表面性狀測量設備的控制方法與流程

2023-09-10 11:05:45

本發明涉及一種表面性狀測量設備的控制方法。具體地，本發明涉及在使用表面性狀測量設備對測量對象(以下稱為工件)進行測量的情況下、在不與該工件發生幹擾的移位路徑中移位傳感器的表面性狀測量設備的控制方法。

背景技術：

傳統地，在cnc(計算機數字控制)型的圖像測量設備中，通常已經使用以下兩種方法創建具有工件的測量條件的描述的部件程序。第一種方法是在線教學。在在線教學中，通過將實際的工件放置在測量設備上，以手動方式對該工件進行實際測量，同時將測量過程存儲在圖像測量設備中。第二種方法是離線教學。在離線教學中，拍攝工件的二維cad數據並顯示在顯示器上，以及在參考該二維cad數據的同時，通過利用(諸如滑鼠或鍵盤等)輸入裝置鍵入命令來對測量過程進行編程(例如，參見日本專利3596753(2004年12月2日發布)、日本專利4812477(2011年11月9日發布)以及日本專利4932202(2012年5月16日發布))。

以下概述採用離線教學創建測量部件程序。圖1是為使用離線教學設定測量過程(測量條件)而提供給用戶的示例性gui(圖形用戶界面)畫面121。圖1在左上角窗口125中顯示工件的cad數據。在本示例中，顯示工件的平面圖。

作為示例，在工件的平面圖中，圓c1位於左下方以及圓c2位於右上方。用戶在進行圓c1的圓測量(諸如中心和直徑的測量)後進行圓c2的圓測量。在這種情況下，設定並輸入測量過程(測量條件)，使得照相機從圓c1的正上方的位置移位至圓c2的正上方的位置。在該gui畫面121中，經常用於設定測量過程(測量條件)的命令被作為圖標140而提供。另外，用戶設定並輸入的測量過程(測量條件)清楚地顯示在編輯窗口122中。

編輯窗口122以日常生活中使用的語言(編輯語言)而不是專業的程式語言清楚地顯示，因此任何人都可以很容易地理解語言所傳達的內容。在查看編輯窗口122時，用戶可以在該過程的中途容易地進行測量過程(測量條件)的編輯任務(諸如插入、刪除和修改等)。用戶通過使用滑鼠操作所提供的命令圖標140以及通過使用鍵盤輸入數值來輸入測量過程(測量條件)。

在用戶設定進行圓c1的圓測量、然後進行圓c2的圓測量的測量過程(測量條件)的情況下，例如進行下面的過程。首先，用戶設定移動(move)命令1以將照相機移位至圓c1的正上方的位置。用戶點擊作為用於命令移位的命令圖標的移動命令圖標141，並輸入圓c1(目的地)的(中心)坐標(x1，x1，z1)。例如，用戶可以使用鍵盤直接鍵入圓c1的中心坐標，或者可以通過點擊圓c1的圓周上的期望點而從cad數據中自動識別出圓的中心。之後，用戶點擊作為用於圓測量的命令圖標的圓測量命令圖標142。

接下來，用戶設定移動命令2以將照相機移位至圓c2的正上方的位置。換句話說，用戶點擊移動命令圖標141，並輸入圓c2的中心坐標(x2，y2，z2)。然後，用戶點擊圓測量命令圖標142。以這種方式，設定測量過程(測量條件)。

圖像測量系統將設定並輸入的測量過程(測量條件)展開並轉換成圖像測量設備能夠讀取和執行的部件程序語言。通過將用戶採用編輯語言設定的測量條件的命令集轉換成部件程式語言的命令集，能夠創建圖像測量設備執行用戶所期望的測量的部件程序。以這種方式，通過使用二維cad數據的離線教學來創建部件程序。通過使用圖像測量設備讀取和執行該部件程序來進行工件的測量。具體地，在進行圓c1的圓測量之後，通過將照相機移位至圓c2的正上方的位置來進行圓c2的圓測量。

與三維cad數據不同，該二維cad數據不具有三維信息。因此，在通過使用二維cad數據的離線教學創建部件程序的情況下，圖像測量系統無法獲得與工件的三維形狀有關的信息。甚至在照相機的移位路徑上豎立設置有臺階或突起的情況下，圖像測量系統也無法識別該臺階或突起，並且自然無法自動進行幹擾檢查。在圖像測量設備原樣執行部件程序的情況下，例如如圖2中所示，照相機16可能與突起b0接觸。

傳統地，圖像測量設備已經使用了相對平坦的測量對象，因此不需要擔心在移位路徑上照相機16可能與工件w接觸。然而，將來可能需要使用圖像測量設備來對具有相對大的凹凸的工件進行測量，並且必須對這種需求進行應對。因此，需要一種圖像測量設備的部件程序生成裝置，其在使用二維cad數據的離線教學中容易地創建避免照相機和工件之間的幹擾的部件程序。

技術實現要素：

根據本發明的表面性狀測量設備的控制方法是一種表面性狀測量設備的控制方法，所述表面性狀測量設備具有進行工件的非接觸式測量的傳感器，並且在所述傳感器和所述工件相對移位的情況下所述表面性狀測量設備測量所述工件，所述表面性狀測量設備的控制裝置：獲得起始點的坐標值和目標點的坐標值；獲得障礙的高度數據，其中所述障礙是所述工件上的突起或臺階；阻止傳感器移位；配置在所述傳感器移位到所述障礙上方時在所述傳感器和所述障礙之間所要確保的安全間隙；基於所述障礙的高度、所述傳感器的工作距離以及所述安全間隙，計算所述傳感器越過所述障礙所需的安全高度；以及基於所述起始點的坐標值、所述目標點的坐標值以及所述安全高度，獲得在從所述起始點到所述目標點的路徑上至少以所述安全高度通過所述障礙上方的安全路徑。

