られるものではなく、各測定要素が撮像部１５と正対する回転角度にあればよい。また、測定要素の設定の際、任意の回転角度で測定要素を設定してもよい。図１０ＡのステップＳＡ６で記載している３つの設定のうち、角度０度での測定要素設定と、異なる回転角度上の測定要素間の測定設定は必須ではない。

以上のようにして図１０Ａに示すフローチャートのステップＳＡ５が完了すると、ステップＳＡ６に進み、位置補正用パターン画像登録を行う。パターン画像登録を行う際には、図２５に示すパターン画像登録のユーザインターフェース画面１０５を表示部１６に表示させる。ユーザインターフェース画面１０５には、透過照明部１３ｂで測定対象物Ｗを照明して撮像した透過画像を表示させる画像表示領域１０５ａが設けられている。

画像表示領域１０５ａには、パターンサーチを実行する範囲を示すサーチ範囲枠２０６と、パターン画像として登録する範囲を示す登録範囲枠２０７とが透過画像に重畳表示される。サーチ範囲枠２０６及び登録範囲枠２０７の位置、大きさは、ユーザが操作部１０４を操作することによって任意に設定できる。操作部１０４を操作することで、登録範囲枠２０７により測定対象物Ｗの任意の部分を囲むことができ、これにより、測定対象物Ｗの任意の部分をパターン画像として登録できるとともに、パターン画像の位置情報も登録できる。

ユーザインターフェース画面１０５には、撮像角度を選択する選択部１０５ｂが設けられている。選択部１０５ｂでは、開始時の角度で撮像した画像でパターンサーチを行うか、測定対象物Ｗを１周回転させながら撮像した画像でパターンサーチを行うか、指定した範囲で回転させながら撮像した画像でパターンサーチを行うかのいずれかを選択できる。

以上のようにして図１０Ａに示すフローチャートのステップＳＡ６が完了すると、ステップＳＡ７に進み、測定設定を記憶部４に記憶させる。このステップＳＡ７では、測定要素及び相対回転角度を記憶させる。つまり、測定要素の設定された回転角度が基準角度から相対的に何度回転しているかを記憶させる。さらに、ステップＳＡ７では、ステップＳＡ６で設定した位置補正用パターン画像も記憶させる。

（正対化詳細フロー）
設定時の処理は図１０Ａに示す手順に限られるものではなく、例えば図１０Ｂに示すフローチャートに示す手順であってもよい。図１０Ｂに示すフローチャートのステップＳＡ１１では特徴形状を指定する。この特徴形状の指定は図１０ＡのステップＳＡ１の特徴形状の指定と同様にすることができる。特徴形状ではなく、測定対象物Ｗのパターン画像のみを設定してもよい。この場合、次のステップＳＡ１２では、探索する角度範囲のみ探索することになる。特徴形状の指定と、パターン画像の設定のどちらでもよい。

ステップＳＡ１２では、評価項目、即ち探索アルゴリズムを設定する。評価項目は、図１０ＡのステップＳＡ２で説明したように、特徴形状の種別を選択すると、自動的に設定されるようにしてもよいし、特徴形状の種別の選択操作とは切り離して独自に設定するようにしてもよい。

ステップＳＡ１２では、特徴形状である例えばＤカット面Ｗ４の存在する領域設定を行うことができる。例えば、ユーザは、表示部１６に表示された測定対象物画像上でＤカット面Ｗ４の存在する領域を指定する。Ｄカット面Ｗ４以外の特徴形状であってもよく、特徴形状の存在する領域を指定すればよい。具体的には、図１２に示すように、特徴形状である例えばＤカット面Ｗ４が存在する領域を囲むように枠線２００を引く。枠線２００を引く操作としては、例えばマウス等を利用して斜めにドラッグ操作する方法があるが、これに限られるものではない。特徴形状が存在する領域の指定は、操作部１４によって受け付けられる。特徴形状が存在する領域の指定が受け付けられると、当該領域の位置及び大きさを取得する。例えば、１つの測定対象物Ｗに複数の特徴形状が含まれていることがあり、その中でＤカット面Ｗ４のみ寸法測定したい場合がある。この場合、Ｄカット面Ｗ４のみ撮像部１５と正対させればよいので、ユーザが、その特徴形状が存在する領域を上述のようにして指定すると、他の特徴形状との正対化は考慮されることなく、Ｄカット面Ｗ４のみ撮像部１５と正対させることができる。特徴形状が存在する領域の指定は複数であってもよい。

