JP2023028251A - 光学測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視野範囲を超えるワークの寸法等を測定する場合に、ユーザの使い勝手を良好にしながら、高い測定精度を得る。【解決手段】光学測定装置は、ワークの一の部分及び他の部分のそれぞれに対応する第一の画像４０１及び第二の画像４０２を取得し、表示する。ユーザ操作に基づいて、第一の画像４０１に含まれる第一の輪郭３０６を指定し、第二の画像４０２に含まれる第二の輪郭３０８を指定する。第一の画像４０１が取得されたときの受光用筐体と第二の画像４０２が取得されたときの受光用筐体との相対的な位置関係を示すオフセットパラメータを設定する。設定されたオフセットパラメータを用いて、ワークに対する寸法測定を行う。【選択図】図１２

Description

本発明は、ワークが配置される空間に測定光を投射してワークを測定する光学測定装置に関する。

従来から、ワークの寸法等を測定する透過型の光学測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている光学測定装置は、ワークを挟むように設置される投光ユニットと受光ユニットを有している。投光ユニットの光源から照射された平行光は受光ユニットの画像センサに投影される。画像センサで取得された画像に基づいて、ワークの外形寸法や変位等を検出することができる。

特開２０１２－７８９８号公報

ところで、特許文献１のように平行光を照射する場合、視野範囲は狭くなりがちであり、視野範囲を広くしようとすると、光学系が大型化し、実際は難しい。

一方、例えば長尺ワークのように視野範囲を超えるワークの外形寸法や変位を測定したい場合がある。この場合、ワークの一部が光学測定装置の視野範囲外に位置してしまい、視野範囲外の寸法検査が行えなくなるので、例えば、ユーザが２台の光学測定装置を用意して各々の視野範囲にワークの異なる部位が入るように２台の光学測定装置を設置する方法や、１台の光学測定装置を移動させてワークの２箇所の画像を取得する方法などにより、視野範囲を超えるワークの外形寸法や変位を測定することが考えられる。

ところが、上記前者の方法、即ち２台の光学測定装置を用いた方法において、それぞれの画像センサの視野範囲には、ワークの一部しか現れない。そのため、各視野範囲に現れた特徴部分の相対的な位置関係を知るためには、事前に、ユーザが２台の光学測定装置の相対的な位置関係を治具やスケールなどにより把握しておき、測定毎に、その位置関係を反映した補助線に頼って測定を行わなければならず、使い勝手が良好であるとは言い難い。

また、上記後者の方法、即ち１台の光学測定装置を移動させる方法においても、前者の方法と同様に、移動前後の相対的な位置関係を治具やスケールなどにより把握しておき、測定毎に補助線に頼る必要があるので、同様な問題が生じ得る。

本発明は、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、視野範囲を超えるワークの寸法等を測定する場合に、ユーザの使い勝手を良好にしながら、高い測定精度を得ることにある。

上記目的を達成するために、本開示の第１の側面では、ワークが配置される空間に投射される平行光を生成する投光側テレセントリックレンズが取り付けられ、投光窓を有する投光用筐体と、前記空間を通過した平行光が入射する受光側テレセントリックレンズ及び前記受光側テレセントリックレンズを通過した光を受光する二次元撮像素子が取り付けられ、受光窓を有する受光用筐体とを含む測定ヘッドを有し、前記投光窓と前記受光窓とが対向するように設置された状態で、前記空間に配置される前記ワークに対する寸法測定を行う光学測定装置を前提とすることができる。光学測定装置は、前記測定ヘッドを用いて、前記二次元撮像素子の撮像視野よりも大きなワークの一の部分及び当該一の部分とは異なる他の部分を撮像させて、当該一の部分及び当該他の部分のそれぞれに対応する第一の画像及び第二の画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部により取得された前記第一の画像及び前記第二の画像を表示する表示部とを備えている。光学測定装置は、さらに、ユーザ操作に基づいて、前記第一の画像に含まれる第一の輪郭を指定し、前記第二の画像に含まれる第二の輪郭を指定する指定部と、前記指定部により指定された前記第一の輪郭及び前記第二の輪郭の相対的な位置関係を特定するための幾何情報を取得する情報取得部と、前記第一の輪郭及び前記第二の輪郭の相対的な位置関係を示す値を入力する入力部と、前記情報取得部によって取得された幾何情報と、前記入力部により入力された値とに基づいて、前記第一の画像を取得した前記受光用筐体と前記第二の画像を取得した前記受光用筐体との相対的な位置関係を示すオフセットパラメータを設定するパラメータ設定部と、前記パラメータ設定部により設定されたオフセットパラメータを用いて、前記ワークに対する寸法測定を行う測定部と、を備えている。

この構成によれば、例えば測定ヘッドが２組ある場合、一の測定ヘッドの二次元撮像素子の撮像視野に入るようにワークの一の部分が配置されると、ワークの一の部分に対応する第一の画像が取得される。また、他の測定ヘッドの二次元撮像素子の撮像視野に入るようにワークの他の部分が配置されると、ワークの他の部分に対応する第二の画像が取得される。また、測定ヘッドが１組の場合、ワークの一の部分が測定ヘッドの二次元撮像素子の撮像視野に入るように当該測定ヘッドが配置されると、ワークの一の部分に対応する第一の画像が取得される。また、ワークの他の部分が測定ヘッドの二次元撮像素子の撮像視野に入るように当該測定ヘッドまたはワークを移動させると、ワークの他の部分に対応する第二の画像が取得される。

第一の画像が取得されるとユーザ操作に基づいて第一の輪郭が指定され、また、第二の画像が取得されるとユーザ操作に基づいて第二の輪郭が指定される。各輪郭の指定後、第一の輪郭及び第二の輪郭の相対的な位置関係を特定するための幾何情報が取得される。幾何情報としては、例えば第一の輪郭及び第二の輪郭を通る直線や、第一の輪郭上に位置する点、第二の輪郭上に位置する点等である。

測定ヘッドが２組の場合であっても、１組の場合であっても、第一の画像が取得されたときの受光用筐体と第二の画像が取得されたときの受光用筐体とは異なる位置にある。本構成によれば、前記幾何情報と、第一の輪郭及び第二の輪郭の相対的な位置関係を示す値とに基づいて、第一の画像が取得されたときの受光用筐体と第二の画像が取得されたときの受光用筐体との相対的な位置関係を示すオフセットパラメータが設定される。設定されたオフセットパラメータを用いて、ワークに対する寸法測定が行われるので、ユーザが補助線に頼ることなく、正確な測定結果を得ることができる。

本開示の第２の側面では、前記情報取得部は、前記第一の輪郭及び前記第二の輪郭を通る直線を前記幾何情報として取得することができる。前記入力部は、前記取得部で取得された前記直線に沿った前記ワークの基準長さを入力するように構成されているので、第一の輪郭及び第二の輪郭の相対的な離間距離を正確に設定することができる。

本開示の第３の側面に係る光学測定装置は、前記画像取得部で取得された画像上で測定領域を設定する領域設定部をさらに備えている。これにより、運用時に、ユーザが測定領域を任意に設定できる。そして、前記測定部は、前記領域設定部により設定された前記測定領域から抽出したエッジと前記パラメータ設定部により設定されたオフセットパラメータとを用いて、前記ワークに対する寸法測定を行うことができる。

本開示の第４の側面に係る前記測定ヘッドは、第一の測定ヘッドと、第二の測定ヘッドとを含んでいる。前記画像取得部は、前記第一の測定ヘッドを用いて前記第一の画像を生成させ、前記第二の測定ヘッドを用いて前記第二の画像を生成させ、生成した第一の画像及び第二の画像を取得する。第一の測定ヘッド及び第二の測定ヘッドを用いることで、測定ヘッドを移動させることなく、第一の画像及び第二の画像を生成できるので、両画像の生成時間を短縮できる。

本開示の第５の側面に係る前記画像取得部は、互いに異なる第一の座標系及び第二の座標系をそれぞれ有する前記第一の画像及び前記第二の画像を取得することができる。前記測定部は、前記画像取得部で取得された前記第一の画像上で複数の測定領域が指定されると前記第一の座標系で寸法測定を行うことができ、また、前記画像取得部で取得された前記第二の画像上で複数の測定領域が指定されると、前記第二の座標系で寸法測定を行い、前記オフセットパラメータを用いて前記第一の座標系と前記第二の座標系との対応関係を算出して、前記ワークの寸法測定を行うことができるので、各々の座標系で正確な寸法測定が可能になる。

本開示の第６の側面に係る表示部は、前記情報取得部が前記第一の輪郭及び前記第二の輪郭を通る直線を前記幾何情報として取得した場合、前記第一の輪郭と前記第二の輪郭とが前記直線上に並ぶように、前記第一の画像と前記第二の画像とを表示するように構成されている。これにより、実際のワークの形状に対応するように、第一の画像と第二の画像とが表示されるので、ユーザが測定箇所を直感的に把握し易くなる。

本開示の第７の側面に係る表示部は、前記パラメータ設定部により設定されたオフセットパラメータを用いて前記第一の画像に対して前記第二の画像をオフセットした状態で表示することができるので、ユーザがワークを直感的に把握し易くなる。さらに、前記表示部は、前記画像取得部で取得された前記第一の画像上で指定された測定領域から前記画像取得部で取得された前記第二の画像上で指定された測定領域に渡って測定ツールを表示することができるので、測定箇所についてもユーザが直感的に把握し易くなる。

本開示の第８の側面に係る表示部は、前記パラメータ設定部により設定されたオフセットパラメータに従って前記第一の画像から前記第二の画像を離間させて表示することができる。

本開示の第９の側面に係るパラメータ設定部は、前記情報取得部によって取得された幾何情報と、前記入力部により入力された前記値とに基づいて前記オフセットパラメータを設定する第一の設定モードと、前記入力部により入力された前記ワークの基準長さに基づいて前記オフセットパラメータを設定する第二の設定モードとを実行可能に構成されている。第一の設定モードでは、幾何情報と、第一の輪郭及び第二の輪郭の相対的な位置関係を示す値とに基づくことで、オフセットパラメータを高精度に設定できる。一方、第二の設定モードでは、幾何情報を利用せずに、ワークの基準長さに基づくことで、オフセットパラメータを簡易に設定できる。

本開示の第１０の側面に係る入力部は、前記第一の輪郭及び前記第二の輪郭の相対的な位置関係を示す前記値として、前記第一の画像が取得されたときの前記受光用筐体の位置と前記第二の画像が取得されたときの前記受光用筐体の位置との高さ方向の差と、前記第一の画像が取得されたときの前記受光用筐体の位置と前記第二の画像が取得されたときの前記受光用筐体の位置との水平方向の差と、前記第一の画像が取得されたときの前記受光用筐体と前記第二の画像が取得されたときの前記受光用筐体とのなす角度とを算出可能に構成されている。つまり、第一の画像が取得されたときの受光用筐体の位置と第二の画像が取得されたときの受光用筐体の位置との２方向の差と、第一の画像が取得されたときの受光用筐体と第二の画像が取得されたときの受光用筐体とのなす角度とを入力することができるので、第一の設定モードにおいて、オフセットパラメータをより一層高精度に設定できる。

