JP4466281B2 - 画像測定機、およびデータ作成装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検物の輪郭形状の測定を行なう画像測定機に関する。

画像測定機には、被検物の輪郭を一画面だけで撮像できない場合に、被検物を載置するステージを移動させながら、画面から外れる被検物の測定目標点を順次撮像していき、被検物の全輪郭形状を自動測定するものが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１の画像測定機では、撮像した一画面に入る被検物の輪郭部分に対しては同じ画像を使用してエッジ検出を行う。この画像測定機では、測定目標点が一画面から外れる場合、次の測定目標点がＣＣＤカメラの撮像する画面の中心にくるようにステージを移動させた上で、新たに被検物を撮像し、その撮像した画像から被検物のエッジ検出を行う。上記の画像測定機は、被検物の全輪郭形状が測定されるまで、上述の処理を繰り返す。

特開平９−１８９５１２号公報

ところで、被検物には、種々の形状のものがある。そして、特許文献１に記載の画像測定機により、例えば、歯車形状のような入り組んだ形状を有する被検物を撮像する場合に以下の問題が生じることがある。

具体的には、特許文献１の画像測定機では、測定目標点が一画面から外れる場合、被検物の形状に関係なく、次の測定目標点がＣＣＤカメラの撮像する画面の中心にくるようにステージを移動させている。したがって、特許文献１に記載の画像測定機では、被検物が入り組んだ形状を有する場合に、次の測定目標点が画面の中心に入るようにステージを移動させて被検物を撮像しても、すぐにその画面からその後に続く測定目標点が画面から外れる場合がある。すなわち、特許文献１では、被検物が入り組んだ形状を有する場合にステージを頻繁に移動させる必要が生じることがある。このステージを移動する処理は、撮像した画像から複数のエッジを検出する処理に比べて長時間を費やす。そのため、特許文献１により被検物の輪郭形状を測定する場合、被検物の形状によっては、ステージの移動回数が多くなることがあり、結果的に測定処理に長時間を費やしてしまうことがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、画像測定機において、被検物の輪郭形状を測定する測定時間を短縮させることにある。

上記課題を解決するために請求項１に係る発明の画像測定機は、被検物の一部分を撮像して該撮像した画像を出力する撮像装置と、前記被検物を前記撮像装置による撮像位置に対して相対移動させる移動装置と、前記移動装置を制御して、予め設定された前記被検物の測定点の位置を前記撮像位置に相対移動させ、かつ前記撮像装置に前記撮像位置における被検物の画像を出力させる撮像制御部と、前記撮像装置が出力する前記画像内の複数の測定点の座標値を求める画像処理部と、前記撮像位置を、前記被検物に対して予め設定された複数の前記測定点の位置と、前記撮像装置の撮像範囲とに基づいて決定する位置決定部とを有し、前記位置決定部は、測定対象である前記測定点の座標値を前記画像内から求めることができない場合に、前記被検物の当該測定点の位置を前記撮像位置に相対移動させる際の複数の候補位置を、当該測定対象である測定点が前記撮像範囲の所定の位置に配置されるように複数求めて、該複数の候補位置のうち、前記測定対象の測定点を含む測定点が最も多く含まれる候補位置を次に相対移動させる位置に決定する位置決定処理を行うことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像測定機であって、前記画像処理部は、前記撮像装置が出力する前記画像内の複数の測定点の座標値を、予め設定された所定の順番に基づいて求めることを試み、前記位置決定部は、前記画像処理部により前記測定点の座標値を求めることができないとされた場合、当該座標値を求めることができない測定点について前記位置決定処理を行うことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の画像測定機であって、前記画像処理部は、前記画像内の測定点の座標値を測定点の隣接する順番に求め、前記複数の候補位置は、前記撮像装置の前記撮像範囲の上下左右各辺の近傍に設定した複数個の位置のいずれかに前記測定できない隣接する測定点が入るように設定されたものであることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、撮像部が撮像した被検物の画像データを用いて被検物を測定する画像測定機を制御するデータを生成するデータ作成装置であって、前記被検物の輪郭点を示す輪郭点情報を取得する輪郭点情報取得部と、前記撮像部の撮像範囲が含まれる測定条件を取得する測定条件取得部と、前記輪郭点情報および前記測定条件を用いて前記撮像装置に撮像させる前記被検物の位置を決定して、前記撮像部に該決定した被検物の位置を撮像させる制御データを作成する測定手順データ作成部と、を備え、前記測定手順データ作成部は、前記撮像装置に撮像させる前記被検物の位置を決定する際、測定対象である前記輪郭点の座標値を前記画像内から求めることができない場合に、当該測定対象である輪郭点が前記撮像範囲の所定の位置に配置されるように複数の候補位置を求めて、該複数の候補位置のうち、前記輪郭点が最も多く含まれる候補位置を前記撮像装置に撮像させる前記被検物の位置に決定する位置決定処理を行うことを特徴とする。

