测量设备、控制设备和控制方法与流程

1.本发明涉及用于测量工件的测量设备、控制设备、控制方法和程序。


背景技术：

2.传统地，已知用于测量工件几何形状的三维测量方法(例如，参见专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2006-329903


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.在传统测量方法中，有必要对移动用于测量工件的几何形状的探测器的路径进行示教。每当工件的方向或工件的类型改变而进行示教时，示教所需的时间在测量时间内的比例增加，并且因此测量效率降低。因此，需要减少示教时间的方法。
8.考虑到这些点而做出了本发明，并且本发明的目的是提供能够在测量工件时消除对示教的需要或减少示教时间的测量设备、控制设备、控制方法和程序。
9.用于解决问题的方案
10.本发明的第一实施例中的一种测量设备，包括：传感器，用于测量工件；多轴机器人，用于在三维空间中移动所述传感器；位置确定部，用于至少基于指示所述工件的几何形状的设计数据或拍摄图像数据，来确定作为沿所述工件的多个待测量位置中的各个待测量位置处的法线方向的位置的多个测量位置、以及所述传感器在所述多个测量位置中的各个测量位置处的方向；移动控制部，用于通过控制所述机器人来将所述传感器顺次移动到所述多个测量位置；以及测量控制部，用于与所述多个待测量位置相关联地输出指示所述传感器在所述多个测量位置中的各个测量位置处测量到的结果的测量数据。
11.所述位置确定部可以基于所述设计数据来识别所述多个待测量位置中的各个待测量位置处的暂定法线方向，并且可以通过根据基于所述拍摄图像数据所识别出的所述工件的状态校正所述暂定法线方向来识别所述法线方向。
12.所述机器人还可以移动用于生成所述拍摄图像数据的摄像装置，并且所述移动控制部可以通过控制所述机器人来将用于生成所述拍摄图像数据的所述摄像装置顺次移动到多个摄像位置，以及所述位置确定部可以基于所述摄像装置在所述多个摄像位置中的第一摄像位置处所生成的第一拍摄图像数据，通过识别与所述第一摄像位置相对应的待测量位置处的法线方向来确定与所述第一摄像位置相对应的测量位置。
13.所述位置确定部可以基于所述摄像装置在第二摄像位置处所生成的第二摄像数据，通过识别与所述第二摄像位置相对应的待测量位置处的法线方向来确定与所述第二摄像位置相对应的测量位置，所述第二摄像位置与所述第一摄像位置分开了沿所述传感器的移动方向基于所述传感器能够测量的范围所确定的长度。
14.所述位置确定部可以包括所述多个测量位置，并且可以基于(i)至少所述设计数据或所述拍摄图像数据以及(ii)指示所述测量设备的几何形状的数据来确定所述传感器没有接触所述工件的路径。应当注意，所述测量设备s可以在开始测量之前通过计算机模拟来确认由位置确定部153确定的路径的质量。
15.所述位置确定部可以确定所述多个测量位置，使得至少基于所述设计数据或所述拍摄图像数据识别出的待测量位置与对应于所述待测量位置的测量位置之间的距离是所述传感器的焦距。
16.所述位置确定部可以至少基于所述设计数据或所述拍摄图像数据来识别所述工件的状态改变的边缘的位置，并且可以基于所识别出的边缘的位置来确定所述多个测量位置。
17.所述移动控制部可以通过向所述机器人通知基于所述传感器顺次移动到所述多个测量位置的方向所确定的指令值，来将所述传感器移动到所述多个测量位置。
18.所述测量设备还可以包括照明装置，所述照明装置用于向所述工件照射光，其中，所述测量控制部可以使所述照明装置在与所述多个待测量位置相对应的多个照射位置处照射光。
19.所述测量控制部可以至少基于所述设计数据或所述拍摄图像数据所指示的所述工件的表面的材料或处理状态来确定所述照明装置照射光的条件。
20.所述照明装置可以耦接到所述传感器，并且可以具有使所述传感器照射的光和从所述工件反射的光通过的开口。
21.所述照明装置可以沿所述传感器发射用于测量的光的方向来发射光。