在本發明中，優選地，所述安全高度是以表達式(所述障礙的高度)+(所述安全間隙)-(所述工作距離)所計算出的值。

在本發明中，優選地，在所述起始點為所述安全高度以上且所述目標點為所述安全高度以上的情況下，通過所述表面性狀測量設備進行所述傳感器從所述起始點直行至所述目標點的移位；在所述起始點為所述安全高度以上但所述目標點低於所述安全高度的情況下，通過所述表面性狀測量設備進行所述傳感器從所述起始點至所述目標點正上方的位置的水平移位、之後使所述傳感器向所述目標點降低；在所述起始點低於所述安全高度但所述目標點為所述安全高度以上的情況下，通過所述表面性狀測量設備進行使所述傳感器從所述起始點升高到所述目標點的高度、之後使所述傳感器水平移位至所述目標點；以及在所述起始點低於所述安全高度且所述目標點低於所述安全高度的情況下，通過所述表面性狀測量設備使所述傳感器從所述起始點升高至所述安全高度、之後使所述傳感器水平移位至所述目標點正上方的位置、再之後使所述傳感器向所述目標點降低。

在本發明中，優選地，在所述起始點為所述安全高度以上且所述目標點為所述安全高度以上的情況下，通過所述表面性狀測量設備進行所述傳感器從所述起始點直行至所述目標點的移位；在所述起始點為所述安全高度以上但所述目標點低於所述安全高度的情況下，通過所述表面性狀測量設備進行所述傳感器從所述起始點至所述目標點正上方的安全高度處的位置的移位、之後使所述傳感器向所述目標點降低；在所述起始點低於所述安全高度但所述目標點為所述安全高度以上的情況下，通過所述表面性狀測量設備進行使所述傳感器從所述起始點升高到所述安全高度、之後使所述傳感器移位至所述目標點；以及在所述起始點低於所述安全高度且所述目標點低於所述安全高度的情況下，通過所述表面性狀測量設備使所述傳感器從所述起始點升高至所述安全高度、之後使所述傳感器水平移位至所述目標點正上方的位置、再之後使所述傳感器向所述目標點降低。

在本發明中，優選地，防止傳感器移位的障礙可以包括在所述起始點和所述目標點位於相對角的矩形內。

附圖說明

在以下的具體實施方式中，參考所標註的多幅附圖以本發明的示例性實施例的非限制性示例的方式進一步描述了本發明，其中相同的附圖標記表示整個說明書附圖中的多幅圖中的相同的部件，並且其中：

圖1示出提供給用戶的用於使用離線教學設定測量過程(測量條件)的示例性gui畫面；

圖2示出照相機移位的示例性情形；

圖3示出圖像測量系統的整體結構；

圖4是部件程序生成裝置的功能框圖；

圖5示出提供給用戶的示例性gui畫面；

圖6示出照相機繞行障礙的示例性狀態；

圖7示出示例性工件；

圖8示出創建的示例性測量過程；

圖9示出測量過程被轉換成部件程序語言的示例性情形；

圖10是描述從測量點p1到測量點p2的移位的放大圖；

圖11是描述部件程序生成過程的流程圖；

圖12是描述安全高度計算過程的流程圖；

圖13示出測量過程被轉換成部件程序語言的示例性情形；

圖14示出測量過程被轉換成部件程序語言的示例性情形；

圖15是描述從測量點p5到測量點p6的移位的放大圖；

圖16是描述部件程序生成過程的流程圖；

圖17示出測量過程被轉換成部件程序語言的示例性情形；

圖18是描述從測量點p3到測量點p4的移位的放大圖；

圖19示出測量過程被轉換成部件程序語言的示例性情形；

圖20示出提供給用戶的示例性gui畫面；

圖21是部件程序生成裝置的功能框圖；

圖22示出提供給用戶的示例性gui畫面；

圖23示出測量過程被轉換成部件程序語言的示例性情形；

圖24示出測量過程被轉換成部件程序語言的示例性情形；

圖25示出照相機移位的示例性情形；

圖26示出照相機移位的示例性情形；

圖27示意性地示出變形例中的第四繞行模式和第五繞行模式；

圖28是描述變形例中的第四繞行模式的流程圖；

圖29示出在變形例中測量過程被轉換成部件程序語言的示例性情形；

圖30示意性示出變形例中的第五繞行模式；

圖31是描述變形例中的第五繞行模式的流程圖；

圖32示出在變形例中測量過程被轉換成部件程序語言的示例性情形；以及

圖33示意性示出另一變形例。

具體實施方式

這裡示出的細節採用舉例的方式且僅用於本發明的實施例的說明性討論的目的，並且呈現這些細節是為了提供被認為是對本發明的原理和概念方面的最有用且最易於理解的描述。關於這一點，沒有試圖更詳細地示出本發明的結構性細節，而是本發明的基本理解所必須的，結合附圖的描述使得如何在實踐中實現本發明的形式對於本領域技術人員而言是明顯的。