このように本発明によれば、被検物の輪郭形状の測定時間の短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

最初に、本発明の実施形態が適用された画像測定機の概略について説明する。

図１は、本発明の実施形態が適用された画像測定機の概略を示す図である。図示するように、本実施形態の画像測定機は、測定装置１と、制御ユニット２とを有する。

まず、測定装置１について説明する。測定装置１は、支持体３と、支持体３のベース部３aの上に設けられた被検物６（例えば図４のような被検物）を載置するためのＸＹステージ５と、支持体３の支持部３ｂに支持されている撮像部４と、を有する。

ＸＹステージ５は、制御ユニット２から出力される移動指令情報を受け付け、その受け付けた移動指令情報にしたがいＸＹステージ５を水平２軸方向に駆動させるＸＹステージ駆動部１５（図２参照）と、ＸＹステージ５の座標位置を検出し、その検出したステージの座標位置を示すデータを制御ユニット２に出力するステージ位置検出部１４（図２参照）と、を有する。なお、ＸＹステージ駆動部１５は、例えば、ＸＹステージ５をＸ軸及びＹ軸方向にそれぞれ駆動するＸ軸用モータ及びＹ軸用モータを有する駆動装置により実現される。また、ステージ位置検出部１４は、例えば、ＸＹステージ５のＸ軸及びＹ軸方向の位置をそれぞれ検出するＸ軸用エンコーダ及びＹ軸用エンコーダにより実現される。

ベース部３aには透過照明光学系７が、撮像部４には落射照明光学系９が、それぞれ設けられている。ＸＹステージ５上に、二次元的な輪郭形状を有し、かつ僅かな厚みを有する被検物６が載置され、ベース部３aに設けられた透過照明光学系７又は、撮像部４に設けられた落射照明光学系９により照明される。

撮像部４は、上述の落射照明光学系９と、被検物６の像を結像させる光学倍率が可変の結像光学系１０と、結像された画像を撮影するＣＣＤカメラ８とを有する。撮像部４は、撮像した被検物６の画像を制御ユニット２に出力する。

続いて、制御ユニット２の概略を説明する。制御ユニット２は、モ二タ１１、制御装置１２、および入力装置１３を有する。

制御装置１２は、測定装置１を制御すると共に、測定装置１が撮像した被検物６の画像データを利用して被検物６の輪郭形状を測定する。具体的には、制御装置１２は、測定装置１にＸＹステージ５の移動を指示する移動指令情報を出力してＸＹステージ５を移動させる。制御装置１２は、撮像部４にＸＹステージ５に載置された被検物６を撮像させ、その撮像した画像を取得する。そして、制御装置１２は、取得した画像を用いて被検物６の輪郭形状を測定する。ここで、制御装置１２が取得した画像を用いて被検物６の輪郭形状を測定する処理を、図３を用いて簡単に説明する。

図３は、本実施形態の画像測定機が行う被検物６の輪郭形状を測定する処理を説明するための図である。ここで、制御装置１２は、予め被検物６の複数の測定目標点を保持している。制御装置１２は、測定装置１から被検物６の画像を取得する。制御装置１２は、取得した被検物６の画像上の測定目標点にキャリパ（指標）２７を移動させ、キャリパ２７内の画像を用いて被検物６のエッジの検出を行う。制御装置１２は、１つの測定目標点のエッジの検出をした後は、次の測定目標点にキャリパ（指標）２７を移動させてエッジの検出を行う。図示する例は、「エッジ２９ｘ」を検出した後に、キャリパ２７を移動させて「エッジ２９ｙ」が検出されたことを示している。制御装置１２は、その後、キャリパ２７を「エッジ２９ｙ」に隣接する次の測定目標の「測定目標点２８」に移動させ、次のエッジを検出する処理を行う。なお、取得した画像の測定目標点にキャリパを移動させて順次エッジを検出させる処理は従来技術により実現される。