22.所述测量设备还可以包括：位置检测部，用于检测所述传感器的位置；以及校正部，用于基于i)所述移动控制部向所述机器人通知的用于将所述传感器移动到所述多个测量位置的指令值和ii)所述位置检测部所检测到的所述传感器的位置之间的关系，来确定用于校正所述指令值的校正值，其中，所述移动控制部可以使用通过基于所述校正值来校正所述指令值而生成的值来移动所述机器人。
23.本发明的第二实施例中的一种控制设备，包括：位置确定部，用于至少基于指示工件的几何形状的设计数据或拍摄图像数据，来确定作为沿所述工件的多个待测量位置中的各个待测量位置处的法线方向的位置的多个测量位置、以及用于在所述多个测量位置处测量所述工件的传感器的方向；移动控制部，用于通过控制用于在三维空间中移动所述传感器的机器人，来将所述传感器顺次移动到所述多个测量位置；以及测量控制部，用于与所述多个待测量位置相关联地输出指示所述传感器在所述多个测量位置中的各个测量位置处测量到的结果的测量数据。
24.本发明的第三实施例中的一种由计算机进行的控制方法，包括以下步骤：至少基于指示工件的几何形状的设计数据或拍摄图像数据，来确定作为沿所述工件上的多个待测量位置中的各个待测量位置处的法线方向的位置的多个测量位置、以及用于在所述多个测量位置处测量所述工件的传感器的方向；通过控制用于在三维空间中移动所述传感器的机器人，来将所述传感器顺次移动到所述多个测量位置；以及与所述多个待测量位置相关联地输出指示所述传感器在所述多个测量位置中的各个测量位置处测量到的结果的测量数据。
25.本发明的第四实施例中的一种程序使得计算机进行如下功能：至少基于指示工件的几何形状的设计数据或拍摄图像数据，来确定作为沿所述工件上的多个待测量位置中的各个待测量位置处的法线方向的位置的多个测量位置、以及用于在所述多个测量位置处测量所述工件的传感器的方向；通过控制用于在三维空间中移动所述传感器的机器人，来将所述传感器顺次移动到所述多个测量位置；以及与所述多个待测量位置相关联地输出指示所述传感器在所述多个测量位置中的各个测量位置处测量到的结果的测量数据。
26.发明的效果
27.根据本发明，可以实现在测量工件时消除对示教的需要或减少示教时间的效果。
附图说明
28.图1示出测量设备的概要。
29.图2是示出在传感器是摄像元件的情况下传感器和照明装置的配置示例的示意图。
30.图3用于说明摄像装置的操作的概要。
31.图4示出待测量位置和测量位置之间的关系。
32.图5示出控制设备的配置。
33.图6用于说明位置确定部用于确定法线方向的操作的示例。
34.图7是示出控制设备中的处理流程的流程图。
35.图8示出根据变形例的控制设备的配置的一部分。
36.附图标记说明
37.1 机器人
38.2 传感器
39.3 灯
40.4 照相机
41.5 位置检测部
42.10 控制设备
43.11 通信部
44.12 显示部
45.13 操作部
46.14 存储部
47.15 控制部
48.31 开口
49.151 主控制部
50.152 移动控制部
51.153 位置确定部
52.154 测量控制部
53.155 校正部
具体实施方式
54.《测量设备s的概要》
55.图1示出测量设备s的概要。测量设备s是用于测量工件w的设备。对工件w的测量包括对工件w的特性的任意类型的测量，诸如测量工件w上的多个位置的坐标、测量工件w上的多个位置之间的距离或测量工件w的颜色等。
56.测量设备s包括机器人1、传感器2、灯3、照相机4和控制设备10。测量设备s通过使用机器人1将传感器2移动到三维空间中的任意位置来测量工件w。例如，机器人1是在三维空间中移动传感器2并且固定到将要放置工件w的安装台b的多轴(例如，6轴)机器人。机器人1被固定的位置是任意的，并且只要工件w的位置和机器人1的固定位置之间的关系在测量期间是恒定的，机器人1就可以固定到安装台b以外的位置。只要机器人1具有用于在三维空间中移动传感器2的移动机构或驱动机构、并且具有用于向控制设备10发送数据和从控制设备10接收数据的功能，机器人1就可以具有任意配置和几何形状。