ステップＳＡ１２では、特徴形状の探索を行う角度範囲の指定を行うこともできる。例えば、現在表示されている測定対象物Ｗの回転角度を基準として回転角度範囲を指定する。この指定操作は操作部１４によって受け付けられる。例えば、１つの測定対象物ＷにピンＷ５〜Ｗ７のように特徴形状が周方向に互いに間隔をあけて存在していることがあり、その中で、ピンＷ５のみ寸法測定したい場合がある。この場合、ピンＷ５のみ撮像部１５と正対させればよいので、ユーザが、ピンＷ５が存在する角度範囲を指定すると、他の特徴形状との正対化は考慮されることなく、ピンＷ５のみ撮像部１５と正対させることができる。

探索設定が完了すると、ステップＳＡ１３に進んで探索設定を記憶部４に記憶させる。その後、ステップＳＡ１４及びＳＡ１５に進む。すなわち、本例では、測定対象物Ｗが回転ユニット５によって回転することに着目した探索手法も適用可能となっている。例えば、撮像部１５が、センサーの一辺からもう一辺へとライン毎に画像を順次スキャンするローリングシャッターの場合、測定対象物Ｗを回転させながら撮像すると測定対象物画像が歪む現象が生じる。このような歪んだ測定対象物画像に基づいて、特徴形状が撮像部１５と正対する回転角度を探索すると精度の低下を招くおそれがある。反面、測定対象物Ｗを回転させながら撮像した測定対象物画像に基づくことで、特徴形状が撮像部１５と正対する回転角度の探索時間の短縮が可能になるという利点もある。

この画像寸法測定装置１では、探索時間を短縮しながら探索精度を高めることが可能な探索処理が実行可能に構成されている。すなわち、撮像部１５は、回転中の測定対象物Ｗを複数回撮像して得た複数の回転時画像と、回転を停止させた測定対象物Ｗを複数回撮像して得た複数の停止時画像とを測定対象物画像として生成する。ステップＳＡ１４において、オートアングル実行部３３は、始めに、複数の回転時画像に基づいて、特徴形状が撮像部１５と正対する回転角度の粗サーチを実行する。この粗サーチにより、特徴形状が撮像部１５と正対する回転角度が存在する可能性の相対的に高い回転角度範囲を特定できる。その後、ステップＳＡ１５では、ステップＳＡ１４の粗サーチで特定された回転角度範囲において、複数の停止時画像に基づいて精密サーチを実行し、特徴形状が撮像部１５と正対する回転角度を算出する。粗サーチを実行する回転角度範囲やピッチは変更可能にすることもできる。また、測定対象物Ｗが回転した状態であると振れが存在するので、その振れ量を検出して除去するアルゴリズムを適用することもできる。尚、ステップＳＡ１４の粗サーチを省略してもよい。

その後、ステップＳＡ１６では、図１０Ａに示すステップＳＡ３と同様に特徴形状を撮像部１５に正対させる過程で基準角度を決定する。基準角度は、特徴形状が撮像部１５に正対する時の角度であってもよいし、ステップＳＡ１２で設定した評価項目の評価値に特徴が現れる角度であってもよい。

ステップＳＡ１７では、特徴形状が撮像部１５に正対する角度を算出する。次いで、ステップＳＡ１８で図１０Ａに示すステップＳＡ４と同様に特徴形状を正対化させる。尚、ステップＳＡ１８の後は、図１０ＡのステップＳＡ５〜ＳＡ７の処理を実行することができる。

（箱物の測定設定）
箱物の測定設定を行う場合には、図１０Ａに示すフローチャートのステップＳＡ１において、図１１に示す設定用ユーザインターフェース画面１００上で「箱物」を選択する。その後、図１２に示す特徴形状選択ウインドウ１０１内の「幅最小」を選択する。また、軸物の場合と同様に、探索を実行する領域を指定する。オートアングル実行部３３は、評価値としての幅が最小となる回転角度を探索して特徴形状が撮像部１５と正対する回転角度を算出する。

