JP7296186B2 - 形状測定システムおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は形状測定システムに関する。具体的には、測定開始前にエラーや故障の発生原因に気付いて、ダウンタイムをできる限り短くすることができる形状測定システムに関する。

測定対象物の形状や寸法を測定する三次元測定機（座標測定機）が広く使用されている。

三次元測定機で測定対象物を測定するにあたっては、まず、測定対象物に応じた測定手順を予め測定パートプログラムとして組んで用意しておく。
実際の測定作業では、定盤や移動ステージまたは回転テーブルの上に測定対象物を載置した後、オペレータは「測定開始」の指令を三次元測定機に与える。あとは、三次元測定機が測定パートプログラムに従って測定対象物を決められた手順で自動的に順々に測定していく。さらには、測定対象物を自動的に入れ替えるシステムも合わせて利用することで、次々と自動的に測定が継続的に実行される。
近年では、三次元測定機を製造ラインの脇に設置して被加工物を順次測定していくインライン測定システムも利用されるようになってきている。インライン測定システムでは、測定対象物を自動的に三次元測定機に搬入出して、三次元測定機が自動的に測定対象物の形状測定を自動的に実行する。このとき、オペレータは三次元測定機の傍にいる必要はない。測定対象物が大きなものであったり、複雑な形状であったり、同形状のものを数多く測定する場合などには、無人での長時間自動測定が便利であり、広く利用されている。

特開２００８－２４１４２０号公報 特開２０１３－２３８５７３号公報 特開２０１４－２１００４号公報 特開２０１７－０６２１９４ 特許６４８２２４４ 特公平０２－０６２００６

長時間の無人自動測定を行う場合、測定動作中に種々の要因で警告やエラーが発生することがあり、エラーの種類によっては測定動作が中断することもある。重大なエラーが生じたような場合には、測定システムが故障して正常に動作しなくなるような場合も有り得る。

このような場合、例えば修理担当者がエラー、警告、故障の種類に応じて、必要な修理、部品交換、調整を行なうことになる。このとき、修理担当者は、マシンの現在状態や、故障時のログ（動作ログや通信ログ）からエラー等の原因を推測してエラー原因や故障箇所を特定しなければならない。しかしながら、マシンの現在状態を分析したり、故障時のログを解析したりしてもエラー原因を推測することはなかなかに難しく、真の原因にたどりつくことは困難であった。さらに、故障後のマシンの各部品や故障時のエラーログの解析というのはかなり高度な専門的技量が求められるし、例えばログの時刻情報をもとに各種のデータを突き合わせながら原因を探るというのは多大な時間、労力、費用を要する。実際、そこまで労力を掛けて故障の原因を探ってみても、原因にたどり着けないことも多かった。

本発明の目的は、測定開始前にエラーや故障の発生原因に気付いて、ダウンタイムをできる限り短くすることができる形状測定システムを提供することにある。

本発明の形状測定システムは、
測定対象物の表面を検出する検出器と、前記検出器と前記測定対象物とを相対移動させる移動機構と、を有し、前記検出器で前記測定対象物の形状を測定する形状測定機と、
前記移動機構による前記検出器または前記測定対象物の可動範囲を撮像範囲とするように設けられた測定空間用監視カメラと、
前記測定対象物のマスターデータを記憶した記憶部と、
形状解析部と、を備えた形状測定システムであって、
前記形状解析部は、
前記測定空間用監視カメラが撮像した測定空間動画データに映っている測定対象物と、前記測定対象物のマスターデータと、を対比し、
両者が合致している判定した場合には、前記形状測定機に前記測定対象物の測定の開始を開始させ、
両者が不一致と判定した場合には、エラー報告を行なう
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態では、
さらに、前記形状解析部は、
前記測定空間用監視カメラが撮像した測定空間動画データに基づいて、前記測定対象物、前記検出器、および、校正用のマスターボールのうちの少なくとも一つ以上の汚れの有無を判定し、
汚れが無いと判定した場合には、前記形状測定機に前記測定対象物の測定の開始を開始させ、
汚れが有ると判定した場合には、エラー報告を行なう
ことが好ましい。

また、本発明では、
測定対象物の表面を検出する検出器と、前記検出器と前記測定対象物とを相対移動させる移動機構と、を有し、前記検出器で前記測定対象物の形状を測定する形状測定機と、
前記移動機構による前記検出器または前記測定対象物の可動範囲を撮像範囲とするように設けられた測定空間用監視カメラと、
前記測定空間用監視カメラが撮像した測定空間動画データを所定時間分だけ一時的にバッファ記録する動画バッファメモリ装置と、
前記形状測定機にエラーが生じたときに発せられるエラー信号をトリガーとして前記動画バッファメモリ装置に記録されている測定空間動画データを抽出して固定的に保存するカメラ情報保存部と、を備えてもよい。