57.图1所示的机器人1设置有传感器2、灯3和照相机4。通过基于从控制设备10输入的控制信息来移动手臂，机器人1可以将安装在手臂上的传感器2、灯3和照相机4的位置移动到任意位置。机器人1可以设置有多个类型的传感器2，并且传感器2可以被配置成可拆卸的，以使得多个类型的传感器2能够互换。
58.传感器2是用于测量工件w的特性和获取指示工件w的特性的测量数据的装置。传感器2通过在工件w上的多个待测量位置处的工件w的表面的法线l的方向上的多个测量位置处进行测量操作来获取多个测量数据。传感器2例如是摄像元件、干涉仪传感器、激光扫描器、激光测距器或共焦彩色传感器。例如，由控制设备10确定待测量位置。
59.灯3是用于朝向工件w发射光以使得当传感器2测量工件w时工件w的表面受到适当亮度的照明装置。例如，如在传感器2是摄像元件的情况下，当测量结果受工件w的表面的亮度影响时使用灯3。
60.图2是在传感器2是摄像元件的情况下传感器2和灯3的配置示例的示意图。灯3耦接到传感器2，并且具有用于使从传感器2照射的光和从工件w反射的光通过的开口31。如果传感器2发射光，则灯3可以沿传感器2发射用于测量的光的方向照射光。灯3例如具有环形形状，并且从阴影线所指示的区域朝向工件w的表面发射光。
61.传感器2在摄像方向(例如，光轴的方向)与工件w上的待测量位置处的法线l重叠的位置处对工件w的表面进行摄像。此外，传感器2还在距工件w的表面的距离d与传感器2的焦距相对应的位置处对工件w的表面进行摄像。
62.照相机4是用于识别工件w的概略几何形状以确定传感器2的测量位置和测量方向的诸如静态图片照相机或视频照相机等的摄像装置。例如，在开始使用传感器2进行测量之前，照相机4通过在多个摄像位置处对工件w进行摄像来生成多个拍摄图像数据。照相机4将所生成的拍摄图像数据发送到控制设备10。
63.图3用于说明照相机4的操作的概要。图3示出工件w的截面、照相机4的路径和传感器2的路径。图3中的矩形所示的照相机4通过在与工件w的表面h保持大致恒定距离的路径上移动期间拍摄工件w的表面h，来顺次生成多个拍摄图像数据。照相机4在与工件w的表面h维持恒定距离期间沿多个路径移动，并且生成指示工件w的不与安装台b接触的全部区域的表面h的状态的多个拍摄图像数据。由此生成的多个拍摄图像数据用于确定传感器2进行测
量的路径。
64.控制设备10通过控制机器人1、传感器2、灯3和照相机4来在多个测量位置处对工件w上的多个待测量位置进行测量，并且基于所获取的多个测量数据来识别工件w的几何形状。稍后将详细描述控制设备10，并且下面将说明概要。
65.传感器2通过在多个测量位置处测量工件w来生成测量数据。控制设备10基于传感器2所生成的测量数据来检测工件w的状态(例如，方向、材料、表面颜色)改变的边缘的位置，以基于检测到的边缘的位置来识别工件w的几何形状。例如，在检测圆形区域的边缘的情况下，控制设备10通过计算该圆形区域的内径或外径等来测量工件w的几何形状。边缘与工件w的状态改变的边界位置相对应。例如，在传感器2是摄像元件的情况下，在传感器2所生成的拍摄图像数据中，通过连接多个相邻像素之间的亮度变化量等于或大于阈值的多个位置的线段来识别边缘。
66.在传感器2是激光扫描器的情况下，传感器2沿法线l的方向朝向工件w投影线形激光束，并且生成通过拍摄所投影的激光束在工件w的表面上的反射光而获取的测量图像数据。控制设备10基于该测量图像数据来识别工件w的截面几何形状。
67.在传感器2是激光测距器或共焦彩色传感器的情况下，传感器2在多个测量位置处测量传感器2与工件w的表面之间的距离，并且生成指示测量距离的距离数据。控制设备10基于与多个测量位置相对应的多个距离数据来识别工件w的不均匀几何形状。
68.在传感器2是干涉仪传感器的情况下，控制设备10基于测量数据来识别待测量位置周围的不均匀几何形状。控制设备10通过合成与多个待测量位置相对应的不均匀几何形状来识别工件w的表面的不均匀几何形状。
