JP7262651B2 - 情報処理装置、工作システムおよびプログラム - Google Patents

Description

この発明は、工作機械に設置されたワークを計測する技術に関する。

工作機械では、ワークに対して穴あけなどの加工を施す。加工結果を確認する方法として、作業員はワークを工作機械から取り出して器具を使って計測する。加工の途中でワークの加工結果を確認する場合、一旦ワークを取り出して計測した後に再び設置するなどの手間がかかる。

また、ワークを計測する方法として、主軸に取り付けられたタッチプローブを用いることが知られている。この方法では、主軸を移動させその位置でタッチプローブを降下させて、ワークとの接触を検知する。複数箇所を計測する場合には、各箇所に向けて主軸を移動させタッチプローブを降下させるアプローチ動作が必要になる。この方法では、主軸の移動とタッチプローブのアプローチ動作に時間がかかる。また、タッチプローブでは、微細な形状を計測することが難しく、ワークの向きの測定に不向きであるという問題もある。

特開２０１９－１８５５８１号公報

タッチプローブを用いる方法に比べて、高速に計測する方法として、撮像装置を用いて加工されたワークを撮像し、その撮像画像を解析して加工結果を測定することが考えられる。撮像による計測であれば、タッチプローブのアプローチ動作が必要なく、複数箇所を１回の撮像で捉えることができるので、主軸の移動回数も少なくて済む。

特許文献１には、加工途中のワークの画像を撮影する撮影装置を用いる例が記載されている。この例では、撮影された画像を用いて３次元モデルを作成し、加工シミュレーションによる３次元モデルと比較することによって加工不良の有無を判定する。

特許文献１では、画像データから特徴点を抽出して、その特徴点に基づいて３次元モデルを生成すると記載されているものの、具体的にどのような処理を行うかは不明である。具体的に言えば、カメラがどの位置に設置され、ワークをどのように捉えるか不明であるので、ワークの大まかな形状をとらえることが想定され、細かい部分の形状に関する計測は想定されない。

本発明のある態様における情報処理装置は、撮像部または工具が着脱可能に取り付けられる取付部を備える工作機械において工作機械に置かれたワークを撮像するために取付部が移動し撮像位置で撮像部が撮像することで生成される２次元の撮像画像を処理する情報処理装置であって、(i) 工作機械の機械座標をもとに撮像部が所定位置に移動した後に、撮像された撮像画像をもとに、ワークの位置を算出し、かつ、(ii) 撮像部を所定位置から撮像位置に移動した後に、撮像位置において撮像部で撮像された２次元の撮像画像から、ワークのエッジを検出し、検出された複数のエッジからワークの長さを算出する演算部を備える。

本発明によれば、工作機械に設置されたワークを高速に計測する技術を提供できる。

工作機械の概要を示す図である。 工作システムの構成図である。 ワークＷの加工図の例である。 撮像画像から検出されるエッジの例を示す図である。 撮像中心から検出されるエッジの他の例を示す図である。 実施形態におけるシーケンスの例を示す図である。 変形例におけるワークＷの設置状態を示す上面図である。 変形例における撮像画像から検出されるエッジの例を示す図である。 変形例におけるシーケンスを示す図である。 変形例における計測の例を示す図である。 変形例におけるシーケンスを示す図である。 画像外計測で計測される円形穴の撮像画像を示す図である。 測定プログラム編集画面を示す図である。 エッジ検出の概要を示す図である。 面取り量計測の概要を示す図である。

以下に、図面を参照して実施形態に係る工作機械に設置されたワークを計測する工作システムについて説明する。以下の説明では、同一の構成について、同一の符号を付して説明する。

本実施形態では、ＮＣ（Numerical Control）プログラムに基づいて加工を行う過程で、ＮＣプログラムに基づいて工具を交換する際に、次に使う工具を工具交換装置（ＡＴＣ（Automatic Tool Changer））によって、自動的に工作機械の取り付け部（例えば、主軸やタレットなど）に工具を取り付けできる工作機械を用いて説明する。

図１は、工作機械の概要を示す図である。
図の右側に示した工作機械は、正面に開閉可能なドアを有する。この図は、ドアが開いている状態を示している。工作機械の内部を、図の左側に示している。工作機械は、操作盤を含む。また、工作機械には、外部コンピュータ（情報処理装置の一形態）が接続されている。情報処理装置は、図示した外部コンピュータの態様に限らない。操作盤が、情報処理装置を兼ねてもよい。工作機械に外部コンピュータを接続する形態は、一例である。工作機械内に以下で説明する情報処理装置の機能が含まれる形態であってもよい。図示した工作機械の例は、立形マシニングセンタである。テーブル上に設置されたワークＷの上方に、主軸１００がある。主軸１００は、上下方向の軸を中心として回転可能である。主軸１００の先端には、工具（図示せず）が取り付けられる。

主軸１００は、前後方向および左右方向に移動可能である。主軸１００の位置を水平に移動させることによって、ワークＷにおける加工位置が変わる。主軸１００は、上下方向にも移動できる。工作機械は、主軸１００を上下動させることにより、ワークＷと主軸１００の距離を変化させる。

本実施形態では、主軸１００にワークＷの撮像に使用される撮像部６００を取り付けることができる。工作機械は、工具交換装置によって撮像部６００を自動的に取付部に着脱できる構成となっている。主軸１００は、「撮像部が着脱可能に取り付けられる取付部」の例である。工作機械がターニングセンタの場合には、タレットが「工作機械の取付部」に相当する。タレットに撮像部６００を取り付けて、ワークＷを撮像するようにしてもよい。また、複合加工機において、撮像部６００を取り付けるようにしてもよい。いずれの場合も、撮像部６００は、「工作機械の取付部」に着脱可能に取り付けられる。

撮像部６００は、情報処理装置から指示を受けて、工作機械に配置されたワークの撮像を行い、２次元の撮像画像を情報処理装置へ送る。撮像部６００は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子、レンズ、照明装置などを備え、有線または無線による通信が可能である。また、撮像部６００は、有線または無線により給電を受けてもよいし、蓄電池を備えるようにしてもよい。

工作機械の内部には、工具を取付部に装着してワークの加工を行う加工空間がある。閉鎖された加工空間における位置は、機械座標（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）で特定される。機械座標系は、工作機械内の位置と向きを基準とした位置を特定する座標系である。工作機械は、機械座標を基準として動作する。機械座標系の原点の位置は、予め定められているものとする。ワークＷは所定の位置に所定の向きで設置され、ワークＷがそのように設置されていることを前提として、工作機械は動作する。切削などの加工を行う場合には、主軸１００に刃物工具を取り付けて、主軸１００を移動させる動作と回転させる動作を組み合わせて、刃物工具を回転させながら、ワークＷに当たるように制御する。

ワークＷに空けられた穴の径などのワークＷの加工結果を確認する場合、従来は、工作機械からワークＷを取り出して作業員が器具を用いて計測していた。あるいは、工作機械からワークＷを取り出さずに、取付部に取り付けられたタッチプローブを用いて計測を行っていた。

本実施形態は、工作機械に設置された状態のワークＷを撮像部６００で撮像し、得られた撮像画像を解析し、加工結果の計測を行うものである。本実施形態では、工作機械内で切削されたときの状態で固定されたままのワークＷの切削加工結果を、引き続き計測できるように、撮像部６００として、取付部に着脱可能な画像プローブが使用される。取付部において工具と撮像部６００とが交換可能であって、取付部に装着された工具は、ワークＷを加工し、取付部に装着された撮像部６００は、ワークＷを撮像する。工作機械においてワークＷを工具で加工した後に、取付部に取り付けられていた工具が収納部に戻され、収納部にある撮像部６００が取付部に取り付けられる。取付部に取り付けられた撮像部６００は、ワークＷを撮像する位置まで移動し、ワークＷを撮像する。このような工作機械であれば、ワークＷを工作機械から取り外して工作機械外で計測する必要がなく、取付部を移動させることでワークＷの加工及び撮像を行うことができる。計測プログラムの実行中（撮像モード）において、撮像部６００が取り付けられた取付部は、ワークＷの加工原点の位置に対応する機械座標まで移動する。そこで、撮像部６００で撮像が行われ、撮像画像が取得される。撮像画像から、ワークＷのエッジ検出が行われる。本実施形態における加工原点は、ワークＷを上面方向から見た場合の四角形の１つの角に位置する。したがって、角のエッジと加工原点に対応する機械座標の位置との照合が行われる。ワークＷの角の位置と加工原点に対応する機械座標の位置とが合致すれば、次に、計測プログラムの処理によって、取付部がワークＷの計測位置に移動する。例えば、ドリル加工による穴の径を計測したい場合、取付部は、加工原点の照合のための撮像位置からワークＷの穴を撮像するための撮像位置へ移動する。そして、ワークＷの穴が写るように撮像が行われる。さらに、ドリル加工によってワークＷに穴をあけた後、ワークＷにエアブロー又はクーラント放出が行われ、ワークＷの計測領域（表面）から切屑が取り除かれる。このように、切屑を取り除いた後に、本実施形態および変形例で説明する計測を行うようにしてもよい。そのため、加工工程の中で、ドアを閉めたまま計測を行うことができる。この場合、工作機械は、ワークＷにエアブローを行うエアブロー装置またはワークＷに向けてクーラントを放出することができるクーラント放出部を有する。

ドアを開けて工具交換ができる。加工途中で、撮像部６００でワークＷを撮像することができ、撮像画像からワークＷのエッジや面を特徴点として抽出する使い方がある。たとえば、ドアを閉めた状態で加工を一時停止し、ドアを開けることなく撮像部６００でワークＷを撮像してもよい。さらに、その後に扉を開けることなく、操作盤で工具の補正値を修正し、加工を再開させることができる。また、操作盤で工具の補正値を修正するだけでなく、工具の回転数なども変更することが可能である。

図２の上部は、工作システムの形態１の構成を示す。
工作機械８００は、加工部８２０、工具交換装置８５０、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）８６０および数値制御装置８８０を有する。加工部８２０は、ワークの加工を行う。加工部８２０は、工具あるいは撮像部６００が取り付けられる取付部８２２と、軸を回転させるサーボモーターなどの駆動部８２４とを含む。工作機械８００がマシニングセンタの場合、主軸１００が取付部８２２に相当し、主軸１００を回転させるサーボモーターが駆動部８２４に相当する。マシニングセンタの駆動部８２４は、撮像部６００が取り付けられた取付部８２２（主軸）を移動させる動作も行う。工作機械８００がターニングセンタの場合、タレットが取付部８２２に相当し、ワークを取り付けられた回転軸を回転させるサーボモーターの他に、タレットを移動させる駆動部８２４を有する。ターニングセンタの駆動部８２４は、撮像部６００が取り付けられた取付部８２２（タレット）を移動させる動作を行う。数値制御装置８８０は、ＮＣプログラムを実行して、ＮＣプログラムで指定されたコードに従って工作機械８００の加工部８２０を動作させる。また、数値制御装置８８０は、ＮＣプログラムの実行過程で、工具や撮像部６００の交換指示なども行う。加工部８２０は、取付部に取り付けられる多数の工具および撮像部６００を収納可能なツールマガジンを含む。

外部コンピュータ４００（情報処理装置の一形態）は、工作機械８００と通信線を介して接続している。さらに、外部コンピュータ４００は、撮像部６００と通信可能である。有線通信を行う場合には、取付部８２２の内部を通る通信線によって、外部コンピュータ４００と撮像部６００が接続される。外部コンピュータ４００と撮像部６００の間で、無線ＬＡＮなどの無線通信を行うようにしてもよい。撮像部６００からの撮像画像は、取付部８２２から外部コンピュータ４００に有線通信で送信される。または、撮像部６００からの撮像画像は、外部コンピュータ４００に無線通信で送信されてもよい。外部コンピュータ４００は、情報処理装置の一形態である。