図１に戻り説明を続ける。制御装置１２は、取得した一画面の画像内に次の測定目標点が無い場合、次の測定目標点が撮像できる位置にＸＹステージ５を移動させた（被検物６の次の測定目標点を撮像部４の撮像位置に相対移動させた）上で、撮像部４に被検物６を撮像させる。さらに、本実施形態の制御装置１２は、ＸＹステージ５を移動させる場合の移動回数を減少させることを考慮して、撮像部４で１回の撮像で撮像させる被検物６の範囲の測定対象範囲全体の中での位置（以下「画面位置」という）を決定する処理を行う。なお、本実施形態では、制御装置１２に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２０と、ＣＰＵ１２０が実行するプログラムやデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置１２１と、データや各種プログラムを記憶するハードディスク等の補助記憶装置１２２と、外部装置との間でデータを授受するＩＯＩ／Ｆ１２３とを有するコンピュータを用いる場合を例にするが、特にこれに限定するものではない。

入力装置１３は、画像測定機の各種機能選択、各種設定等のユーザからの指示やデータを受け付けるユニットで、キーボード、スクロールキー、ハードスイッチ、モニタ１１の表示画面上に貼られたタッチパネルなどで構成される。モニタ１１は、測定装置１で撮像した画像を表示するユニットで、液晶表示装置、ＣＲＴなどで構成される。

続いて、本実施形態の画像測定機の機能構成について説明する。

図２は、本実施形態の画像測定機の機能構成を説明するための図である。

図示するように、測定装置１は、ＸＹステージ駆動部１５、ステージ位置検出部１４、および撮像部４を有する。なお、ＸＹステージ駆動部１５、ステージ位置検出部１４、および撮像部４の機能は上述したので説明を省略する。

制御装置１２は、輪郭点抽出部２０、輪郭形状測定手順作成部２１、測定実行部２２、ステージ制御部２３、画像取得部２４、およびキャリパ制御部２５を有する。また、制御装置１２は、輪郭点データテーブル３０、測定手順データテーブル３１、測定条件テーブル３２、および測定データテーブル３３を保持する。

なお、制御装置１２の補助記憶装置１２２には、上記各部（輪郭点抽出部２０、輪郭形状測定手順作成部２１、測定実行部２２、ステージ制御部２３、画像取得部２４、およびキャリパ制御部２５）の機能を実現するためのプログラム（輪郭点抽出プログラム、輪郭形状測定手順作成プログラム、測定実行プログラム、ステージ制御プログラム、画像取得プログラム、およびキャリパ制御プログラム）が格納されているものとする。そして、上記各部の機能は、ＣＰＵ１２０が補助記憶装置１２２に格納されている上記のプログラムを主記憶装置１２１にロードして実行することにより実現される。また、輪郭点データテーブル３０、測定手順データテーブル３１、測定条件テーブル３２、および輪郭形状測定データテーブル３３は、補助記憶装置１２２および主記憶装置１２１に記憶されているものとする。

輪郭点抽出部２０は、被検物６の輪郭点を示すデータ（輪郭点情報）を生成する。具体的には、輪郭点抽出部２０は、外部装置（図示しない）から被検物６のＣＡＤデータを取得し、取得したＣＡＤデータの図形線をピッチ分割することで輪郭点情報を作成する。輪郭点抽出部２０は、作成した輪郭点情報を輪郭点データテーブル３０に格納する。この輪郭点情報が、画像測定機が被検物６の輪郭形状を測定する際の測定目標点となる。なお、上述したＣＡＤデータの図形線をピッチ分割による輪郭点情報を作成する処理は、従来技術により実現されるものとする。

なお、本実施形態では、被検物６の輪郭点情報を生成する際にＣＡＤデータの図形線をピッチ分割する場合を例にしたが特にこれに限定するものではない。被検物６のＣＡＤデータを利用する代わりに、画像測定機が被検物６の輪郭形状を実際に測定するようにしてもよい。例えば、特許文献１に記載の画像測定装置の自動追尾機能により、被検物６の輪郭点を実際に測定しておく。そして、輪郭点抽出部２０は、実測した輪郭点を輪郭点情報として輪郭点データテーブル３０に格納するようにしてもよい。また、輪郭形状抽出部２０は、他の装置で作成された被検物６の輪郭点、或いは、他の装置で測定された被検物６の輪郭点を取得して、その取得した輪郭点を輪郭点情報として輪郭点データテーブル３０に格納するようにしてもよい。

ここで、本実施形態の画像測定機が測定する被検物６および輪郭点を、図４を用いて説明する。

図４は、本実施形態の画像測定機が測定する被検物の一例を示した図である。図示する被検物６は、歯車形状を有している。図示する各点は、輪郭点抽出部２０により生成された輪郭点を示している。そして、後述する測定実行部２２は、輪郭点（測定目標点）を隣接する順に順次測定して測定結果を測定データテーブル３３に格納していく。