本発明の一実施形態では、
さらに、
前記測定対象物を前記形状測定機に搬入出する搬入出装置と、
搬入出ルート用監視カメラと、を備え、
前記搬入出ルート用監視カメラは、前記搬入出装置と、前記搬入出装置による前記測定対象物の搬入出ルートと、を撮像範囲とするように設けられており、
前記動作バッファメモリ装置は、さらに、前記搬入出ルート用監視カメラが撮像した搬入出ルート動画データを所定時間分だけ一時的にバッファ記録し、
前記カメラ情報保存部は、さらに、前記エラー信号をトリガーとして、前記動画バッファメモリ装置に記録されている前記搬入出ルート動画データを抽出して固定的に保存する
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
さらに、
前記形状測定機の操作部を撮像範囲とするように設けられた測定操作監視カメラを備え、
前記動作バッファメモリ装置は、さらに、前記測定操作監視カメラが撮像した測定操作動画データを所定時間分だけ一時的にバッファ記録し、
前記カメラ情報保存部は、さらに、前記形状測定機の前記操作部の入力操作をトリガーとして前記動画バッファメモリ装置に記録されている前記測定操作動画データを抽出して固定的に保存する
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
さらに、
前記搬入出装置の操作部を撮像範囲とするように設けられた搬入出操作監視カメラを備え、
前記動作バッファメモリ装置は、さらに、前記搬入出操作監視カメラが撮像した搬入操作動画データを所定時間分だけ一時的にバッファ記録し、
前記カメラ情報保存部は、さらに、前記搬入出装置の操作部の入力操作をトリガーとして前記動画バッファメモリ装置に記録されている前記搬入操作動画データを抽出して固定的に保存する
ことが好ましい。

形状測定システムの一例を示す図である。 形状測定機の外観を示す図である。 形状測定システムの機能ブロック図である。 動画バッファメモリ装置を例示した図である。 動画バッファメモリ装置の動作を例示したフローチャートである。 動画バッファメモリ装置の動作を例示したフローチャートである。 動画バッファメモリ装置の動作を例示したフローチャートである。 予備チェックの動作を例示したフローチャートである。 予備チェックの動作を例示したフローチャートである。

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の形状測定システム１００に係る第１実施形態について説明する。
図１は、形状測定システム１００の一例を示す図である。
形状測定システム１００は、形状測定機２００と、モーションコントローラ３００と、ホストコンピュータ４００（図１、図２中で不図示）と、搬入出装置５００と、複数台の監視カメラ６１０－６４０と、動画バッファメモリ装置７００と、を備える。

形状測定機２００は、ここではいわゆる三次元測定機（ＣＭＭ，Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）である。
図２にも形状測定機２００の外観を示す。
図１、図２に例示の形状測定機２００は、回転テーブル２１０と、プローブ２２０と、駆動機構２３０と、を有する。
回転テーブル２１０は、ワークを載置するワーク載物台であり、Ｚ軸を回転中心として回転する。
プローブ２２０は、接触または非接触でワークの表面を検出する。
駆動機構２３０はＺ方向に沿ったＺ駆動軸（不図示）とＹ方向に沿ったＹ駆動軸（不図示）とを有し、プローブ２２０をＹＺ平面内で二次元的に移動させる。回転テーブル２１０と駆動機構２３０との協働により移動機構が構成され、ワークとプローブ２２０とが三次元的に相対移動可能となっている。駆動機構２３０および回転テーブル２１０には駆動モータ（不図示）およびエンコーダ（不図示）が設けられている。

モーションコントローラ３００からの駆動制御信号によって駆動モータが駆動され、エンコーダによってサンプリングされた座標値（や回転角）はモーションコントローラ３００に送られる。駆動機構２３０のＹ、Ｚ座標値と回転テーブル２１０の回転角とにより、ワークの表面形状の測定値が得られる。

もちろん、移動機構としては、プローブ２２０をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の三次元的に移動させる機構であってもよいし、ワークをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の三次元的に移動させる機構であってもよいし、さらに、Ｘ軸回り回転、Ｙ軸回り回転、Ｚ軸回り回転などの回転機構があってもよい。

形状測定機２００は、例えば、加工機械１０と並んで製造ライン２０の脇に設置されており、ラインを流れてくる被加工物の全てまたは一部を測定対象とする。

図３は、形状測定システム１００の機能ブロック図である。
図３を参照しながら、モーションコントローラ３００とホストコンピュータ４００の機能ブロックを簡単に説明する。
モーションコントローラ３００は、測定指令取得部３１０と、カウンタ部３２０と、移動指令生成部３３０と、駆動制御部３４０と、エラー検出部３５０と、を備える。