外部コンピュータ４００の機能ブロックについて説明する。外部コンピュータ４００の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および各種コプロセッサ（Coprocessor）などの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。図示した各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。

外部コンピュータ４００は、ユーザインターフェース処理部４１０、データ格納部４４０、通信部４５０、および演算部４８６を含む。ユーザインターフェース処理部４１０は、外部コンピュータ４００が備えるディスプレイ、キーボード、マウス、タッチセンサ、ディスプレイとタッチセンサを一体としたタッチパネルなどを介したユーザインターフェース処理を担当する。データ格納部４４０は各種データを格納する。データ格納部４４０は、たとえば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＳＳＤ（Solid State Device）、ハードディスク、その他の記憶デバイス又はそれらを適宜組み合わせて実現される。通信部４５０は、工作機械８００および撮像部６００との通信処理を担当する。演算部４８６は、通信部４５０により取得されたデータおよびデータ格納部４４０に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。演算部４８６は、ユーザインターフェース処理部４１０、データ格納部４４０、および通信部４５０のインターフェースとしても機能する。

ユーザインターフェース処理部４１０は、ユーザの操作によってデータを入力する入力部４２０と、ユーザへ提供するデータを出力する出力部４３０とを含む。
入力部４２０は、キーボード、マウス、タッチセンサやタッチパネルなどの入力デバイスで検出されるイベントによってデータ入力を受け付ける操作受付部４２２を含む。出力部４３０は、ディスプレイやタッチパネルなどの表示デバイスに各種画面を表示させる表示処理部４３２を含む。

演算部４８６は、２次元の撮像画像からワークＷのエッジを検出し、撮像画像で検出されたエッジに基づく演算処理を行う。
演算部４８６は、エッジ検出部４８２、座標変換部４８８、寸法算出部４９０、パターンマッチング部４９２および補正値算出部４９４を有する。エッジ検出部４８２は、２次元の撮像画像からワークＷのエッジを検出する。座標変換部４８８は、機械座標と撮像画像における座標（以下、「撮像座標」という）との相互変換を行う。座標変換部４８８は、機械座標とワークＷ上の加工位置を特定する座標（以下、「加工座標」という）との相互変換、および撮像座標と加工座標との相互変換を行ってもよい。寸法算出部４９０は、ワークＷの全体形状あるいは部分形状（例えば、円形穴）における寸法（例えば、円形穴の径）を算出する。演算部４８６は、情報処理装置の一形態である。外部コンピュータ４００の全体（演算部４８６を含む）を情報処理装置と捉えてもよいし、演算部４８６のみを情報処理装置と捉えてもよい。また、演算部４８６は、独立したハードウェア資源で動作するようにしてもよい。たとえば、演算部４８６が、プロセッサおよびメモリを含むマイクロコンピュータをハードウェア資源として用いるようにしてもよい。マイクロコンピュータのメモリに演算部４８６の機能の処理を定めたプログラムを記憶しておき、マイクロコンピュータのプロセッサでそのプログラムを実行することによって、演算部４８６の機能を実現してもよい。

パターンマッチング部４９２は、撮像画像で検出されたエッジの形状に対するパターンマッチングを行う。パターンマッチング部４９２については、変形例２において説明する。補正値算出部４９４は、ワークＷの設置ずれを補正するための補正値を算出する。補正値算出部４９４については、変形例４および変形例５において説明する。

データ格納部４４０は、パターンマッチング部４９２で使用される複数のパターンのデータを記憶するパターン記憶部４４２を含む。

通信部４５０は、データを工作機械８００および撮像部６００へ送信する送信部４６０と、工作機械８００からおよび撮像部６００データを受信する受信部４７０を含む。
送信部４６０は、ワークＷの設置ずれを補正するための補正値を工作機械８００へ送信する送信部２６２を含む。

工作機械８００は、操作盤８９０を有する。操作盤８９０は、例えば液晶ディスプレイなどの表示部８９２、プロセッサやメモリ等のハードウェア資源を含む。操作盤８９０の表示部８９２に、外部コンピュータ４００などの情報処理装置の処理結果を表示させてもよい。たとえば、外部コンピュータ４００は、処理結果を操作盤８９０へ送信し、操作盤８９０は、処理結果を受信して、表示部８９２に表示させる。

図２の下部は、工作システムの形態２を示す。
工作機械８００が、図２の上部に示した演算部４８６、データ格納部４４０および通信部４５０を含むようにしてもよい。工作機械８００は、たとえば外部コンピュータ４００と同等のハードウェア資源を有するものとする。図２の下部に示した各機能ブロックは、このハードウェア資源を用いて実現される。演算部４８６は、形態１の場合と同様にエッジ検出部４８２、座標変換部４８８、寸法算出部４９０、パターンマッチング部４９２および補正値算出部４９４（図２の上部参照）を含む。データ格納部４４０は、パターン記憶部４４２（図２の上部参照）を含む。通信部４５０は、補正値送信部４６８を含む送信部４６０と受信部４７０（図２の上部参照）を有する。操作盤８９０は、ハードウェアとしての表示部８９２と機能ブロックとしてのユーザインターフェース処理部４１０（図２の上部参照）を有する。ユーザインターフェース処理部４１０は、操作受付部４２２を含む入力部４２０と表示処理部４３２を含む出力部４３０（図２の上部参照）を有する。形態２における演算部４８６も、情報処理装置の一形態である。演算部４８６は、独立したハードウェア資源で動作するようにしてもよい。たとえば、演算部４８６が、プロセッサおよびメモリを含むマイクロコンピュータをハードウェア資源として用いるようにしてもよい。マイクロコンピュータのメモリに演算部４８６の機能の処理を定めたプログラムを記憶しておき、マイクロコンピュータのプロセッサでそのプログラムを実行することによって、演算部４８６の機能を実現してもよい。形態２では、工作機械８００の内部で、情報処理装置の処理を含むすべての処理を実行可能である。情報処理装置の処理結果は、たとえば操作盤８９０の表示部に表示される。

取付部８２２に取り付けられている工具や撮像部６００を交換する場合に、数値制御装置８８０は、ＰＬＣ８６０に工具交換の指令を送る。ＰＬＣ８６０は、工具交換の指令を受けると、その指令に従って工具交換装置８５０を制御して、主軸１００に装着されている工具と工具交換装置８５０のツールマガジンに格納されている工具を交換させる。この例で、撮像部６００は工具と同様に、工具交換装置８５０によって取付部８２２に装着されあるいは取り外される。

図３は、ワークＷの加工図の例である。
加工図に従って、ワークＷの加工が行われる。この例におけるワークＷの上面は、各辺が１００ｍｍの正方形である。加工図は、撮像部６００側からみたワークＷの上面の加工座標を示している。加工座標とは、ワークＷの加工位置を特定するための座標である。加工座標系の原点を「加工原点」という。加工原点を（Ｘｐ＝０ｍｍ，Ｙｐ＝０ｍｍ）と表す。この例の加工原点は、ワークＷの左下の角点である。図中の右向きが、Ｘｐの正方向である。図中の上向きが、Ｙｐの正方向である。ワークＷの上面の位置は、加工座標（Ｘｐ，Ｙｐ）で特定される。

この加工図の例は、ワークＷの上面に２つの円形穴をあける加工が行われることを示している。左下側の（Ｙｐ＝３０ｍｍ，Ｘｐ＝３０ｍｍ）を中心として、直径４ｍｍの穴（以下、「第１穴」という）をあける。また、右上側の（Ｙｐ＝７０ｍｍ，Ｘｐ＝７０ｍｍ）を中心として、直径１５ｍｍの穴（以下、「第２穴」という）をあける。

加工図では、ワークＷの設置条件として、加工原点（Ｘｐ＝０ｍｍ，Ｙｐ＝０ｍｍ）の位置が所定の機械座標で指定される。つまり、所定の機械座標に加工原点が位置するようにワークＷが設置される。以下では、加工原点の機械座標が（Ｘｍ＝１００，Ｙｍ＝１００）であるものとして説明する。

さらに、ワークＷの設置条件として、ワークＷの向きも指定される。加工座標のＸｐの向きを、機械座標のＸｍの向きと一致させる。また、加工座標のＹｐの向きを、機械座標のＹｍの向きと一致させる。

上述した加工図および設置条件を前提として、加工結果を計測するための撮像条件が決められる。撮像条件として、具体的には撮像画像の中心（「撮像中心」という）の位置が決められる。たとえば試作の段階であれば、加工工程の任意のタイミングで作業員が撮像条件を決めてもよい。また、量産の段階であれば、生産工程の計画において予め撮像条件を決めておいてもよい。

工作システムは、第１穴と第２穴の穴あけ加工の後で、加工によって形成された第１穴と第２穴を計測する。第１穴の撮像条件として、第１穴の中心（Ｘｐ＝３０ｍｍ，Ｙｐ＝３０ｍｍ）を撮像中心Ａとする。撮像範囲は、図示した撮像中心Ａを囲む細線の矩形の内側となる。第１穴の全体が、撮像範囲に入るので、１回の撮像で第１穴の計測が完了する。このように計測対象の全体が撮像範囲に入る場合の計測を「画面内計測」という。

撮像中心Ａの機械座標を（Ｘｍ（撮像中心Ａ），Ｙｍ（撮像中心Ａ））と表すと、Ｘｍ（撮像中心Ａ）は、１００ｍｍ＋３０ｍｍ＝１３０ｍｍであり、Ｙｍ（撮像中心Ａ）は、１００ｍｍ＋３０ｍｍ＝１３０ｍｍである。

第２穴については、撮像範囲に入り切らないので、複数箇所の撮像を行う。この例では、２箇所の撮像を行い、２つの撮像画像に基づいて第２穴の計測を行う。このように計測対象の全体が撮像範囲に入らない場合の計測を「画面外計測」という。

第２穴の１回目の撮像条件として、第２穴の中心よりも左下の所定位置（Ｙｐ＝６６ｍｍ，Ｘｐ＝６６ｍｍ）を撮像中心Ｂとする。１回目の撮像範囲は、図示した撮像中心Ｂを囲む細線の矩形の内側となる。第２穴の２回目の撮像条件として、第２穴の中心よりも右上の所定位置（Ｙｐ＝７４ｍｍ，Ｘｐ＝７４ｍｍ）を撮像中心Ｃとする。２回目の撮像範囲は、図示した撮像中心Ｃを囲む細線の矩形の内側となる。

撮像中心Ｂの機械座標を（Ｘｍ（撮像中心Ｂ），Ｙｍ（撮像中心Ｂ））と表すと、Ｘｍ（撮像中心Ｂ）は、１００ｍｍ＋６６ｍｍ＝１６６ｍｍであり、Ｙｍ（撮像中心Ｂ）は、１００ｍｍ＋６６ｍｍ＝１６６ｍｍである。撮像中心Ｃの機械座標を（Ｘｍ（撮像中心Ｃ），Ｙｍ（撮像中心Ｃ））と表すと、Ｘｍ（撮像中心Ｃ）は、１００ｍｍ＋７４ｍｍ＝１７４ｍｍであり、Ｙｍ（撮像中心Ｃ）は、１００ｍｍ＋７４ｍｍ＝１７４ｍｍである。

次に、第１穴の計測について説明する。
図４の上部は、撮像中心Ａの撮像画像から検出されたエッジ（境界線）を示す。
この例の撮像画像のサイズは、１６００×１２００ピクセルである。この例の解像度は、４．５μｍ／ピクセルである。従って、撮像画像は、実寸の５．４ｍｍ×７．２ｍｍの範囲を写す。撮像画像系の原点（「画像原点」という）は、左下の角点である。右向きがＸｉの正方向である。上向きがＹｉの正方向である。画像原点を（Ｘｉ＝０ピクセル，Ｙｉ＝０ピクセル）と表す。