本開示の第１１の側面に係るパラメータ設定部は、設定時に前記オフセットパラメータを設定する第一の設定処理と、運用時に前記オフセットパラメータを再度設定する第二の設定処理とを実行可能に構成されている。例えば、運用開始時から時間の経過に伴って周囲の温度が上昇した場合、第一の画像が取得されたときの受光用筐体と、第二の画像が取得されたときの受光用筐体との相対的な位置関係が変化することが考えられる。このような場合に、パラメータ設定部が第二の設定処理を実行することで、第一の画像が取得されたときの受光用筐体と、第二の画像が取得されたときの受光用筐体との相対的な位置関係を正確に維持できる。

以上説明したように、ワークの一の部分及び他の部分のそれぞれに対応する第一の画像及び第二の画像を取得し、第一の画像に含まれる第一の輪郭及び第二の画像に含まれる第二の輪郭の相対的な位置関係を特定するための幾何情報と、両輪郭の相対的な位置関係を示す値とに基づいて、第一の画像が取得されたときの受光用筐体と第二の画像が取得されたときの受光用筐体との相対的な位置関係を示すオフセットパラメータを設定し、設定されたオフセットパラメータを用いてワークに対する寸法測定を行うことができるので、視野範囲を超えるワークの寸法等を測定する場合に、ユーザの使い勝手を良好にしながら、高い測定精度を得ることができる。

本発明の実施形態に係る光学測定装置の模式図である。 測定ヘッドが１組の場合の設置例を示す斜視図である。 測定ヘッドが１組の場合の設置例を示す側面図である。 測定ヘッドが２組の場合の第１の設置例を示す斜視図である。 測定ヘッドが２組の場合の第２の設置例を示す側面図である。 投光用ユニット及び受光用ユニットの光軸に沿った縦断面図である。 光学測定装置の設定時の処理手順の一例を示すフローチャートである。 ２組の測定ヘッドが互いに間隔をあけ、かつ、角度を持って設置された場合を示す説明図である。 ２組の測定ヘッドとワークとの位置関係を示す図である。 設定時の詳細処理手順の一例を示すフローチャートである。 設定用ユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。 第一の画像と第二の画像との相対的な位置関係を示す模式図である。 オフセットパラメータの自動算出処理を示すフローチャートである。 オフセットパラメータを自動算出する例を示す設定用ユーザーインターフェース画面である。 第一の輪郭と第二の輪郭とのなす角度を０゜にした場合の第一の画像及び第二の画像の模式図である。 第一の輪郭と第二の輪郭とを同一直線上に位置付けた場合の第一の画像及び第二の画像の模式図である。 基準長さを反映させた場合の第一の画像及び第二の画像の模式図である。 光学測定装置の運用時の処理手順の一例を示すフローチャートである。 １つの画像上で複数の測定領域が設定された例を示す図である。 測定領域の位置補正を説明する図である。 別形状のワークを撮像した画像を示す図である。 別形状のワークに係る図１５Ａ相当図である。 別形状のワークの貫通孔の中心と円弧部分の中央部を設定した状態を示す図である。 貫通孔の中心と円弧部分の中央部との距離を基準長さとした場合を示す図である。 ２つの貫通孔の中心を通る直線を設定した場合を示す図である。 円弧部分の中央部を通る直線を設定した場合を示す図である。

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光学測定装置１の概略構成を模式的に示すものである。光学測定装置１は、ワークＷが配置される空間Ｓに測定光を投射して測定対象物であるワークＷを測定する装置であり、測定ヘッド２と、制御装置７０と、キーボード８０及びマウス８１と、表示装置（表示部）８２と、記憶装置８３とを備えている。また、制御装置７０にはプログラマブルコントローラ９０が接続されている。キーボード８０及びマウス８１は、光学測定装置１を操作するための操作手段、入力手段の一例であり、例えばタッチパネル式の操作手段等であってもよい。操作手段、入力手段を用いて、光学測定装置１に各種情報の入力や、光学測定装置１の各種設定等を行うことが可能になっている。

表示装置８２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、制御装置７０に接続され、制御装置７０によって制御されるようになっている。記憶装置８３は、例えばハードディスクドライブやＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等で構成されており、制御装置７０に接続され、制御装置７０との間で各種データのやり取りが可能になっている。プログラマブルコントローラ９０は、外部制御機器の一例であり、制御装置７０から出力される所定の制御信号を受信し、外部に接続された各種機器を制御する装置である。

測定ヘッド２は、１つの投光用ユニット１０と１つの受光用ユニット３０とを有している。投光用ユニット１０は、ワークＷが配置される空間Ｓに投射する平行光である測定光を生成する光源１１と、光源１１を保持する光源ホルダ１２と、拡散手段１３と、投光側反射体１４と、投光側テレセントリックレンズ１５と、投光用筐体２０とを備えている。

受光用ユニット３０は、二次元撮像素子３１と、二次元撮像素子３１を保持する撮像素子ホルダ３７と、受光レンズ３３と、絞り３４と、受光側反射体３５と、受光側テレセントリックレンズ３６と、撮像制御部３９と、受光用筐体４０とを備えている。撮像制御部３９は、受光用ユニット３０に設けることができるが、投光用ユニット１０に設けられていてもよい。

また、制御装置７０は、画像取得部７１と、ＤＳＰ７２と、ＣＰＵ７３と、メモリ７４と、入出力回路７５とを備えている。制御装置７０は、例えばパーソナルコンピュータ等で構成することができる。画像取得部７１で取得された設定用の画像や測定用の画像のデータは、ＤＳＰ７２で信号処理された後、ＣＰＵ７３に出力される。ＣＰＵ７３では、例えば測定用の画像のエッジを抽出し、抽出されたエッジを用いて測定部７３ａが寸法測定を実行する。測定用の画像のエッジ抽出処理は従来から周知の手法を用いることができる。寸法測定としては、例えば２つのエッジ間の距離等である。メモリ７４には、ＲＡＭ及びＲＯＭが含まれており、ＣＰＵ７３に所定の機能を実行させるプログラムの記憶や、測定用の画像、設置用の画像、測定結果の一時的な記憶のために利用される部分である。入出力回路７５は、測定用の画像、設定用の画像や測定結果、制御信号を外部へ出力するとともに、キーボード８０やマウス８１の操作状態の入力を受け付ける回路である。測定用の画像、設定用の画像や測定結果は、入出力回路７５から記憶装置８３に出力することができる。また、制御信号は、入出力回路７５からプログラマブルコントローラ９０に出力することができる。さらに、測定用の画像、設定用の画像や測定結果は、所定のユーザーインターフェース画面を示すデータとともに表示装置８２に出力して表示させることができる。ユーザーインターフェース画面は、ＣＰＵ７３で生成することができる。

（光学測定装置１の使用形態）
図２及び図３は、１組の測定ヘッド２を使用してワークＷを測定する場合を示している。投光用ユニット１０と受光用ユニット３０との間に空間Ｓが形成される。また、投光用ユニット１０と受光用ユニット３０との距離（ワーキングディスタンス）は予め設定された距離以内とされている。

投光用ユニット１０及び受光用ユニット３０は、共通の固定部材６０に固定して使用することができるが、固定部材６０を用いることなく、測定を行う現場にある各種部材（図示せず）等に投光用ユニット１０及び受光用ユニット３０を別々に固定して使用することもできる。固定部材６０は、光学測定装置１の一部を構成する部材であり、所定方向に長い金属製の板材で構成され、高い剛性を持っている。固定部材６０の長手方向一側に投光用ユニット１０を取り付け、固定部材６０の長手方向他側に受光用ユニット３０を取り付けて使用する。固定部材６０の形状は、図示した形状に限られるものではなく、例えば中空状の部材であってもよい。

また、この実施形態の説明では、図３に示すように、投光用ユニット１０と受光用ユニット３０とが水平方向に離れていて、両ユニット１０、３０の光軸が水平方向に延び、かつ互いに一致する場合について説明するが、光軸が斜めに延びるように両ユニット１０、３０を配置してもよいし、光軸が上下方向に延びるように両ユニット１０、３０を配置してもよい。つまり、両ユニット１０、３０を互いに向き合わせたとき斜め方向や上下方向となるように配置してもよい。

ワークＷは、その全体が受光用ユニット３０の撮像視野に入る大きさのものであってもよいし、受光用ユニット３０の撮像視野よりも大きなものであってもよい。後者の測定方法の詳細については後述するが、例えば測定ヘッド２の撮像視野にワークＷの一の部分が入るように測定ヘッド２を設置して撮像した後、測定ヘッド２またはワークＷを移動させて当該ワークＷの一の部分とは異なる他の部分が測定ヘッド２の撮像視野に入るように、当該測定ヘッド２を設置して撮像する。測定ヘッド２またはワークＷを移動させる移動装置は、図示しないが例えばモータや流体圧シリンダ等の動力源を備えた装置を使用できる。

図４及び図５は、測定ヘッド２が、第一の測定ヘッド２Ａと、第二の測定ヘッド２Ｂとを含んでいる場合を示している。第一の測定ヘッド２Ａと第二の測定ヘッド２Ｂとは同じものである。第一の測定ヘッド２Ａは、第一の投光用ユニット１０Ａと、第一の受光用ユニット３０Ａとを有しており、第一の固定部材６０Ａに固定されている。第二の測定ヘッド２Ｂは、第二の投光用ユニット１０Ｂと、第二の受光用ユニット３０Ｂとを有しており、第二の固定部材６０Ｂに固定されている。第一の固定部材６０Ａ及び第二の固定部材６０Ｂの一方または両方を用いることなく、測定を行う現場にある各種部材（図示せず）等を用いてもよい。

図４は、第一の測定ヘッド２Ａと第二の測定ヘッド２Ｂとが水平方向に所定の間隔をあけて並ぶように配置されている使用形態を示しているが、図５に示すように、第一の測定ヘッド２Ａと第二の測定ヘッド２Ｂとは鉛直方向または斜め方向に所定の間隔をあけて並ぶように配置されて使用することもできる。第一の投光用ユニット１０Ａと第一の受光用ユニット３０Ａとの間、及び第二の投光用ユニット１０Ｂと第二の受光用ユニット３０Ｂとの間に、空間Ｓが形成される。図５では、ワークＷが例えば円形の板状ワークの場合を示しているが、長尺状ワークであってもよく、ワークＷの形状は特に限定されない。

図４及び図５の使用形態は、ワークＷが第一の測定ヘッド２Ａ（または第二の測定ヘッド２Ｂ）の撮像視野よりも大きなものの場合である。つまり、１つのワークＷの一の部分が第一の測定ヘッド２Ａの撮像視野に入るように第一の測定ヘッド２Ａを設置し、そのワークＷの他の部分が第二の測定ヘッド２Ｂの撮像視野に入るように第二の測定ヘッド２Ｂを設置している。

図２、３に示す測定ヘッド２と、図４、５に示す第一の測定ヘッド２Ａ及び第二の測定ヘッド２Ｂとは同じものである。以下、測定ヘッド２を構成する投光用ユニット１０と受光用ユニット３０を順に説明する。尚、測定ヘッドを３組以上有していてもよい。

（投光用ユニット１０の構成）
図６にも示すように、投光用ユニット１０の光源１１は、例えばＩｎＧａＮグリーンＬＥＤ等の発光ダイオード等で構成されており、基板１１ａに実装されている。基板１１ａにはマイクロコンピュータ等からなる撮像制御部３９（図１に示す）が接続されており、この撮像制御部３９により、光源１１が制御される。