參考附圖和附圖中分配給各組件的附圖標記給出本發明的實施例的描述。

第一實施例

圖3示出作為表面性狀測量設備的圖像測量系統10的整體結構。圖像測量系統10包括圖像測量設備1和控制計算機2，其中控制計算機2驅動控制圖像測量設備1並執行所需的數據處理。

圖像測量設備1如下配置。測量臺13安裝在臺架11上，並且工件w(測量對象)放置在測量臺13上。通過y軸驅動機構(圖中未示出)在y軸方向上驅動測量臺13。向上延伸的框架14固定到臺架11的後端部。x軸驅動機構和z軸驅動機構(圖中均未示出)設置在從框架14的頂部的前面突出的蓋部15的內部。ccd照相機(以下稱為「照相機」)16被x軸驅動機構和z軸驅動機構支承。照相機16被安裝以從上方查看測量臺13。在工件w上照射照明光的環形照明裝置17設置到照相機16的下端。

控制計算機2包括主計算機21和輸入部/輸出部25。輸入部/輸出部25包括顯示器24、鍵盤22、滑鼠23和印表機4。顯示器24可以是觸摸面板。

主計算機21是具有cpu和存儲器的所謂的計算機。主計算機21響應於用戶進行的輸入操作而進行圖像測量設備1的驅動控制。此外，主計算機21通過處理照相機16所獲得的圖像數據來執行諸如工件(測量對象)w的形狀分析等的處理。此外，主計算機21進行顯示器24的顯示控制並向用戶提供圖形用戶界面。在本實施例中，描述了使用二維cad數據的部件程序生成方法和部件程序生成裝置，然而主計算機21是部件程序生成裝置。此外，主計算機21是控制圖像測量設備1的操作的主要「控制裝置」。

部件程序生成裝置

圖4是部件程序生成裝置100的功能框圖。通過向cpu加載部件程序生成程序來通過cpu和外圍電路(諸如rom和ram等)實現部件程序生成裝置100。部件程序生成裝置100包括：cad數據存儲器110、測量條件設定器120和部件程序生成器130。

cad數據存儲器110是存儲工件的二維cad數據的存儲器。

測量條件設定器120向用戶提供例如圖5中所示的gui畫面121，以及在接收到用戶進行的輸入操作後設定測量過程(測量條件)。測量條件設定器120向用戶提供能夠以可以理解的編輯語言、而不是專業編程命令來編輯測量條件的編輯窗口122。此外，測量條件設定器120將設定測量過程(測量條件)常用的命令集作為命令圖標140提供給用戶。在本實施例中，如圖5所示，新創建了繞行移動命令圖標124(名為「繞行移動」的命令圖標)。將在後面描述該繞行移動命令圖標124所提供的功能。

工件的cad數據顯示在圖5的左上方的cad數據窗口125中。在該示例中，顯示工件的平面圖。作為示例，進行圓c1的圓測量，之後將照相機16移位至圓c2的正上方的位置並進行圓c2的圓測量。然而，突起b0豎立設置在連接圓c1和圓c2的路徑上。在這種情況下，照相機16在移位過程中可能與突起b0接觸。

因此，如圖6中所示，需要移位照相機16以繞行突起b0。使用「移動」命令的多個組合在理論上能夠設定繞行路徑。然而，即使使用編輯語言，用戶每當設定並輸入這樣的繞行路徑時也需要很大的工作量。

在本實施例中，以測量條件的編輯語言來提供繞行移動命令圖標124。在照相機16從起始點(移位的起點；圓c1)向目標點(目的地；圓c2)移位的情況下，當用戶確定為突起b0豎立設置在路徑中途時，用戶使用繞行移動命令圖標124設定命令(「繞行移動」命令)。

用戶點擊繞行移動命令圖標124。消息126顯示在編輯窗口122中，詢問作為針對繞行移動命令需要輸入的項的目的地的坐標值和「障礙高度」。該示例中的「障礙高度」是突起b0的高度。例如，用戶可以通過分別參考側視圖或剖視圖的cad數據、而不是平面圖的cad數據來輸入突起b0的高度。之後，通過後述的部件程序生成處理來自動生成具有在適當繞行突起b0的同時向目的地移動的路徑的部件程序。

在圖5的gui畫面121中，顯示用於設置參數的窗口127。作為參數，設定並輸入照相機16的工作距離和安全間隙。

照相機16的工作距離是照相機16的下端面和焦平面之間的距離。例如，參見圖6。工作距離是由照相機16的類型或放大率決定的值，並且因此測量條件設定器120或部件程序生成器130可自動地獲得該距離。在該示例中，使用具有30mm的工作距離的照相機16。

安全間隙是在照相機16跨越障礙時照相機16的下端和障礙之間確保的空間。安全間隙可以設置為幾毫米的值。可以將預定值設置為默認值，或者用戶可以輸入並設置任何值。在本示例中，安全間隙設置為5mm。

以此方式，用戶在測量條件設定器120中設定「繞行移動命令」。該繞行移動命令是新功能，但是，從用戶的角度來看，與現有移動命令的唯一區別是用戶是否需要輸入「障礙高度」。

為了更詳細且更全面地描述照相機16的移位路徑，考慮如圖7所示的工件w。點p1～p7是測量點。照相機16在從點p1向點p7移位的同時測量各測量點(p1～p7)。在各測量點之間存在突起。這些突起被稱為障礙b1～b6。

此外，為了更具體地描述，設定了示例性的數值。在圖7中，測量點p1的高度(z坐標值)為0(零)。障礙b1～b6的所有高度(z坐標值)設定為+6。測量點p2到測量點p7的高度(z坐標值)分別設定為-6、-23、-33、-23、-6和0。