図示した円は、撮像中心Ａに撮像部６００の光軸を合わせて撮像した撮像画像から、エッジ検出部４８２によって検出されたエッジ（境界線）を示している。エッジは、第１穴全体の輪郭を表す。外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）は、エッジの線上の２つの点について位置を計測して、加工された第１穴の直径を求める。以下、エッジの線上の点を「エッジ点」という。エッジ点ａ１は、円形の左下で、その点における接線がＸｉ軸と反時計回りに所定角度（この例では、１３５度）となる点である。エッジ点ａ２は、円形の右上で、その点における接線がＸｉ軸と反時計回りに所定角度（この例では、１３５度）となる点である。エッジ検出部４８２は、画像解析によって上述の所定角度の接線を特定し、接線とエッジが重なる接点をエッジ点ａ１とエッジ点ａ２として検出する。

エッジ点ａ１の画像座標を（Ｘｉ（エッジ点ａ１）,Ｙｉ（エッジ点ａ１））と表す。座標変換部４８８は、以下の手順で、エッジ検出部４８２によって検出されたエッジ点ａ１の画像座標を機械座標に変換する。エッジ点ａ１の機械座標を（Ｘｍ（エッジ点ａ１），Ｙｍ（エッジ点ａ１））と表す。

Ｘｍ（エッジ点ａ１）は、以下の式１で算出される。
Ｘｍ（エッジ点ａ１）＝Ｘｍ（撮像中心Ａ）
＋Ｒ×（Ｘｉ（エッジ点ａ１）－Ｘｉ（撮像中心Ａ））（式１）

Ｘｍ（撮像中心Ａ）は、１３０ｍｍである。Ｒは、解像度（４．５μｍ／ピクセル）である。Ｘｉ（エッジ点ａ１）は、画像解析によって接点の画像座標として検出される。Ｘｉ（撮像中心Ａ）は、８００ピクセルである。

Ｙｍ（エッジ点ａ１）は、以下の式２で算出される。
Ｙｍ（エッジ点ａ１）＝Ｙｍ（撮像中心Ａ）
＋Ｒ×（Ｙｉ（エッジ点ａ１）－Ｙｉ（撮像中心Ａ））（式２）

Ｙｍ（撮像中心Ａ）は、１３０ｍｍである。Ｒは、解像度（４．５μｍ／ピクセル）である。Ｙｉ（エッジ点ａ１）は、画像解析によって接点の画像座標として検出される。Ｙｉ（撮像中心Ａ）は、６００ピクセルである。

座標変換部４８８は、以下の手順で、エッジ検出部４８２によって検出されたエッジ点ａ２の画像座標（Ｘｍ（エッジ点ａ２），Ｙｍ（エッジ点ａ２））を機械座標に変換する。エッジ点ａ２の機械座標を（Ｘｍ（エッジ点ａ２），Ｙｍ（エッジ点ａ２））と表す。

Ｘｍ（エッジ点ａ２）は、以下の式３で算出される。
Ｘｍ（エッジ点ａ２）＝Ｘｍ（撮像中心Ａ）
＋Ｒ×（Ｘｉ（エッジ点ａ２）－Ｘｉ（撮像中心Ａ））（式３）

Ｘｍ（撮像中心Ａ）は、１３０ｍｍである。Ｒは、解像度（４．５μｍ／ピクセル）である。Ｘｉ（エッジ点ａ２）は、画像解析によって接点の画像座標として検出される。Ｘｉ（撮像中心Ａ）は、８００ピクセルである。

Ｙｍ（エッジ点ａ２）は、以下の式４で算出される。
Ｙｍ（エッジ点ａ２）＝Ｙｍ（撮像中心Ａ）
＋Ｒ×（Ｙｉ（エッジ点ａ２）－Ｙｉ（撮像中心Ａ））（式４）

Ｙｍ（撮像中心Ａ）は、１３０ｍｍである。Ｒは、解像度（４．５μｍ／ピクセル）である。Ｙｉ（エッジ点ａ２）は、画像解析によって接点の画像座標として検出される。Ｙｉ（撮像中心Ａ）は、６００ピクセルである。

そして、寸法算出部４９０は、エッジ点ａ１の機械座標（Ｘｍ（エッジ点ａ１），Ｙｍ（エッジ点ａ１））とエッジ点ａ２の機械座標（Ｘｍ（エッジ点ａ２），Ｙｍ（エッジ点ａ２））の距離を算出する。この距離が、第１穴の直径である。寸法算出部４９０は、エッジ点ａ１の機械座標とエッジ点ａ２の機械座標の中点の機械座標を算出する。中点の機械座標は、第１穴の中心の位置を示す。寸法算出部４９０は、第１穴の直径を２で割って、第１穴の半径を求めてもよい。

寸法算出部４９０は、画像座標を機械座標に変換することなく、画像座標における距離によって第１穴の直径を算出してもよい。その場合には寸法算出部４９０は、エッジ点ａ１の画像座標（Ｘｉ（エッジ点ａ１）,Ｙｉ（エッジ点ａ１））とエッジ点ａ２の画像座標（Ｘｉ（エッジ点ａ２）,Ｙｉ（エッジ点ａ２））の間のピクセル長を算出し、ピクセル長に解像度（４．５μｍ／ピクセル）を乗じて、第１穴の直径を算出する。エッジ点ａ３とエッジ点ａ４についても、同様に第１穴の直径を算出することができる。エッジ点ａ３は、円形の右下で、その点における接線がＸｉ軸と反時計回りに所定角度（この例では、４５度）となる点である。エッジ点ａ４は、円形の左上で、その点における接線がＸｉ軸と反時計回りに所定角度（この例では、４５度）となる点である。エッジ点ａ１とａ２に基づく直径とエッジ点ａ３とａ４に基づく直径とが一致しない場合には、平均値を用いてもよいし、撮像から処理をやり直すようにしてもよい。撮像画像に含まれるノイズの影響を受けている場合には、撮像し直すことによって不一致が解消する場合がある。

続いて、第２穴の計測について説明する。
図５の上部は、撮像中心Ｂの撮像画像から検出されたエッジ（境界線）を示す。
図示した円弧は、撮像中心Ｂに撮像部６００の光軸を合わせて撮像した撮像画像から、エッジ検出部４８２によって検出されたエッジ（境界線）を示している。エッジは、第２穴の輪郭の左下の円弧を表す。外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）は、エッジの線上のエッジ点ｂについて位置を計測する。エッジ点ｂは、左下円弧で、その点の接線がＸｉ軸と反時計回りに所定角度（この例では、１３５度）となる点である。エッジ検出部４８２は、画像解析によって上述の所定角度の接線を特定し、接線とエッジが重なる接点をエッジ点ｂとして検出する。

エッジ点ｂの画像座標を（Ｘｉ（エッジ点ｂ）,Ｙｉ（エッジ点ｂ））と表す。座標変換部４８８は、以下の手順で、エッジ検出部４８２によって検出されたエッジ点ｂの画像座標を機械座標に変換する。エッジ点ｂの機械座標を（Ｘｍ（エッジ点ｂ），Ｙｍ（エッジ点ｂ））と表す。

Ｘｍ（エッジ点ｂ）は、以下の式５で算出される。
Ｘｍ（エッジ点ｂ）＝Ｘｍ（撮像中心Ｂ）
＋Ｒ×（Ｘｉ（エッジ点ｂ）－Ｘｉ（撮像中心Ｂ））（式５）

Ｘｍ（撮像中心Ｂ）は、１６６ｍｍである。Ｒは、解像度（４．５μｍ／ピクセル）である。Ｘｉ（エッジ点ｂ）は、画像解析によって接点の画像座標として検出される。Ｘｉ（撮像中心Ｂ）は、８００ピクセルである。

Ｙｍ（エッジ点ｂ）は、以下の式６で算出される。
Ｙｍ（エッジ点ｂ）＝Ｙｍ（撮像中心Ｂ）
＋Ｒ×（Ｙｉ（エッジ点ｂ）－Ｙｉ（撮像中心Ｂ））（式６）

Ｙｍ（撮像中心Ｂ）は、１６６ｍｍである。Ｒは、解像度（４．５μｍ／ピクセル）である。Ｙｉ（エッジ点ｂ）は、画像解析によって接点の画像座標として検出される。Ｙｉ（撮像中心Ｂ）は、６００ピクセルである。

図５の下部は、撮像中心Ｃの撮像画像から検出されたエッジ（境界線）を示す。
図示した円弧は、撮像中心Ｃに撮像部６００の光軸を合わせて撮像した撮像画像から、エッジ検出部４８２によって検出されたエッジ（境界線）を示している。エッジは、第２穴の輪郭の右上円弧を表す。外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）は、エッジの線上のエッジ点ｃについて位置を計測する。エッジ点ｃは、右上円弧で、その点の接線がＸｉ軸と反時計回りに所定角度（この例では、１３５度）となる点である。エッジ検出部４８２は、画像解析によってエッジ点ｃを検出する。

エッジ点ｃの画像座標を（Ｘｉ（エッジ点ｃ）,Ｙｉ（エッジ点ｃ））と表す。座標変換部４８８は、以下の手順で、エッジ検出部４８２によって検出されたエッジ点ｃの画像座標を機械座標に変換する。エッジ点ｃの機械座標を（Ｘｍ（エッジ点ｃ），Ｙｍ（エッジ点ｃ））と表す。

Ｘｍ（エッジ点ｃ）は、以下の式７で算出される。
Ｘｍ（エッジ点ｃ）＝Ｘｍ（撮像中心Ｃ）
＋Ｒ×（Ｘｉ（エッジ点ｃ）－Ｘｉ（撮像中心Ｃ））（式７）

Ｘｍ（撮像中心Ｃ）は、１７４ｍｍである。Ｒは、解像度（４．５μｍ／ピクセル）である。Ｘｉ（エッジ点ｃ）は、画像解析によって接点の画像座標として検出される。Ｘｉ（撮像中心Ｃ）は、８００ピクセルである。

Ｙｍ（エッジ点ｃ）は、以下の式８で算出される。
Ｙｍ（エッジ点ｃ）＝Ｙｍ（撮像中心Ｃ）
＋Ｒ×（Ｙｉ（エッジ点ｃ）－Ｙｉ（撮像中心Ｃ））（式８）

Ｙｍ（撮像中心Ｃ）は、１７４ｍｍである。Ｒは、解像度（４．５μｍ／ピクセル）である。Ｙｉ（エッジ点ｃ）は、画像解析によって接点の画像座標として検出される。Ｙｉ（撮像中心Ｃ）は、６００ピクセルである。

そして、寸法算出部４９０は、エッジ点ｂの機械座標（Ｘｍ（エッジ点ｂ），Ｙｍ（エッジ点ｂ））とエッジ点ｃの機械座標（Ｘｍ（エッジ点ｃ），Ｙｍ（エッジ点ｃ））の距離を算出する。この距離が、第２穴の直径である。寸法算出部４９０は、エッジ点ｂの機械座標とエッジ点ｃの機械座標の中点の機械座標も算出する。中点の機械座標は、第２穴の中心の位置を示す。寸法算出部４９０は、第２穴の直径を２で割って、第１穴の半径を求めてもよい。

図６の左側は、実施形態におけるシーケンスの第１例を示す。
第１例では、ＮＣプログラムにおいて撮像による計測処理のタイミングが定められている。たとえば、量産段階においてこのようなシーケンスが用いられる。

ＮＣプログラムによる所定の加工（この例では、第１穴あけ又は第２穴あけ）が済んだ段階で、図示したシーケンスに移る。

数値制御装置８８０は、ＰＬＣ８６０に撮像部６００の装着を指示する（Ｓ１０）。ＰＬＣ８６０は、その指令に従って工具交換装置８５０を制御して、取付部８２２（主軸１００）に装着されている工具と工具交換装置８５０のツールマガジンに格納されている撮像部６００とを交換し、撮像部６００を取付部８２２（主軸１００）に装着させる。