69.图4示出待测量位置和测量位置之间的关系。为了对工件w的表面上的多个待测量位置a1、a2、a3、a4进行测量，控制设备10将传感器2沿各个待测量位置的法线方向顺次移动到测量位置a1、a2、a3、a4，这些位置是与各个待测量位置分开预定距离(例如，传感器2的焦距)的位置。同样地，控制设备10将传感器2顺次移动到测量位置b1、b2、b3、b4，以对工件w的表面上的多个待测量位置b1、b2、b3、b4进行测量。控制设备10输出用于识别那些多个测量位置的数据(例如，坐标数据)与各个测量位置处的测量值彼此相关联的测量数据。
70.《控制设备10的配置》
71.图5示出控制设备10的配置。控制设备10包括通信部11、显示部12、操作部13、存储部14和控制部15。控制部15包括主控制部151、移动控制部152、位置确定部153以及测量控制部154。
72.通信部11具有用于向机器人1、传感器2、灯3和照相机4发送各种类型的数据以及从其接收各种类型的数据的通信接口。例如，通信接口是以太网、局域网(wlan)、通用接口总线(gpib)或通用串行总线(usb)。通信部11可以具有分别与机器人1、传感器2、灯3和照相机4相对应的多个不同的通信接口，或者可以使用单个通信接口向机器人1、传感器2、灯3和照相机4发送数据以及从其接收数据。
73.通信部11可以在除机器人1、传感器2、灯3和照相机4之外的外部装置之间发送和接收数据。通信部11例如向存储有工件w的设计数据的计算机发送用于请求该设计数据的消息，并且从该计算机接收该设计数据。通信部11例如经由主控制部151将接收到的设计数据存储在存储部14中。在以下说明中，将举例说明该设计数据是计算机辅助设计(cad)数据
的情况，但是该设计数据也可以是除cad数据以外的数据。
74.例如，通信部11基于来自移动控制部152的指令来向机器人1发送用于控制机器人1的位置的位置控制信息。此外，通信部11基于来自位置确定部153的指令来发送用于使照相机4拍摄照片的拍摄控制信息，并且接收照相机4所生成的拍摄图像数据。照相机4将所生成的拍摄图像数据输入到位置确定部153。
75.此外，通信部11基于来自测量控制部154的指令来向传感器2发送用于使传感器2进行测量的测量控制信息，并且接收传感器2所生成的测量数据。测量控制信息包括用于指示测量的进行的数据。测量控制信息可包括用于识别测量位置或待测量位置的信息(例如，坐标数据)。通信部11将接收到的测量数据输入到测量控制部154。此外，通信部11基于来自测量控制部154的指令来向灯3发送用于控制灯3的发光量的发光控制信息。
76.显示部12具有用于显示各种信息的显示器。显示部12为使用控制设备10的测量者显示进行各种操作的画面，并且显示测量结果。
77.操作部13是用于使测量者进行操作的装置，诸如键盘、鼠标或触摸面板等。
78.存储部14包括诸如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和固态驱动器(ssd)等的存储介质。存储部14存储将要由控制部15执行的程序。此外，存储部14存储机器人1、传感器2、灯3以及照相机4的操作所需的各种类型的数据。例如，存储部14存储从外部计算机获取到的cad数据、从照相机4接收到的拍摄图像数据以及从传感器2接收到的测量数据。
79.例如，控制部15包括中央处理单元(cpu)。控制部15通过执行存储在存储部14中的程序来用作主控制部151、移动控制部152、位置确定部153和测量控制部154。
80.主控制部151向显示部12、操作部13和存储部14发送数据并且从其接收数据。主控制部151响应于测量者的操作而开始测量工件w，并且控制移动控制部152、位置确定部153以及测量控制部154。主控制部151例如向移动控制部152输入用于将机器人1移动到摄像位置或测量位置的移动指令。此外，主控制部151读取存储部14中所存储的cad数据，并且将该cad数据输入到位置确定部153，从而使得位置确定部153确定摄像位置和测量位置。另外，主控制部151将用于进行测量的控制信息输入到测量控制部154，并且将从测量控制部154获取到的测量数据存储在存储部14中。
81.移动控制部152通过控制机器人1来移动安装在机器人1上的传感器2、灯3和照相机4。例如，移动控制部152通过控制机器人1来将照相机4顺次移动到多个摄像位置。此外，移动控制部152通过控制机器人1来将传感器2顺次移动到与多个待测量位置相对应的多个测量位置。