基板１１ａは、光源ホルダ１２に固定されている。光源１１は上方へ向けて光を投射する姿勢となっている。光源ホルダ１２には、平行光が得られるように収差補正されたコリメートレンズ１２ａと、光拡散ユニット１２ｂと、１つまたは２つの投光レンズ１２ｃとが設けられている。コリメートレンズ１２ａ、光拡散ユニット１２ｂ及び投光レンズ１２ｃによって拡散手段１３（図１にも示す）が構成されている。光源１１の中心を通って当該光源１１の光放射面に垂直な線上に、コリメートレンズ１２ａ、光拡散ユニット１２ｂ及び投光レンズ１２ｃの光軸が位置するように、コリメートレンズ１２ａ、光拡散ユニット１２ｂ及び投光レンズ１２ｃが配置されている。

コリメートレンズ１２ａは、光源１１の上方に位置しており、光源１１の光がコリメートレンズ１２ａに直接入射するようになっている。コリメートレンズ１２ａに入射した光は、平行光に変換されて上方へ出射する。コリメートレンズ１２ａの光出射面の上方には、光拡散ユニット１２ｂが位置している。光拡散ユニット１２ｂは入射した光を拡散させるための部材であり、光拡散ユニット１２ｂに入射した光は、光拡散ユニット１２ｂを通過することで、拡散されて上方へ出射する。

投光用筐体２０は、受光用筐体４０と対向する面が前面であり、前面は上下方向にのびている。投光用筐体２０の後面は、受光用筐体４０と対向する面と反対に位置する面であり、この後面は、上端に近づくほど前に位置するように傾斜しており、この傾斜角度は、後述する投光側反射体１４の設置角度と対応している。後面の下側からは受光用ユニット３０と接続される信号ケーブルＣ（図２等に示す）が外部へ出ている。また、投光用筐体２０の両側面は互いに平行に上下方向に延びている。投光用筐体２０の下面は、固定部材６０への取付面となっている。

投光用筐体２０の内部には、投光レンズ１２ｃから出射した光を反射する投光側反射体１４が収容されている。この投光側反射体１４は、例えば平板状のミラー等で構成されている。投光側反射体１４は、光源ホルダ１２の投光レンズ１２ｃから出射した光が当該投光側反射体１４の中央部に向けて入射するように配置されている。投光側反射体１４の角度は、投光レンズ１２ｃから入射した光を水平方向に出射するように設定されている。投光側反射体１４は、光路を折りたたむことで投光用筐体２０のサイズを小型化するものであり、投光用筐体２０のサイズを許容するのであれば必ずしも必要ではない。

投光側テレセントリックレンズ１５は、投光用筐体２０における受光用筐体４０と対向する側に取り付けられている。投光用筐体２０における受光用筐体４０と対向する側の壁部には、投光側テレセントリックレンズ１５が嵌め込まれる投光側レンズ取付孔２２が当該壁部を貫通するように形成されている。投光側レンズ取付孔２２の奥側の内周面には、径方向内方へ突出するとともに、周方向に延びる突出部で構成された投光側レンズ取付座２２ａが一体成形されている。この投光側レンズ取付座２２ａに投光側テレセントリックレンズ１５の奥側（光入射側）の端面の周縁部が当接することにより、投光側テレセントリックレンズ１５が投光用筐体２０に対して位置決めされる。

投光側テレセントリックレンズ１５は、光軸が水平となるように配置されている。投光側反射体１４から出射した光は、投光側テレセントリックレンズ１５に入射すると、投光側テレセントリックレンズ１５が空間Ｓに向けた平行光に変換して出射する。空間Ｓにおいて投光側テレセントリックレンズ１５により形成される光像は、投光側テレセントリックレンズ１５の光軸に沿ってその大きさが一定となる。投光側テレセントリックレンズ１５は、投光用筐体２０内に形成された光像を空間Ｓ内にピントのあった光像として結像させる。ピントのあった光像は、投光側テレセントリックレンズ１５の光軸に沿って所定の範囲に形成されるが、これは投光用筐体２０内に形成された光像から投光側テレセントリックレンズ１５までの光路長に応じており、光路長が長いほど光像のピントのあう範囲は広くなる。

コリメートレンズ１２ａから平行光が入射されて光拡散ユニット１２ｂにおいて円形の光像を形成する場合、光拡散ユニット１２ｂを通過した平行光は、光像の各点において平行成分をピークとする角度特性の拡散光として光拡散ユニット１２ｂから出射される。このような角度特性を有する光像を、投光側テレセントリックレンズ１５を介して空間Ｓに照射することで、場所や角度によらず光が略均一な照明光を実現することができる。また、２つの投光レンズ１２ｃにより、光拡散ユニット１２ｂから出射した光の広がり角を狭い角度に調整することで、投光側テレセントリックレンズ１５を通過する光の光密度を高めるようにしてもよい。

投光用筐体２０には、投光側テレセントリックレンズ１５から出射された平行光を空間Ｓへ投射するための投光窓２３が設けられている。投光窓２３は、投光側テレセントリックレンズ１５の光出射面を覆うように形成された略円形の投光側カバーガラス２３ａと、投光側カバーガラス２３ａが取り付けられた投光側枠体２３ｂとを有している。投光側枠体２３ｂは、投光側レンズ取付孔２２における投光側テレセントリックレンズ１５の光出射面側に嵌め込まれて投光用筐体２０に固定されている。

（受光用ユニット３０の構成）
受光用ユニット３０の二次元撮像素子３１は、例えばＣＭＯＳイメージセンサー等で構成されていて、画素がＸ方向とＹ方向の二次元に配列されている。二次元撮像素子３１は、基板３１ａに実装されている。基板３１ａには、撮像制御部３９（図１に示す）が設けられている。撮像制御部３９によって二次元撮像素子３１が制御される。例えば撮像の間隔が数ミリ秒～数十ミリ秒であって各撮像における露光時間が１００マイクロ秒となるように撮像制御部３９によって二次元撮像素子３１が制御される。露光時間が１ミリ秒以下、例えば１００マイクロ秒とすることで、光学測定装置１は高速搬送ワークも止めずに測定可能となる。露光時間は、光源１１の点灯制御と二次元撮像素子３１のシャッター制御とを同期制御してもよい。基板３１ａは、撮像素子ホルダ３７に固定されている。基板３１ａを撮像素子ホルダ３７に固定することで、二次元撮像素子３１を撮像素子ホルダ３７に保持することができる。

撮像素子ホルダ３７には、受光側レンズユニット３８が固定されている。受光側レンズユニット３８の光軸の延長線が二次元撮像素子３１の中央部に対して垂直に交わるように、受光側レンズユニット３８と二次元撮像素子３１との相対的な位置関係が設定されている。受光側レンズユニット３８の上部には、絞り３４（図１に示す）が設けられている。

絞り３４は、受光側テレセントリックレンズ３６を介して受光した平行な光を通過させ、平行な光以外の外乱光を阻止する。これにより外乱光の影響を低減することができる。受光側レンズユニット３８は、像側テレセントリックレンズであってもよい。像側テレセントリックレンズにより、受光側レンズユニット３８と二次元撮像素子３１との間の距離が変化しても、二次元撮像素子３１上に結像される像の大きさは変化しない。例えば撮像素子ホルダ３７が熱膨張することで受光側レンズユニット３８と二次元撮像素子３１との間の距離が変化しても、二次元撮像素子３１上に結像される像の大きさは変化しないため温度変化の影響を低減することができる。投光側テレセントリックレンズ１５を物体側テレセントリックレンズとし、受光側レンズユニット３８を像側テレセントリックレンズとすることで、両側テレセントリックの光学系とすることができる。

受光用筐体４０は、投光用筐体２０と対向する面が前面であり、前面は上下方向にのびている。受光用筐体４０の後面は、投光用筐体２０と対向する面と反対に位置する面であり、この後面は、上端に近づくほど前に位置するように傾斜しており、この傾斜角度は、後述する受光側反射体３５の設置角度と対応している。後面の下側からは投光用ユニット１０と接続される信号ケーブルＣ及び制御装置７０と接続される接続ケーブルＤ（図２等に示す）が外部へ出ている。また、受光用筐体４０の両側面は互いに平行に上下方向に延びている。受光用筐体４０の下面は、固定部材６０への取付面となっている。

図６に示すように、受光側テレセントリックレンズ３６は、受光用筐体４０における投光用筐体２０と対向する側に取り付けられており、その光軸が投光側テレセントリックレンズ１５と同じ光軸上に位置するように配置されている。受光用筐体４０における投光用筐体２０と対向する側の壁部には、受光側テレセントリックレンズ３６が嵌め込まれる受光側レンズ取付孔４２が当該壁部を貫通するように形成されている。受光側レンズ取付孔４２の奥側の内周面には、径方向内方へ突出するとともに、周方向に延びる突出部で構成された受光側レンズ取付座４２ａが一体成形されている。この受光側レンズ取付座４２ａに受光側テレセントリックレンズ３６の奥側（光出射側）の端面の周縁部が当接することにより、受光側テレセントリックレンズ３６が受光用筐体４０に対して位置決めされる。

受光用筐体４０には、投光側テレセントリックレンズ１５から出射されて空間Ｓを通過した平行光を受光側テレセントリックレンズ３６へ入射させるための受光窓４３が設けられている。受光窓４３は、受光側テレセントリックレンズ３６の光入射面を覆うように形成された略円形の受光側カバーガラス４３ａと、受光側カバーガラス４３ａが取り付けられた受光側枠体４３ｂとを有している。受光側枠体４３ｂは、受光側レンズ取付孔４２における受光側テレセントリックレンズ３６の光入射面側に嵌め込まれて受光用筐体４０に固定されている。

受光用筐体４０には、受光側反射体３５が嵌め込まれる受光側反射体取付孔４４が開口している。受光側反射体取付孔４４の奥側の内周面には、径方向内方へ突出するとともに、周方向に延びる突出部で構成された受光側反射体取付座４４ａが一体成形されている。この受光側反射体取付座４４ａに受光側反射体３５の奥側の端面の周縁部が当接することにより、受光側反射体３５が受光用筐体４０に対して位置決めされる。受光用筐体４０には、反射体取付孔４４を受光用筐体４０の外から覆うカバー４４ｄが取り付けられている。

受光側反射体３５は、例えば平板状のミラー等で構成されている。受光側反射体３５は、受光側テレセントリックレンズ３６の光出射面から出射した光が当該受光側反射体３５の中央部に向けて入射するように配置されている。受光側反射体３５の角度は、受光側テレセントリックレンズ３６を通過した光を反射して折り返し、受光側レンズユニット３８へ向けて出射するように設定されている。受光側反射体３５によって光を折り返すようにしているので、発熱源である二次元撮像素子３１と受光側テレセントリックレンズ３６とを離すことができる。

（制御装置７０の構成）
図１に示すように、受光用ユニット３０に設けられている撮像制御部３９は、接続ケーブルＤを介して制御装置７０の画像取得部７１によって制御されて、所定のタイミングで光源１１に光を照射させるとともに、二次元撮像素子３１により撮像させる。受光用ユニット３０を駆動する電力は、接続ケーブルＤを介して制御装置７０から供給される。接続ケーブルＤには、耐屈曲ケーブルを用いることができ、受光用ユニット３０及び投光用ユニット１０をロボットアーム等の可動部に設置し、制御装置７０を非可動に設置する等、分離して配置することができる。光源１１と二次元撮像素子３１との同期は、信号ケーブルＣによってとることができる。例えば撮像の間隔が数ミリ秒～数十ミリ秒であって各撮像における露光時間が１００マイクロ秒となるように撮像制御部３９によって二次元撮像素子３１に撮像タイミング及び露光タイミングを定義するタイミング信号が供給され、撮像制御部３９によって光源１１に信号ケーブルＣを介して発光タイミングを定義するタイミング信号が供給される。光源１１を駆動する電力は信号ケーブルＣを介して受光用ユニット３０から供給される。