数値制御装置８８０は、所定の撮像中心（たとえば、上述した撮像中心Ａ、撮像中心Ｂ、撮像中心Ｃ）の機械座標に撮像部６００の光軸を合わせるように、駆動部８２４に取付部８２２（主軸１００）を移動させる指示を行う（Ｓ１２）。駆動部８２４は、指示に従って、取付部８２２（主軸１００）を移動させる。なお、取付部８２２（主軸１００）の中心軸と撮像部６００とは、一致するものとする。

数値制御装置８８０は、外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）へ撮像指示を送信する（Ｓ１４）。外部コンピュータ４００の受信部４７０が撮像指示を受信すると、外部コンピュータ４００の送信部４６０は、撮像指示を撮像部６００へ送信する（Ｓ１６）。

撮像部６００は、撮像指示を受信するとワークを撮像する（Ｓ１８）。撮像部６００は、得られた撮像画像を外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）へ送信する（Ｓ２０）。

数値制御装置８８０は、Ｓ１２で合わせた撮像中心の機械座標を外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）へ送信する（Ｓ２２）。外部コンピュータ４００の受信部４７０は、撮像中心の機械座標と撮像画像を受信する。外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）のエッジ検出部４８２は、画像解析によって撮像画像におけるエッジを検出する（Ｓ２４）。エッジ検出部４８２は、画像解析によって、所定のエッジ点（たとえば、上述したエッジ点ａ１、エッジ点ａ２、エッジ点ｂ、エッジ点ｃ）の画像座標を検出する（Ｓ２６）。座標変換部４８８は、検出されたエッジ点の画像座標を機械座標に変換する（Ｓ２８）。

上述した第１穴の場合には１回撮像を行うので、破線内の処理を１回行う。そして、１つの撮像画像からエッジ点を２つ検出する。一方、第２穴の場合には２回撮像を行い、各撮像画像からエッジ点を１つ検出する。そのため、破線内の処理を２回行う。

外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）の寸法算出部４９０は、第１穴と第２穴について、それぞれ２つのエッジ点の機械座標に基づいて直径を算出する（Ｓ３０）。さらに、寸法算出部４９０は、第１穴の中心の機械座標と第２穴の中心の機械座標を算出する。外部コンピュータ４００又は操作盤８９０の表示処理部４３２は、撮像画像と計測した寸法（直径と中心）を表示デバイスの画面に表示させる。外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）は、第１穴と第２穴の半径を算出して、それらの半径を表示させてもよい。

図６の右側は、実施形態におけるシーケンスの第２例を示す。
第２例では、作業員が外部コンピュータ４００又は操作盤８９０を操作して、任意のタイミングで撮像による計測処理が行われる。たとえば、試作段階においてこのようなシーケンスが用いられる。

外部コンピュータ４００又は操作盤８９０の表示処理部４３２は、加工図を表示デバイスの画面に表示させる。加工図は、データ格納部４４０に記憶されている。作業員は、加工図を見て撮像中心の加工座標を指定する。加工座標を数値で入力してもよいし、加工図の表示上でクリックあるいはタッチして加工座標を入力するようにしてもよい。このユーザ操作によって、外部コンピュータ４００又は操作盤８９０の操作受付部４２２は、撮像中心の加工座標を受け付ける（Ｓ４０）。

外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）の座標変換部４８８は、撮像中心の加工座標を撮像中心の機械座標に変換する。具体的には、加工原点の機械座標に撮像中心の加工座標を加えることによって、撮像中心の機械座標が求められる（Ｓ４２）。

外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）は、数値制御装置８８０に撮像部６００の装着を指示する（Ｓ４４）。この処理と動作は、Ｓ１０の場合と同様である。

また、外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）は、数値制御装置８８０に、撮像中心の機械座標へ取付部８２２（主軸１００）を移動させる指示を行う（Ｓ４６）。このときの工作システムの動作は、Ｓ１２の場合と同様である。Ｓ４８～Ｓ６０の処理と動作は、Ｓ１６～Ｓ２０、Ｓ２４～Ｓ３６の場合と同様である。

第１例と第２例の他に、作業員が手で取付部８２２（主軸１００）を動かして、取付部８２２（主軸１００）をワーク上に移動させてもよい。この方法の場合には、外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）は、工作機械８００から撮像中心の機械座標を取得する。撮像中心の機械座標は、取付部８２２（主軸１００）の中心軸の位置である。

［変形例１］
実施形態では、画像内計測においてエッジ上の２つの点の位置を計測して、２つの計測点の位置に基づいて円形穴の径を算出する例を示したが、画像内計測においてエッジ上の３つ以上の点の位置を計測して、３つ以上の計測点の位置に基づいて円形穴の径を算出してもよい。画像内計測において２点計測よりも３点計測の方が、計測精度が高くなる。画像内計測において計測点の数は４つ以上でもよく、計測点が多い方がさらに計測精度が高くなる。

図４の下部は、変形例１における３点計測の例を示す。
この例で、エッジ検出部４８２は、画像内計測において撮像画像系のＸｉ軸となす角度が０度になる接線上の接点と、撮像画像系のＸｉ軸となす角度が１２０度になる接線上の接点と、撮像画像系のＸｉ軸となす角度が２４０度になる接線上の接点である各エッジ点の画像座標を検出する。寸法算出部４９０は、幾何解析によって、３つのエッジ点の画像座標に基づいて円形穴の径を算出する。あるいは、座標変換部４８８が各エッジ点の画像座標を機械座標に変換し、寸法算出部４９０は、幾何解析によって、３つのエッジ点の機械座標に基づいて円形穴の径を算出する。

図１０の上部は、変形例１における１２点計測の例を示す。
この例で、エッジ検出部４８２は、画像内計測において１２個の接点である各エッジ点の画像座標を検出する。寸法算出部４９０は、幾何解析によって、１２個のエッジ点の画像座標に基づいて円形穴の径を算出する。あるいは、座標変換部４８８が１２個の各エッジ点の画像座標を機械座標に変換し、寸法算出部４９０は、幾何解析によって、１２個のエッジ点の機械座標に基づいて円形穴の径を算出する。このとき、中心から各エッジ点までの距離について、標準偏差以上の外れ点を除いて円形穴の径を算出すれば、計算の精度を高めることができる。

図１０の下部は、変形例１における３６点計測の例を示す。
画像内計測において３６個の接点である各エッジ点に基づいて計測してもよい。エッジ点が３６個である場合は、１０度ピッチでエッジ点が計測される。図示していないが、たとえば１８個のエッジ点に基づいて計測してもよい。エッジ点が１８個である場合は、２０度ピッチでエッジ点が計測される。１つの画像において４点以上３６点以下のエッジ点を用いて計測することが好ましい。処理方法は、上述の場合と同様である。

また実施形態では、画像外計測において２つの撮像画像でエッジ上の２つの点の位置を計測して、２つの計測点の位置に基づいて円形穴の径を算出する例を示したが、画像外計測において３つ以上の撮像画像でエッジ上の３つ以上の点の位置を計測して、３つ以上の計測点の位置に基づいて円形穴の径を算出してもよい。画像外計測において２点計測よりも３点計測の方が、計測精度が高くなる。画像外計測において計測点の数は４つ以上でもよく、計測点が多い方がさらに計測精度が高くなる。

画像外計測において３点計測を行う場合には、撮像画像系のＸｉ軸となす角度が０度になる接線上の接点を含む範囲と、撮像画像系のＸｉ軸となす角度が１２０度になる接線上の接点を含む範囲と、撮像画像系のＸｉ軸となす角度が２４０度になる接線上の接点を含む範囲の３箇所を撮像する。エッジ検出部４８２は、３つの撮像画像でそれぞれエッジ点の画像座標を検出し、座標変換部４８８が各エッジ点の画像座標を機械座標に変換し、寸法算出部４９０は、幾何解析によって、３つのエッジ点の機械座標に基づいて円形穴の径を算出する。

たとえば、画像外計測において１２点計測を行う場合には、１２個の接点のそれぞれを含む１２箇所の撮像を行う。エッジ検出部４８２は、１２個の撮像画像でエッジ点の画像座標を検出し、座標変換部４８８が各エッジ点の画像座標を機械座標に変換し、寸法算出部４９０は、幾何解析によって、１２個のエッジ点の機械座標に基づいて円形穴の径を算出する。画像内計測の場合と同様に、中心から各エッジ点までの距離について、標準偏差以上の外れ点を除いて円形穴の径を算出すれば、計算の精度を高めることができる。画像外計測において３６点計測を行う場合の処理は、計測点の数が異なる点を除いて１２点計測を行う場合の処理と同様である。エッジ点間の距離が短い場合には、１回の撮像で２つのエッジ点を写して撮像回数を減らしてもよい。

［変形例２］
実施形態では、接点間の距離によって円形穴の直径あるいは半径を算出する例を示したが、パターンマッチングによって、円形穴の直径あるいは半径を特定するようにしてもよい。

変形例２では、計測精度に応じて少しずつ径の異なる多数の円形のパターン画像をパターン記憶部４４２に記憶しておく。パターンマッチング部４９２は、円形のパターン画像を１つずつ読みだして、円形のパターン画像と撮像画像のエッジのパターンマッチングを行う。そして、最も高いマッチ度が得られたパターン画像を特定し、そのパターン画像の円形の直径（あるいは半径）を円形穴の直径（あるいは半径）とする。また、パターンマッチング部４９２は、最も高いマッチ度を示したときのパターン画像の円形の中心位置を、円形穴の中心位置として特定する。

円形に限らず、パターン記憶部４４２に、計測する部位の形状に応じたパターン画像を多数用意しておいて、パターンマッチング部４９２がパターンマッチングによってエッジと最も高いマッチ度を示すパターン画像を特定してもよい。この場合には、そのパターン画像の形状の寸法が、計測する部位の形状の寸法となる。

［変形例３］
円形穴に生じたバリがエッジとして検出される場合を考慮して、エッジ検出部４８２は、ソーベルフィルタ等で輪郭を検出し、理想的な円形状と輪郭の比較を行うことによって、バリなどの異常個所を特定するようにしてもよい。そして、エッジ検出部４８２は、異常個所を避けて、エッジ点を特定するようにしてもよい。

［変形例４］
実施形態では、加工結果を計測する例を示したが、変形例４では加工前のワークＷ設置における位置決めの誤差を補正する例について説明する。テーブル上に設置されたワークＷの位置を、「ワークＷの設置位置」という。ワークＷの設置位置は、ワークＷの所定基準点によって特定することができる。この例では、所定基準点を加工原点として、加工原点によってワークＷの設置位置を特定する例を示す。つまり、理想的な設置状態におけるワークＷの加工原点と実際に設置されたワークＷの加工原点のずれが、「ワークＷの設置位置のずれ」に相当する。以下では、外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）が撮像画像によって加工原点のずれを計測する例について説明する。

図３に関連して、加工原点を撮像するための撮像条件について説明する。
加工原点の撮像条件として、加工原点（Ｘｐ＝０ｍｍ，Ｙｐ＝０ｍｍ）を撮像中心Ｄとする。撮像範囲は、図示した撮像中心Ｄを囲む細線の矩形の内側となる。

図７の上部は、変形例４におけるワークＷの設置状態を示す。
図７の上部は、図８の上部に示す撮像画像の前提としてどのようにワークＷが置かれているかを説明するための図であって、撮像画像を表す図ではない。図７の上部は、設置されたワークＷを上方から見ているものとする。

破線の正方形は、指定された撮像条件に合ったワークＷの位置と向きを示している。つまり、理想的な設置状態におけるワークＷの位置と向きを示している。この位置と向きに正しくワークＷが設置されることを前提として、ＮＣプログラムは成り立っている。