82.为了将传感器2移动到测量位置并且将照相机4移动到摄像位置，移动控制部152向机器人1发送包括i)以预定位置作为原点的测量位置或ii)摄像位置的坐标数据作为指令值的位置控制信息。移动控制部152可以在移动机器人1的定时发送包括一个坐标数据的位置控制信息，或者可以发送多个定时与多个坐标数据彼此相关联的位置控制信息。
83.移动控制部152可以通过预先读取存储部14中所存储的多个坐标数据来生成位置控制信息，或者可以生成包括测量者经由操作部13所输入的多个坐标数据的位置控制信息。在本实施例中，移动控制部152生成包括从位置确定部153通知的路径信息所指示的多个坐标数据的位置控制信息。
84.在移动照相机4时，移动控制部152使用包括预先存储在存储部14中的多个坐标数
据或测量者所输入的多个坐标数据的位置控制信息。在移动传感器2时，移动控制部152可以基于从位置确定部153通知的路径信息来生成位置控制信息，从而以更高的准确度控制传感器2的位置。在这种情况下，移动控制部152将传感器2顺次移动到用于在从位置确定部153通知的路径信息所指示的多个待测量位置(即，稍后要描述的位置确定部153已识别出法线方向的待测量位置)处测量工件w的多个测量位置。
85.顺便提及，当移动机器人1的手臂时，由于手臂的惯性的影响，假设适当的指令值根据手臂接近测量位置的方向而变化。因此，移动控制部152可以通过向机器人1通知位置控制信息来将传感器2移动到多个测量位置，该位置控制信息包括基于将传感器2顺次移动到多个测量位置所沿的方向所确定的指令值。
86.位置确定部153至少基于指示工件w的几何形状的cad数据或照相机4所生成的拍摄图像数据来确定多个摄像位置、多个待测量位置和多个测量位置。位置确定部153还可以确定传感器2在多个测量位置中的各个位置处的方向。
87.例如，位置确定部153基于通过利用照相机4在预定位置处拍摄整个工件w而生成的拍摄图像数据来识别工件w放置在安装台b上的方位，并且基于所识别出的结果来确定照相机4的拍摄路径。例如，位置确定部153确定各自与工件w的表面分开了与照相机4的焦距相对应的距离的多个位置作为多个摄像位置，并且确定包括所确定的多个摄像位置的路径作为拍摄路径。位置确定部153向移动控制部152通知指示该拍摄路径的路径信息。例如，位置确定部153向移动控制部152通知所确定的多个摄像位置作为路径信息。
88.通过基于照相机4在多个不同位置处拍摄工件w而获取的多个拍摄图像数据来生成距离图像数据、以及基于所生成的距离图像数据来识别工件w的三维几何形状，位置确定部153可以确定多个待测量位置和多个测量位置。此外，照相机4是能够生成距离图像数据作为拍摄图像数据的立体照相机，并且位置确定部153可以通过基于照相机4所生成的距离图像数据识别工件w的三维几何形状来确定多个待测量位置和多个测量位置。
89.位置确定部153可以基于传感器2可测量的范围来确定多个摄像位置之间的空间。例如，位置确定部153将与第一摄像位置分开了沿传感器2的移动方向的基于传感器2可测量的范围的预定长度的位置确定为第二摄像位置。例如，在传感器2可测量的范围是正方形的情况下，基于传感器2可测量的范围而确定的长度是该正方形的一个边的长度或者小于该正方形的一个边的长度。通过以这种方式操作，位置确定部153使得照相机4能够生成与传感器2进行测量的整个区域相对应的多个拍摄图像数据。
90.位置确定部153至少基于cad数据或照相机4所生成的拍摄图像数据来确定多个待测量位置。例如，位置确定部153将至少基于cad数据或拍摄图像数据而识别出的工件w的边缘上的多个位置确定为多个待测量位置，并且将边缘所包围的区域中的具有特定量的空间的多个位置确定为多个待测量位置。位置确定部153还可以基于测量者所设置的测量类型来确定多个待测量位置。