図２に戻り説明を続ける。測定条件テーブル３２には、利用者が入力装置１３を介して入力した画像測定機が行う輪郭形状の各種測定条件が格納されている。この各種測定条件には、撮像部４が撮像する画面条件（一画面で撮像できる範囲、解像度等）、測定開始位置（第1輪郭点）、測定方向（右周りで測定する等の情報）、キャリパ条件（キャリパ２７の範囲、形状等）、および撮像部４のズーム倍率等が含まれている。

輪郭形状測定手順作成部２１は、被検物６の輪郭形状の測定を開始する前段階において、被検物６を測定するための測定手順データを作成する。輪郭形状測定手順作成部２１は、作成した測定手順データを測定手順データテーブル３１に格納する。具体的には、輪郭形状測定手順作成部１２は、被検物６の最適な画面位置（撮像部４で１回の撮像で撮像される被検物６の範囲の測定対象範囲全体の中での位置）を算出する撮像位置決定機能と、求めた被検物６の画面位置を撮像した画像に含まれる測定目標点に対するキャリパ情報（キャリパの位置、角度、大きさ）を算出する測定手順自動作成機能とを有する。なお、輪郭形状測定手順作成部２１が行う測定手順データを作成する処理については、後述する図５において詳細に説明する。

測定実行部２２は、ステージ制御部２３、画像取得部２４、およびキャリパ制御部２５を制御して、被検物６の輪郭形状を測定して、その測定結果を輪郭形状測定データテーブル３３に格納する。具体的には、測定実行部２２は、測定条件テーブル３２および測定手順データテーブル３１に格納されたデータを利用して、ステージ制御部２３を介して、測定装置１のＸＹステージ５を移動させる。また、測定実行部２２は、ステージ制御部２３を介して、ＸＹステージ５の座標位置を取得する。また、測定実行部２２は、画像取得部２４に撮像部４が撮像した被検物６の画像データを取得させる。測定実行部２２は、取得した画像データおよび測定手順データに含まれるキャリパ情報を用いて被検物６のエッジの座標を検出する。測定実行部２２は、検出したエッジの座標および取得したＸＹステージ５の座標位置を用いて各測定点の座標位置を算出する。なお、本実施形態の測定実行部２２が行う取得した被検物６の画像を用いたエッジ検出処理および各測定点の座標位置を算出する処理は、例えば、特許文献１と同様の処理によりエッジ検出および各測定点の座標位置を算出すればよい。

続いて、本実施形態の輪郭形状測定手順作成部２１が行う測定手順データを作成する処理について図５〜７を用いて詳細に説明する。

図５は、本実施形態の画像測定機が行う測定手順データの作成処理のフローを説明するための図である。以下で説明する測定手順データの作成処理では、被検物６の輪郭形状を実際に測定する前段階において、保持している輪郭点および測定条件を利用して、被検物６を撮像する処理のシミュレーションを行う。そして、測定手順データの作成処理では、シミュレーション結果を用いて、撮像部４に撮像させる被検物６の画面位置（撮像部４で１回の撮像で撮像される被検物６の範囲の測定対象範囲全体の中での位置）を求める。さらに、輪郭形状測定手順作成部２１は、被検物６の画面位置における輪郭形状を測定するためのキャリパ情報（キャリパ２７の位置、角度、大きさ）を作成する。

さて、最初に、輪郭形状測定手順作成部２１は、測定条件テーブル３２から測定条件を取得し、輪郭点データテーブル３０から被検物６の輪郭点を取得する（Ｓ１００）。取得する測定条件には、画面条件、キャリパ条件、測定開始位置（第１輪郭点）、測定する輪郭点の方向が含まれている。

続いて、輪郭形状測定手順作成部２１は、Ｓ１００で取得したデータを用いて、最初の測定目標点（第１輪郭点）が含まれる被検物６の画面位置を決定する（Ｓ１０１）。輪郭形状測定手順作成部２１は、決定した画面位置を被検物６の最初の画面位置として測定手順データテーブル３１に格納する。また、輪郭形状測定手順作成部２１は、第１輪郭点を測定目標点に特定してＳ１０３の処理に進む（Ｓ１０２）。

Ｓ１０３では、輪郭形状測定手順作成部２１は、Ｓ１００で取得したキャリパ条件にしたがい、撮像部４が上記の決定した画面位置を撮像した場合を想定して、上記の特定した測定目標点の測定に用いるためのキャリパ２７のキャリパ情報（キャリパ２７の位置、角度、大きさ）を作成する。

続いて、輪郭形状測定手順作成部２１は、上記の画面位置を撮像した場合に、撮像した画像の画面内にＳ１０３でその測定目標点の測定のために作成したキャリパ２７が入るか否か（すなわちその画面内でその測定目標点の測定が可能か否か）を判断する。輪郭形状測定手順作成部２１は、作成したキャリパ２７が上記の画面内に入ると判断した場合にＳ１０９の処理に進む。一方、輪郭形状測定手順作成部２１は、作成したキャリパ２７が上記の画面内に入らないと判断した場合にＳ１０５の処理に進む（Ｓ１０４）。