制御ユニット３は、操作部１４によって箱物が選択された場合に、測定対象物Ｗ２０を９０度単位で回転させるように回転ユニット５を制御する。箱物の場合、例えば直方体形状を有していることが多く、測定対象物Ｗ２０を９０度単位で回転させることで、当該直方体の４つの側面をそれぞれ撮像部１５により撮像することが可能になる。ある測定対象物画像を撮像したときの回転角度を０度としたとき、次の測定対象物画像を撮像するときの回転角度は、９０度であってもよいし、１８０度であってもよいし、２７０度であってもよい。また、９０度だけ回転させて停止させること、１８０度連続回転させて停止させること、２７０度連続回転させて停止させることも、９０度単位で回転させることに含まれる。

図２６Ａは、ダイアログを閉じた角度が０度の状態の測定対象物画像を表示するユーザインターフェース画像１０４である。また、図２６Ｂは、測定対象物Ｗの方向検出に使用した要素が１８０度回転した状態の測定対象物画像を表示するユーザインターフェース画像１０４である。以上のようにして図１０Ａに示すフローチャートのステップＳＡ１を実行できる。

ステップＳＡ２では、基本的には軸物の場合と同様に、測定対象物画像である背景画像を表示させた状態で、回転角度が０度のときの測定要素（表面の測定要素）と、回転角度が１８０度のときの測定要素（裏面の測定要素）とを個別に設定することができる。回転角度が０度のときの測定要素を第１測定要素とし、回転角度が１８０度のときの測定要素を第２測定要素とすることで、第１測定要素と第２測定要素間の寸法を測定することができる。

図２６Ａに示す背景画像を第１の測定対象物画像（表面画像）とした場合、図２６Ｂに示す背景画像は、第１の測定対象物画像を取得した回転角度から１８０度回転させた測定対象物を撮像した第２の測定対象物画像（裏面画像）となる。図２６Ａに示す背景画像と、図２６Ｂに示す背景画像のそれぞれに第１のＸＹ座標系（表側座標系）及び第２のＸＹ座標系（裏側座標系）を設定することができる。第１のＸＹ座標系と、第２のＸＹ座標系とを相互に変換して第１測定要素と第２測定要素間の寸法を測定することができる。具体的には、第１のＸＹ座標系と、第２のＸＹ座標系とを相互に変換するための行列を求めればよい。例えば、裏面画像の表示中には、表面の測定要素を上記行列で変換することで表面の測定要素も裏面画像にずれなく表示することができ、指定も可能になる。表面画像の表示中には裏面の測定要素に対して同様の変換を行えばよい。これにより、回転角度が１８０度異なる測定要素間の寸法測定をずれなく行うことができる。

また、第１の測定対象物画像における測定対象物Ｗの輪郭と、第２の測定対象物画像における測定対象物Ｗの輪郭とに基づいて、第１の測定対象物画像及び第２の測定対象物画像を相互変換して表面の測定要素と裏面の測定要素間の寸法を測定することもできる。

表面の測定要素の形状と、裏面の測定要素の形状とを表示部１６に同時に表示させることができる。この場合、表面の測定要素と、裏面の測定要素とを異なる表示形態で表示させることができる。異なる表示形態としては、例えば、表面の測定要素と、裏面の測定要素とで色を変える、線種を変える等を挙げることができる。

（連続測定モード）
画像寸法測定装置１は、上記測定設定モードの後、連続測定モードの実行が可能になっている。ユーザが連続測定モードの実行ボタンを操作することで、連続測定モードが開始される。連続測定モードは、複数の測定対象物Ｗを順次測定するモードであり、画像寸法測定装置１の運用モードと呼ぶこともできる。

（軸物の連続測定）
以下の説明では、軸物からなる測定対象物Ｗの場合について説明する。連続測定モードにおける手順について図２７に示すフローチャートに基づいて説明する。スタート後のステップＳＢ１では測定の設定を行う。具体的には、上記測定設定モードで複数の設定が行われて複数の設定内容が記憶部４に記憶されている場合、その中から連続測定を行う設定ファイルを選択し、実行する。

また、測定対象物Ｗをチャック機構６に装着する。測定対象物Ｗをチャック機構６に装着した段階では、機械角度（画像寸法測定装置１で規定されている回転角度）と、測定対象物Ｗの回転角度との関係が不定である。また、測定設定時と、連続測定時とでは、測定対象物Ｗのチャック機構６に対する装着誤差が生じていることもある。