在使用上述繞行移動命令圖標124輸入測量條件的情況下，可以容易地創建如圖8所示的測量過程。通過使用繞行移動命令圖標124，僅輸入目的地的坐標和以豎立方式設置的障礙高度。此外，將測量點p1的x坐標和y坐標設定為x1和y1。此後，還使用相應的標記以相同的方式指示測量點p2～p7的x坐標和y坐標。在將從測量點p1向測量點p2的繞行移動命令化的情況下，例如，需要將測量點p2(目的地)的坐標值(x2，y2，-6)和以豎立方式設置的障礙b1的高度(+6)作為繞行移動命令p2輸入。

部件程序生成器130將測量條件設定器120設定的測量過程(測量條件)(圖8)展開並轉換成部件程序語言(參考圖9)。換句話說，將編輯語言的命令集轉換成部件程序語言的命令集。

在本實施例中，以編輯語言來新創建作為「繞行移動」命令集的繞行移動命令圖標124。與此相關，在部件程序生成器130中，「繞行移動」命令需要適當展開並轉換成部件程序語言的命令集。參考圖11、12和16中的流程圖和圖10、15和18中的操作示例來描述該特徵。

部件程序生成方法

參考圖11、12和16的流程圖順序地描述部件程序生成器130的操作。原理上，編輯語言的命令集和部件程序語言的命令集一一對應。簡單地說，編輯語言的各命令集可以以部件程序語言進行編譯。然而，在創建諸如繞行移動命令等的新命令的情況下，圖像測量設備1無法直接執行繞行移動命令並且無法將繞行移動命令編譯成單個命令。在這樣的情況下，需要翻譯以使用圖像測量設備1已包括的功能來實現繞行移動命令的意圖。

在本實施例中，圖像測量設備1執行繞行移動命令的操作確實是本發明的特徵。因此，將測量條件設定器120所設定的繞行移動命令展開成部件程序的處理被描述成部件程序生成器130的操作。

在照相機16從第一測量點(起始點)向第二測量點(目標點)移位的情況下，照相機16需要在不接觸障礙的狀態下進行移位。因此，在從測量點向測量點移位的情況下，照相機16根據需要採用繞行路徑(參見圖7中的箭頭)、而不沿直線移位。在通過跨越障礙從測量點向測量點移位的情況下，存在四種移位模式(換句話說，不繞行、第一繞行模式、第二繞行模式和第三繞行模式)。參考具體示例分別描述這四種移位模式。

不繞行的移位模式

考慮照相機16從測量點p1向測量點p2移位的情況。換句話說，測量點p1是起始點，並且測量點p2是目標點。圖10是描述從測量點p1向測量點p2移位的放大圖。此外，討論集中在圖8中的測量條件(測量過程)的繞行移動命令p2。

如圖11的流程圖所示，在繞行移動命令展開成部件程序的情況下，部件程序生成器130首先獲得照相機16的「當前高度」(st110)。在該示例中，「照相機高度」指的是照相機16的焦平面的高度。另外，「當前高度」是在「繞行移動命令p2」開始執行時的照相機16的高度。換句話說，當前高度是在「繞行移動命令」緊前面的命令(測量1)結束時的照相機16的高度。

獲得當前高度(st110)。測量點p1的高度為0。在圖8的測量條件(測量過程)中，在繞行移動命令p2緊前面的移位(移動命令p1)中，照相機16到達測量點p1，因此可以讀取移動命令p1指示的目的地。

接著，獲得目標點的高度(st120)。目標點表示目的地，並且在本示例中，目標點是測量點p2。測量點p2的高度為-6。

接著，部件程序生成器130計算「安全高度」(st130)。本示例中的「安全高度」是照相機16安全地跨越障礙b1時所需的「焦平面高度」。例如參考圖6，在照相機16跨越障礙的情況下，在照相機16的下端和障礙屏障之間需要確保安全間隙。因此，照相機16安全地跨越障礙時所需的焦平面高度(即，安全高度)表示如下。

(安全高度)＝(障礙高度)+(安全間隙)-(工作距離)

圖12中的流程圖示出安全高度計算(st130)的具體過程。獲得障礙高度(st131)、工作距離(st132)和安全間隙(st133)並以上式計算安全高度(st134)。在本示例中，障礙高度(st131)為6，工作距離(st132)為30，以及安全間隙(st133)為5。

(安全高度)＝(障礙高度)+(安全間隙)-(工作距離)

＝6+5-30

＝-19

以這種方式獲得了安全高度。

在獲得安全高度(-19)的情況下，之後將「安全高度」與「當前高度」和「目標高度」進行比較(st140和st150)。在以上示例中，「當前高度」(＝0)和「目標高度」(＝-6)兩者均高於「安全高度」(＝-19)。在這種情況下，在照相機16從「當前高度」(＝0)直線移位至「目標高度」(＝-6)的情況下，照相機16的高度不小於「安全高度」(＝-19)。因此，部件程序生成器130確定為在將繞行移動命令p2(從測量點p1到測量點p2)展開成部件程序中的情況下不需要繞行，並且在不繞行的情況下將命令p2轉換成簡單的移動命令(參見圖13)。具體而言，即使在繞行移動命令p2展開成部件程序中的情況下，命令p2也僅成為直線移位至目的地的一條移動命令(movep2(移動p2))。