Ｓ１０９では、輪郭形状測定手順作成部２１は、作成したキャリパ２７のキャリパ情報を測定手順データテーブル３１に格納する。具体的には、輪郭形状測定手順作成部２１は、特定した測定目標点に、作成したキャリパ情報およびその測定目標点が含まれる画面位置を示す情報を対応づけて測定手順データテーブル３１に格納する。

続いて、輪郭形状測定手順作成部２１は、Ｓ１００で取得した測定条件（測定方向）および輪郭点を用いて、取得した被検物の輪郭点の中から次の輪郭点（前に測定目標点として特定した輪郭点に隣接する輪郭点）を選択して、選択した輪郭点を測定目標点に特定する（Ｓ１１０）。

輪郭形状測定手順作成部２１は、Ｓ１００で取得した全ての輪郭点に対してキャリパ２７が作成されているか否かを判定する。具体的には、輪郭形状測定手順作成部２１は、Ｓ１００で取得した輪郭点と測定手順データテーブル３１に格納された測定目標点に対応付けたキャリパ情報を照合することで、全ての輪郭点に対してキャリパ２７が作成されているか否かを判定する。そして、輪郭形状測定手順作成部２１は、全ての輪郭点に対してキャリパ２７が作成されていると判定した場合には処理を終了する。一方、輪郭形状測定手順作成部２１は、全ての輪郭点に対してキャリパ２７が作成されていない場合には、Ｓ１０３の処理に戻りＳ１０３以降の処理を繰り返す（Ｓ１１１）。

続いて、Ｓ１０４において、決定した画面位置を撮像した画面内にＳ１０３で作成したキャリパ２７が入らないと判断した場合に進むＳ１０５の処理について説明する。Ｓ１０５に進む場合とは、被検物６を撮像した一画面の中に測定目標点を測定するためのキャリパ２７が入らないと判断した場合（すなわち、その画面内での測定目標点の測定が不可能な場合）である。ここで、Ｓ１０５に進む場合について図６を用いて説明する。

図６は、被検物６を撮像した一画面の画像を例示したものである。図示する例は、一画面内に測定目標点６１ａ〜６１eを測定するためのキャリパ２７が入ることを示している。また、図示する例は、測定目標点６１eに隣接する次の測定目標点７０を測定するためのキャリパ２７が画面６０内に入らない場合を示している。このような場合に、輪郭形状測定手順作成部２１は、Ｓ１０５以降の処理に進み、次の測定目標点７０を撮像できる画面位置を求めるためのシミュレーションを行う。

具体的には、Ｓ１０５〜Ｓ１０８では、輪郭形状測定手順作成部２１は、現在の画面位置の次の画面位置を求めるためのシミュレーションを行い、効率よく測定目標点の測定が行える画面位置を選択する。なお、図６においては、測定目標点７０は、画面６０内にないためキャリパ２７も画面６０内に入らないわけであるが、測定目標点が画面６０内にある場合でも、その位置によっては（画面内の端の場合など）キャリパ２７が画面６０内に入らないことがある。

Ｓ１０５では、輪郭形状測定手順作成部２１は、現在の画面位置の次の画面位置を求めるためにＮ個の画面位置候補の設定を行う。ここでは、現在の画面位置に対して８個の画面位置候補を設定し、設定した８個の画面位置候補の中から最適な画面位置を選択する場合を例にする。

図７は、本実施形態の画像測定機が設定する画面位置候補を説明するための図である。図７では、（ａ）図に８個の画面位置候補を示し、（ｂ）図に８個の画面位置候補を設定する基準を説明するための図を示している。

（ａ）図に示す例では、現在の画面位置に入らない測定目標点７０が含まれるように設定した８通りの画面位置候補７１ａ〜ｈが示されている。８通りの画面位置候補７１ａ〜ｈは、撮像部４が撮像する画面の上下左右各辺の近傍に設定した８個の位置８０ａ〜ｈ（図７（ｂ）参照）のいずれかに測定目標点７０が入るように設定されたものである。例えば、図７（ａ）の画面位置候補７１ａは、測定目標点７０が画面の上辺付近の位置８０ａにくるように設定されたものである。