これに対して、実線の正方形は、実際に設置されたワークＷの位置と向きを示している。設置作業において誤差が生じ得るので、実線の正方形の位置と向きは、ワークＷを交換する度に異なる可能性がある。図７の上部に示したワークＷの設置状態は、一例である。

この例の場合、ワークＷの向きは撮像条件に合致している。つまり、ワークＷの向きは正しい。ただし、ワークＷの位置が右上方向にずれている。具体的には、設置されたワークＷの加工原点が本来機械座標（Ｘｍ＝０ｍｍ，Ｙｍ＝０ｍｍ）であるべきであるが、実際には機械座標（Ｘｍ＝０．９ｍｍ，Ｙｍ＝０．９ｍｍ）になっている。以下、加工図で設置条件として指定された加工原点を「理想の加工原点」といい、設置されたワークＷの加工原点を「実際の加工原点」という。

このまま加工を行うと、第１穴と第２穴の位置が左下へずれることになる。このような場合に、工作機械８００は、加工原点の位置ずれを補正して動作する機能を備えている。具体的には、工作機械８００に対して、位置ずれを補正するためのオフセット値（Ｘｏｆｆ＝０．９ｍｍ，Ｙｏｆｆ＝０．９ｍｍ）を設定すれば、加工図の通りに穴あけを行うことができる。以下では、外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）が、撮像画像を解析してオフセット値（Ｘｏｆｆ＝０．９ｍｍ，Ｙｏｆｆ＝０．９ｍｍ）を算出する。

図８の上部は、撮像中心Ｄとする撮像画像から検出されたエッジ（境界線）を示す。
２本の破線は、図７の上部と同様に撮像条件に合ったワークＷの位置と向きを示している。２本の実線は、図７の上部と同様に作業員によって設置されたワークＷのエッジを示している。エッジ検出部４８２は、画像解析によって２本のエッジ線の交点（つまり角点）を、実際の加工原点の画像座標（Ｘｉ（実際の加工原点）,Ｙｉ（実際の加工原点））として特定する。座標変換部４８８は、以下の手順で、エッジ検出部４８２によって特定された実際の加工原点の画像座標を機械座標に変換する。実際の加工原点の機械座標を（Ｘｍ（実際の加工原点），Ｙｍ（実際の加工原点））と表す。

Ｘｍ（実際の加工原点）は、以下の式９で算出される。
Ｘｍ（実際の加工原点）＝Ｘｍ（撮像中心Ｄ）
＋Ｒ×（Ｘｉ（実際の加工原点）－Ｘｉ（撮像中心Ｄ））（式９）

Ｘｍ（撮像中心Ｄ）は、１００ｍｍである。Ｒは、解像度（４．５μｍ／ピクセル）である。Ｘｉ（実際の加工原点）は、画像解析によってエッジ線の交点の画像座標として特定される。Ｘｉ（撮像中心Ｄ）は、８００ピクセルである。

Ｙｍ（実際の加工原点）は、以下の式１０で算出される。
Ｙｍ（実際の加工原点）＝Ｙｍ（撮像中心Ｄ）
＋Ｒ×（Ｙｉ（実際の加工原点）－Ｙｉ（撮像中心Ｄ））（式１０）

Ｙｍ（撮像中心Ｄ）は、１００ｍｍである。Ｒは、解像度（４．５μｍ／ピクセル）である。Ｙｉ（実際の加工原点）は、画像解析によってエッジ線の交点の画像座標として特定される。Ｙｉ（撮像中心Ｄ）は、６００ピクセルである。

この例では、実際の加工原点の画像座標（Ｘｉ（実際の加工原点）＝１０００，Ｙｉ（実際の加工原点＝８００）が、実際の加工原点の機械座標（Ｘｍ（実際の加工原点）＝１００．９ｍｍ，Ｙｍ（実際の加工原点）＝１００．９ｍｍ）に変換される。

補正値算出部４９４は、座標変換部４８８によって求められた実際の加工原点の機械座標から、工作機械８００に送信するオフセット値を算出する。オフセット値は、工作機械８００における動作を補正するために設定されるパラメータ（補正値）の一種である。具体的には、実際の加工原点の機械座標から理想の加工原点の機械座標を差し引くことによってオフセット値（Ｘｏｆｆ，Ｙｏｆｆ）が求められる。この例では、オフセット値は以下のように算出される。
Ｘｏｆｆ＝Ｘｍ（実際の加工原点）－Ｘｍ（理想の加工原点）
＝１００．９ｍｍ－１００ｍｍ
＝０．９ｍｍ
Ｙｏｆｆ＝Ｙｍ（実際の加工原点）－Ｙｍ（理想の加工原点）
＝１００．９ｍｍ－１００ｍｍ
＝０．９ｍｍ

オフセット値は、加工図におけるワークＷの加工座標（Ｘｐ，Ｙｐ）（図３参照）と、工作機械８００で使用される機械座標（Ｘｍ，Ｙｍ）（図１参照）を対応付ける意味がある。この例では、加工原点（０，０）が機械座標（０．９，０．９）に対応付けられる。また、他の加工座標（Ｘｐ，Ｙｐ）についても、機械座標（Ｘｍ＝Ｘｐ＋０．９，Ｙｍ＝Ｙｐ＋０．９）に対応付けられる。このオフセット値を設定された工作機械８００は、数値制御装置８８０から指示された機械座標のＸｐに０．９を加え、同じく機械座標のＹｐに０．９を加えた機械座標に対して加工を施す。これにより、加工図の通りの加工結果が得られるようになる。

図９の前半は、変形例４におけるシーケンスを示す。
このシーケンスは、図６の左側のシーケンスをベースとしている。Ｓ７０の処理は、図６の左側のＳ１０の場合と同様である。数値制御装置８８０は、撮像中心Ｄ（理想の加工原点）の機械座標に撮像部６００の光軸を合わせるように、駆動部８２４に取付部８２２（主軸１００）を移動させる指示を行う（Ｓ７２）。駆動部８２４は、指示に従って、取付部８２２（主軸１００）を移動させる。Ｓ７４～Ｓ８４の処理については、図６の左側に示したＳ１４～Ｓ２４の場合と同様である。

エッジ検出部４８２は、画像解析によって、実際の加工原点の画像座標を検出する（Ｓ８６）。座標変換部４８８は、検出された実際の加工原点の画像座標を機械座標に変換する（Ｓ８８）。補正値算出部４９４は、座標変換部４８８によって求められた実際の加工原点の機械座標から、工作機械８００に設定するオフセット値を算出する。そして、補正値送信部４６８は、オフセット値（補正値の一種）を工作機械８００へ送信する（Ｓ９０）。以降、工作機械８００は、オフセット値に応じて適正な加工位置決めを行う。

図示していないが、図６の右側のシーケンスをベースとしてもよい。その場合には、図６の右側のＳ４０～Ｓ５４までの処理を実施形態の場合と同様に行い、その後、図９の前半のＳ８６～Ｓ９０に示した処理を行う。

［変形例５］
変形例５では、加工原点のずれに加えて、ワークＷの向きのずれも計測する。テーブル上に設置されたワークＷの向きを、「ワークＷの設置向き」という。ワークＷの設置向きは、ワークＷにおける２つの所定基準点を端とする線分の角度によって特定することができる。つまり、理想的な設置状態における２つの所定基準点を端とする線分と、実際に設置されたワークＷの２つの所定基準点を端とする線分とがなす角度が、「ワークＷの設置位置の向きのずれ」に相当する。この例では、加工原点と加工原点の対角点を２つの所定基準点とする。以下、加工原点の対角点を単に「対角点」ということがある。加工原点は、「第１基準点」の例である。加工原点の対角点は、「第２基準点」の例である。加工原点の機械座標は、「第１座標」の例である。加工原点の対角点の機械座標は、「第２座標」の例である。

図３に関連して、加工原点と加工原点の対角点を撮像するための撮像条件について説明する。対角点の撮像では、加工図で指定された設置条件における対角点の機械座標（Ｘｐ＝２００ｍｍ，Ｙｐ＝２００ｍｍ）を撮像中心Ｅとする。撮像範囲は、図示した撮像中心Ｅを囲む細線の矩形の内側となる。以下、加工図で指定された設置条件における対角点を「理想の対角点」といい、設置されたワークＷの対角点を「実際の対角点」という。

図７の下部は、変形例５におけるワークＷの設置状態を示す。
図７の下部は、図７の上部と同様に、設置されたワークＷを上方から見ているものとする。破線の正方形は、図７の上部と同様に、撮像条件に合った理想のワークＷの位置と向きを示している。実線の正方形は、図７の上部と同様に、作業員によって設置された実際のワークＷの位置と向きを示している。ワークＷの向きは、反時計回りに＋１度ずれている。また、ワークＷの位置が右上方向にずれている。具体的には、設置されたワークＷの加工原点は、本来機械座標（Ｘｍ＝１００ｍｍ，Ｙｍ＝１００ｍｍ）であるべきであるが、実際には機械座標（Ｘｍ＝１００．９ｍｍ，Ｙｍ＝１００．９ｍｍ）になっている。このまま加工を行うと、第１穴と第２穴の位置がずれることになる。

工作機械８００は、加工原点の位置づれとワークＷの向きのずれを補正して動作する機能を有している。つまり、工作機械８００に、位置ずれを補正するためのオフセット値（Ｘｏｆｆ＝０．９ｍｍ，Ｙｏｆｆ＝０．９ｍｍ）と補正回転角度（＋１）を設定すれば、加工図の通りに穴あけが行われる。以下では、外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）が、加工原点の撮像画像と対角点の撮像画像に基づいてオフセット値（Ｘｏｆｆ＝０．９ｍｍ，Ｙｏｆｆ＝０．９ｍｍ）と補正回転角度（＋１）を算出する。

図８の中央部は、理想の加工原点を撮像中心Ｄとする撮像画像から検出されたエッジ（境界線）を示す。
２本の破線は、図８の上部と同様に、撮像条件に合った理想のワークＷの位置と向きを示している。２本の実線は、図８の上部と同様に、作業員によって設置された実際のワークＷのエッジを示している。後述する図８の下部についても同様である。なお、２本のエッジ線は、いずれも反時計回りに１度傾いている。エッジ検出部４８２は、画像解析によって２本のエッジ線の交点（つまり角点）を、実際の加工原点の画像座標（Ｘｉ（実際の加工原点）,Ｙｉ（実際の加工原点））として特定する。そして、座標変換部４８８は、実際の加工原点の画像座標を機械座標に変換する。実際の加工原点の機械座標を（Ｘｍ（実際の加工原点），Ｙｍ（実際の加工原点））と表す。変換の手順は、図８の上部の場合と同様であるので、省略する。

図８の下部は、理想の対角点を撮像中心Ｅとする撮像画像から検出されたエッジ（境界線）を示す。
図示したように実際の対角点は、理想の対角点よりも上方の左側にずれている。エッジ検出部４８２は、画像解析によって２本のエッジ線の交点（つまり角点）を、実際の対角点の画像座標（Ｘｉ（実際の対角点）,Ｙｉ（実際の対角点））として特定する。座標変換部４８８は、以下の手順で、実際の加工原点の画像座標を機械座標に変換する。実際の対角点の機械座標を（Ｘｍ（実際の対角点），Ｙｍ（実際の対角点））と表す。

Ｘｍ（実際の対角点）は、以下の式１１で算出される。
Ｘｍ（実際の対角点）＝Ｘｍ（撮像中心Ｅ）
＋Ｒ×（Ｘｉ（実際の対角点）－Ｘｉ（撮像中心Ｅ））（式１１）

Ｘｍ（撮像中心Ｅ）は、２００ｍｍである。Ｒは、解像度（４．５μｍ／ピクセル）である。Ｘｉ（実際の対角点）は、画像解析によってエッジ線の交点の画像座標として特定される。Ｘｉ（撮像中心Ｅ）は、８００ピクセルである。