空間Ｓを通過した平行光は、受光窓４３を通過して受光側テレセントリックレンズ３６に入射した後、受光側反射体３５で反射して折り返されてから絞り３４、受光レンズ３３を通過する。そして、ワークＷの影像が二次元撮像素子３１の撮像面で結像する。制御装置７０の画像取得部７１は、二次元撮像素子３１を制御して当該二次元撮像素子３１により撮像させてワークＷの画像を生成させ、生成された画像を取得する。取得されたワークＷの画像は略円形の画像となる。ＤＳＰ７２は、画像取得部７１により取得された測定用の画像にフィルタ処理等の画像処理を実行する。ＣＰＵ７３は、ＤＳＰ７２から出力された測定用の画像のエッジを抽出し、抽出されたエッジを用いて寸法測定を実行する。測定用の画像や測定結果等は一時的にメモリ７４に記憶することができる。測定用の画像や測定結果等は入出力回路７５から記憶装置８３、プログラマブルコントローラ９０及び表示装置８２に出力される。

（光学測定装置の設定時）
光学測定装置１は、当該光学測定装置１の運用前に各種設定を行うことができる。以下、図７に示すフローチャートに基づいて光学測定装置１の設定時の処理手順の一例を説明する。図７に示すフローチャートは、ユーザによる設定処理開始の操作が行われたことを検出するとスタートする。例えば、設定開始ボタン等をユーザが操作すると、ステップＳＡ１に進み、測定設定の元になる基準画像を設定する。

まず、図８に示すように、第一の測定ヘッド２Ａと第二の測定ヘッド２Ｂとを用いて、図９に示すように配置されたワークＷの測定を行う場合について説明する。ワークＷは、長尺状のワークであり、その長さ寸法Ａ１を光学測定装置１で測定するものとする。また、このワークＷは、受光用ユニット３０が有する二次元撮像素子３１の撮像視野よりも大きなものであり、固定された１つの測定ヘッド２では、一方の端部しか撮像視野に入らないので、第一の測定ヘッド２Ａと第二の測定ヘッド２Ｂとを用いている。第一の測定ヘッド２Ａの撮像視野には、ワークＷの一方の端部（一の部分）Ｗ１が少なくとも入り、第二の測定ヘッド２Ｂの撮像視野には、ワークＷの他方の端部（他の部分）Ｗ２が少なくとも入るように、第一の測定ヘッド２Ａ及び第二の測定ヘッド２Ｂと、ワークＷとを配置する。

図８に示すように、第一の測定ヘッド２Ａの受光用ユニット３０Ａの受光用筐体４０Ａと、第二の測定ヘッド２Ｂの受光用ユニット３０Ｂの受光用筐体４０Ｂとは、水平方向に距離Ｘだけ離れ、鉛直方向に距離Ｙだけ離れている。距離Ｘ，Ｙは、例えば第一の測定ヘッド２Ａの受光用筐体４０Ａに点Ｐ１を設定し、第二の測定ヘッド２Ｂの受光用筐体４０Ｂにおいて、上記点Ｐ１に対応する部分に点Ｐ２を設置した時、点Ｐ１と、点Ｐ２の水平方向の距離、鉛直方向の距離とすることができる。

また、本明細書においては便宜上、第一の測定ヘッド２Ａと第二の測定ヘッド２Ｂとの位置のずれの観点から説明しているが、以下で説明の方法に基づいて、第一の測定ヘッド２Ａの撮像視野と第二の測定ヘッド２Ｂの撮像視野同士の距離Ｘ、距離Ｙ、角度θを算出しても良い。この場合、第一の測定ヘッド２Ａの撮像視野と第二の測定ヘッド２Ｂの撮像視野はそれぞれ独立した座標系を有しているため、後述のオフセットパラメータを用いて、両座標系を対応させることで、二つの撮像視野にまたがるワークＷの寸法を測定することができる。

さらに、第二の測定ヘッド２Ｂの受光用筐体４０Ｂは、第一の測定ヘッド２Ａの受光用筐体４０Ａに対して角度θだけ回動している。角度θは、例えば第一の測定ヘッド２Ａの受光用筐体４０Ａの上面と、第二の測定ヘッド２Ｂの受光用筐体４０Ｂの上面とのなす角度とすることができる。尚、距離Ｘと距離Ｙの一方が０であってもよい。また、角度θが０゜であってもよい。

図７に示すフローチャートのステップＳＡ１の詳細を図１３に示している。図１３は、設定時の詳細処理手順の一例を示しており、第一の測定ヘッド２Ａと第二の測定ヘッド２Ｂとの相対的な位置関係を設定、すなわちオフセットパラメータを算出する手順の一例である。具体的には、下記の手順に従って距離Ｘ、Ｙ及び角度θを算出する。算出された距離Ｘ、Ｙ及び角度θは、メモリ７４や記憶装置８３に記憶させておくことができる。

ステップＳＣ１では、図１に示す画像取得部７１が、第一の測定ヘッド２Ａ及び第二の測定ヘッド２Ｂを用いて、それぞれにワークＷの一方の端部Ｗ１及び他方の端部Ｗ２を撮像させて、ワークＷの一方の端部Ｗ１及び他方の端部Ｗ２にそれぞれに対応する第一の画像４０１及び第二の画像４０２を生成させ、生成した第一の画像４０１及び第二の画像４０２を取得する。画像取得部７１が取得した第一の画像４０１及び第二の画像４０２は、メモリ７４に記憶させておくことができる。

第一の画像４０１が取得されたときの受光用筐体４０Ａの位置と、第二の画像４０２が取得されたときの受光用筐体４０Ｂの位置とは、図８に示すように相違している。第一の画像４０１が取得されたときの受光用筐体４０Ａの位置と第二の画像４０２が取得されたときの受光用筐体４０Ｂの位置との高さ方向の差は、距離Ｘで表される。また、第一の画像４０１が取得されたときの受光用筐体４０Ａの位置と第二の画像４０２が取得されたときの受光用筐体４０Ｂの位置との水平方向の差は、距離Ｙで表される。さらに、第一の画像４０１が取得されたときの受光用筐体４０Ａと第二の画像４０２が取得されたときの受光用筐体４０Ｂとのなす角度は、角度θで表される。

ステップＳＣ２では、画像取得部７１により取得された第一の画像４０１及び第二の画像４０２をＣＰＵ７３が受け取り、入出力回路７５を介して表示装置８２に出力し、表示装置８２に表示させる。具体的には、制御装置７０が図１４に示すような設定用ユーザーインターフェース画面３００を生成して表示装置８２に表示させる。設定用ユーザーインターフェース画面３００には、第一の測定ヘッド２Ａの二次元撮像素子３１で撮像された第一の画像４０１を表示するための第一画像表示領域３０１と、第二の測定ヘッド２Ｂの二次元撮像素子３１で撮像された第二の画像４０２を表示するための第二画像表示領域３０２とが表示装置８２の左右に並ぶように設けられている。本例では、図９に示すようにワークＷの長手方向が水平に近い方向に向いているので、ワークＷの長手方向に対応するように、第一画像表示領域３０１と第二画像表示領域３０２とを左右方向に並べることで、ユーザが両表示領域３０１、３０２に表示されているワークＷを直感的に把握できる。尚、ワークＷの長手方向が上下方向に向いているときには、第一画像表示領域３０１と第二画像表示領域３０２とを表示装置８２の上下に並ぶように配置してもよい。

本発明では、取得した幾何情報に基づいて角度θを算出し、ユーザによる入力値により距離Ｘ，Ｙを算出する。すなわち、本発明においては、角度θを算出するための幾何情報及び、距離Ｘ，Ｙを算出するための入力値が必要となる。幾何情報は、角度θが特定できれば良く、直線や円などである。下記では幾何情報として直線を取得する場合について説明する。

ステップＳＣ３では、ユーザによるキーボード８０やマウス８１等の操作に基づいて、第一画像表示領域３０１に表示されている第一の画像４０１に含まれる第一の輪郭３０６を指定し、第二画像表示領域３０２に表示されている第二の画像４０２に含まれる第二の輪郭３０８を指定する。このとき、図９に示すように、ワークＷの輪郭が、一方の端部Ｗ１から他方の端部Ｗ２まで連続する直線部分Ｗａを含んでいる場合には、図１４に示すように、第一の画像４０１上で領域３０５をワークＷにおける一方の端部Ｗ１寄りの直線部分Ｗａを含むように指定し、また、第二の画像４０２上で領域３０７をワークＷにおける他方の端部Ｗ２寄りの直線部分Ｗａを含むように指定する。そうすると、指定部７３ｂは、領域３０５内のエッジ情報を元にして、直線部分Ｗａの一部を第一の輪郭３０６として指定するとともに、領域３０７内のエッジ情報を元にして、直線部分Ｗａの別の部分を第二の輪郭３０８として指定する。第一の輪郭３０６及び第二の輪郭３０８の指定処理は、図１に示すＣＰＵ７３によって構成される指定部７３ｂで実行される。

具体的には、設定用ユーザーインターフェース画面３００には、第一の輪郭３０６の指定方法を教示する第一指定方法教示領域３０３と、第二の輪郭３０８の指定方法を教示する第二指定方法教示領域３０４とが設けられている。第一指定方法教示領域３０３には、マウス８１のポインタを第一の画像４０１上で一の点から他の点までドラッグ操作することで、第一の画像４０１において第一の輪郭３０６として指定したい領域が自動的に指定されることが記載されている。同様に、第二指定方法教示領域３０４には、マウス８１のポインタを第二の画像４０２上で一の点から他の点までドラッグ操作することで、第二の画像４０２において第二の輪郭３０８として指定したい領域が自動的に指定されることが記載されている。

ユーザがマウス８１のポインタを操作して第一の輪郭３０６として指定したい領域３０５を指定すると、指定部７３ｂはその領域３０５内のエッジ情報を元にして、第一の画像４０１に含まれる第一の輪郭３０６を指定する。また、ユーザがマウス８１のポインタを操作して第二の輪郭３０８として指定したい領域３０７を指定すると、指定部７３ｂはその領域３０７内のエッジ情報を元にして、第二の画像４０２に含まれる第二の輪郭３０８を指定する。領域３０５、３０７の形状は矩形状に限られるものではなく、例えば円形であってもよい。指定された領域３０５及び領域３０７は、後述する運用時におけるオフセットパラメータ自動更新に用いるため、図１８におけるサーチ領域と併せてメモリ７４や記憶装置８３に記憶される。

ステップＳＣ４では、図１に示すＣＰＵ７３によって構成される情報取得部７３ｃが、指定部７３ｂにより指定された第一の輪郭３０６及び第二の輪郭３０８の相対的な角度関係、すなわち角度θを特定するための幾何情報を取得する。本例では、第一の輪郭３０６及び第二の輪郭３０８が共通の直線部分Ｗａ上の一部であるため、第一の輪郭３０６及び第二の輪郭３０８を通る直線Ｌを特定し、特定した直線Ｌを幾何情報として取得する。どのような幾何形状を幾何情報として取得するかは予め設定されているか、ユーザによって指定を受け付けても良い。