第一繞行模式

接著，將從測量點p2向測量點p3的移位認為是需要繞行的示例(圖7和10)。該描述集中在圖8中的測量條件(測量過程)的繞行移動命令p3。

在獲得當前高度(st110)時，測量點p2的高度為「-6」。當獲得目標點的高度(st120)時，測量點p3的高度是「-23」。當計算安全高度(st130)時，由於障礙b2的高度為+6(st131)，因此安全高度與前述情形類似地為「-19」。將安全高度(-19)與當前高度(-6)和目標點高度(-23)進行比較(st140和st150)。

該比較表明當前高度(-6)大於安全高度(-19)(st140：是)，但目標點高度(-23)小於安全高度(-19)(st150：否)。由於目標點高度(-23)小於安全高度(-19)，因此在照相機16直線向目標點移位的情況下，照相機16在到達目標點之前可能接觸障礙(b2)。在這種情況下，部件程序生成器130在將測量條件的繞行移動命令展開成部件程序時選擇第一繞行模式的繞行路徑。

換句話說，部件程序生成器130將繞行移動命令展開為兩個移動命令(參見圖14)。在第一繞行模式中，如圖11的流程圖所示，照相機16首先通過水平移位移位到目標點(本示例中的點p3)的正上方的位置(st170)(圖10中的箭頭a1)。之後，照相機16沿著豎直方向降低到目標點的高度(st180)(圖10中的箭頭a2)。

由於「當前高度」(-6)大於安全高度(-19)，因此照相機16應該能夠在當前高度處以水平移位安全地越過障礙(b2)。一旦照相機16已以水平移位安全通過障礙，照相機16就可以向目標點移位。即使在測量條件中輸入障礙b2的高度(+6)，也不輸入障礙b2的詳細位置(坐標)。當照相機16移位到目標點(測量點p3)的正上方的位置時，可以說照相機16已經確實通過了障礙b2。因此，在照相機16水平移位到目標點的正上方的位置(st170)之後，照相機16向目標點降低(st180)的路徑是確保安全性的最佳路徑。

第二繞行模式

接著，描述應用第二繞行模式的情形。作為示例，考慮從測量點p5向測量點p6的移位(圖7和15)。圖15是描述從測量點p5向測量點p6的移位的放大圖。描述集中在圖8中的測量條件(測量過程)的繞行移動命令p6。

在獲得當前高度(st110)時，測量點p5的高度是「-23」。當獲得目標點高度(st120)時，測量點p6的高度為「-6」。與之前相同，安全高度為「-19」(st130)。

首先，在圖11的流程圖中，將安全高度(-19)與當前高度(-23)進行比較(st140)。該比較表明當前高度(-23)小於安全高度(-19)(st140：否)。流程圖的剩餘部分參考圖16。接著，將目標點高度(-6)與安全高度(-19)進行比較(st210)。目標點高度(-6)大於安全高度(-19)(st210：是)。

即使在目標點高度(-6)大於安全高度(-19)(st210：是)的情況下，由於當前高度(-23)小於安全高度(-19)(st140：否)，因此在照相機16從當前位置(測量點p5)直線向目標點(測量點p6)移位的情況下，照相機16可能在到達目標點(測量點p6)之前接觸障礙(b5)。

在這種情況下，部件程序生成器130在將測量條件的繞行移動命令p6展開成部件程序時選擇第二繞行模式的繞行路徑。換句話說，部件程序生成器130將繞行移動命令展開成兩個移動命令(參見圖15和17)。具體地，首先沿豎直方向使照相機16升高到目標點(測量點p6)的高度(st220)(圖15中的箭頭a3)(圖17中的movep6-1)。由於當前高度(-23)小於安全高度(-19)，因此照相機16在不從當前高度改變高度的狀態下沿橫向方向移位的情況下可能接觸障礙(b5)。因此，應當首先通過沿豎直方向升高照相機16(圖15中的箭頭a3)來使照相機16移位到至少高於安全高度(-19)的高度。在這一點上，當照相機16升高至安全高度(-19)時，照相機16能夠安全地通過障礙b5。但是，目標點(測量點p6)的高度(-6)比安全高度(-19)高，因此以一次操作將照相機16舉到目標點高度是合理的。然後，照相機16以水平移位向目標點(測量點p6)移位(st230)(圖15中的箭頭a4)(圖17中的movep6-2)。

在當前高度(-23)小於安全高度(-19)(st140：否)、而目標點高度(-6)大於安全高度(-19)(st210：是)的情況下，將照相機16升高至目標點高度(st220)、然後以水平移位向目標點移位(st230)的路徑是確保安全的最佳路徑。

第三繞行模式

接著，描述應用第三繞行模式的情形。作為示例，考慮從測量點p3向測量點p4的移位(圖7和18)。圖18是描述從測量點p3向測量點p4的移位的放大圖。該描述集中在圖8中的測量條件(測量過程)的繞行移動命令p4。

在獲得當前高度(st110)時，測量點p3的高度為-23。當獲得目標點高度(st120)時，測量點p4的高度為-33。與之前相同，安全高度為「-19」(st130)。

在將安全高度(-19)與當前高度(-23)和目標點高度(-33)進行比較時，兩者都小於安全高度(-19)(st140：否且st210：否)。在這種情況下，照相機16必須被考慮安全通過障礙b3上方。部件程序生成器130在將測量條件的繞行移動命令展開成部件程序的情況下選擇第三繞行模式的繞行路徑。