ステップＳＢ１が終わるとステップＳＢ２に進む。ステップＳＢ２では、測定対象物Ｗの位置及び向きを確認する。このとき、図２８Ａに破線で示すように、位置決めガイド２０８を測定対象物画像に重畳表示させてもよい。位置決めガイド２０８としては、例えばパターン画像を半透明にした画像を用いることや、当該画像の輪郭線等を用いることができる。また、測定設定時にパターン画像と同じ角度で撮像した落射画像があればパターン画像と落射画像の合成画像を半透明にして重畳表示することもできる。図中の符号２０９で示す枠線は、パターン画像の領域である。

位置決めガイド２０８と、測定対象物Ｗとが一致するように、ユーザは測定対象物Ｗの回転角度を調整することができる。測定対象物Ｗの回転角度の調整は、手動調整ノブ５５を回転させることによって行うことができる。図２８Ｂは、測定対象物Ｗの回転角度の調整が完了した状態を示している。尚、パターン画像の登録時に、測定対象物Ｗを１周回転させる設定を選択している場合には、測定対象物Ｗの方向を調整する必要はない。

ステップＳＢ２が終わるとステップＳＢ３に進み、連続測定で設定した条件と、測定設定で保持した各情報に基づいて、現在の測定対象物Ｗに対して測定設定の測定を自動で行う。まず、ステップＳＢ４でパターンサーチを実行する。具体的には、図３に示すパターンサーチ実行部３４が、撮像部１５により撮像された測定対象物画像を用いて、予め登録されているパターン画像を探索するパターンサーチを実行する。例えば、パターンサーチ実行部３４は、撮像部１５により異なる回転角度で測定対象物を撮像した複数の測定対象物画像を用いてパターンサーチを実行し、登録されたパターン画像との一致度が最も高くなる回転角度を特定する。このとき、設定されている角度範囲内でパターン画像と最も一致度の高い回転角度を検出することができる。測定対象物Ｗを回転させるので、回転パターンサーチと呼ぶことができる。

回転パターンサーチが終わるとステップＳＢ５に進む。ステップＳＢ５では、ステップＳＢ４で特定された回転角度の測定対象物画像において、パターン画像とのずれ量を検出する。その後、検出されたずれ量及び位置情報に基づいて、検出されたずれ量と同じ量だけ測定要素の位置を補正する。これは位置補正処理である。

位置補正処理が終わるとステップＳＢ６に進む。ステップＳＢ６では、オートアングル機能を実行する。例えば、測定設定の基準角度設定で指定した特徴形状を使用し、オートアングル機能によって測定対象物Ｗの方向を検出する。以下の式で得られる角度を中心として機械角度範囲内で測定を行うことができる。

連続測定時におけるパターンサーチ検出角度＋測定設定時におけるオートアングル角度−測定設定時におけるパターン画像撮像角度
ステップＳＢ６でオートアングル機能による測定対象物Ｗの方向の検出が終わるとステップＳＢ７に進み、基準角度及び測定角度を算出する。例えば、測定設定時における特徴形状及び基準角度のオフセット量に基づいて連続測定時における基準角度が機械角度で何度になるかを算出する。つまり、基準となる回転角度を特定し、記憶部４に記憶されている基準となる回転角度に対する相対的な回転角度（オフセット量）に基づいて、測定要素を測定するための測定角度を算出する。

測定角度を算出した後、ステップＳＢ８に進む。ステップＳＢ８では、制御ユニット３が、ステップＳＢ７で算出された測定角度となるように回転ユニット５を制御する。これにより、測定対象物Ｗの回転角度が測定角度になる。

回転ユニット制御が終わるとステップＳＢ９に進み、測定要素を測定する。ステップＳＢ９では、まず、回転ユニット５が測定角度となったときに、撮像部１５により測定対象物Ｗを撮像して測定対象物画像を生成する。これにより、測定要素を測定することができる。

測定対象物画像の生成後、図３に示すエッジ抽出部３０が測定対象物画像に対して画像処理を実行することにより、測定対象物Ｗの特徴形状のエッジを抽出する。エッジ抽出部３０から出力されたエッジ情報は計測部３１に入力され、計測部３１は、測定対象物画像に基づいて、測定要素の寸法を測定する測定処理を実行する。