Ｙｍ（実際の対角点）は、以下の式１２で算出される。
Ｙｍ（実際の対角点）＝Ｙｍ（撮像中心Ｅ）
＋Ｒ×（Ｙｉ（実際の対角点）－Ｙｉ（撮像中心Ｅ））（式１２）

Ｙｍ（撮像中心Ｅ）は、２００ｍｍである。Ｒは、解像度（４．５μｍ／ピクセル）である。Ｙｉ（実際の対角点）は、画像解析によってエッジ線の交点の画像座標として特定される。Ｙｉ（撮像中心Ｅ）は、６００ピクセルである。

この例では、実際の対角点の画像座標（Ｘｉ（実際の対角点）＝６０８．６７，Ｙｉ（対角点＝１１８４．４４）が、実際の対角点の機械座標（Ｘｍ（実際の対角点）＝９９．１４ｍｍ，Ｙｍ（実際の対角点）＝１０２．６３ｍｍ）に変換される。

続いて、補正値算出部４９４は、オフセット値と補正回転角度を算出する。オフセット値の算出方法は、変形例４と同様である。ここでは、補正回転角度の算出方法について説明する。図７の下部に示したように、実際の加工原点と実際の対角点を結ぶ線分の角度に着目する。正しく設置された場合に、この線分がＸｐ軸となす角度は、４５度である。補正回転角度をθで表すと、実際に設置されたときのこの線分とＸｐ軸がなす角度は、４５＋θ度である。したがって、以下の式１３が成り立つ。
ｔａｎ（４５＋θ）＝（Ｙｍ（実際の対角点）－Ｙｍ（実際の加工原点））
／（Ｘｍ（実際の対角点）－Ｘｍ（実際の加工原点））（式１３）

そして、式１３から式１４が導かれる。補正値算出部４９４は、式１４によって補正回転角度θを算出する。
θ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｙｍ（実際の対角点）－Ｙｍ（実際の加工原点））
／（Ｘｍ（実際の対角点）－Ｘｍ（実際の加工原点）））－４５（式１４）

この例による式１４の算出結果を示す。
θ＝ａｒｃｔａｎ（（１０２．６３０－０．９）／（９９．１３９－０．９））－４５
＝ａｒｃｔａｎ（１．０３５５）－４５
＝４６－４５＝１

続いて、変形例５におけるシーケンスについて説明する。
図９の後半は、変形例５におけるシーケンスを示す。
このシーケンスは、図９の前半に示したシーケンスに続く。数値制御装置８８０は、撮像中心Ｅ（理想の対角点）の機械座標に撮像部６００の光軸を合わせるように、駆動部８２４に取付部８２２（主軸１００）を移動させる指示を行う（Ｓ１００）。駆動部８２４は、指示に従って、取付部８２２（主軸１００）を移動させる。Ｓ１０２～Ｓ１１２の処理については、図６の左側に示したＳ１４～Ｓ２４の場合と同様である。

エッジ検出部４８２は、画像解析によって、実際の対角点の画像座標を検出する（Ｓ１１４）。座標変換部４８８は、検出された実際の対角点の画像座標を機械座標に変換する（Ｓ１１６）。補正値算出部４９４は、実際の加工原点の機械座標と実際の対角点の機械座標から補正回転角度を算出する。そして、補正値送信部４６８は、補正回転角度（補正値の一種）を工作機械８００へ送信する（Ｓ１１８）。以降、工作機械８００は、オフセット値と補正回転角度に応じて適正な加工位置決めを行う。

寸法算出部４９０は、実際の加工原点と実際の対角点の間の距離を算出してもよい。加工図面における距離と一致しない場合には、外部コンピュータ４００又は操作盤８９０の出力部４３０が、不適当なワークＷである旨の警告を発するようにしてもよい。

変形例５において、加工原点と加工原点の対角点以外の２つの基準点を用いてもよい。たとえば、右下角点を第１基準点として、左上角点を第２基準点としてもよい。

［変形例６］
外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）は、加工原点を中心とする撮像画像のみでワークＷの向きのずれを計測してもよい。変形例６では、撮像画像から検出されるエッジ線の傾きが求められる。

エッジ検出部４８２は、画像解析によってワークＷの正面側のエッジを示す境界線（図８の中央部の略横方向の太実線）がＸｉ軸となす補正回転角度を画像解析によって求める。また、エッジ検出部４８２は、ワークＷの左側面のエッジを示す境界線（図８の中央部の略縦方向の太実線）がＹ軸となす角度を画像解析によって求める。この例では、いずれの方法で算出された補正回転角度θも、反時計回りの１度を示す。原理的には、２つの方法で算出された補正回転角度θは一致するが、誤差を考慮して、両者の平均値を用いるようにしてもよい。演算部４８６は、２つの補正回転角度θが誤差の許容範囲を超える場合に、ワークＷが不適当であると判断して、外部コンピュータ４００又は操作盤８９０の出力部４３０が、警告を発するようにしてもよい。

［変形例７］
外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）は、変形例４～６に示した動作によってワークＷの加工原点のずれやワークＷの向きのずれを検出した場合に、外部コンピュータ４００又は操作盤８９０の出力部４３０が、ワークＷの加工原点のずれやワークＷの向きのずれが生じている旨の警告を発するようにしてもよい。作業員は、この警告によってワークＷの位置や向きのずれに気づき、ワークＷを正しく設置し直すことができる。したがって、ワークＷの設置ミスによる加工不良を未然に防ぐことができる。

［変形例８］
実施形態および上述の変形例では、円形穴を計測する例を示した。円形穴（円柱の凹部）は、計測対象部、つまり計測対象となるワークＷの部分の例である。計測対象部は、円錐の凹部、円筒部（円柱の凸部）あるいは円錐の凸部のように、Ｚ軸方向から見て円形を有するその他の形状であってもよい。また、計測対象部は、溝や壁のようにＺ軸方向から見て平行な延長形状であってもよく、平行な延長形状の幅を計測してもよい。計測対象部は、Ｚ軸方向から見て長円、楕円、多角形（たとえば、四角形や六角形）などその他の形状を有する部分であってもよく、中心、径、辺長、対角線長や角の角度（エッジの２辺がなす角度）などその他の寸法を計測してもよい。また、計測対象部は、凸部、凹部あるいは傾斜部でもよく、加工前の形状でも加工後の形状でもよい。

［変形例９］
寸法算出部４９０がデータ格納部４４０に記憶されている加工図のデータを参照して、エッジに基づいて算出された寸法がワークＷの所定寸法と異なると判定した場合に、外部コンピュータ４００又は操作盤８９０の出力部４３０が、設置されているワークＷが所定の大きさ又は所定の形状でない旨の警告を出力してもよい。たとえば、エッジに基づいて算出されたワークＷの辺の長さが、加工図のデータに含まれるワークＷの辺の長さと一致しない場合に、警告が出力される。あるいは、エッジに基づいて算出されたワークＷの角の角度が、加工図のデータに含まれるワークＷの角の角度と一致しない場合に、警告が出力される。つまり、寸法算出部４９０が、算出したワークＷ上の寸法に基づいて、設置されているワークＷが所定の大きさ又は所定の形状でないと判定した場合に、外部コンピュータ４００又は操作盤８９０の出力部４３０は警告を出力する。

［変形例１０］
シーケンスの第１例（図６の左側）の場合、数値制御装置８８０は、Ｓ１２においてＮＣプログラム（加工プログラム）から撮像中心の機械座標を読み取って、その位置へ取付部８２２（主軸１００）を移動させる。そのため、ＮＣプログラムに撮像中心の機械座標（取付部８２２の移動位置）が記述されている。

変形例１０では、外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）から数値制御装置８８０へ撮像中心の機械座標を伝える。本変形例では、ユーザが作成した簡易なプログラム（以下、「測定プログラム」という）を、外部コンピュータ４００の演算部４８６で読み取りながら動作する。この測定プログラムは、データ格納部４４０に記憶される。ユーザは、その測定プログラムに撮像中心の機械座標を記述する。外部コンピュータ４００は、その測定プログラムから撮像中心の機械座標を読み取り、その位置へ取付部８２２を移動させるよう数値制御装置８８０に指示する。

図１１は、変形例１０におけるシーケンスを示す図である。
数値制御装置８８０は、図６のＳ１０と同様に、ＰＬＣ８６０に撮像部６００の装着を指示する（Ｓ１２０）。数値制御装置８８０は、ＮＣプログラムから所定箇所（たとえば、第１穴）の測定指示を読み取ると、その測定指示を外部コンピュータ４００へ送信する（Ｓ１２２）。外部コンピュータ４００は、その測定指示に従って所定部位を測定するための撮像中心の機械座標を測定プログラムから読み取り、その撮像中心の機械座標を含む取付部移動指示を数値制御装置８８０へ送信する（Ｓ１２４）。

数値制御装置８８０は、受信した取付部移動指示に従って駆動部８２４に取付部８２２を移動させる指示を行う（Ｓ１２６）。駆動部８２４は、撮像部６００の光軸を撮像中心の機械座標に合わせるように取付部８２２を移動させる。

外部コンピュータ４００は随時、数値制御装置８８０から取付部８２２の機械座標を受信する（Ｓ１２８）。外部コンピュータ４００は、受信した取付部８２２の機械座標が撮像中心の機械座標と一致したときに取付部８２２の移動が完了したと判断し、撮像指示を撮像部６００へ送信する（Ｓ１３０）。これ以降のＳ１３２～Ｓ１４２の処理は、図６のＳ１８，Ｓ２０，Ｓ２４～Ｓ３０と同様である。寸法の計算（Ｓ１４２）を終えると、外部コンピュータ４００は、完了通知を数値制御装置８８０へ送信する。数値制御装置８８０は、その完了通知を受信すると、ＮＣプログラムによる加工を再開させる。

画像内計測の場合には１回だけ撮像するので、図中破線内の処理が１回行われる。その際、エッジ検出部４８２は、１つの撮像画像から３つ以上のエッジ点を検出する。一方、画像外計測の場合には２回以上撮像するので、図中破線内の処理が２回以上行われる。その際、エッジ検出部４８２は、２つ以上の撮像画像において３つ以上のエッジ点を検出する。

ここで、上記実施形態（図６）と本変形例（変形例１０：図１１）との共通点に着目して、画像内計測の処理フローについて整理しておく。
撮像部６００は、測定される箇所を１回で撮像する（図６のＳ１８，Ｓ５０，図１１のＳ１３２）。たとえば第１穴を測定する場合、１つの撮像画像に円形穴の全体が収まる（図４）。エッジ検出部４８２は、穴の円周上の３か所以上の位置を含むエッジの検出処理を行い（図６のＳ２４，Ｓ５４，図１１のＳ１３６）、３点以上のエッジ点の位置（画像座標）を算出する（図６のＳ２６，Ｓ５６，図１１のＳ１３８）。エッジ検出部４８２は、３個のエッジ点を検出する場合に１２０度ピッチで検出することが望ましい。なお、４個以上のエッジ点を検出する場合も、等ピッチでエッジ点を検出することが望ましい。

寸法算出部４９０は、検出されたエッジ点から最小二乗法で近似円を算出する（図６のＳ３０，Ｓ６０，図１１のＳ１４２）。その近似円から円の中心と直径を求めることができる。寸法算出部４９０は、円の中心を通る直線と円周上で交差する任意の２つのエッジ点から円の直径を算出してもよい。たとえば１８個のエッジ点を検出した場合に、寸法算出部４９０は、１８個のエッジ点について最小二乗法を適用する。このとき、寸法算出部４９０は、各エッジ点について近似円からの偏差を求めて、偏差が規定値を超えるエッジ点を最小二乗法の適用対象から除外して近似円を算出し直してもよい。寸法算出部４９０は、上述したようにエッジ点の機械座標によって直径を算出してもよいし、エッジ点の画像座標によって直径を算出してもよい。画像座標を用いる場合には、寸法算出部４９０は、エッジ点の画像座標に基づいて直径に相当する画素数（ピクセル数）を算出し、その画素数に解像度Ｒを乗じて直径を算出する。