測定指令取得部３１０は、ホストコンピュータ４００から測定指令を取得する。測定指令は、測定対象物の設計データや測定対象箇所をもとにしてホストコンピュータ４００による演算処理等により生成される。測定指令にはプローブ軌道上の目標点や目標移動速度が含まれている。

カウンタ部３２０は、エンコーダから出力される検出信号をカウントして駆動機構２３０および回転テーブル２１０の変位量を計測するとともに、プローブセンサから出力される検出信号をカウントしてプローブ２２０の変位を計測する。これにより、プローブ２２０の現在位置、すなわち、ワーク表面の座標値を得る。

移動指令生成部３３０は、プローブ２２０で測定対象物表面を測定するためのプローブ２２０の移動経路を算出し、その移動経路に沿った速度ベクトルを算出する。例えば、自律的に押込み量を調整しながらプローブ２２０を現在位置から次の目標点に移動させるためのベクトル指令を生成する。

駆動制御部３４０は、移動指令生成部３３０によって算出されたベクトル指令に基づいて、駆動機構２３０および回転テーブル２１０を駆動制御する。

エラー検出部３５０は、測定パートプログラムに従った正常な自動測定ができなくなったと判断した場合にはエラー信号を出力する。例えば、プローブ２２０の位置が当初の設計軌道から許容範囲以上に外れてしまったりすると、この後の自動測定は危険であるので、エラー検出部３５０はエラーと判断してエラー信号を出力する。あるいは、駆動制御部３４０から形状測定機２００に駆動信号を発したときに目標位置と現在位置とが許容範囲以上に外れてしまった場合に、エラー検出部３５０はエラーと判断してエラー信号を出力する。

エラーが生じる原因としては例えば次のようなことが考えられる。
ワークに起因するエラーとして、ワークの加工誤差が過大であったり、ワーク表面にゴミ（屑や油）が付着していたりすることが考えられる。形状測定機２００に起因するエラーとして、信号配線等の電装系のトラブルやレールの歪みや汚れ等の機構系のトラブルがあったりすること考えられる。また、ワークや測定機にトラブルがなくても、搬入出装置５００のトラブルやワークの搬入ルートに障害があることも考えられる。また、オペレータによる設定操作が誤っていたということも考えられる。

エラー検出部３５０からのエラー信号は、移動指令生成部３３０、駆動制御部３４０、ホストコンピュータ４００、動画バッファメモリ装置７００等に出力される。
エラー信号を受け取った各機能部は、エラーの種類に応じて適宜設定された動作を行なう。例えば、移動指令生成部３３０がエラー信号を受け取った場合には、ベクトル指令の生成を中止する場合もあるし、プローブ２２０の移動速度を最低速度に低下させる場合もあるし、プローブ２２０をワークから退避（リトラクション）させる場合もある。

モーションコントローラ３００には、測定手動コントローラ３６０が接続されている。測定手動コントローラ３６０は、ジョイスティックや各種ボタンを有し、オペレータからの手動入力操作を受け付け、オペレータの操作指令をモーションコントローラ３００に送る。

ホストコンピュータ４００は、いわゆるパソコンで構成できる。ホストコンピュータ４００は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やメモリ等を備えて構成され、モーションコントローラ３００を介して形状測定機２００を制御する。
ホストコンピュータ４００は、さらに、記憶部４１０と、形状解析部４２０と、を備える。
記憶部４１０は、測定対象物（ワーク）の形状に関する設計データ（ＣＡＤデータや、ＮＵＲＢＳデータ等）、測定で得られた測定データ、および、測定動作全体を制御する測定制御プログラム（測定パートプログラム）を格納する。

さらに、記憶部４１０は、エラー情報保存部４３０を有する。
エラー情報保存部４３０には、エラーログ保存部４３１と、カメラ情報保存部４３２と、がある。
エラーログ保存部４３１は、エラー検出部３５０からエラー信号が出力されたときに、モーションコントローラ３００からエラーログを受信して記録する。例えば、エラー発生時における測定パートプログラムの実行命令、移動指令生成部３３０で生成されたベクトル指令（あるいは座標指令）、カウンタ部３２０でのカウント値、駆動制御部３４０の制御信号の種類および値がエラーログとしてエラーログ保存部に送られて記録される。