換句話說，部件程序生成器130將繞行移動命令展開為三個移動命令(參見圖19)。流程圖參見圖16。具體地，首先沿著豎直方向使照相機16升高至安全高度(-19)(st240)(圖18中的箭頭a5)(圖19中的movep4-1)。當升高至該高度時，照相機16不與障礙b3接觸，因此是安全的。

然後，以水平移位將照相機16移位到目標點(測量點p4)的正上方的位置(st250)(圖18中的箭頭a6)(圖19中的movep4-2)。另外，使照相機16沿豎直方向降低到目標點(st260)(圖18中的箭頭a7)(圖19中的movep4-3)。使用該繞行路徑，照相機16可以安全地移位到目標點。

在當前高度和目標點高度均小於安全高度(st140：否且st210：否)的情況下，首先使照相機升高到安全高度以確保安全性，然後移位到目標點。因此，該照相機可以安全地越過障礙而到達目標點。

本發明的效果

使用本實施例，實現了以下有益效果。

(1)根據本實施例，即使在以離線教學設定繞行路徑以使照相機跨越障礙的情況下，用戶也只需要輸入障礙高度。當輸入了障礙高度時，部件程序生成器130自動確定何時需要繞行，並且進一步自動設定照相機以所需安全高度安全地跨越障礙的繞行路徑。當用戶必須手動設定繞行路徑時，操作非常複雜。針對各障礙計算安全高度、通過比較當前高度和目標高度來確定繞行的必要性、以及逐一輸入適當的繞行路徑需要過多的時間量。此外，當用戶計算錯誤或輸入錯誤時，照相機和工件可能會損壞。關於這一點，根據本實施例，用戶可以在不顯著增加用戶的負擔的情況下適當地設定繞行路徑。因此，在使用圖像測量設備對具有相對大的凹凸的工件進行測量的情況下，能夠簡單、快速且安全地創建部件程序。

(2)根據本實施例，部件程序生成器130獲得針對各障礙所需要的安全高度，並自動設定最佳繞行路徑。在該示例中，在照相機16升高到足以越過障礙的高度的情況下，照相機沒有與工件接觸的風險。在極端的情況下，當照相機16升高到z軸行程的最高點時，照相機16絕對不會接觸工件w。然而，當採用越過各障礙的這樣的迂迴時，測量需要不必要的長時間，這導致極為不利的測量效率。關於這一點，根據本實施例，基於障礙高度計算安全高度(st130)，並且可以獲得安全地越過安全高度的最合理的繞行路徑。因此，能夠維持良好的測量效率。

(3)根據本實施例，當圖像測量設備無法直接執行繞行移動命令時，可以使用現有移動命令的組合實現繞行移位。為了使用圖像測量設備1的運動控制器實現繞行移位，有必要在設計上進行稍微複雜的修改以創建新的命令。然而，在測量條件(測量過程)展開成部件程序的階段將測量條件(測量順序)轉化為現有移動命令的組合的情況下，如在本實施例中，圖像測量設備本身的修改是沒有必要的。因此，本實施例的執行只需要最小的附加成本。

第一變形例

在上述第一實施例中，需要針對各繞行移動命令輸入障礙高度。作為第一變形例，不要求每次輸入障礙高度。例如，考慮事先輸入工件的最高點的方法。例如，如圖20所示，將工件的最高點作為參數設置中的一項輸入。在繞行移動命令的處理中，工件的最高點是障礙高度。

在使用工件的最高點作為障礙高度來設定繞行路徑的情況下，繞行路徑顯然是絕對安全的。用戶不需要每次都輸入障礙高度，因此測量條件的設定變得極為簡單。然而，在以這種方式創建繞行路徑的情況下，照相機需要每次升高到安全越過工件的最高點的高度。這意味著照相機不必要地迂迴並且測量時間變得更長。然而，可能存在相比測量時間本身、輸入測量條件浪費更多的時間的問題。例如，測量樣本產品和少量產品的情況。連續測量具有相同形狀的幾百、幾千、幾萬個工件的情形，則另當別論。然而，在測量樣本產品或少量產品的情況下，稍微迂迴不是問題並且輸入作業的簡單性是優選的。

第二變形例

作為不需要每次輸入障礙高度的第二方法，除了二維cad數據外，還在主計算機中事先輸入高度數據。在圖21中，高度分布數據存儲器111連接到cad數據存儲器110。例如，在圖22中，工件的平面圖顯示在cad數據窗口125中並且區別地塗畫陰影線。在讀取cad數據之後先由用戶進行塗畫。在本示例中，用戶指定各範圍並分別輸入高度。使用主計算機的圖形處理，例如通過基於高度改變陰影線的密度來顯示高度差。當然，可以使用不同的顏色進行區別顯示。另外，可以讀取事先區別塗畫的cad數據。作為用戶輔助，當滑鼠光標位於cad數據窗口125內的各區域中時，可以在彈出窗口、狀態欄等中顯示所設定的高度。可替代地，當用戶使用滑鼠拖動頂端、下端、或高度刻度171的範圍指示器172的整個空間並指定所希望的範圍時，只有期望高度範圍(例如，9mm-10mm)的區域可以被著色以使其它區域突出和淡出。雖然用戶指定範圍，但是用戶可以通過繪製形狀來指定範圍，或者計算機可以通過使用主計算機的圖形處理功能來自動識別cad數據的輪廓線所包圍的區域。