図５に戻り説明を続ける。輪郭形状測定手順作成部２１は、Ｓ１０５で設定した画面位置候補７１ａ〜ｈ毎に、それぞれ、測定目標点７０以降に連続して画面位置候補７１ａ〜ｈの中に含まれる輪郭点を算出する。輪郭形状測定手順作成部２１は、Ｓ１０５で設定した画面位置候補７１ａ〜ｈの中から、最も多くの輪郭点数を含んでいる画面位置候補を選択する。例えば、図示する例では、画面位置候補７１ｈに最も多くの輪郭点が含まれている。そのため、輪郭形状測定手順作成部２１は、画面位置候補７１ａ〜ｈの中から画面位置候補７１ｈを選択する。そして、輪郭形状測定手順作成部２１は、選択した画面位置候補を次の画面位置に決定して、決定した画面位置を測定手順データテーブル３１に格納する。なお、測定手順データテーブル３１には、画面位置を示すデータが撮像する順番に対応付けられて格納されるものとする。その後、輪郭形状測定手順作成部２１は、Ｓ１０３の処理に戻る（Ｓ１０６〜１０８）。

Ｓ１０３の処理に戻った輪郭形状手順作成部２１は、上記同様の処理を行い、Ｓ１０８で決定した画面位置を撮像した画面内に入る測定目標点の測定に用いるキャリパ２７を順次作成し、測定目標点に対応付けて作成したキャリパ情報を測定手順データテーブル３１に格納していく。

続いて、本実施形態の測定実行部２２が行う被検物６の測定処理について図８〜９を用いて説明する。

図８および図９は、本実施形態の画像処理機が行う被検物の測定処理のフローを説明するための図である。図８には、測定処理のうちで測定装置１のＸＹステージ５を制御して被検物６を撮像する処理のフローを示している。図９には、測定処理のうちで撮像した被検物６の画像に対するエッジ検出を行い、被検物６の測定点を算出する処理を示している。

最初に図８を用いて、測定装置１のＸＹステージ５を制御して被検物６を撮像する処理を説明する。なお、図示する処理ステップは、上述した図５の処理が行われた後で実行される処理である。

さて、測定実行部２２は、測定手順データテーブル３１に格納されている被検物６の画面位置を示すデータを取得する。測定実行部２２は、取得した画面位置を示すデータを用いて、最初の画面位置を特定する（Ｓ２００）。なお、以下では、被検物６の輪郭形状が一画面内では撮像できない場合を例にする。そのため、測定手順データテーブル３１に格納されている画面位置を示すデータは複数あるものとする。また、画面位置は、撮像する順番に対応付けられているものとする。

測定実行部２２は、被検物６の特定した画面位置を撮像できる位置にステージ制御部２３を制御して、ＸＹステージ５を移動させる（Ｓ２０１）。具体的には、測定実行部２２の指示を受けたステージ制御部２３は、被検物６の特定した画面位置を撮像できる位置にＸＹステージを移動させるための制御データである移動指令情報を作成する。ステージ制御部２３は、ＸＹステージ駆動部１５に作成した移動指令情報を出力する。ＸＹステージ駆動部１５は、移動指令情報を受けて、受け付けた移動指令情報にしたがいＸＹステージ５を移動させる。

続いて、測定実行部２２は、画像取得部２４を制御して、撮像部４に被検物６を撮像させて、その撮像した被検物６の画像を取得する。また、測定実行部２２は、ステージ制御部２３を制御して、測定装置１のステージ位置検出部１４からＸＹステージ５の座標位置を取得する（Ｓ２０２）。この取得した被検物６の画像およびＸＹステージ５の座標位置は、後述する図９の処理に利用される。

その後、測定実行部２２は、Ｓ２００で取得した画面位置を示すデータの全ての画面位置での画像が取得できたか否かを判定する。測定処理部２２は、判定の結果、被検物６の全ての画面位置での画像を取得できたと判定した場合、画像取得処理を終了する。一方、測定処理部２２は、判定の結果、全ての画面位置での画像を取得できていないと判定した場合、Ｓ２００で取得した画面位置を示すデータを用いて次ぎの画面位置を特定して、Ｓ２０１の処理に戻る（Ｓ２０４）。

次に、撮像した被検物６の画像を用いて行う被検物６の測定点を算出する処理を、図９を用いて説明する。

図９の処理は、上述した図８のＳ２０２により被検物６の画像データおよびＸＹステージ５の座標位置を取得した後に行われる処理である。そして、図８のＳ２０２において、各位置で被検物６の画像データを取得するごとに図９の処理が行なわれる。すなわち、図８のＳ２０２において画像を取得した後、測定手順テーブル３１からその画像に対応する情報を取得することによってその画像内での測定を行なうこととなる。また、以下では、被検物６の輪郭を一画面では撮像できない場合を例にする。そのため、画像取得部２４は、被検物６を複数の画面位置に分けて撮像した画像データを取得する。なお、取得する画像データには、撮像した画像の画面位置を示す情報が含まれているものとする。