ステップＳＣ５では、図１５Ａに簡略化して示すように、ステップＳＣ３で指定された第一の輪郭３０６と第二の輪郭３０８とが直線状に並ぶ、すなわち、第一の輪郭３０６と第二の輪郭３０８とのなす角度が０゜となるように、第一の画像４０１を固定したままで第二の画像４０２を回転させる。尚、第二の画像４０２を固定したままで第一の画像４０１を回転させることによって第一の輪郭３０６と第二の輪郭３０８とのなす角度が０゜となるようにしてもよい。また、第一の画像４０１と第二の画像４０２の両方を回転させることによって第一の輪郭３０６と第二の輪郭３０８とのなす角度が０゜となるようにしてもよい。この時の回転角度が角度θとしてメモリ７４や記憶装置８３に記憶される。なお、本例では便宜のため、幾何情報として直線が取得された場合に、第一の輪郭３０６と第二の輪郭３０８とのなす角が０°となるように自動調整される例を説明したが、ユーザのワークに応じて、０°以外の角度に自動調整されるようにしても良い。自動調整される角度については、予めユーザによって入力されても良く、情報取得部７３ｃに取得される幾何情報に含めても良い。

ステップＳＣ６では、図１５Ｂに簡略化して示すように、第一の輪郭３０６及び第二の輪郭３０８が同一直線Ｌ上に配置されるように、第一の画像４０１を固定したままで第二の画像４０２を移動させる。尚、第二の画像４０２を固定したままで第一の画像４０１を移動させることによって第一の輪郭３０６と第二の輪郭３０８とが同一直線Ｌ上に配置されるようにしてもよい。また、第一の画像４０１と第二の画像４０２の両方を移動させることによって第一の輪郭３０６と第二の輪郭３０８とが同一直線Ｌ上に配置されるようにしてもよい。

ステップＳＣ７では、図１５Ｃに簡略化して示すように、ワークＷの基準長さを指定するために領域３２０、３２１を指定する。具体的には、ユーザがマウス８１のポインタを操作して第一の画像４０１上でワークＷの一方の端部Ｗ１が含まれるように領域３２０を指定するとともに、第二の画像４０２上でワークＷの他方の端部Ｗ２が含まれるように領域３２１を指定する。ＣＰＵ７３は、領域３２０内のエッジ情報を元にしてワークＷの一方の端部Ｗ１に対応する直線３２２を特定し、また、領域３２１内のエッジ情報を元にしてワークＷの他方の端部Ｗ２に対応する直線３２３を特定する。

本発明では、幾何情報を取得することで角度θを求めた後、距離Ｘ，Ｙを算出するための値の入力を受け付ける。すなわち、この入力値は、幾何情報によって画像４０１及び４０２の角度関係が特定された状態で、一定方向にどれだけ離間しているのかを特定するための値である。

ステップＳＣ８では、ユーザがキーボード８０やマウス８１等を操作してワークＷの長さの実寸を入力する。ワークＷの長さの実寸は、一方の端部Ｗ１と他方の端部Ｗ２との距離であることから、ステップＳＣ７で特定された直線３２２と直線３２３との長手方向の相対的な位置関係、即ち、第一の輪郭３０６と第二の輪郭３０８との長手方向の相対的な位置関係を示す値である。ワークＷの長さの実寸を、第一の輪郭３０６及び第二の輪郭３０８を通る直線Ｌに沿ったワークＷの基準長さと呼ぶ。この基準長さをワークＷの代表長さと呼んでもよい。入力された基準長さおよびステップＳＣ７で指定された領域３２０、３２１は後述する運用時のオフセットパラメータ自動更新に用いるため、図１８におけるサーチ領域と併せてメモリ７４や記憶装置８３に記憶される。

ステップＳＣ９では、図１４に示す第一の画像４０１と第二の画像４０２との相対的な位置関係を図１５Ｃに示す第一の画像４０１と第二の画像４０２との相対的な位置関係にするためのパラメータを図１に示すパラメータ設定部７３ｄが算出するとともに、算出したパラメータをオフセットパラメータとして設定する。算出時には、ステップＳＣ５で取得した幾何情報と、ステップＳＣ８でユーザにより入力された値（基準長さ）とに基づいて、第一の画像４０１が取得されたときの受光用筐体４０Ａと第二の画像４０２が取得されたときの受光用筐体４０Ｂとの相対的な位置関係を算出する。具体的には、図１５Ｃに示すように、第一の測定ヘッド２Ａの受光用筐体４０Ａと第二の測定ヘッド２Ｂの受光用筐体４０Ｂとの水平方向の距離Ｘ、第一の測定ヘッド２Ａの受光用筐体４０Ａと第二の測定ヘッド２Ｂの受光用筐体４０Ｂとの鉛直方向の距離Ｙ、及び第一の測定ヘッド２Ａの受光用筐体４０Ａに対する第二の測定ヘッド２Ｂの受光用筐体４０Ｂの角度θが、オフセットパラメータとして自動的に算出される。このようにして設定されたオフセットパラメータはメモリ７４や記憶装置８３に記憶しておく。

オフセットパラメータは、１枚の第一の画像４０１及び第二の画像４０２に基づいて１回だけ算出してもよいし、複数枚の第一の画像４０１及び第二の画像４０２を取得し、複数回算出してもよい。オフセットパラメータを複数回算出する場合には、統計処理を施して最終的なオフセットパラメータを設定してもよい。例えば、算出された複数のオフセットパラメータの平均値を運用時に適用する最終的なオフセットパラメータとして設定してもよいし、算出された複数のオフセットパラメータの最頻値を運用時に適用する最終的なオフセットパラメータとして設定してもよい。ステップＳＣ１０では、第一の画像４０１の直線３２２と第二の画像４０２の直線３２３との間隔がステップＳＣ８で入力された基準長さと合うように、第一の画像４０１を固定したままで第二の画像４０２を移動させる。尚、第二の画像４０２を固定したままで第一の画像４０１を移動させることによって基準長さと合わせるようにしてもよい。また、第一の画像４０１と第二の画像４０２の両方を移動させることによって基準長さと合わせるようにしてもよい。オフセットパラメータの設定処理は、図１に示すＣＰＵ７３によって構成されるパラメータ設定部７３ｄが実行する。

上記実施例では、幾何情報として直線を取得し、入力値を入力する際に領域３２０及び３２１を指定することで輪郭３２２及び３２３を指定する例について説明したが、幾何情報及び入力値の入力方法は上述の方法に限定されない。例えば、第一の画像４０１及び第二の画像４０２において、連続する円弧部分が含まれている場合には、幾何形状として円形状を取得しても良い。この場合、第一の輪郭と第二の輪郭が円形状になるように、角度θが算出される。また、第一の画像４０１及び第二の画像４０２において、連続する折れ線（たとえば２本の直線が挟角１２０度となるように繋がった線）が含まれている場合には、幾何形状として折れ線を取得しても良い。この場合、第一の輪郭と第二の輪郭が挟角１２０度の折れ線上に位置するように視野が回転され、角度θが算出される。なお、ワークのうち、第一の画像４０１に含まれる部分と、第二の画像４０２に含まれる部分との間は、必ずしも“連続する”幾何形状である必要はない。例えば、棒状ワークであって、第一の画像４０１に含まれる部分と、第二の画像４０２に含まれる部分とは、いずれも直線であるが、それらの間は、波打った曲線であるワークを考えた場合でも、第一の画像４０１中の第一の輪郭と第二の画像４０２中の第二の輪郭とのなす角が０°となるように視野を回転させ、角度θを求めればよい。また、Ｌ字状ワークについても同様である。具体的には、第一の画像４０１に含まれる縦線の部分と、第二の画像４０２に含まれる横線の部分とは、９０°の直交関係を有するので、縦線の部分に対応する第一の輪郭と横線に対応する第二の輪郭とのなす角が９０°となるように視野を回転させ、角度θを求めればよい。このとき、Ｌ字状ワークの角部分は、たとえば面取りされたり丸みを帯びたりしていてもよく、どのような形状であっても構わない。

要するに、取得される幾何情報としては、ユーザによって指定された２つの輪郭の相対的な位置関係（少なくともθ回転量）を算出するために使用される幾何的な情報であるといえる。

また、上記実施例では、入力値の入力方法について、領域３２０及び３２１を指定し、輪郭３２２及び３２３を検出して、基準長さを入力する実施例について説明したが、必ずしも領域３２０及び３２１を指定する必要はない。例えば、第一の画像と第二の画像それぞれにおいて点を指定し、基準長さを指定する方法もある。ただし、この場合、基準長さをとる方向が多数考えられるため、基準長さをとる方向も併せて指定する必要がある。すなわち、本発明においては、入力値及び基準長さをとる方向を特定するための情報も必要である。一方、上述した輪郭３２２及び３２３を指定する方法では、基準長さをとる方向が一意に定まるため、ユーザによる指定を省略することができる。

要するに、第一の画像における第一の輪郭と、第二の画像における第二の輪郭とが、どの方向に沿ってどれくらいの距離離れているかを示すＸＹ平面上の相対的な位置関係を入力することが必要である。例えば、幾何情報としてＬ字（Ｌ字状ワークの形状）を採用した場合、第一の画像における第一の輪郭（縦線部分）と、第二の画像における第二の輪郭（横線部分）とが、縦線方向にどれくらいの距離離れているか、横線方向にどれくらいの距離離れているか、をそれぞれユーザに入力させてもよい。また、幾何情報として上述した直線を採用した場合には、“どの方向に沿って”は既に特定されているので、ＸＹ平面上の相対的な位置関係として、どれくらいの距離離れているかを示す基準長さを入力すればよい。図１５Ｃに示すように、ユーザが領域３２０や領域３２１を指定し、輪郭３２２及び３２３を検出して、ユーザに基準長さを入力させるようにしてもよい。

なお、幾何情報として、どのような形状を取得すべきか（直線、円弧、Ｌ字など。基準幾何情報といってもよい）については、メモリ７４又は記憶装置８３などに予め記憶されている。ＣＰＵ７３は、第一の画像及び第二の画像から、この基準幾何情報を参照して、第一の輪郭及び第二の輪郭の相対的な位置関係を特定するための幾何情報を取得する。

以下、オフセットパラメータの設定処理について具体的に説明する。距離Ｘ、Ｙ及び角度θについて説明すると、距離Ｘ、Ｙ及び角度θは、第一の輪郭３０６及び第二の輪郭３０８の相対的な位置関係を示す値である。すなわち、図８に示すように、第一の測定ヘッド２Ａと第二の測定ヘッド２Ｂとが水平方向に距離Ｘだけ離れているということは、第二の測定ヘッド２Ｂで撮像された第二の画像４０２は、第一の測定ヘッド２Ａで撮像された第一の画像４０１よりも距離Ｘだけ水平方向に離れているということであり、よって、距離Ｘは、第一の輪郭３０６及び第二の輪郭３０８の水平方向の相対的な位置関係を示す値である。また、第一の測定ヘッド２Ａと第二の測定ヘッド２Ｂとが鉛直方向に距離Ｙだけ離れているということは、第二の測定ヘッド２Ｂで撮像された第二の画像４０２は、第一の測定ヘッド２Ａで撮像された第一の画像４０１よりも距離Ｙだけ鉛直方向に離れているということであり、よって、距離Ｙは、第一の輪郭３０６及び第二の輪郭３０８の鉛直方向の相対的な位置関係を示す値である。さらに、第二の測定ヘッド２Ｂが第一の測定ヘッド２Ａに対して角度θだけ回動しているということは、第二の測定ヘッド２Ｂで撮像された第二の画像４０２は、第一の測定ヘッド２Ａで撮像された第一の画像４０１に対して角度θだけ回動しているということであり、よって、角度θは、第一の輪郭３０６及び第二の輪郭３０８の回動方向の相対的な位置関係を示す値である。