測定処理が終わるとステップＳＢ１０に進んで表示処理を実行する。表示処理では、図２９に示すような測定結果表示用のユーザインターフェース画像１１０をＵＩ生成部３２が生成し、制御ユニット３が当該ユーザインターフェース画像１１０を表示部１６に表示させる。ユーザインターフェース画像１１０には、第１画像表示領域１１０ａと、第２画像表示領域１１０ｂと、第３画像表示領域１１０ｃと、結果表示領域１１０ｄとが設けられている。第１画像表示領域１１０ａには、回転角度が０度のときの測定対象物画像を表示し、第２画像表示領域１１０ｂには、回転角度が９０度のときの測定対象物画像を表示することができる。つまり、第１画像表示領域１１０ａと第２画像表示領域１１０ｂには、回転角度が異なる測定対象物画像を表示することができる。

第３画像表示領域１１０ｃには、１または２以上の測定要素と、各測定要素の寸法線、測定値等が測定対象物画像に重畳表示される。第３画像表示領域１１０ｃは、第１画像表示領域１１０ａ及び第２画像表示領域１１０ｂよりも大きく設定されている。

結果表示領域１１０ｄには、各測定要素の名称、測定値、判定が表示されている。判定は、測定値が予め設定された値の範囲から外れているか否かを示すものであり、例えばＯＫ、ＮＧ等で表示することができる。表示される判定には、測定要素ごとの判定結果と、それらを総合した総合判定結果とを含むことができる。

（機械角度での測定）
測定対象物Ｗをチャック機構６に着脱するたびに測定対象物Ｗとチャック機構６との相対的な回転角度は異なる。このことに対し、以下のステップを経ることで測定誤差を無くすことができる。

すなわち、このステップにおける処理は、チャック機構６が特定の角度になった状態でしか測定できない箇所を測定したい場合に有効である。例えば、測定対象物Ｗの全長を測定したい場合には、測定対象物Ｗのチャック機構６側の端面を撮像する必要があるが、そもそも、測定対象物Ｗのチャック機構６側の端面はチャック機構６によって掴まれているため撮像できない。ところが、チャック機構６は、図５に示すように３つのチャック爪６１〜６３が間隔をあけて設けられているので、回転角度によってはチャック爪６１〜６３の間から測定対象物Ｗのチャック機構６側の端面が見えることがあり、この回転角度にあるときに撮像部１５が撮像を実行することで、測定対象物Ｗのチャック機構６側の端面を撮像し、画像として取得できる。

これを実現するべく、測定設定で測定対象物Ｗの測定を行う際に、機械角度を指定することにより、測定する角度を指定する手段を設ける。これにより、測定対象物Ｗとチャック機構６との相対的な回転角度に関わらず、同じ機械角度で測定が可能になる。具体的には、測定設定時に、回転角度を指定する際に、基準として機械角度を選択可能にし、この機械角度を指定することができるようにする。この操作は、ユーザが操作部１４を操作することによって実現できる。

図３０は、機械基準要素を含まない設定での測定角度の説明図である。測定設定時と連続測定時で測定対象物Ｗとチャック機構６との相対的な回転角度が異なっても基準角度と機械角度の差が変わるだけで各要素間の相対角度は変わらない。

一方、図３１は、機械基準要素を含む設定での測定角度の説明図である。要素４が機械角度０度で指定している場合を示している。図３０に示す場合と同様に、測定設定時と連続測定時で測定対象物Ｗとチャック機構６との相対的な回転角度が異なっても基準角度と機械角度の差が変わるだけで各要素間の相対角度は変わらないが、機械角度で指定している要素は基準角度に関わらず同じ機械角度で測定を行うことができる。

（箱物の連続測定）
箱物の連続測定モードの処理の流れは軸物の連続測定モードと基本的には同じである。以下、軸物と異なる部分について詳しく説明する。

箱物の連続測定モードにおいても図２７に示すフローチャートのステップＳＢ１で測定の設定を行い、このとき、連続測定を行う設定ファイルを選択する。箱物の測定対象物Ｗ２０を箱物のチャック機構７００に装着した段階では、機械角度と、測定対象物Ｗ２０の角度とが不定であるが、このとき、箱物のチャック機構７００は、チャック爪が第１、第２チャック爪６０１、６０２の２つであるため、装着角度が９０度単位でばらつく場合が多い。また、測定設定時と、連続測定時とでは、測定対象物Ｗ２０の装着位置、傾きが異なっていることがある。