さて、測定実行部２２は、測定手順データテーブル３１から、被検物６の測定目標点毎に対応付けられているキャリパ情報および画面位置を示す情報を取得する（Ｓ３０１）。

続いて、測定実行部２２は、取得した全ての測定目標点に対する測定処理が終了しているか否かを判定する（Ｓ３０２）。測定実行部２２は、全ての測定目標点に対する測定処理が終了していると判定した場合には処理を終了し、全ての測定目標点に対する測定処理が終了していないと判定した場合にはＳ３０３の処理に進む。

Ｓ３０３では、測定実行部２２は、Ｓ３０１で取得した情報を用いて、取得した画像データが撮像された画面位置に対応付けられている測定目標点を特定する。例えば、本ステップが被検物６の１番目の画面位置を撮像した画像データを取得してから最初に行う処理の場合、Ｓ３０１で取得した測定目標点の中から１番目の画面位置に対応付けられている測定目標点を選択して、その中の１番目の測定目標点を特定する。同様に、本ステップが被検物６の１番目の画面位置を撮像した画像データを取得してから２回目に繰り返される処理の場合、１番目の画面位置に対応付けられている測定目標点を選択して、その中の２番目の測定目標点を特定する。２番目以降の画面位置の画像データに対しても同様の処理を行なう。また、各画像データの３番目以降の測定目標点に対しても同様の処理を行なう。測定実行部２２は、取得した画像および特定した測定目標点に対応付けられているキャリパ情報（キャリパ位置、角度、大きさ）を用いて、画像上の測定目標点上にキャリパ２７を移動させる。

続いて、測定実行部２２は、キャリパ２７内の輪郭形状のエッジを検出して（図４参照）、エッジ座標を算出する。測定実行部２２は、算出したエッジ座標と、上記で取得したＸＹステージ５の座標位置とから測定点を算出する（Ｓ３０４〜３０５）。なお、測定点の算出方法は、上述の通りで従来技術による。

測定実行部２２は、Ｓ３０５で算出した測定点を測定データテーブル３３に格納して（Ｓ３０６）、Ｓ３０２の処理に戻る。

このように、本実施形態では、被検物６の輪郭が一画面で撮像できない場合、一画面から外れる被検物６の次の目標点を含む画面位置の候補を複数通り設定するようにしている。本実施形態では、設定した画面位置の候補に被検物６の輪郭点がいくつ含まれるかをシミュレーションするようにしている。そして、シミュレーションの結果、輪郭点を最も多く含む画面位置の候補を次ぎの画面位置に決定するようにしている。すなわち、本実施形態では、被検物を実測する前段階において、効率よく被検物の輪郭形状を測定できる位置を求めるようにしている。

そして、本実施形態では、シミュレーションで求めた輪郭点を最も多く含む画面位置が撮像できる位置にＸＹステージ５を移動させ、被検物の画像を取得するようにしている。

そのため、本実施形態では、被検物６を測定する際、ＸＹステージの移動回数を減少させることができ、被検物の輪郭形状の測定時間の短縮させることができる。

また、本実施形態では、被検物６を測定するための最適な位置を被検物の実測前に求めているため、被検物毎に撮像部４に撮像させる被検物６の範囲を設定することができる。すなわち、本実施形態では、被検物の形状に関わらず、ＸＹステージの移動回数を減少させることができる。

なお、本発明は以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、一画面から外れる被検物６の次の測定目標点を含む撮像位置の候補を複数通り設定する場合に、撮像部４が撮像する画面の上下左右各辺の近傍に設定した８個の位置８０ａ〜ｈのいずれかに測定目標点７０が入る場合を説明しているが特にこれに限定するものではない（図７参照）。例えば、８個より多くの撮像位置候補を設けるようにしてもよいし、また、８個より少ない数の撮像位置候補を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態では、測定装置と制御ユニットが接続されている画像測定機の構成を説明したが、図５に示した処理ステップの機能を別の装置により実現するようにしてもよい。例えば、輪郭形状測定手順作成部２１、輪郭点データテーブル３０、測定条件テーブル３２、および測定手順データ３１を有する計算機装置の構成にしても、上記同様の作成手順データを作成することができる。そして、その作成手順データを利用して被検物の輪郭形状を測定するようにすれば、上記実施形態と同様に、被検物の輪郭形状測定処理の効率を上げることができる。