カメラ情報保存部４３２については後述する。

形状解析部４２０は、モーションコントローラ３００から出力された測定データに基づいて測定対象物の表面形状データを算出し、算出した測定対象物の表面形状データの誤差や歪み等を求める形状解析を行う。また、形状解析部４２０は、ワークの設計データ（ＣＡＤデータや、ＮＵＲＢＳデータ等）からプローブ軌道の算出等の演算処理も担う。

ホストコンピュータ４００には、必要に応じて、出力装置（ディスプレイやプリンタ）および入力装置（キーボードやマウス）が接続される。

形状測定機２００の脇には搬入出装置５００が設置されている。搬入出装置５００は、測定対象物である被加工物を製造ライン２０と形状測定機２００との間で搬入出する。搬入出装置５００としては、種々利用されており（特許６４８２２４４、特公平０２－０６２００６）、測定対象物を搬送レール５１０（ベルト）の載せたまま形状測定機２００に供給する方式や、クレーンやロボットアーム５２０でピックアップする方式などでもよい。

図１では、製造ライン２０の脇に設置されたロボットアーム５２０と、回転テーブル２１０に測定対象物を搬送する搬送レール５１０と、搬入出操作パネル５３０と、によって搬入出装置５００が構成されている。例えば、ロボットアーム５２０が製造ライン２０から測定対象物となる被加工物をピックアップして搬送レール５１０に載せる。搬送レール５１０が測定対象物を形状測定機２００の回転テーブル２１０に搬送する。測定終了後は、搬送レール５１０でワークを逆方向に搬送し、さらに、ロボットアーム５２０でワークを製造ライン２０に戻せばよい。

なお、回転テーブル２１０から搬送レーンに載せるにあたっては、形状測定機２００の脇にロボットアームやクレーンを別途設置してもよいし、回転テーブル２１０の片側を持ち上げて回転テーブル２１０を傾けるようにしてもよいだろう。

搬入出操作パネル５３０によって搬入出装置５００の設定入力操作を行なう。例えば、搬入出操作パネル５３０により搬入出装置５００の電源オンオフや各種の調整や設定が行なわれる。

図１の例では、測定対象物の搬入と搬出とを同じロボットアーム５２０および搬送レール５１０で行なうこととしているが、搬入と搬出とをそれぞれ搬入装置と搬出装置とで別個に分担するようにしてもよい。

搬入出装置５００によって測定対象物が形状測定機２００に供給されると、形状測定機２００は予め用意されている測定パートプログラムに従って自動的に測定対象物の測定を行なう。
例えば、回転テーブル２１０上にワークが載置されたら、自動心出し、座標系の設定等のための予備測定等のあと、ワークの形状測定を実行する。形状測定機２００による形状測定の後、搬入出装置５００によってワークは形状測定機２００から搬出され、次工程に送られる。

次に複数台の監視カメラについて説明する。
監視カメラとして、測定空間用監視カメラ６１０と、搬入出ルート用監視カメラ６２０と、測定操作監視カメラ６３０と、搬入出操作監視カメラ６４０と、が設けられている。

測定空間用監視カメラ６１０は、形状測定機２００の測定空間を撮像範囲に含めるように設置されている。つまり、測定空間用監視カメラ６１０は、プローブ２２０とワークとの両方を撮像対象としている。測定空間監視用カメラ６１０の取り付け方は、特段限定されず、形状測定機２００の測定空間を撮像範囲に含めるように設置されていればよいが、図１では一例として形状測定機２００の上端にカメラを吊り下げるためのアームを付設し、このアームの先端でカメラを保持している。

搬入出ルート用監視カメラ６２０は、測定対象物が搬入出装置５００でラインから形状測定機２００まで運搬される移動ルートを撮像範囲とするように設置されている。つまり、搬入出ルート用監視カメラ６２０は、搬入出装置５００そのものと、ワークの搬入ルートと、を撮像対象としている。

図１では、搬入ルートと搬出ルートは同じであるとしているので、搬入ルート用監視カメラは搬出ルート用監視カメラも兼ねている。
搬入装置と搬出装置とが別個に設けられ、搬入ルートと搬出ルートとを一つのカメラでカバーできない場合には、搬出ルート用監視カメラも設けておくことが好ましい。一つのカメラで搬入出ルートの全体を撮像エリアに収められない場合には、搬入出ルート用監視カメラ６２０が二台以上設けられていてもよい。図１の例では、形状測定機２００の上端にカメラを吊り下げるためのアームを付設し、このアームの先端でカメラを保持している。