次に、画像外計測の処理フローについても整理しておく。撮像部６００は、測定される箇所を複数回に分けて撮像する。ここでは、２回の撮像を行う例を図１２に示す。
図１２の上部は、画像外計測で計測される円形穴の撮像画像１を示す。図１２の下部は、画像外計測で計測される円形穴の撮像画像２を示す。撮像画像１では、円形穴の下部が欠落し、撮像画像２は、円形穴の上部が欠落している。

エッジ検出部４８２は、撮像画像１と撮像画像２とのそれぞれにおいて、円弧上にて２０度ピッチでエッジ点を検出し（図６のＳ２４，Ｓ５４，図１１のＳ１３６）、エッジ位置（エッジ点の画像座標）を算出する（図６のＳ２６，Ｓ５６，図１１のＳ１３８）。画像外計測の場合には、各撮像画像において撮像したワークＷ上の範囲が異なるので、画像座標のままではエッジ点同士の位置関係を正しくとらえられない。そこで、エッジ位置を共通基準である機械座標系の座標（機械座標）に変換したうえで直径を算出する。

座標変換部４８８は、エッジ位置を画像座標の形式から機械座標の形式へ変換する（図６のＳ２８，Ｓ５８，図１１のＳ１４０）。図１２の例では、撮像画像１の撮像範囲と撮像画像２の撮像範囲の一部が重なるため、同じ機械座標を示すエッジ点（Ｐｅ４～７，１３～１６）が撮像画像１と撮像画像２の双方で検出される。このような場合には、重複を無くし、同じ機械座標のエッジ点を統一する。

エッジ検出部４８２は、エッジ点（機械座標）から最小二乗法で近似円を算出する（図６のＳ３０，Ｓ６０，図１１のＳ１４２）。円の中心と直径の算出については、画像内計測の場合と同様である。たとえば１８個のエッジ点を検出した場合に、エッジ検出部４８２は、１８個のエッジ点について最小二乗法を適用する。このとき、エッジ検出部４８２は、各エッジ点について近似円からの偏差を求めて、偏差が規定値を超えるエッジ点を最小二乗法の適用対象から除外して近似円（直径）を算出し直してもよい。なお、画像外計測の場合にも、エッジ検出部４８２は、等ピッチでエッジ点を検出することが望ましい。エッジ点を等ピッチで検出することによって、計測の誤差を抑制できる。

次に、測定プログラムを生成するための編集ツールについて説明する。
図１３は、測定プログラムの編集画面を示す図である。
編集ツールは、外部コンピュータ４００で動作する。ここでは、特に撮像中心の機械座標を設定するためのユーザインターフェースを示す。編集ツールは、外部コンピュータ４００の表示部に編集画面７００を表示させる。編集画面７００は、位置決め用画像７１４を含む。位置決め用画像７１４は、ワークＷの全体または一部の形状を示す画像である。ユーザは、位置決め用画像７１４に対する操作によって、撮像中心の機械座標などを設定する。

位置決め用画像７１４は、たとえばライブビュー画像（図中の左上）である。ライブビュー画像は、取付部８２２に装着された撮像部６００により現在撮像されている画像である。ユーザは、外部コンピュータ４００に付属するジョグを操作することによって撮像部６００を移動させて、ライブビュー画像をスライドさせることができる。

位置決め用画像７１４は、スティッチング画像の全体または一部であってもよい。スティッチング画像は、ワークＷ全体を含む画像であって、撮像部６００から得られるＮ×Ｍ個の撮像画像を貼り合わせて作られる。

位置決め用画像７１４は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）画像の全体または一部であってもよい。ＣＡＤ画像は、ワークのＣＡＤデータから生成されるグラフィック画像である。

リスト７０４には、計測プログラムに含まれるコマンドが表示される。たとえば、４番目の「Ｃｉｒｃｌｅ」が選択された状態で、編集ツールは、円形の計測に関するパラメータを受け付ける。位置決め用画像７１４の中に設定された円環パターン７１２の中心に相当する機械座標が、撮像中心として測定プログラムに書き込まれる。また、円環パターン７１２の外径と内径が、エッジ検出の対象範囲を特定するパラメータとして、測定プログラムに書き込まれる。編集ツールは、Ｚｍ方向（高さ方向）について機械座標を設定するようにしてもよい。

ここで、エッジ検出部４８２によるエッジ検出（図６のＳ２４，Ｓ５４，図１１のＳ１３６）について補足する。図１４は、エッジ検出の概要を示す図である。
図１４に示した撮像画像は、図１２の上部の撮像画像の一部である。エッジ検出部４８２は、撮像画像に測定範囲を設定する。測定範囲は、図１３に示した円環パターン７１２で設定されたエッジ検出の対象範囲の一部に相当し、検出すべきエッジ点を含む。ここでは、図１２に関連して説明したエッジ点（Ｐｅ５）を含む測定範囲を示している。測定範囲は、所定サイズの矩形であり、長手方向が円形穴の中心に向いている。エッジ点（Ｐｅ５）の測定範囲の長手方向は、Ｘｉ軸から反時計方向へ１０度傾いている。

エッジ検出部４８２は、アフィン変換とバイリニア補間法によって、測定範囲内の画像を回転させた切り出し画像を生成する。アフィン変換は座標を変換する方法の一種である。この例では、画像を時計方向へ１０度回転させる。バイリニア補間法は画素値を変換する方法の一種である。ここでは、切り出し画像の原点を左下角点とし、右向きをＸｃ軸の正方向とし、上向きをＹｃ軸の正方向とする。この処理で、測定範囲に含まれる各画素の位置と画素値に基づき、切り出し画像の各画素における画素値が算出される。アフィン変換とバイリニア補間法を用いることによって、回転に伴う画像の劣化を抑制できる。

エッジ点を特定するために、Ｘｃ軸方向の輝度変化に着目する。エッジ検出部４８２は、輝度の一次微分値（以下、単に「一次微分値」ということがある）を算出する。輝度の一次微分値を図中のグラフに示す。単純な方法では、一次微分値が最大であるＸｃ：１６の画素がエッジ点と判定される。ただし、このように各画素Ｘｃの一次微分値をそのまま比較するだけでは、測定精度が低い。

一次微分値を補間することによって測定精度を高めることができる。エッジ検出部４８２は、一次微分値のスプライン補間値を算出する。スプライン補間値をグラフの曲線で示す。そして、エッジ検出部４８２は、スプライン補間値の最大値に相当する画素Ｘｃを特定し、エッジ点とする。このように、補間値のピークが、切り出し画像内におけるエッジ点の位置に相当する。スプライン補間値の負の最小値に相当する画素Ｘｃが、エッジ点となることもある。このようにスプライン補間値を用いれば、分解能が０．０２ピクセルとなり、高い精度での計測が可能になる。ここで述べたスプライン補間は、サブピクセル処理の一種である。

エッジ検出部４８２は、切り出し画像内のエッジ点の座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を、撮像画像内のエッジ点の画像座標（Ｘｉ，Ｙｉ）に変換する。このとき、先に述べたアフィン変換と逆の回転によって座標の変換が行われる。

図１５は、面取り量計測の概要を示す図である。図１５の左側は、円形穴の上面図と側断面図である。ワークＷには、円形穴が形成されている。円形穴の径はＬ１である。また、円形穴の縁部分が面取りされている。面取りされた切削面（以下、「面取り部位」という）は、内側に傾斜しており、その内径はＬ１である。また、面取り部位の外径は、Ｌ２である。

図１５の中央部は、面取り部位の外径Ｌ２を計測するときの撮像部６００の位置を示す。撮像部６００の端面からワークＷの上面までの距離が所定値Ｈであるときに、撮像部６００の焦点が上面に合うものとする。外径Ｌ２を計測する場合には、この状態で撮像部６００が保持される。そして、このとき撮像された撮像画像によって、外径Ｌ２が計測される。

図１５の右側は、面取り部位の内径Ｌ１を計測するときの撮像部６００の位置を示す。内径Ｌ１を計測する場合には、面取り部位の内径を含む水平面と撮像部６００の端面とが距離Ｈだけ離れるように、撮像部６００が保持される。この状態で撮像部６００において撮像された撮像画像によって、内径Ｌ１が計測される。

ここで、エッジ点間の距離を算出する方法について補足する。
上記実施形態では、エッジ点間の距離を、エッジ点の機械座標の差に基づいて求めた。つまり、エッジ点間の距離は、エッジ点間のＸｍ方向距離（Ｘｍ座標の差）とＹｍ方向距離（Ｙｍ座標の差）に関する２乗和の平方根として算出される。

本変形例では、エッジ点間の距離を、エッジ点間の画像座標の差および撮像画像間の機械座標の差に基づいて求める。ここでは、図５に示したエッジ点ｂとエッジ点ｃを例として説明する。上述のとおり、エッジ点ｂの画像座標は、（Ｘｉ（エッジ点ｂ），Ｙｉ（エッジ点ｂ））と表され、エッジ点ｃの画像座標は、（Ｘｉ（エッジ点ｃ），Ｙｉ（エッジ点ｃ））と表されるものとする。

まず、エッジ点間の画像座標の差について説明する。エッジ点間のＸｉ方向間隔（ピクセル）をＤｘ（エッジ点ｂ，エッジ点ｃ）と表すと、エッジ点間のＸｉ方向間隔は、以下の式（１５）で算出される。
Ｄｘ（エッジ点ｂ，エッジ点ｃ）＝Ｘｉ（エッジ点ｃ）－Ｘｉ（エッジ点ｂ）
式（１５）

同様に、エッジ点間のＹｉ方向間隔（ピクセル）をＤｙ（エッジ点ｂ，エッジ点ｃ）と表すと、エッジ点間のＹｉ方向間隔は、以下の式（１６）で算出される。
Ｄｙ（エッジ点ｂ，エッジ点ｃ）＝Ｙｉ（エッジ点ｃ）－Ｙｉ（エッジ点ｂ）
式（１６）

次に、撮像画像間の機械座標の差（撮像中心の機械座標の差）について説明する。撮像中心間のＸｍ方向距離をＬｘ（撮像中心Ｂ，撮像中心Ｃ）と表すと、撮像中心間のＸｍ方向距離は、以下の式（１７）で算出される。
Ｌｘ（撮像中心Ｂ，撮像中心Ｃ）＝Ｘｍ（撮像中心Ｃ）－Ｘｍ（撮像中心Ｂ）
式（１７）

同様に、撮像中心間のＹｍ方向距離をＬｙ（撮像中心Ｂ，撮像中心Ｃ）と表すと、撮像中心間のＹｍ方向距離は、以下の式（１８）で算出される。
Ｌｙ（撮像中心Ｂ，撮像中心Ｃ）＝Ｙｍ（撮像中心Ｃ）－Ｙｍ（撮像中心Ｂ）
式（１８）

したがって、エッジ点間のＸｍ方向距離は、以下の式（１９）で算出される。Ｒは、上述のとおり解像度を示す。
Ｌｘ（エッジ点ｂ，エッジ点ｃ）＝Ｌｘ（撮像中心Ｂ，撮像中心Ｃ）
＋Ｒ×Ｄｘ（エッジ点ｂ，エッジ点ｃ） 式（１９）

また、エッジ点間のＹｍ方向距離は、以下の式（２０）で算出される。
Ｌｙ（エッジ点ｂ，エッジ点ｃ）＝Ｌｙ（撮像中心Ｂ，撮像中心Ｃ）
＋Ｒ×Ｄｙ（エッジ点ｂ，エッジ点ｃ） 式（２０）

そして、エッジ点間のＸｍ方向距離とＹｍ方向距離に関する２乗和の平方根によって、エッジ点間の距離が算出される。本変形例の算出方法は手順が異なるだけで、計算内容は実施形態の場合と実質的に等しい。