図１４に示すように第一の輪郭３０６及び第二の輪郭３０８が指定された場合、パラメータ設定部７３ｄは、図１２に模式的に示すように、距離Ｘ、Ｙ及び角度θを、第一の測定ヘッド２Ａの受光用筐体４０Ａと、第二の画像４０２が取得されたときの第二の測定ヘッド２Ｂの受光用筐体４０Ｂとの相対的な位置関係を示すオフセットパラメータとして設定し、メモリ７４や記憶装置８３に記憶しておく。

ステップＳＣ１０では、設定用ユーザーインターフェース画面３００の表示を更新し、図１２に示すように、ステップＳＣ９で設定されたオフセットパラメータに従い、第二の画像４０２を第一の画像４０１に対して移動させた状態で表示させる。これにより、ユーザはワークＷの形状を直感的に把握できる。

なお、図１０に示すフローチャートは変形例を示すものである。ステップＳＢ１では、ヘッドの相対的な位置関係を設定する。ステップＳＢ２はステップＳＣ１に、ステップＳＢ３はステップＳＣ２に、ステップＳＢ４はステップＳＣ３に、ステップＳＢ５はステップＳＣ４に、ステップＳＢ６はステップＳＣ９に、ステップＳＢ７はステップＳＣ１０にそれぞれ相当している。

以上が図７に示すフローチャートのステップＳＡ１における処理である。その後、ステップＳＡ２に進む。ステップＳＡ２では、ユーザが測定方法を選択する。測定方法の選択は、測定ツールの選択のことであり、複数種の測定ツールの中から選択可能になっている。測定ツールとしては、例えば線と線との距離を測定する「線－線」ツール、線と点との距離を測定する「線－点」ツール、点と点との距離を測定する「点－点」ツール、円と円との距離を測定する「円－円」ツール、円の直径を測定する「円径」ツール等があり、これら以外の測定ツールがあってもよい。

測定方法の選択が終わると、図７に示すフローチャートの次のステップＳＡ３に進む。ステップＳＡ３ではユーザが画像測定要素の設定を行う。具体的には、設定用ユーザーインターフェース画面３００の第一画像表示領域３０１に表示されている第一の画像４０１及び第二画像表示領域３０２に表示されている第二の画像４０２内で、ステップＳＡ２で選択した測定方法に応じた測定領域の設定を行う。測定領域の設定は、ＣＰＵ７３によって構成される領域設定部７３ｅで実行される。

例えば、本例では、測定ツールの一例である「線－線」ツールに応じた測定領域を表示する形態として、図１２に示すように、ユーザが第一の画像４０１上で第一の輪郭３０６を指定したときと同様に領域３３５を指定すると、当該領域３３５が領域設定部７３ｅによって測定領域として設定される。測定領域３３５内のエッジ情報を元にして第一の輪郭３０６を一方のエッジとして抽出する。また、ユーザが第二の画像４０２上で第二の輪郭３０８を指定したときと同様に領域３３７を指定すると、当該領域３３７が領域設定部７３ｅによって測定領域として設定される。測定領域３３７内のエッジ情報を元にして第二の輪郭３０８を他方のエッジとして抽出する。

測定領域３３５内のエッジと、測定領域３３７内のエッジとの距離が「線－線」ツールによって測定される寸法に相当するので、測定ツールの一例である寸法線３１０が生成されて設定用ユーザーインターフェース画面３００に表示される。寸法線３１０は、第一の画像４０１上で指定された測定領域３３５から第二の画像４０２上で指定された測定領域３３７に渡って表示される。

画像測定要素の設定が終わると、図７に示すフローチャートの次のステップＳＡ４に進む。ステップＳＡ４ではユーザが測定条件として、例えば平均回数等を指定する。測定条件の指定が終わると、図７に示すフローチャートの次のステップＳＡ５に進む。ステップＳＡ５ではユーザが公差を指定する。

公差の指定が終わると、図７に示すフローチャートの次のステップＳＡ６に進む。ステップＳＡ６では、画像測定要素の詳細設定の有無を判定する。画像測定要素の詳細設定があればステップＳＡ７に進む一方、画像測定要素の詳細設定がなければステップＳＡ７を飛ばしてステップＳＡ８に進む。ステップＳＡ７では、画像測定要素の詳細設定を行うことができる。その後、ステップＳＡ８に進むと、測定要素が他にもあるか否かを判定する。測定要素が他にもある場合には、ステップＳＡ２に戻り、当該他の測定要素について測定方法を選択する。測定要素が他にもない場合には、ステップＳＡ９に進み、特徴量情報を登録する。特徴量情報の登録とは、位置補正の登録のことである。

特徴量情報の登録が終了すると、ステップＳＡ１０に進み、測定設定の情報がすべて記憶装置８３に保存される。測定設定の情報には、第一の画像４０１、第二の画像４０２、測定ツールの情報が含まれる。測定ツールの情報には、エリアの座標とサイズ、平均回数、公差等が含まれる。

（第二の設定モード）
距離Ｘ、Ｙ及び角度θのうち、距離Ｘのみを光学測定装置１によって自動算出し、オフセットパラメータとして設定することもでき、この設定モードを第二の設定モードとする。オフセットパラメータの自動算出処理の基本的なフローチャートを図１３に示す。本例においては、第一の測定ヘッド２Ａの受光用ユニット３０Ａと、第二の測定ヘッド２Ｂの受光用ユニット３０Ｂは、図８に示した距離Ｘ、距離Ｙ及び角度θのうち、距離Ｙ及び角度θがないものとみなせる相対位置関係にあるものとする。ただし、第二の設定モードでは、距離Ｙ及びθは既知の値であるとして、距離Ｘのオフセットパラメータのみを自動で算出する。

スタート後のステップＳＣ１では、ワークＷの一方の端部Ｗ１及び他方の端部Ｗ２にそれぞれに対応する第一の画像４０１及び第二の画像４０２を生成させ、生成した第一の画像４０１及び第二の画像４０２を取得する。

ステップＳＣ２では、設定用ユーザーインターフェース画面３００の第一画像表示領域３０１及び第二画像表示領域３０２にそれぞれ第一の画像４０１及び第二の画像４０２を表示させる。

ステップＳＣ３では、図１２に示されるようにユーザによるキーボード８０やマウス８１等の操作に基づいて、第一画像表示領域３０１に表示されている第一の画像４０１に含まれる第一の輪郭３０６を指定し、第二画像表示領域３０２に表示されている第二の画像４０２に含まれる第二の輪郭３０８を指定する。

ステップＳＣ７では、図１５Ｃに簡略化して示すように、距離Ｘを算出するために領域３２０と領域３３０を指定し、両者間の距離３４０をユーザが入力する。これにより、距離Ｘ及び距離Ｙを算出することができ、距離Ｘ，距離Ｙ及び角度θの三つのオフセットパラメータを算出することができる。

具体的には、ユーザがマウス８１のポインタを操作して第一の画像４０１上でワークＷの一方の端部Ｗ１が含まれるように領域３２０を指定するとともに、第二の画像４０２上でワークＷの他方の端部Ｗ２が含まれるように領域３２１を指定する。ＣＰＵ７３は、領域３２０内のエッジ情報を元にしてワークＷの一方の端部Ｗ１に対応する直線３２２を特定し、また、領域３２１内のエッジ情報を元にしてワークＷの他方の端部Ｗ２に対応する直線３２３を特定する。

ステップＳＣ８では、ユーザがキーボード８０やマウス８１等を操作してワークＷの長さの実寸を入力する。ワークＷの長さの実寸は、一方の端部Ｗ１と他方の端部Ｗ２との距離であることから、ステップＳＣ７で特定された直線３２２と直線３２３との長手方向の相対的な位置関係、即ち、第一の輪郭３０６と第二の輪郭３０８との長手方向の相対的な位置関係を示す値である。ワークＷの長さの実寸を、第一の輪郭３０６及び第二の輪郭３０８を通る直線Ｌに沿ったワークＷの基準長さと呼ぶ。この基準長さをワークＷの代表長さと呼んでもよい。

ステップＳＣ１０では、図１４に示す第一の画像４０１と第二の画像４０２との相対的な位置関係を図１５Ｃに示す第一の画像４０１と第二の画像４０２との相対的な位置関係にするための距離Ｘを図１に示すパラメータ設定部７３ｄが算出するとともに、算出したパラメータをオフセットパラメータとして設定する。算出時には、ステップＳＣ５で取得した幾何情報と、ステップＳＣ８でユーザにより入力された値（基準長さ）とに基づいて、第一の画像４０１が取得されたときの受光用筐体４０Ａと第二の画像４０２が取得されたときの受光用筐体４０Ｂとの相対的な位置関係を算出する。このようにして設定されたオフセットパラメータはメモリ７４や記憶装置８３に記憶しておく。

ステップＳＣ９では、第一の画像４０１の直線３２２と第二の画像４０２の直線３２３との間隔がステップＳＣ８で入力された基準長さと合うように、第一の画像４０１を固定したままで第二の画像４０２を移動させる。尚、第二の画像４０２を固定したままで第一の画像４０１を移動させることによって基準長さと合わせるようにしてもよい。また、第一の画像４０１と第二の画像４０２の両方を移動させることによって基準長さと合わせるようにしてもよい。

オフセットパラメータは、１枚の第一の画像４０１及び第二の画像４０２に基づいて１回だけ算出してもよいし、複数枚の第一の画像４０１及び第二の画像４０２を取得し、複数回算出してもよい。オフセットパラメータを複数回算出する場合には、統計処理を施して最終的なオフセットパラメータを設定してもよい。例えば、算出された複数のオフセットパラメータの平均値を運用時に適用する最終的なオフセットパラメータとして設定してもよいし、算出された複数のオフセットパラメータの最頻値を運用時に適用する最終的なオフセットパラメータとして設定してもよい。

以上が光学測定装置１の設定時の処理手順の流れである。図１３のフローチャートで示すステップＳＣ１～ＳＣ１０が第一の設定モードであり、この第一の設定モードでは、情報取得部７３ｃによって取得された幾何情報と、ユーザによって入力された入力値とに基づいてオフセットパラメータを設定することができるので、高精度なオフセットパラメータの設定が可能になる。よって、第一の設定モードを高精度モードと呼ぶことができる。一方、距離Ｘのみを自動算出する設定モードは第二の設定モードであり、この第二の設定モードでは、ユーザがワークＷの基準長さのみ入力すればよいので、オフセットパラメータを簡易に設定することができる。よって、第二の設定モードを簡易モードと呼ぶことができる。