その後、ステップＳＢ２では、ユーザは手動調整ノブ５５を回転させて２方向以上で測定対象物Ｗ２０が同じ位置・角度で装着できているかを確認し、測定対象物Ｗ２０の向きや測定対象物Ｗ２０の装着位置を調整する。このとき、図２８Ａに示すような位置決めガイドを測定対象物画像に重畳表示させることができる。

次いで、ステップＳＢ３、ＳＢ４を経てステップＳＢ５に進む。ステップＳＢ５では、パターンサーチの結果を反映させて位置合わせを行う。このとき、パターン画像を撮像したときの回転角度（θ）と異なる回転角度に位置している測定要素は、Δθに応じたずれ量を補正する。Ｘ方向はΔＸ、Ｙ方向はΔｙ＊ｃｏｓ（Δθ）、Ｚ方向はΔｙ＊ｓｉｎ（Δθ）の補正量となる。ステップＳＢ６〜ＳＢ１０は軸物の場合と同様である。

連続測定時には、回転角度が１８０度異なる２つの測定要素間の寸法を測定できるだけでなく、回転角度が９０度異なる２つの測定要素間の寸法を測定することもできる。

（表示形態）
図２９に示すユーザインターフェース画像１１０では、第１画像表示領域１１０ａに表示される測定対象物画像と、第２画像表示領域１１０ｂに表示される測定対象物画像の左右方向の位置を揃えて上下に並べて表示している。左右の位置を揃える際には、例えば画面の縦に延びる水平仮想線を想定し、第１画像表示領域１１０ａに表示される測定対象物画像の左端と、第２画像表示領域１１０ｂに表示される測定対象物画像の左端とが水平仮想線上に位置するようにすればよい。

また、図示しないが、第１画像表示領域１１０ａに表示される測定対象物画像と、第２画像表示領域１１０ｂに表示される測定対象物画像の上下方向の位置を揃えて左右に並べて表示してもよい。上下の位置を揃える際には、例えば画面の横に延びる鉛直仮想線を想定し、第１画像表示領域１１０ａに表示される測定対象物画像の上端と、第２画像表示領域１１０ｂに表示される測定対象物画像の上端とが鉛直仮想線上に位置するようにすればよい。

上述したように、箱物の場合、９０度単位で回転させているが、加工のもととなる設計図面も同様に９０度単位で複数方向から見た図に対して寸法指示や公差の記載があるので、第１画像表示領域１１０ａの画像と第２画像表示領域１１０ｂの画像を、上下や左右の位置を揃えて表示することで、両画像を設計図面のように表示できる。これにより、立体的形状が把握しやすくなるとともに、各図の対応関係が容易に認識でき、さらに、図面に指示されている寸法指示や公差との比較も容易になる。

ユーザは、第１画像表示領域１１０ａに表示される測定対象物画像と、第２画像表示領域１１０ｂに表示される測定対象物画像のうち、一方を選択できる。ユーザによる画像の選択は、操作部１４により受け付けられる。制御ユニット３は、受け付けた測定対象物画像を撮像したときの測定対象物Ｗ２０の回転角度と同じ回転角度となるように回転ユニット５を制御する。つまり、複数の測定対象物画像の中から１つを選択すると、測定対象物Ｗ２０の回転角角度を自動的に撮像時の回転角度にすることができ、この機能をナビゲーション機能と呼ぶことができる。

撮像部１５は、測定対象物Ｗ２０の回転角度が、選択された測定対象物画像を撮像したときの測定対象物Ｗ２０の回転角度と同じになった状態で当該測定対象物Ｗ２０を撮像してプレビュー画像を生成する。

撮像部１５が生成したプレビュー画像は、ユーザインターフェース画像１１０の第３画像表示領域１１０ｃに表示される。第１画像表示領域１１０ａ、第２画像表示領域１１０ｂ及び第３画像表示領域１１０ｃには、各画像が同時に表示される。第３画像表示領域１１０ｃが最も大きいので、プレビュー画像が他の画像よりも拡大した状態で表示されることになる。これにより、プレビュー画像上の寸法線や測定値が読みやすくなる。

ユーザインターフェース画像１１０には、互いに回転角度が異なる３つ以上の測定対象物画像を表示してもよい。例えば、回転角度が９０度、１８０度、２７０度の３つの測定対象物画像を表示することもできる。この場合もユーザが選択した測定対象物画像をプレビュー画像として拡大表示できる。