測定操作監視カメラ６３０は、測定手動コントローラ３６０を撮像範囲に含むように設置されている。
図１や図２の例では、測定手動コントローラ３６０とモーションコントローラ３００とは有線ケーブルで繋がっているので、測定操作監視カメラ６３０は、おおよそ有線ケーブルが届く範囲を撮像範囲にするように設置されていればよい。手動コントローラとモーションコントローラ３００とが無線通信するような場合には、形状測定機２００を見ながらオペレータが測定手動コントローラ３６０を操作するエリアを考えて、形状測定機２００の前方である程度範囲を撮像範囲とするように測定操作監視カメラ６３０を設置しておけばよいだろう。図１の例では、モーションコントローラ３００の上端にカメラを吊り下げるためのアームを付設し、このアームの先端でカメラを保持している。

搬入出操作監視カメラ６４０は、搬入出操作パネル５３０の操作盤を撮像範囲に含むように設置されている。図１の例では、搬入出操作パネル５３０の上端にカメラを吊り下げるためのアームを付設し、このアームの先端でカメラを保持している。

カメラの設置方法は限定しないので、例えば、天井からカメラを吊すようにしてもよいだろうし、カメラ専用のスタンドを設置してもよいだろう。

監視カメラ６１０－６４０は、電源が入っているときには動画を常に撮影し、動画データは動画バッファメモリ装置７００に送られて一時的にバッファ記憶される。動画バッファメモリ装置７００に動画データをバッファするにあたってどの程度の長さ分を記憶できるかはメモリの容量によるので一概には言えない。メモリ資源の上限までバッファ記憶すればよいが、工場のなかには数十台の測定機が設置されているので、バッファできる時間には自ずと限度がある。

動画バッファメモリ装置７００は、メモリコントローラ７１０と、記憶部４１０と、を有する。動画バッファメモリ装置７００には、測定空間用監視カメラ６１０と、搬入出ルート用監視カメラ６２０と、測定操作監視カメラ６３０と、搬入出操作監視カメラ６４０と、から各動画データが送られてくるので、それらを測定空間動画データ、搬入出ルート動画データ、測定操作動画データ、搬入操作動画データとして所定時間分バッファする。

動画バッファメモリ装置７００と各監視カメラとの接続は、無線でも有線でもよいのはもちろんである。図４では、測定空間動画データ、搬入出ルート動画データ、測定操作動画データおよび搬入操作動画データは１セットだけ示しているが、工場内に複数の測定機が設置されていれば、測定機の数だけ動画データのセットがバッファできるように例えば記憶部をセクションに区切っておく。

動画バッファメモリ装置７００にバッファされた動画データを所定タイミングで抽出してカメラ情報保存部４３２に固定的に保存する。
この保存動作を図５、図６、図７のフローチャートを参照しながら説明する。
動画バッファメモリ装置７００は、測定空間用監視カメラ６１０と、搬入出ルート用監視カメラ６２０と、測定操作監視カメラ６３０と、搬入出操作監視カメラ６４０と、から送られてくる各動画データ（測定空間動画データ、搬入ルート動画データ、測定操作動画データ、搬入操作動画データ）を受信し（ＳＴ１１０）、それらをバッファしている（ＳＴ１２０）。ただ、動画バッファメモリ装置７００のメモリ容量にも上限はあるので、それぞれ所定時間ずつバッファしておき、上限を超えたら先入れ先出しで上書き削除ということになる。

ここで、形状測定システム１００の動作中にエラー検出部３５０がエラーを検出したとする。すると、エラー検出部３５０からエラー信号が出力される。エラー信号は、ホストコンピュータ４００と動画バッファメモリ装置７００とにも送られる。動画バッファメモリ装置７００は、エラー信号を受信すると（ＳＴ１３０：ＹＥＳ）、その時点でバッファしている各動画データ（測定空間動画データ、搬入ルート動画データ、測定操作動画データ、搬入操作動画データ）を抽出して、ホストコンピュータ４００に送る（ＳＴ１４０）。
（もちろん、エラーを発したモーションコントローラを特定し、エラーに対応する動画データのセットを対応するホストコンピュータに送信する。）
ホストコンピュータ４００は、動画バッファメモリ装置７００から受信した各動画データ（測定空間動画データ、搬入ルート動画データ、測定操作動画データ、搬入操作動画データ）をカメラ情報保存部４３２に固定的に記録する。

この動作（ＳＴ１１０－ＳＴ１４０）の動作を繰り返せば、エラー発生時から遡って所定時間分の各動画データ（測定空間動画データ、搬入ルート動画データ、測定操作動画データ、搬入操作動画データ）が記録されることになる。したがって、オペレータや修理担当者は、エラー解析にあたってまずカメラ情報保存部４３２に保存されている動画データを見て、エラー発生時の測定機２００、搬入出装置５００、測定手動コントローラ３６０、搬入出操作パネル５３０、さらには測定対象物の様子を確認することができる。これにより、エラー発生時の様子がよくわかり、エラーの真因の解析が容易となると期待できる。例えば、測定対象物にゴミ（例えば削り屑）が付着していたとか、測定対象物が傾いていたなど、ログだけではわからない情報が得られる。