91.此外，位置确定部153确定与多个待测量位置相对应的多个测量位置。位置确定部153通过基于与待测量位置相对应的拍摄图像数据识别待测量位置处的法线方向来沿法线方向确定测量位置。位置确定部153至少基于指示工件w的几何形状的cad数据或照相机4所生成的拍摄图像数据，确定作为工件w上的多个待测量位置中的各个待测量位置处的法线方向的位置的多个测量位置。
92.此外，位置确定部153确定传感器2在多个测量位置中的各个测量位置处的方向。例如，位置确定部153将当传感器2测量工件w时所获得的准确度相对高的方向确定为传感器2的方向。在传感器2是摄像元件的情况下，位置确定部153确定传感器2的方向，使得传感器2的光轴方向与对应于测量位置的待测量位置处的法线方向一致。位置确定部153向移动控制部152通知所确定的测量位置和测量方向，并且由此使移动控制部152控制机器人1的调整机构来调整测量位置和测量方向。
93.位置确定部153基于摄像装置在多个摄像位置中的第一摄像位置处生成的第一拍摄图像数据，识别与第一摄像位置相对应的待测量位置处的法线方向。此外，位置确定部153基于照相机4在第二摄像位置处生成的第二拍摄图像数据，识别与第二摄像位置相对应的待测量位置处的法线方向。位置确定部153沿各个待测量位置处的法线方向确定测量位置。
94.位置确定部153沿待测量位置处的法线方向将距待测量位置相当于传感器2的焦距的位置确定为测量位置。即，位置确定部153确定多个测量位置，使得i)至少基于cad数据或拍摄图像数据所识别出的待测量位置和ii)与该待测量位置相对应的测量位置之间的距离是传感器2的焦距。位置确定部153将沿第一待测量位置处的法线方向与第一待测量位置分开传感器2的焦距的位置确定为第一测量位置。位置确定部153将沿第二待测量位置处的法线方向与第二待测量位置分开传感器2的焦距的位置确定为第二测量位置。
95.在使用cad数据和拍摄图像数据这两者的情况下，位置确定部153基于cad数据来识别多个待测量位置中的各个待测量位置处的暂定法线方向，并且通过基于工件w的状态校正该暂定法线方向来识别法线方向，所述工件w的状态是基于与待测量位置相对应的拍摄图像数据来识别的。
96.图6用于说明位置确定部153识别法线方向的操作的示例。图6的(a)示出处于以第一方位放置在安装台b上的状态中的工件w的顶视图，并且图6的(b)示出处于以第一方位放置在安装台b上的状态中的工件w的侧视图。图6的(c)示出处于以第二方位放置在安装台b上的状态中的工件w的顶视图，并且图6的(d)示出处于以第二方位放置在安装台b上的状态中的工件w的侧视图。第一方位与cad数据所指示的工件w的方位相同，并且第二方位与cad数据所指示的工件w的方位不同。在本文中，假设当照相机4拍摄工件w时，工件w处于图6的(c)和图6的(d)的状态中。
97.位置确定部153基于cad数据来识别图6的(a)和图6的(b)所示的待测量位置x处的暂定法线l1的方向。位置确定部153基于拍摄图像数据而识别出：工件w如图6的(c)和图6的(d)所示以第二方位放置，并且与cad数据所指示的工件w的方位存在角度差。位置确定部153基于所识别出的角度差来识别与暂定法线l1的方向不同的法线l2的方向。因此，无论工件w放置在安装台b上的方位如何，位置确定部153都可以通过使用cad数据和拍摄图像数据来准确地识别待测量位置处的法线方向。
98.位置确定部153可以仅使用cad数据来识别法线方向。例如，在工件w安装在安装台b上的方位被确定的情况下，位置确定部153可以将图6的(b)所示的暂定法线l1的方向识别为待测量位置处的法线方向。
99.位置确定部153可以仅使用拍摄图像数据来识别法线方向。例如，位置确定部153可以通过基于根据拍摄图像数据的摄像区域内的位置的亮度值的分布状态来识别工件w的
表面的角度以识别法线方向。通过基于通过利用多个不同摄像装置拍摄工件w的表面的相同区域所生成的多个拍摄图像数据来生成距离图像，位置确定部153可以基于该距离图像来识别法线方向。
100.位置确定部153可以至少基于cad数据或拍摄图像数据来确定包括多个测量位置且传感器2不接触工件w的路径。位置确定部153生成包括所确定路径中的多个测量位置的坐标以及除该多个测量位置以外的多个位置的坐标的路径信息，并向移动控制部152通知该路径信息。