在區別塗畫高度的情況下，區域可能重疊。例如，在設定工件的最寬的平坦表面wp的高度之後，存在突起b0(障礙)的高度設定在平坦表面wp內的情形。即，針對突起b0設定了兩個值。在因為區域以這種方式重疊而設定了兩個值的情況下，有必要針對哪個值具有優先級制定規則。

第一個方法是對之後設定並輸入的高度賦予優先級。之後設定並輸入的凸起b0的高度具有優先級。在一般的情況下，由於之後選擇具有突起或孔部分的區域，因此認為上面提到的規則是足夠有用的。自然地，用戶能夠選擇性地每次在先輸入的值或後輸入的值之間改變優先級。第二個方法是對被包括的區域或狹窄區域中設定並輸入的高度賦予優先級。在一般的情況下，針對廣泛的領域作出近似的設置，之後局部修改這些設置，因此認為該規則是足夠有用的。自然地，用戶能夠選擇性地每次在被包括的區域中的值和窄區域中的值之間改變優先級。

儘管在編輯窗口122中設定並輸入測量條件，但是當用戶發出針對繞行移位的命令時，測量條件設定器120自動地基於當前位置和目標位置將路徑上的最高點設定為障礙高度。因此，用戶不再需要在測量條件的編輯過程中各自輸入障礙高度。

代替測量條件設定器120從高度數據中讀取路徑上的最高點，部件程序生成器130可以在向部件程序的展開時從高度數據中讀取路徑上的最高點。

第三變形例

當將測量條件設定器120設定的測量條件展開成部件程序語言時，如圖23所示，繞行移動命令可以作為子例程161包含到部件程序中。在本示例中，子例程161按圖11、12和16中描述的順序生成繞行移位路徑，並使用移位路徑對照相機進行移位。當轉換成部件程序時，測量過程中的各繞行移動命令具有目標坐標(x，y，z)和障礙高度hb作為實參數，並且被轉換為調用子例程161的調用命令。當運行部件程序時，各調用命令調用子例程161，基於實參數生成繞行移位路徑，並執行移位。

第四變形例

上述第一實施例是在圖像測量設備1無法直接執行「繞行移動命令」的假定下進行的解釋。自然地，圖像測量設備(換句話說，圖像測量設備的運動控制器)取而代之能夠直接執行「繞行移動命令」。準備了與繞行移動命令相對應的部件程序語言的單個命令。然後，如圖24所示，繞行移動命令採用相應的部件程序語言來編譯。本質上，在執行該部件程序時，圖像測量設備(圖像測量設備的運動控制器)可以使用圖11、12和16的流程圖中的步驟來執行繞行移動命令。在這種情況下，圖像測量設備(圖像測量設備的運動控制器)具有內置的「控制裝置」。

另外，圖像測量設備可以包括用於設置和修改參數(照相機的工作距離與安全間隙)、設置和修改繞行移動命令的障礙高度參數、以及加載和利用高度分布數據(諸如文件等)的功能。支持高度分布數據(諸如文件等)的創建的功能可以包括在主計算機中。

第五變形例

在對這一點的說明中，照相機16從起始點向目標點沿直線「直行」。然而，照相機16和測量臺13的相對移位通過x軸、y軸和z軸的三個驅動軸的合作來實現。因此，照相機16不限於從起點向目標點沿直線直行。

例如，考慮圖25中的情形。在圖25的工件中，障礙b8位於相對於連接圓c1和圓c2的直線稍微偏離的位置。在測量圓c1之後，當照相機16沿直線向圓c2直行時，照相機16不接觸障礙b8。然而，在y驅動軸和x驅動軸沒有和諧合作的狀態下、各驅動軸獨立地瞄準目標點的情況下，照相機16的移位路徑不是直線的(例如參見圖25中的虛線a8)。在這種情況下，儘管障礙b8位於相對於連接圓c1和圓c2的直線稍微偏離的位置，但是在照相機16的位置低於障礙b8時，照相機16可能接觸障礙b8。因此，在照相機16從起始點向目標點的移位的過程中考慮障礙的情況下，僅考慮位於從起始點至目標點的直線路徑上的障礙是不夠的。

鑑於此，還考慮照相機16的移位路徑相對於直線發生偏離。無論照相機16的移位路徑相對於直線偏離多少，所有的移位路徑都包括在側邊與驅動軸平行且起始點和目標點位於相對角的矩形中。例如參考圖26。因此，在用戶輸入障礙高度時，優選地，將起始點和目標點處於相對角的矩形中所包括的障礙的最高點作為障礙高度輸入。

此外，當測量條件設定器120或部件程序生成器130自動獲得障礙高度時，將起始點和目標點處於相對角的矩形中所包括的障礙的最高點設定為障礙高度。

根據該結構，即使在照相機驅動軸沒有合作而對照相機進行獨立控制的情況下，也在適當越過障礙的路徑上進行圖像測量。以上描述是平面圖(圖26)的二維描述，但即使在三維的情況下也能確保安全性。無論照相機16的移位路徑相對於直線偏離多少，移位路徑都包括在側邊與驅動軸平行且起始點和目標點處於相對角的平行六面體中。然而，照相機的豎直移位路徑在不彎曲的狀態下平行於z軸。因此，在使用在起始點處將照相機升高到安全高度並且在照相機位於目標點的正上方時向目標點降低的路徑的情況下，照相機安全越過平行六面體內的障礙並且必然確保了安全性。