さらに、測定操作動画データと搬入出操作動画データとについては、データ保存のトリガー条件をもう一つ設けておくのがよい。動画バッファメモリ装置７００は、測定操作監視カメラ６３０と搬入出操作監視カメラ６４０とから送られてくる測定操作動画データと搬入出操作動画データとをバッファしている（ＳＴ１１０、ＳＴ１２０）。ここで、エラー検知が無い場合（ＳＴ１３０：ＮＯ）、動画バッファメモリ装置７００は、測定手動コントローラ３６０および搬入出操作パネル５３０の入力信号の有無を監視する（ＳＴ２１０、ＳＴ３１０）。

測定手動コントローラ３６０がオペレータによる入力操作を検知した場合、入力検知信号が動画バッファメモリ装置７００とホストコンピュータ４００に送られる。動画バッファメモリ装置７００は、測定手動コントローラ３６０の入力検知信号を受信すると（ＳＴ２１０：ＹＥＳ）、測定操作動画データをホストコンピュータ４００のカメラ情報保存部４３２に送って保存させる（ＳＴ２２０）。つまり、オペレータが測定手動コントローラ３６０を操作する様子を動画データとしてカメラ情報保存部４３２に固定的に保存する。

このタイミング制御の方法としてはいくつか考えられるので一例を挙げる。
例えば、動画バッファメモリ装置７００が測定手動コントローラ３６０の入力検知信号を受信したとき（ＳＴ２１０：ＹＥＳ）、まず、その時点でバッファされている測定操作動画データをホストコンピュータ４００に送信して、カメラ情報保存部４３２に固定的に保存させる（ＳＴ２２０）。入力検知信号が継続する間は（ＳＴ２３０：ＹＥＳ）、動画バッファメモリ装置７００は、測定操作監視カメラ６３０から送られてくる測定操作動画データをホストコンピュータ４００に送信して、カメラ情報保存部４３２に固定的に保存させる（ＳＴ２２０）。

そして、入力検知信号が途絶えた場合でも（ＳＴ２３０：ＮＯ）、所定時間（数分）は動画バッファメモリ装置７００からホストコンピュータ４００への測定操作動画データの送信を継続する。入力検知信号が無いまま待機時間が経過したら（ＳＴ２５０：ＮＯ）、動画バッファメモリ装置７００からホストコンピュータ４００への測定操作動画データの送信を停止する。

同じく、搬入出操作パネル５３０がオペレータによる入力操作を検知した場合、入力検知信号が動画バッファメモリ装置７００とホストコンピュータ４００に送られる。動画バッファメモリ装置７００は、搬入出操作パネル５３０の入力検知信号を受信すると（ＳＴ３１０：ＹＥＳ）、搬入出操作動画データをホストコンピュータ４００のカメラ情報保存部４３２に送って保存させる（ＳＴ３２０）。その後、入力検知信号が無いまま待機時間が経過するまで（ＳＴ３５０：ＮＯ）、動画バッファメモリ装置７００からホストコンピュータ４００に搬入出操作動画データを送信する。つまり、オペレータが搬入出操作パネル５３０を操作する様子を動画データとしてカメラ情報保存部４３２に固定的に保存する。

このＳＴ２１０－ＳＴ３６０の動作により、オペレータによる測定機および搬入出装置５００の操作が動画データとして記録できる。
搬入出装置５００や形状測定機２００は、所定の設定されたタイミングで搬入動作や測定動作を開始したり停止したりするわけなので、エラー発生のタイミングでバッファされている動画データを抽出して保存しても、オペレータによる操作の様子はこの保存データには含まれないことが多い。この場合、エラーの原因が仮にオペレータの誤操作だとしても、エラーの原因を再現することはできないこととなる。そこで、その後のエラーに繋がるかどうかに関わらず、オペレータの操作はすべて記録しておき、後の分析に使えるようにしておくのが望ましいと考えられる。