（光学測定装置の運用時）
次に、光学測定装置１の設定後、光学測定装置１を実際の測定現場で運用する手順について図１６に示すフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートは、ユーザによる所定の測定開始操作が行われた場合のように、制御装置７０がトリガ信号を発行するとスタートする（ステップＳＤ１）。トリガ信号は、外部からの入力信号であってもよいし、制御装置７０が所定のタイミングで発行するものであってもよい。ステップＳＤ２では、撮像制御部３９が投光用ユニット１０の光源１１を発光させる。光源１１が発光したタイミングに合わせて撮像制御部３９が、第一の測定ヘッド２Ａ及び第二の測定ヘッド２Ｂの二次元撮像素子３１にそれぞれ撮像処理を実行させる。撮像処理のタイミングは同じであってもよいし、異なっていてもよい。

その後、ステップＳＤ３に進み、第一の測定ヘッド２Ａ及び第二の測定ヘッド２Ｂの二次元撮像素子３１で撮像された第一の画像４０１及び第二の画像４０２を画像取得部７１によって取得する。ステップＳＤ３で取得された第一の画像４０１及び第二の画像４０２は、測定用の画像であり、第一の画像４０１にはワークＷの一方の端部Ｗ１が含まれており、また第二の画像４０２にはワークＷの他方の端部Ｗ２が含まれている。

ステップＳＤ３で測定用の画像を取得した後、ステップＳＤ４に進む。ステップＳＤ４では、ビニング、即ち取得した測定用の画像の４画素を１画素に結合して、画像サイズを１／４にするとともに、画像フィルタ処理として測定用の画像の平均化処理を行う。平均化処理としては、例えば、複数枚の画像を重ねることで平均化する等の方法を挙げることができる。

次いで、ステップＳＤ５に進んで測定用の画像をＤＳＰ７２に転送する。その後、ステップＳＤ６に進んで測定エリア部画像抽出を行う。設定情報の測定エリアの情報（エリアの座標とサイズ）をもとに、測定用の画像からエッジ処理を行う範囲を切り出す。

しかる後、ステップＳＤ７に進んでエッジ処理を行う。ステップＳＤ７では、測定用の画像における測定エリア内でエッジを求めることができ、例えば図１５Ｃに示すように、領域３２０、３２１を指定している場合には、ワークＷの一方の端部Ｗ１に対応する直線３２２と、他方の端部Ｗ２に対応する直線３２３とを求めることができる。このとき、測定エリアの向き（Ｘ方向、Ｙ方向）に対してエッジ処理を行うことでエッジを求めることができる。エッジ処理では例えばガウシアンフィルタと微分処理とが用いられ、微分波形のピークを算出することでエッジが抽出される。また、画素単位からｍｍ単位への変換も行うことができる。

エッジ処理の後、ステップＳＤ８に進む。ステップＳＤ８では、図１に示すＣＰＵ７３によって構成される測定部７３ａによる測定処理が実行される。まず、設定時にパラメータ設定部７３ｄにより設定されたオフセットパラメータ（距離Ｘ、Ｙ、角度θ）を測定部７３ａが読み込む。測定部７３ａは、オフセットパラメータを用いて、ワークＷの一方の端部Ｗ１に対応する直線３２２と、他方の端部Ｗ２に対応する直線３２３との相対的な位置関係を図１５Ｃに示すように設定する。この状態で、直線３２２と直線３２３との距離を算出する。つまり、測定部７３ａは、オフセットパラメータを用いて、ワークＷに対する寸法測定を行うことができる。

また、オフセットパラメータを用いることで、図１５Ｃに示すように第一の画像４０１と第二の画像４０２との相対的な位置関係を設定することができる。これにより、表示装置８２は、第一の画像４０１に対して第二の画像４０２をオフセットした状態で表示することができる。第一の画像４０１と第二の画像４０２との間隔は予め入力されているワークＷの基準長さに応じて変化し、基準長さが長ければ、第一の画像４０１から第二の画像４０２を離間させて表示することができる。これにより、実際のワークＷに近い直感的な表示形態とすることができる。

直線３２２と直線３２３との距離を測定するための測定ツール３４０は、第一の画像４０１上で指定された測定領域から第二の画像４０２上で指定された測定領域に渡って表示される。これにより、ユーザは実際のワークＷのどの部分の寸法を測定しているのかを把握し易くなる。

測定処理の後、ステップＳＤ９に進む。ステップＳＤ９では、判定処理、即ち、設定情報の公差設定値を元にして、測定された数値が良品を示すものであるか、不良品を示すものであるか判定（良否判定）が行われる。

（第一の画像と第二の画像の座標系）
第一の測定ヘッド２Ａと第二の測定ヘッド２Ｂとは異なるものなので、第一の測定ヘッド２Ａの二次元撮像素子３１で撮像された第一の画像４０１は、第一の座標系を有しており、また、第二の測定ヘッド２Ｂの二次元撮像素子３１で撮像された第二の画像４０２は、第一の座標系とは異なる第二の座標系を有している。したがって、画像取得部７１は、互いに異なる第一の座標系及び第二の座標系をそれぞれ有する第一の画像４０１及び第二の画像４０２を取得することになる。上記では、第一の測定ヘッド２Ａ及び第二の測定ヘッド２Ｂの物理的な離間距離Ｘ，Ｙ及び角度θをオフセットパラメータとして算出する例を示したが、第一の測定ヘッド２Ａの撮像視野と第二の測定ヘッド２Ｂの撮像視野とを対応させる、すなわち第一の座標系と第二の座標系とを対応させるオフセットパラメータを算出することで２つの撮像視野に亘ってワークＷの寸法を測定することができる。

図１７に示すように、ユーザが第一の画像４０１上で例えば２つの測定領域３５０、３５１を指定した場合、一方の測定領域３５０内のエッジ情報に基づいて輪郭３５２を指定することができ、他方の測定領域３５１内のエッジ情報に基づいて別の輪郭３５３を指定することができる。このように第一の画像４０１上で２つの測定領域３５０、３５１が指定されると、測定部７３ａは、一方の測定領域３５０内の輪郭３５２と、他方の測定領域３５１内の輪郭３５３との距離を示す測定ツールである寸法線３５４を生成する。生成された寸法線３５４は第一の画像４０１に表示される。そして、測定部７３ａは、第一の座標系を用いて輪郭３５２、３５３の距離を算出する。

同様に、ユーザが第二の画像４０２上で例えば２つの測定領域３５５、３５６を指定した場合、測定部７３ａは、第二の画像４０２における一方の測定領域３５５内の輪郭３５７と、他方の測定領域３５６内の輪郭３５８との距離を示す測定ツールである寸法線３５９を生成する。生成された寸法線３５９は第二の画像４０２に表示される。そして、測定部７３ａは、第二の座標系を用いて輪郭３５７、３５８の距離を算出する。

つまり、測定部７３ａは、第一の画像４０１上で複数の測定領域３５０、３５１が指定されると第一の座標系で寸法測定を行う一方、第二の画像４０２上で複数の測定領域３５５、３５６が指定されると、第二の座標系で寸法測定を行うように構成されている。各画像４０１、４０２上で設定可能な測定領域の数は２つに限られるものではない。

（オフセットパラメータの再設定機能）
光学測定装置１は、その運用時にオフセットパラメータを再設定（更新）することができるように構成されている。例えば第一の測定ヘッド２Ａや第二の測定ヘッド２Ｂが固定されている部材の温度変化による熱膨張等に起因して、光学測定装置１の運用開始時と比較して第一の測定ヘッド２Ａと第二の測定ヘッド２Ｂとの相対的な位置関係が変化する場合が考えられる。第一の測定ヘッド２Ａと第二の測定ヘッド２Ｂとの相対的な位置関係が設定時から変化した場合、設定時のオフセットパラメータを用いて測定していると、測定誤差が大きくなるおそれがあるので、オフセットパラメータを、現在の相対的な位置関係を反映させたものに更新し、更新したオフセットパラメータを用いて測定する必要がある。

このことに対応した機能として、本実施形態のパラメータ設定部７３ｄは、光学測定装置１の設定時にオフセットパラメータを設定する第一の設定処理と、光学測定装置１の運用時にオフセットパラメータを再度設定する第二の設定処理とを実行可能に構成されている。第一の設定処理は、上述した図１０や図１３に示すフローチャートに従った設定処理である。この設定が完了した後、光学測定装置１の運用に移行する。光学測定装置１が運用に移行した後、任意のタイミングで、一時的に運用を停止し、図１０や図１３に示すフローチャートに従った設定処理を再び実行する。第二の設定処理を開始するタイミングは、光学測定装置１が運用開始されてから所定時間経過したタイミングであってもよいし、所定回数の測定が完了したタイミングであってもよいし、時刻に基づいて設定されるタイミングであってもよい。オフセットパラメータを更新することで、長時間に渡って正確な測定を行うことができる。なお、上記の説明において設定時とはワークＷを用いてオフセットパラメータを算出する工程を指し、運用時とは、設定時に用いたワークＷとは異なるワークの寸法を測定する時を指す。

（オフセットパラメータ算出用領域の位置補正機能）
第一の測定ヘッド２Ａや第二の測定ヘッド２Ｂの位置関係が変わると、光学測定装置１の設定時に設定した算出したオフセットパラメータでは、正確にワークの寸法を測定することができない。

このことに対応した機能として、本実施形態の領域設定部７３ｅは、第一の測定ヘッド２Ａや第二の測定ヘッド２Ｂの位置の変化に対応するように、運用時に自動でオフセットパラメータを更新することが可能に構成されている。

具体的には、図１８に示すように、図１３におけるステップＳＣ７にてオフセットパラメータの算出用に設定した領域３２０よりも大きなサーチ領域３４５を設定するとともに、ワークＷの一方の端部Ｗ１を含む形状をサーチ形状として登録しておく。また、ワークＷの一方の端部Ｗ１を含む形状と、領域３２０との相対的な位置関係も特定しておく。その後、第一の測定ヘッド２Ａや第二の測定ヘッド２Ｂの位置関係が再設定されると、サーチ領域３４５内に対してパターンサーチを実行する。これにより、ワークＷの一方の端部Ｗ１を含む形状の位置や姿勢を特定することができるので、領域３２０をワークＷの一方の端部Ｗ１に対して当初の位置関係となるように配置できる。また、図１３のステップＳＣ３にて幾何情報を取得するために設定した領域３０５についても、これらよりも大きなサーチ領域を設定し記憶しておくことで、ワークＷに対して当初の位置関係で配置することができる。

第二の画像４０２についても同様であり、領域３２１よりも大きなサーチ領域３４７を設定するとともに、ワークＷの他方の端部Ｗ２を含む形状をサーチ形状として登録しておく。また、ワークＷの他方の端部Ｗ２を含む形状と、測定領域３３７との相対的な位置関係も特定しておく。また、領域３０６についても、これらよりも大きなサーチ領域を設定し記憶しておくことで、ワークＷに対して当初の位置関係で配置することができる。その後、第一の測定ヘッド２Ａや第二の測定ヘッド２Ｂの位置関係が変化又は再設定されると、サーチ領域３４７内に対してパターンサーチを実行する。これにより、ワークＷの他方の端部Ｗ２を含む形状の位置や姿勢を特定することができるので、測定領域３３７をワークＷの他方の端部Ｗ２に対して当初の位置関係となるように配置できる。これにより、オフセットパラメータＸ，Ｙ，θを算出するために設定した各領域を当初の位置関係で配置できるため、オフセットパラメータを自動で算出することができる。