第六變形例

現在描述第六變形例。在上述第一實施例中，說明了第一繞行模式和第二繞行模式。在第一繞行模式和第二繞行模式中，在當前高度和目標點高度之一低於安全高度時，照相機以水平移位通過障礙。繞行系統按步驟執行或移位速度控制模式來執行部件程序，並且由於在為了幹擾檢查等目的而視覺確認移位路徑的情況下直角移位易於理解，因此系統提供安全感，此外，還具有以下優點：由於照相機以足夠的餘量(安全間隙)通過障礙，因此即使在存在一些設置錯誤或控制不穩定的情況下，照相機也可靠地通過障礙。然而，繞行路徑變長，並且相應地花費較長的時間。因此，在確保安全的範圍內，所述的第六變形例允許通過利用對角移位來縮短移位時間。

參考圖27，圖27對應於圖7，並且代替第一繞行模式而使用第四繞行模式，以及代替第二繞行模式而使用第五繞行模式。參考圖28和29描述第四繞行模式。在圖28的流程圖中，當目標點高度小於安全高度(st150：否)時，因為照相機無法直行至目標點，因此繞行是必要的。在該時間點，在第四繞行模式中，代替以「水平移位」將照相機移位至位於目標點的正上方的位置，而是將照相機移位至目標點的正上方的安全高度(st171)。在將圖29與圖14比較的情況下，在第一階段的移位(movep3-1)中，代替保持當前高度(z＝-6)的水平移位，照相機16移位至z＝-19。然後，在到達目標點正上方的安全高度之後，使照相機16朝目標點降低(st180)。在照相機16處於或高於安全高度時，無論怎樣移位照相機16都是安全的，並且因此即使在照相機16通過對角移動直行到目標點正上方的安全高度的情況下，也確實能確保安全性。因此，路徑變短，並且移位時間相應地縮短。

接下來，參考圖30、31和32描述第五繞行模式。在圖28和31的流程圖中，當目標點高度等於或大於安全高度(st210：是)、且當前高度小於安全高度(st140：否)時，由於照相機16無法直行到目標點，因此繞行是必要的。在該時間點，在第五繞行模式中，照相機16不一次升高至目標點的高度，而是取而代之照相機16保持升高至安全高度(-19)(st221)。在將圖32與圖17進行比較的情況下，照相機16不在第一階段的移位(movep6-1)中升高到目標點高度(z＝6)，而是保持升高到安全高度(-19)(st221)，然後移位以直行到目標點(st230)。當照相機16的高度升高到安全高度時，無論怎樣移位照相機16，照相機16都是安全的，並且因此即使在照相機16通過對角移動直行到目標點的情況下也確實能確保安全性。因此，路徑變短，移位時間相應地縮短。

第七變形例

當照相機16的移位成直角時便於視覺理解，因此可以利用豎直方向移位和水平移位配置所有的移位路徑。例如，在圖7中，從點p1至點p2以及從點p6至點p7的移位，繞行是不必要的，因此照相機16通過對角移動直行至目標點。然而，如圖33所示，可以首先使照相機16升高(或降低)，然後水平移位。當然，也可以改變該順序，並且在執行水平移位後使照相機16升高(或降低)。

另外，本發明不限定於上述實施例，並且根據需要在不脫離本發明的範圍的情況下可以進行修改。在這些描述中，將圖像測量設備例示為表面性狀測量設備，但是本發明的範圍可以廣泛適用於使用非接觸式傳感器來測量工件的測量設備。例如，已知使用非接觸式傳感器來測量工件的形狀和高度(輪廓)的形狀測量設備。該傳感器可以具有諸如光電型和靜電電容型等的檢測方法。對於光電型，可以使用雷射測距，另外，例如日本專利5190330中公開的光譜點傳感器(chromaticpointsensor，cps)或wli(白光幹涉)測量原理(白光幹涉法)也是已知的。可替換地，可以使用測量顏色、光澤、膜厚度等的傳感器。傳感器接近工件的方向可以應用於朝上或橫向的測量設備。

在上述描述中，工件的cad數據存儲在cad數據存儲器中，並且工件的cad數據作為用戶輔助顯示在cad數據窗口。在離線教學中，存在例如代替cad數據使用工件的照片的方法。換句話說，在平面圖中拍攝的工件的圖像數據被存儲在數據存儲器中，並且工件的照片數據可以作為用戶輔助顯示在數據窗口中。在這種情況下，可以先通過測量設備本身以長工作距離、寬視場鏡頭拍攝工件的圖像。當拍攝圖像時，用戶可以通過手動操作來避免衝突。當使用長工作距離視場鏡頭時，手動操作並不困難。此外，可以進行多個照片拼接(修補)。

注意，上述示例僅是為了說明的目的而提供的，並且決沒有被構造成對本發明進行限制。儘管已參考典型實施例說明了本發明，但應當理解，這裡已使用的詞語是用於描述和說明的詞語，而不是用於進行限制的詞語。在沒有背離本發明的各方面的精神和範圍的情況下，可以在如當前陳述和修改的權利要求書的界限內進行改變。儘管這裡已參考特定結構、材料和實施例說明了本發明，但本發明並不意圖局限於這裡所公開的細節；相反，本發明擴展至諸如在所附權利要求書的範圍內等的在功能上等同的所有結構、方法和用途。

本發明不限於上述實施例，並且可以在沒有背離本發明的範圍的情況下進行各種改變和修改。

相關申請的交叉引用

本申請要求2016年3月16日提交的日本申請2016-052031的優先權，其公開內容明確地通過引用整體併入本文。