以上のように保存されたカメラ情報を活用することにより、エラー発生の原因が早期に解明でき、測定機のダウンタイムを極力短くすることができると期待できる。

無人で自動測定されていると些細な不具合や少し異常な動作といったことにはほぼ気付かないということが多かった。または、仮にエラーログが残っていたとしても、その後に正常に動作していたら深く検証せずに通り過ぎてしまいがちであった。この点、本実施形態によれば、エラーログがあれば、すぐにカメラ情報保存部４３２の動画データでエラー発生時の様子を再現して観察することができる。これにより、重大な事故や故障に至る前に不具合に気付けるようになるし、エラーや故障を未然に防ぐ対策も講じやすくなる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態としては、測定空間監視用カメラ６１０で撮像される測定対象物の画像データを用い、測定動作を開始する前に予備チェックを行なう。この動作を、画像データに基づく予備チェックと称することにする。

インライン測定が本格的に導入されてくると、測定対象の種類が劇的に増大する。例えば、各部品の加工工程ごとに測定するとなると、測定パートプログラムの種類も膨大になるし、測定対象が同じ部品であって加工工程だけが違うとなると最初の設定を間違えてしまうというヒューマンエラーを起こしやすい状況が発生してきている。また、加工機械の傍に測定機が設置されることから、ワーク自体あるいは測定空間内にゴミや油が付着する確率も高くなってきている。また、例えば全数測定となった場合には測定対象の数が激増するわけであるから、定盤や回転テーブルに測定対象物がいつも正しくセットさせるとか限らず、許容範囲以上に傾斜するなどの不具合の確率も高くなってくる。

そこで、測定動作を開始する前に、測定空間監視用カメラ６１０で撮像される測定空間の画像データを利用して、予備チェックを行なう。予備チェックの動作を図８、図９のフローチャートを参照して説明する。

測定対象物が形状測定機２００に投入されたら（ＳＴ４１０）、ホストコンピュータ４００は動画バッファメモリ装置７００から最新の測定空間動画データをリアルタイムで受信する（ＳＴ４２０）。測定対象物が形状測定機２００に投入されたことは、適切なセンサ（例えば圧力センサや赤外線センサ）で認識できるようにすればよい。例えば、回転テーブル（あるいは定盤、移動ステージ）に圧力センサシートなどを設けておけば、重みで測定対象物の有無を認識できる。

ホストコンピュータ４００（の形状解析部４２０）は次の手順で画像データに基づく予備チェックを行なう。まず、測定対象物のマスターデータを呼び出す（ＳＴ４３０）。測定対象物のマスターデータは、測定対象物の設計データ（ＣＡＤデータ）や、マスターワークを事前に撮影した画像データでもよいだろう。

そして、測定空間動画データに映っている測定対象物とマスターデータとを照合して合致しているか否か判定する（ＳＴ４４１）。例えば、設計通りに孔や溝が加工されていなかったり、明らかな削り残しがあったりすると、測定対象物とマスターデータとが不一致なので、エラー（ＳＴ４７０）ということになる。また、オペレータの勘違いで、測定パートプログラムの種類や設定をそもそも間違えていたような場合は、ここでチェックがかかる。画像認識技術が向上してくれば加工の誤差まで詳細に評価できるかもしれないが、現在の技術でも幾何学形状の一致／不一致は判定できる。したがって、輪郭線（外形線）の一致／不一致、幾何学形状（孔、溝、突起）の有無はチェックできる。

続いて、測定空間動画データに映っている測定対象物が回転テーブル（あるいは定盤、移動ステージ）に正しくセットされているかチェックする。
例えば、測定対象物の向きや傾斜が許容範囲であるか否かをチェックする（ＳＴ４４２）。例えば、測定対象物が円柱形や円筒形であれば、中心軸線の傾きが許容範囲か否か判定する。回転テーブルの調心で対応できないほどワークの軸がずれていればエラーである。あるいは、測定対象物が長手状であれば、長軸方向と短軸方向の向きが正しくセットされているか判定できる。

続いて、測定空間動画データに映っている測定対象物にゴミや油が付着していないかチェックする（ＳＴ４４３）。さらに、測定空間動画データに映っているプローブ、特に、プローブの先端にゴミが付着していないかチェックする（ＳＴ４４４）。

すべてのチェック項目をクリアしていれば、ホストコンピュータ４００からモーションコントローラ３００に測定開始の指令を発する。一つでもチェック項目をクリアできない場合には、エラー報告（ＳＴ４７０）を行なう。

なお、形状測定機２００がマスターボールで自動的に校正を行なうような場合には、マスターボールの汚れも画像認識でチェックするとさらによい。

本第２実施形態によれば、測定開始前にエラーや故障の発生原因に気付いて、自動的に測定を中断することができる。重大な事故に至る前に測定を中止してオペレータが正しく設定し直すことができれば、ダウンタイムをできる限り短くすることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記実施形態では、カメラ情報保存部４３２をホストコンピュータ４００に設けた例を説明したが、カメラ情報保存部４３２はホストコンピュータ４００とは別の媒体であってもよい。
それぞれのカメラ６１０－６４０が十分なメモリを搭載していれば、そのメモリを動画バッファメモリやカメラ情報保存部としてもよい。