（１組の測定ヘッドによる測定）
図２に示すように、１組の測定ヘッド２を使用してワークＷを測定することもできるが、ワークＷが撮像視野よりも大きな場合には、図示しないが移動装置によって測定ヘッド２を移動させ、第一の位置と第二の位置とに切替可能とする。第一の位置は、ワークＷの一方の端部Ｗ１が二次元撮像素子３１の撮像視野に入る位置であり、また、第二の位置は、ワークＷの他方の端部Ｗ２が二次元撮像素子３１の撮像視野に入る位置である。

第一の位置にある測定ヘッド２により、ワークＷの一方の端部Ｗ１が含まれる第一の画像４０１を取得することができる。また、第二の位置にある測定ヘッド２により、ワークＷの他方の端部Ｗ２が含まれる第二の画像４０２を取得することができる。この場合、パラメータ設定部７３ｄは、第一の位置にある受光用筐体４０と第二の位置にある受光用筐体４０との相対的な位置関係を示すオフセットパラメータを設定することになる。

（別形状のワーク）
図１９Ａは、図９に示すワークＷとは形状の異なるワークＷＡを撮像した画像を示すものである。第一の画像４０１において領域３０５を指定すると、領域３０５内のエッジ情報に基づいて直線状の第一の輪郭３０６が指定される。また、第二の画像４０２において領域３０７を指定すると、領域３０７内のエッジ情報に基づいて直線状の第二の輪郭３０８が指定される。図１９Ｂは、図１５Ａに相当する図であり、第一の輪郭３０６と第二の輪郭３０８とのなす角度が予め定められた所定の角度となるように、第二の画像４０２を回転させている。上述したように所定の角度は幾何情報に含まれて情報取得部に取得されても良い。

図２０Ａは、ワークＷＡの一方の端部近傍に形成された円形の第１貫通孔Ｗ３の輪郭（第一の輪郭）を指定した場合を示しており、その輪郭の中心点Ｗ３ａと、ワークＷＡの他方の端部近傍に形成された円弧状の輪郭（第二の輪郭）の周方向の中央の点Ｗ５とを示している。中心点Ｗ３ａは、円形の輪郭が特定されると自動で算出される。

図２０Ｂは、第１貫通孔Ｗ３の中心点Ｗ３ａと円弧部分の中央の点Ｗ５との距離、即ち、第１貫通孔Ｗ３の円形の輪郭と円弧状の輪郭との相対的な位置関係を示す値を基準長さとしており、この基準長さをユーザが入力することで、第１貫通孔Ｗ３の中心Ｗ３ａと円弧部分の中央の点Ｗ５との距離が基準長さとなるように、第二の画像４０２を移動させる。基準長さをとる方向、つまり移動させる方向は基準長さを入力する際にユーザに指定させても良いし、予め定められていても良い。このように、情報取得部７３ｃが取得する幾何情報は、直線に限られるものではなく、例えば、円形の輪郭の中心点であってもよいし、円弧状の輪郭の周方向の中央の点であってもよい。

また、図２１Ａは、ワークＷＡの一方の端部近傍に形成された円形の第２貫通孔Ｗ６の中心点Ｗ６ａと、第１貫通孔Ｗ３の中心点Ｗ３ａ及び第２貫通孔Ｗ６の中心点Ｗ６ａを通る直線３６０とを示している。図２１Ｂは、円弧部分の周方向の中央の点Ｗ５を通って直線３６０に平行な直線３７０を示している。情報取得部７３ｃはこのようにして幾何情報としての直線３６０、３７０を取得することができる。

直線３６０と直線３７０との相対的な位置関係を示す値として距離Ｅをユーザが入力することで、直線３６０と直線３７０との距離が距離Ｅとなるように、第二の画像４０２を移動させる。これにより、柱状や棒状以外の複雑な形状のワークＷＡについても、円や円弧状の輪郭を指定することで、オフセットパラメータを設定することができる。

（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、ワークＷ、ＷＡの一部に対応する第一の画像４０１が取得されるとユーザ操作に基づいて第一の輪郭を指定することができ、また、ワークＷ、ＷＡの他の部分に対応する第二の画像４０２が取得されるとユーザ操作に基づいて第二の輪郭を指定することができる。各輪郭の指定後、第一の輪郭及び第二の輪郭の相対的な位置関係を特定するための幾何情報として直線や点を取得し、この幾何情報と、第一の輪郭及び第二の輪郭の相対的な位置関係を示す値とに基づいて、第一の画像４０１が取得されたときの受光用筐体４０と第二の画像４０２が取得されたときの受光用筐体４０との相対的な位置関係を示すオフセットパラメータを自動で設定できる。この設定されたオフセットパラメータを用いて、ワークＷ、ＷＡに対する寸法測定を行うことができるので、ユーザは容易にかつ正確な測定結果を得ることができる。

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、本発明に係る光学測定装置は、ワークが配置される空間に測定光を投射してワークを測定する場合に使用することができる。

１ 光学測定装置
１０ 投光用ユニット
１１ 光源
１５ 投光側テレセントリックレンズ
２０ 投光用筐体
２３ 投光窓
３０ 受光用ユニット
３１ 二次元撮像素子
３６ 受光側テレセントリックレンズ
４０ 受光用筐体
４３ 受光窓
７１ 画像取得部
７３ａ 測定部
７３ｂ 指定部
７３ｃ 情報取得部
７３ｄ パラメータ設定部
７３ｅ 領域設定部
Ｗ、ＷＡ ワーク

Claims (11)

1. ワークが配置される空間に投射される平行光を生成する投光側テレセントリックレンズが取り付けられ、投光窓を有する投光用筐体と、前記空間を通過した平行光が入射する受光側テレセントリックレンズ及び前記受光側テレセントリックレンズを通過した光を受光する二次元撮像素子が取り付けられ、受光窓を有する受光用筐体とを含む測定ヘッドを有し、前記投光窓と前記受光窓とが対向するように設置された状態で、前記空間に配置される前記ワークに対する寸法測定を行う光学測定装置において、
   前記測定ヘッドを用いて、前記二次元撮像素子の撮像視野よりも大きなワークの一の部分及び当該一の部分とは異なる他の部分を撮像させて、当該一の部分及び当該他の部分のそれぞれに対応する第一の画像及び第二の画像を生成させ、生成した前記第一の画像及び前記第二の画像を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部により取得された前記第一の画像及び前記第二の画像を表示する表示部と、
   ユーザ操作に基づいて、前記第一の画像に含まれる第一の輪郭を指定し、前記第二の画像に含まれる第二の輪郭を指定する指定部と、
   前記指定部により指定された前記第一の輪郭及び前記第二の輪郭の相対的な位置関係を特定するための幾何情報を取得する情報取得部と、
   前記第一の輪郭及び前記第二の輪郭の相対的な位置関係を示す値を入力する入力部と、
   前記情報取得部によって取得された幾何情報と、前記入力部により入力された前記値とに基づいて、前記第一の画像を取得した前記受光用筐体と前記第二の画像を取得した前記受光用筐体との相対的な位置関係を示すオフセットパラメータを設定するパラメータ設定部と、
   前記パラメータ設定部により設定されたオフセットパラメータを用いて、前記ワークに対する寸法測定を行う測定部と、を備える光学測定装置。
2. 請求項１に記載の光学測定装置において、
   前記情報取得部は、前記第一の輪郭及び前記第二の輪郭を通る直線を前記幾何情報として取得するように構成され、
   前記入力部は、前記情報取得部で取得された前記直線に沿った前記ワークの基準長さを入力するように構成されている光学測定装置。
3. 請求項１または２に記載の光学測定装置において、
   前記画像取得部で取得された前記第一の画像及び前記第二の画像上で測定領域を設定する領域設定部をさらに備え、
   前記測定部は、前記領域設定部により設定された前記測定領域から抽出したエッジと前記パラメータ設定部により設定されたオフセットパラメータとを用いて、前記ワークに対する寸法測定を行うように構成されている光学測定装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の光学測定装置において、
   前記測定ヘッドは、第一の測定ヘッドと、第二の測定ヘッドとを含んでおり、
   前記画像取得部は、前記第一の測定ヘッドを用いて前記第一の画像を生成させ、前記第二の測定ヘッドを用いて前記第二の画像を生成させる光学測定装置。
5. 請求項４に記載の光学測定装置において、
   前記画像取得部は、互いに異なる第一の座標系及び第二の座標系をそれぞれ有する前記第一の画像及び前記第二の画像を取得し、
   前記測定部は、前記画像取得部で取得された前記第一の画像上で複数の測定領域が指定されると前記第一の座標系で寸法測定を行う一方、前記画像取得部で取得された前記第二の画像上で複数の測定領域が指定されると、前記第二の座標系で寸法測定を行い、前記オフセットパラメータを用いて前記第一の座標系と前記第二の座標系との対応関係を算出して、前記ワークの寸法測定を行うように構成されている光学測定装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の光学測定装置において、
   前記表示部は、前記情報取得部が前記第一の輪郭及び前記第二の輪郭を通る直線を前記幾何情報として取得した場合、前記第一の輪郭と前記第二の輪郭とが前記直線上に並ぶように、前記第一の画像と前記第二の画像とを表示するように構成されている光学測定装置。
7. 請求項６に記載の光学測定装置において、
   前記表示部は、前記パラメータ設定部により設定されたオフセットパラメータを用いて前記第一の画像に対して前記第二の画像をオフセットした状態で表示するとともに、前記画像取得部で取得された前記第一の画像上で指定された測定領域から前記画像取得部で取得された前記第二の画像上で指定された測定領域に渡って測定ツールを表示するように構成されている光学測定装置。
8. 請求項６に記載の光学測定装置において、
   前記表示部は、前記パラメータ設定部により設定されたオフセットパラメータに従って前記第一の画像から前記第二の画像を離間させて表示するように構成されている光学測定装置。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載の光学測定装置において、
   前記パラメータ設定部は、前記情報取得部によって取得された幾何情報と、前記入力部により入力された前記値とに基づいて前記オフセットパラメータを設定する第一の設定モードと、前記入力部により入力された前記ワークの基準長さに基づいて前記オフセットパラメータを設定する第二の設定モードとを実行可能に構成されている光学測定装置。
10. 請求項９に記載の光学測定装置において、
    前記入力部は、前記第一の輪郭及び前記第二の輪郭の相対的な位置関係を示す前記値として、前記第一の画像が取得されたときの前記受光用筐体の位置と前記第二の画像が取得されたときの前記受光用筐体の位置との高さ方向の差と、前記第一の画像が取得されたときの前記受光用筐体の位置と前記第二の画像が取得されたときの前記受光用筐体の位置との水平方向の差と、前記第一の画像が取得されたときの前記受光用筐体と前記第二の画像が取得されたときの前記受光用筐体とのなす角度とを算出可能に構成され、
    前記パラメータ設定部は、前記第一の設定モードにおいて、前記高さ方向の差と、前記水平方向の差と、前記角度とに基づいて前記オフセットパラメータを設定する光学測定装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１つに記載の光学測定装置において、
    前記パラメータ設定部は、前記光学測定装置の設定時に前記オフセットパラメータを設定する第一の設定処理と、前記光学測定装置の運用時に前記オフセットパラメータを再度設定する第二の設定処理とを実行可能に構成されている光学測定装置。

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