本発明の実施形態が適用された画像測定機の概略を示す図である。 本発明の実施形態の画像測定機の機能構成を説明するための図である。 本発明の実施形態の画像測定機が行う被検物６の輪郭形状を測定する処理を説明するための図である。 本発明の実施形態の画像測定機が測定する被検物の一例を示した図である。 本発明の実施形態の画像測定機が行う測定手順データの作成処理のフローを説明するための図である。 本発明の実施形態の画像測定機が測定する被検物の画面例を示した図である。 本発明の実施形態の画像測定機が設定する撮像位置候補を説明するための図である。 本発明の実施形態の画像処理機が行う被検物の測定処理のフローを説明するための図である。 本発明の実施形態の画像処理機が行う被検物の測定処理のフローを説明するための図である。

符号の説明

１…測定装置、２…制御ユニット、３…支持体、３a…支持体３のベース部、３ｂ…支持体３の支持部、４…撮像部、５…ＸＹステージ、６…被検物、７…透過照明光学系、８…ＣＣＤカメラ、９…落射照明光学系、１０…結像光学系、１１…モニタ、１２…制御装置、１３…入力装置、１４…ステージ位置検出部、１５…ＸＹステージ駆動部、２０…輪郭点抽出部、２１…輪郭形状測定手順作成部、２２…測定実行部、２３…ステージ制御部、２４…画像取得部、２５…キャリパ制御部、２７…キャリパ、３０…輪郭点データテーブル、３１…測定手順データ、３２…測定条件テーブル、３３…測定データテーブル、１２０…ＣＰＵ、１２１…主記憶装置、１２２…補助記憶装置、１２３…ＩＯＩ／Ｆ

Claims (4)

1. 被検物の一部分を撮像して該撮像した画像を出力する撮像装置と、
   前記被検物を前記撮像装置による撮像位置に対して相対移動させる移動装置と、
   前記移動装置を制御して、予め設定された前記被検物の測定点の位置を前記撮像位置に相対移動させ、かつ前記撮像装置に前記撮像位置における被検物の画像を出力させる撮像制御部と、
   前記撮像装置が出力する前記画像内の複数の測定点の座標値を求める画像処理部と、
   前記撮像位置を、前記被検物に対して予め設定された複数の前記測定点の位置と、前記撮像装置の撮像範囲とに基づいて決定する位置決定部とを有し、
   前記位置決定部は、測定対象である前記測定点の座標値を前記画像内から求めることができない場合に、前記被検物の当該測定点の位置を前記撮像位置に相対移動させる際の複数の候補位置を、当該測定対象である測定点が前記撮像範囲の所定の位置に配置されるように複数求めて、該複数の候補位置のうち、前記測定対象の測定点を含む測定点が最も多く含まれる候補位置を次に相対移動させる位置に決定する位置決定処理を行うこと
   を特徴とする画像測定機。
2. 請求項１に記載の画像測定機であって、
   前記画像処理部は、
   前記撮像装置が出力する前記画像内の複数の測定点の座標値を、予め設定された所定の順番に基づいて求めることを試み、
   前記位置決定部は、前記画像処理部により前記測定点の座標値を求めることができないとされた場合、当該座標値を求めることができない測定点について前記位置決定処理を行うこと
   を特徴とする画像測定機。
3. 請求項１に記載の画像測定機であって、
   前記画像処理部は、
   前記画像内の測定点の座標値を測定点の隣接する順番に求め、
   前記複数の候補位置は、前記撮像装置の前記撮像範囲の上下左右各辺の近傍に設定した複数個の位置のいずれかに前記測定できない隣接する測定点が入るように設定されたものであること
   を特徴とする画像測定機。
4. 撮像部が撮像した被検物の画像データを用いて被検物を測定する画像測定機を制御するデータを生成するデータ作成装置であって、
   前記被検物の輪郭点を示す輪郭点情報を取得する輪郭点情報取得部と、
   前記撮像部の撮像範囲が含まれる測定条件を取得する測定条件取得部と、
   前記輪郭点情報および前記測定条件を用いて前記撮像装置に撮像させる前記被検物の位置を決定して、前記撮像部に該決定した被検物の位置を撮像させる制御データを作成する測定手順データ作成部と、を備え、
   前記測定手順データ作成部は、
   前記撮像装置に撮像させる前記被検物の位置を決定する際、測定対象である前記輪郭点の座標値を前記画像内から求めることができない場合に、当該測定対象である輪郭点が前記撮像範囲の所定の位置に配置されるように複数の候補位置を求めて、該複数の候補位置のうち、前記輪郭点が最も多く含まれる候補位置を前記撮像装置に撮像させる前記被検物の位置に決定する位置決定処理を行うこと
   を特徴とするデータ作成装置。

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