１０…加工機械、２０…製造ライン、
１００…形状測定システム、
２００…形状測定機、
２１０…回転テーブル、２２０…プローブ、２３０…駆動機構、
３００…モーションコントローラ、
３１０…測定指令取得部、３２０…カウンタ部、３３０…移動指令生成部、３４０…駆動制御部、３５０…エラー検出部、
３６０…測定手動コントローラ、
４００…ホストコンピュータ、
４１０…記憶部、４２０…形状解析部、
４３０…エラー情報保存部、４３１…エラーログ保存部、４３２…カメラ情報保存部、
５００…搬入出装置、
５１０…搬送レール、５２０…ロボットアーム、５３０…搬入出操作パネル、
６１０…測定空間用監視カメラ、
６２０…搬入出ルート用監視カメラ、
６３０…測定操作監視カメラ、
６４０…搬入出操作監視カメラ、
７００…動画バッファメモリ装置、
７１０…メモリコントローラ。

Claims (2)

1. 測定対象物の表面を検出する検出器と、前記検出器と前記測定対象物とを相対移動させる移動機構と、校正用のマスターと、を有し、前記校正用のマスターで自動的に前記検出器の校正を行ない、かつ、前記検出器で前記測定対象物の形状を測定する形状測定機と、
   前記移動機構による前記検出器および前記測定対象物の可動範囲を撮像範囲とするように設けられた測定空間用監視カメラと、
   前記測定対象物のマスターデータを記憶した記憶部と、
   形状解析部と、を備え、搬入出装置によって前記測定対象物が前記形状測定機に供給されると、前記形状測定機が予め用意されている測定パートプログラムに従って自動的に前記測定対象物の測定を行なうものであって、
   前記形状解析部は、
   前記測定空間用監視カメラが撮像した測定空間動画データに映っている測定対象物と、前記測定対象物のマスターデータと、を対比し、
   さらに、前記測定空間用監視カメラが撮像した測定空間動画データに基づいて、前記測定対象物、前記検出器および前記校正用のマスターの汚れの有無を判定し、
   前記測定空間動画データに映っている測定対象物と前記測定対象物のマスターデータとが合致していると判定し、かつ、前記測定対象物、前記検出器および前記校正用のマスターに汚れが無いと判定した場合には、前記形状測定機に前記測定対象物の測定の開始を開始させ、
   前記測定空間動画データに映っている測定対象物と前記測定対象物のマスターデータとが不一致と判定した場合、または、前記測定対象物、前記検出器および前記校正用のマスターのうちの少なくとも一つ以上に汚れが有ると判定した場合には、エラー報告を行なう
   ことを特徴とする形状測定システム。
2. 測定対象物の表面を検出する検出器と、前記検出器と前記測定対象物とを相対移動させる移動機構と、校正用のマスターと、を有し、前記校正用のマスターで自動的に前記検出器の校正を行ない、かつ、前記検出器で前記測定対象物の形状を測定する形状測定機と、
   前記移動機構による前記検出器および前記測定対象物の可動範囲を撮像範囲とするように設けられた測定空間用監視カメラと、
   形状解析部と、を備え、
   搬入出装置によって前記測定対象物が前記形状測定機に供給されると、前記形状測定機が予め用意されている測定パートプログラムに従って自動的に前記測定対象物の測定を行なう形状測定システムの制御方法であって、
   前記形状解析部は、
   前記測定空間用監視カメラが撮像した測定空間動画データに映っている測定対象物と、予め記憶部に記憶されている前記測定対象物のマスターデータと、を対比し、
   さらに、前記測定空間用監視カメラが撮像した測定空間動画データに基づいて、前記測定対象物、前記検出器および前記校正用のマスターの汚れの有無を判定し、
   前記測定空間動画データに映っている測定対象物と前記測定対象物のマスターデータとが合致していると判定し、かつ、前記測定対象物、前記検出器および前記校正用のマスターに汚れが無いと判定した場合には、前記形状測定機に前記測定対象物の測定の開始を開始させ、
   前記測定空間動画データに映っている測定対象物と前記測定対象物のマスターデータとが不一致と判定した場合、または、前記測定対象物、前記検出器および前記校正用のマスターのうちの少なくとも一つ以上に汚れが有ると判定した場合には、エラー報告を行なう
   ことを特徴とする形状測定システムの制御方法。

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