101.位置确定部153可以基于至少工件w的设计数据或拍摄图像数据并且基于指示测量设备s的几何形状的数据来确定路径。具体地，位置确定部153在确定路径时还可以使用测量设备s所包括的诸如机器人1、传感器2、灯3、照相机4以及安装台b等的组件的设计数据(例如，cad数据)的至少一部分。此外，位置确定部153可以使用工件w的cad数据和测量设备s的设计数据来确定多个测量位置、多个测量位置处的测量顺序或机器人1的移动路径。使位置确定部153使用测量设备s的设计数据能够使得降低测量设备s的组件与工件w碰撞的概率。
102.应当注意，测量设备s可以在开始测量之前通过计算机模拟来确认位置确定部153所确定的路径的质量。例如，基于工件w和测量设备s的设计数据，主控制部151模拟在机器人1进行操作以基于位置确定部153所确定的路径移动传感器2的情况下的测量设备s的各个部分的位置与工件w的位置之间的关系，并且通过确定测量设备s和工件w之间的碰撞的可能性来确认路径的质量。在确定为测量设备s和工件w之间没有发生碰撞的情况下，主控制部151使测量控制设备154开始测量。在确定为测量设备s和工件w之间可能发生碰撞的情况下，主控制部151可以使位置确定部153搜索另一路径，而不使测量控制设备154开始测量。
103.主控制部151将指示位置确定部153所确定的路径的信息发送到外部计算机，并且外部计算机可以获得基于工件w和测量设备s的设计数据所确定的工件w和测量设备s之间的碰撞的可能性的结果。主控制部151在获得测量设备s和工件w之间不存在碰撞的可能性的确定结果的情况下使得测量控制部154开始测量。在获得测量设备s和工件w之间存在碰撞的可能性的确定结果的情况下，主控制部151可以使位置确定部153搜索另一路径，而不使测量控制部154开始测量。
104.位置确定部153至少基于cad数据或拍摄图像数据来识别工件w中所包括的边缘的位置，并且可以基于所识别出的边缘的位置来确定多个测量位置。例如，位置确定部153使多个所检测的边缘中所包括的多个位置作为多个测量位置，并且使边缘所包围的区域中的多个位置作为包括多个测量位置的区域。
105.位置确定部153可以基于传感器2可进行的测量的类型和边缘的位置来确定多个待测量位置。例如，在传感器2可以测量多个位置之间的距离的情况下，位置确定部153将多个边缘中所包括的多个位置确定为多个测量位置，使得传感器2可以测量多个边缘之间的距离。在传感器2能够测量到工件w的表面的距离的情况下，位置确定部153将边缘所包围的区域中所包括的多个位置确定为多个测量位置，使得传感器2能够测量边缘所包围的区域的不均匀几何形状。
106.通过基于从主控制部151输入的控制信息来控制传感器2，测量控制部154与机器
人1移动传感器2的操作同步，并且使传感器2在沿待测量位置的法线方向的测量位置处执行测量操作。然后，测量控制部154与多个待测量位置相关联地输出指示传感器2在多个测量位置中的各个测量位置处测量到的结果的测量数据。例如，测量控制部154使得显示部12彼此相关联地显示指示待测量位置的坐标数据和该待测量位置处的测量数据，并经由通信部11将数据发送到外部装置。
107.测量控制部154可以使灯3在与多个待测量位置相对应的多个照射位置处照射光。例如，在需要传感器2进行测量时的工件w的表面的照度为预定照度的情况下，测量控制部154使灯3朝向待测量位置照射光。测量控制部154可以至少基于cad数据或拍摄图像数据所指示的工件w的表面的材料或处理状态来确定灯3照射光的条件。例如，该条件是光的强度、颜色或照射方向。
108.在至少基于cad数据或拍摄图像数据而确定为工件w的待测量位置附近的表面处的光的反射率小于阈值的情况下，测量控制部154使灯3照射第一强度的光。另一方面，在至少基于cad数据或拍摄图像数据而确定为工件w的待测量位置附近的表面处的光的反射率等于或大于阈值的情况下，测量控制部154使灯3照射小于第一强度的第二强度的光。通过根据多个待测量位置中的各个待测量位置处的表面的状态来改变灯3照射的光的强度，测量控制部154可以使多个待测量位置处的照度保持恒定。由于测量控制部154控制灯3照射的光的强度使得传感器2能够与待测量位置无关地在相同的测量条件下测量工件w，因此提高了测量准确度。