図３２は、箱物の測定対象物Ｗ２０の場合に表示部１６に表示されるユーザインターフェース画像１０４の一例を示す図である。この例では、ユーザインターフェース画像１０４の右側に複数画像が表示されるようになっており、具体的には回転角度の異なる２以上の測定対象物画像が表示可能であり、例えば９０度単位で回転させた２つの画像や３つの画像を表示できる。どの画像を表示させるかは、ユーザが選択できる。これにより、加工のもととなる設計図面に対応した表示形態になる。

一方、図３２のユーザインターフェース画像１０４の左側にはプレビュー画像が表示されるようになっている。プレビュー画像は、右側の測定対象物画像の中からユーザが選択した画像を拡大した画像である。この例では９０度で撮像した測定対象物画像を拡大してプレビュー画像として表示している。プレビュー画像には、測定結果を表示させることができる。

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態によれば、測定設定時に、ユーザが測定対象物画像上で測定基準に関する情報として特徴形状を入力することができ、また、これとは異なる回転角度で生成された測定対象物画像上で例えば線分、円、円弧等の測定要素を設定することができる。特徴形状を入力した測定対象物画像を撮像したときの基準となる回転角度に対し、測定要素を設定した測定対象物画像を撮像したときの相対的な回転角度を記憶部４に記憶しておくことができる。

そして、連続測定時には、撮像部１５が異なる回転角度で測定対象物Ｗを撮像した複数の測定対象物画像を生成する。制御ユニット３は、複数の測定対象物画像の中から操作部１４により受け付けられた特徴形状に基づいて基準となる回転角度を特定することができる。基準となる回転角度に対する相対的な回転角度は記憶部４から読み出すことができる。制御ユニット３は、測定要素を測定するための測定角度を相対的な回転角度に基づいて算出すると、算出された測定角度となるように回転ユニット５を制御する。これにより、回転ユニット５の回転角度が自動的に測定角度になるので、測定要素が撮像部１５によって撮像可能な位置に配置される。したがって、ユーザが撮像部１５に対する測定対象物Ｗの回転角度を調整する必要がなくなる。

また、箱物の測定対象物Ｗ２０を９０度単位で回転させることができるので、直方体の４つの側面をそれぞれ撮像部１５により撮像することが可能になる。回転角度が０度である測定対象物画像で測定対象物Ｗ２０の一の側面が撮像されている場合、その測定対象物画像上で第１測定要素を設定することができる。また、回転角度が９０度または１８０度である測定対象物画像で測定対象物Ｗ２０の他の側面が撮像されている場合、その測定対象物画像上で第２測定要素を設定することができる。制御ユニット３は、異なる２つの面に存在している第１測定要素と第２測定要素間の寸法を測定できる。

また、測定対象物Ｗの特徴形状を指定しておくことで、特徴形状と、測定対象物画像上における形状の変化とに基づいて、特徴形状が撮像部１５に正対する回転角度を算出できる。これにより、測定対象物Ｗの特徴形状を撮像部１５に正対させることができるので、属人性が排除されて調整にばらつきが無くなるとともに、調整が短時間で可能になる。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る画像寸法測定装置は、測定対象物を回転させる回転機構を備えたものに適用することができる。

１ 画像寸法測定装置
３ 制御ユニット（制御部）
４ 記憶部
５ 回転ユニット（回転機構）
６ チャック機構（軸物用）
１４ 操作部
１５ 撮像部
１６ 表示部
３３ オートアングル実行部
３４ パターンサーチ実行部
６９ 被締結部材（着脱部）
８０ 締結部材（着脱部）
７００ チャック機構（箱物用）
Ｗ 測定対象物（軸物）
Ｗ２０ 測定対象物（箱物）

Claims (14)