なお、画像内計測の場合は、撮像中心間のＸｍ方向距離ＬｘとＹｍ方向距離Ｌｙが、共に０であるので、式（１９）と式（２０）において、第１項の計算を省ける。つまり、第２項のみを計算すれば足りるので、機械座標（Ｘｍ，Ｙｍ）を用いなくてもエッジ点間の距離を求められる。

上記実施形態および変形例に基づき、以下の構成を導き出せる。
Ａ）工作機械８００は、撮像部６００または工具が着脱可能に取り付けられる取付部８２２を備える。
Ｂ）外部コンピュータ４００（情報処理装置の例）は、工作機械８００において工作機械８００に置かれたワークＷを撮像するために取付部８２２が移動し撮像位置で撮像部６００が撮像することで生成される２次元の撮像画像を処理する。
Ｃ）ワークＷの置かれた位置の確認作業が行われる（変形例４参照）。そのため、工作機械８００の機械座標をもとに撮像部６００が所定位置に移動し、その後撮像が行われ、撮像画像が得られる。
Ｄ）演算部４８６は、撮像画像をもとに、ワークの位置を算出する。
Ｅ）工作機械８００は、ワークＷに対して加工を行う。
Ｆ）ワークＷに関する計測処理が行われる。計測対象を撮像するために、撮像部６００は所定位置から撮像位置に移動し、その後撮像位置において撮像する。これにより２次元の撮像画像が得られる。
Ｇ）演算部４８６は、２次元の撮像画像から、ワークＷのエッジを検出し、検出された複数のエッジからワークＷの長さを算出する。

上記構成Ａに関し、工具を取り付けることができる取付部８２２に撮像部６００を取り付けて用いることができるため、加工後にワークＷを置いたまま計測できる。このため、その後に追加加工が必要な場合にすぐに加工できる。すなわち、従来はワークＷを取り出して計測を行い、再度加工が必要な場合にはワークＷを正確に載置台に置き直す必要があったため、段取りに時間がかかった。この点、上記実施形態および変形例ではそのような問題は生じない。ワークＷを移動させる必要がないので、正確な長さを計測するための精度を担保できる。単にワークＷを把持できればよいだけの装置の場合よりも高い精度を実現できる。

上記構成ＦおよびＧに関し、図３に示すようにワークＷにある複数の穴を１回の計測処理で計測してもよい。また、複数回の加工に対応する複数回の計測処理を行ってもよい。たとえば、ワークＷに対する１回目の加工を行い、１回目の加工結果としてワークＷにある複数の穴に対して計測処理を行う。その後にワークＷに対する２回目の加工を行い、２回目の加工結果として同様に複数の穴に対して計測処理を行う。このように複数の穴を１回で計測処理する場合、少なくとも穴の数だけ撮像画像を得る必要がある。つまり、少なくとも穴の数だけ撮像位置が設けられる。図３の例では５つの撮像位置が設けられる。

上記構成ＤおよびＧに関し、演算部４８６は、所定位置で撮像された撮像画像からエッジ検出でワークＷの位置を算出する。さらに、演算部４８６は、ワークＷの位置と撮像画像の中心との距離から、撮像画像の計測対象のエッジ点の位置を算出する。具体的には、演算部４８６は、ワークＷの位置と撮像画像の中心との間のＸｍ方向距離とＹｍ方向距離を算出する。次に、撮像画像の中心とエッジ点との間のＸｉ方向間隔とＹｉ方向間隔を算出する。演算部４８６は、Ｘｉ方向間隔とＹｉ方向間隔にそれぞれ解像度を乗じることで、撮像画像の中心とエッジ点との間のＸｍ方向距離とＹｍ方向距離を算出できる。上述した２つのＸｍ方向距離を加算することによって、ワークＷの位置を基準とするエッジ点のＸｐ座標が得られる。同様に、上述した２つのＹｍ方向距離を加算することによって、ワークＷの位置を基準とするエッジ点のＹｐ座標が得られる。２つのエッジ点の位置を求めれば、これらの位置に基づいてエッジ点間の長さを求めることもできる。

上記構成Ｃに関し、「撮像画像」は、位置確認に用いられる画像である。また、「所定位置」は、ワークＷの置かれた位置の確認作業のために撮像する撮像部６００の位置を意味する。「所定位置」は、上記構成Ｆにおける「撮像位置」とは異なる。「所定位置」で撮像された「撮像画像」には、ワークＷの位置を算出するためのワークＷの基準位置（特定のエッジ点）が含まれる。図３の例では、左下の角がワークＷの基準位置に相当する。ワークＷの基準位置が加工原点と一致するが、これらは一致しなくてもよい。つまり、ワークＷの基準位置は、加工原点と異なる箇所であってもよい。上記構成Ｄにおいて、ワークＷの位置として四角の一部または全部に相当する角の位置が算出される（図３参照）。上記構成Ｆに関し、「２次元の撮像画像」は、ワークＷの計測に用いられる画像である。「撮像位置」は、ワークＷを計測するために撮像する撮像部６００の位置を意味する。

上記構成Ｆでいう「撮像位置」は、図３のような水平面上の位置（Ｘｍ座標，Ｙｍ座標：図１参照）を指すとともに、高さ方向の位置（Ｚｍ座標）も指す。たとえば、図１５では、２つの撮像位置において、撮像部６００の高さ方向の位置が異なる。上記構成Ｃにおける撮像の際に、撮像部６００の高さＨの位置も調整する。上記構成Ｆにおいて、撮像部６００は、その高さＨを保ったまま移動する。先にＬ２を計測するための撮像を行い、その後に撮像部６００を下方に移動させてＬ１を計測するための撮像を行う。この場合、所定位置のＺｍ座標とＬ２を計測する撮像位置のＺｍ座標とは等しい。Ｌ１を計測する撮像位置のＺｍ座標は、それよりも小さい。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

実施形態および変形例では、タッチプローブのようにアプローチ動作が必要ない。また、１回の撮像で複数箇所を捉えることができるので、主軸の移動も少なくて済む。したがって、高速にワークの計測を行える。実施形態および変形例における演算部４８６が算出するワークの長さは、たとえば、穴の径、ワークの面の辺や対角線の長さ 円弧の長さなどである。具体的には、第１穴の半径と直径（図４）、第２穴の半径と直径（図５）、加工原点と対角点の距離（図７）、各角点間の距離（図７）、及び内径Ｌ１と外径Ｌ２（図１５）などが、ワークの長さに該当する。

タッチプローブを用いる計測の場合には、プローブの繰り返し誤差に加えて、工作機械８００側の繰り返し誤差が計測精度に影響する。しかし、撮像部６００を用いた画面内計測では取付部８２２（主軸１００）を移動させる必要が無いので、工作機械８００側の繰り返し誤差が生じず、計測精度が高まる。

また、タッチプローブを用いる場合には困難な微細な形状やワークの向きの計測も容易に行える。微細な形状とは、たとえばタッチプローブが入り込めないような小さな穴や狭い溝などである。また、タッチプローブで触れると撓みが生じたり、変形してしまったりするような剛性の小さいワークや細い部分を計測する場合に、タッチプローブでは正確な計測を行えない。これに対して、実施形態および変形例では、ワークに圧力を加えないので、撓みや変形を生じさせずに正確な計測を行える点で有利である。

また、自動的にワークの設置ずれが判定され、工作機械８００に補正値が設定されるので、工作機械８００における加工誤差を抑制できる。さらに、ワークの設置ずれが生じていると判定した場合に警告を発することによって、加工不良を防止したり、誤ったワークの設置を作業員に知らせて設置状態の修正を促したりすることができる。

１００ 主軸、４００ 外部コンピュータ、４２０ 入力部、４２２ 操作受付部、４３０ 出力部、４３２ 表示処理部、４４０ データ格納部、４４２ パターン記憶部、４５０ 通信部、４６０ 送信部、４６８ 補正値送信部、４７０ 受信部、４８２ エッジ検出部、４８６ 演算部、４８８ 座標変換部、４９０ 寸法算出部、４９２ パターンマッチング部、４９４ 補正値算出部、６００ 撮像部、７００ 編集画面、７０２ マーク、７０４ リスト、７０６ 矢印ボタン、７０８ 拡大ボタン、７１０ 縮小ボタン、７１２ 円環パターン、７１４ 位置決め用画像、７１６ａ，ｂ フレーム、８００ 工作機械、８２０ 加工部、８２２ 取付部、８２４ 駆動部、８５０ 工具交換装置、８６０ ＰＬＣ、８８０ 数値制御装置

Claims (9)

1. 撮像部または工具が着脱可能に取り付けられる取付部を備える工作機械において前記工作機械に置かれたワークを撮像するために前記取付部が移動し撮像位置で前記撮像部が撮像することで生成される２次元の撮像画像を処理する情報処理装置であって、
   (i)前記取付部に取り付けられた工具が前記撮像部に交換され、前記取付部が加工原点を含む最初の撮像位置に移動した後に撮像された撮像画像をもとに、前記加工原点の位置を確認し、かつ、(ii)前記取付部が前記最初の撮像位置から、前記加工原点に基づいて定まる前記ワークの穴の撮像位置に移動した後に撮像された前記２次元の撮像画像を処理して前記穴の直径を算出する演算部を備える、情報処理装置。
2. 前記演算部は、前記穴の中心を算出し、前記中心を通る直線と交差する任意の２つのエッジ点とから前記穴の前記直径を算出する請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記演算部は、前記穴の一部分を前記撮像部で撮像した第１撮像画像と、前記撮像部を移動させ前記穴の他の部分を前記撮像部で撮像した第２撮像画像と、からそれぞれ第１エッジと第２エッジとを検出し、前記第１エッジと前記第２エッジとをもとに、前記穴の前記直径を算出する請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記演算部は、前記加工原点の前記位置に基づいて、前記ワークの設置位置のずれを算出する請求項１に記載の情報処理装置。
5. 前記演算部は、前記ワークの第１エッジから前記ワークの第１基準点の第１座標を算出し、前記ワークの第２エッジから前記ワークの第２基準点の第２座標を算出し、前記第１座標と前記第２座標に基づいて、前記ワークの設置向きのずれを算出する請求項１に記載の情報処理装置。
6. 前記演算部が、前記ワークの撮像画像から検出された複数のエッジから前記ワーク上の長さを算出し、前記ワーク上の前記長さに基づいて、設置されているワークが所定の大きさ又は所定の形状でないと判定した場合に、警告を出力する出力部を備える請求項１に記載の情報処理装置。
7. 前記演算部は、前記ワークの上面から所定高さの第１位置に移動した前記撮像部で撮像された第１撮像画像を処理して前記穴の縁部における面取り部位の外径を算出し、前記第１位置の下方の第２位置に移動した前記撮像部で撮像された第２撮像画像を処理して前記面取り部位の内径を算出する請求項１に記載の情報処理装置。
8. 前記撮像部が着脱可能に取り付けられる取付部を備え、工作機械に配置されたワークを撮像するために前記取付部が移動可能である工作機械と、
   請求項１から７のうちの１項に記載の情報処理装置と、を含む工作システム。
9. 撮像部または工具が着脱可能に取り付けられる取付部を備える工作機械において前記工作機械に置かれたワークを撮像するために前記取付部が移動し撮像位置で前記撮像部が撮像することで生成される２次元の撮像画像を処理するプログラムであって、
   (i) 前記取付部に取り付けられた工具が前記撮像部に交換され、前記取付部が加工原点を含む最初の撮像位置に移動した後に撮像された撮像画像をもとに、前記加工原点の位置を確認する機能と、(ii) 前記取付部が前記最初の撮像位置から、前記加工原点に基づいて定まる前記ワークの穴の撮像位置に移動した後に撮像された前記２次元の撮像画像を処理して前記穴の直径を算出する機能とを有する、プログラム。

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