1. 測定対象物の寸法を測定する画像寸法測定装置において、
   測定対象物を所定の軸周りに回転させる回転機構と、
   前記回転機構の回転軸と交差する光軸を有し、測定対象物画像を生成するための撮像部と、
   測定対象物を所定の角度単位で回転させる指示をするための操作部と、
   前記操作部からの指示を受け付けて測定対象物を所定の角度単位で回転させるように前記回転機構を制御し、前記撮像部により撮像された第１の測定対象物画像上で設定された第１測定要素と、前記第１の測定対象物画像が撮像された回転角度とは異なる回転角度で撮影された第２の測定対象物画像上で設定された第２測定要素とを検出し、前記第１測定要素と前記第２測定要素間の寸法を測定する制御部とを備える画像寸法測定装置。
2. 請求項１に記載の画像寸法測定装置において、
   前記制御部は、前記撮像部により撮像された測定対象物画像に基づいて測定対象物の平面部分を検出するとともに、当該平面部分が前記撮像部と正対するときの回転角度を取得し、取得された前記正対する回転角度となるように前記回転機構を制御する画像寸法測定装置。
3. 請求項２に記載の画像寸法測定装置において、
   前記制御部は、前記正対する回転角度を０度として測定対象物を９０度単位で回転させる画像寸法測定装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の画像寸法測定装置において、
   前記制御部は、前記第２の測定対象物画像が、前記第１の測定対象物画像を取得した回転角度から１８０度回転させた測定対象物を撮像した画像である場合、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像を所定の情報に基づいて相互変換して前記第１測定要素と前記第２測定要素間の寸法を測定する画像寸法測定装置。
5. 請求項４に記載の画像寸法測定装置において、
   前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像のそれぞれに第１のＸＹ座標系及び第２のＸＹ座標系を設定し、前記第１の測定対象物画像で設定した第１のＸＹ座標系と、前記第２の測定対象物画像で設定した第２のＸＹ座標系と前記所定の情報として、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像を相互変換して前記第１測定要素と前記第２測定要素間の寸法を測定する画像寸法測定装置。
6. 請求項４に記載の画像寸法測定装置において、
   前記第１の測定対象物画像における測定対象物の輪郭と、前記第２の測定対象物画像における測定対象物の輪郭とを前記所定の情報として、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像を相互変換して前記第１測定要素と前記第２測定要素間の寸法を測定する画像寸法測定装置。
7. 請求項４から６のいずれか１つに記載の画像寸法測定装置において、
   前記第１測定要素と前記第２測定要素を１つの画像に表示可能な表示部を備えている画像寸法測定装置。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の画像寸法測定装置において、
   前記操作部は、測定対象物が箱物であるか、箱物以外の形状であるかのユーザによる選択操作を受け付け、
   前記制御部は、前記操作部により前記測定対象物が箱物であることの選択操作が受け付けられた場合には測定対象物を所定の角度単位で回転させるように前記回転機構を制御する一方、前記操作部により前記測定対象物が箱物以外の形状であることの選択操作が受け付けられた場合には測定対象物を任意の角度で回転させるように前記回転機構を制御する画像寸法測定装置。
9. 請求項８に記載の画像寸法測定装置において、
   前記回転機構は、箱物を掴む箱物用チャック機構と、軸物を掴む軸物用チャック機構とを含む複数のチャック機構の中から任意のチャック機構を着脱可能に構成され、
   前記複数のチャック機構は、前記回転機構に対する着脱部が共通化されている画像寸法測定装置。
10. 請求項１から９のいずれか１つに記載の画像寸法測定装置において、
    前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像を同時に表示可能な表示部を備えている画像寸法測定装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１つに記載の画像寸法測定装置において、
    前記撮像部は、測定対象物の異なる領域を含む被連結画像を複数枚撮像し、
    前記制御部は、前記撮像部が撮像した複数枚の前記被連結画像を連結して表示画像を生成し、
    前記制御部が生成した前記表示画像を表示する表示部を備えている画像寸法測定装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１つに記載の画像寸法測定装置において、
    前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像の左右方向の位置を揃えて表示、または、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像の上下方向の位置を揃えて表示する表示部を備えている画像寸法測定装置。
13. 請求項１から１２のいずれか１つに記載の画像寸法測定装置において、
    前記操作部は、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像のうち、ユーザによる一方の選択操作を受け付け、
    前記制御部は、選択された測定対象物画像を撮像したときの測定対象物の回転角度と同じ回転角度となるように前記回転機構を制御する画像寸法測定装置。
14. 請求項１３に記載の画像寸法測定装置において、
    前記撮像部は、測定対象物の回転角度が前記選択された測定対象物画像を撮像したときの測定対象物の回転角度と同じ状態で当該測定対象物を撮像したプレビュー画像を生成し、
    前記第１の測定対象物画像、前記第２の測定対象物画像及び前記プレビュー画像を同時に表示させるとともに、前記プレビュー画像を、前記第１の測定対象物画像及び前記第２の測定対象物画像よりも拡大した状態で表示可能な表示部を備えている画像寸法測定装置。

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