109.测量控制部154可以基于工件w的待测量位置的颜色来控制灯3发射的光，使得待测量位置被摄像装置拍摄时的颜色(即，在视觉上识别时的颜色)在特定范围内。测量控制部154可以控制灯3照射光的方向，使得待测量位置附近区域的所识别的颜色在特定范围内。
110.《控制设备10中的处理流程》
111.图7是示出控制设备10中的处理流程的流程图。图7所示的流程图从控制设备10获取用于开始测量工件w的指令的时间点起开始。
112.主控制部151从用于存储设计数据的外部计算机获取cad数据(s11)。接下来，主控制部151使移动控制部152控制机器人1，并且使位置确定部153控制照相机4，从而使照相机4生成多个拍摄图像数据(s12)。随后，通过至少使用cad数据或多个拍摄图像数据，位置确定部153识别多个待测量位置中的各个待测量位置处的法线方向(s13)，并且基于该法线方向来确定传感器2的方向和多个测量位置(s14)。
113.接下来，为了利用传感器2进行测量，主控制部151指示移动控制部152将机器人1移动到多个测量位置，并且指示测量控制部154开始测量。移动控制部152基于从位置确定部153输入的路径信息来将传感器2移动到第一测量位置(s15)。此外，移动控制部152在第一测量位置处调整机器人1的致动器，使得传感器2的方向是待测量位置处的法线方向(s16)。接下来，测量控制部154使传感器2在第一测量位置处进行测量(s17)。测量控制部154通知主控制部151已经进行了测量。
114.当从测量控制部154接收到已经进行了测量的通知时，主控制部151确定是否已经完成在所有测量位置处的测量(s18)。在确定为尚未完成所有测量位置处的测量的情况下(s18中的否)，主控制部151指示移动控制部152将传感器2移动到下一测量位置(s19)。在将
传感器2移动到所指示的测量位置之后，移动控制部152将传感器2的方向调整为移动后的测量位置处的法线方向(s16)，并且测量控制部154使传感器2进行测量(s17)。控制设备10重复从s16到s19的处理，直到完成所有测量位置处的测量为止。
115.在完成了所有测量位置处的测量的情况下(s18中的是)，主控制部151输出测量数据(s20)。例如，主控制部151在显示部12上显示测量数据，并且经由通信部11将该测量数据发送到外部装置。
116.《第一变形例》
117.为了使机器人1移动传感器2、灯3或照相机4，移动控制部152将包括指示摄像位置或测量位置的坐标数据的位置控制信息作为指令值发送到机器人1。假设如下：由于各种错误，传感器2、灯3、或照相机4在被机器人1基于指令值移动之后的位置与该指令值所指示的位置不一致。控制设备10还可以包括位置检测部5和校正部155，以应对这样的问题。
118.图8示出根据变形例的控制设备10的配置的一部分。位置检测部5包括用于检测传感器2、灯3或照相机4的位置的装置。该装置的示例是固定在使得能够拍摄在机器人1的可移动范围内的工件w的位置的照相机。校正部155向移动控制部152通知用于基于位置检测部5所检测到的传感器2、灯3和照相机4其中至少之一的位置来校正指令值的校正信息。
119.具体地，校正部155基于i)移动控制部152向机器人1通知的用于将传感器2移动到多个测量位置的指令值所指示的位置与ii)位置检测部5所检测到的传感器2的位置之间的关系，来计算用于校正指令值的校正值。例如，校正部155通过获得由移动控制部152输出到机器人1的位置控制信息来识别指令值。校正部155计算所识别出的指令值所指示的坐标与从位置检测部5输入的位置检测信息所指示的传感器2的位置的坐标之间的差值作为校正值。
120.校正部155向移动控制部152通知所计算出的校正值。然后，移动控制部152使用通过基于路径信息所确定的校正值来校正指令值而生成的值来使机器人1移动。由于控制设备10包括位置检测部5和校正部155，因此可以提高测量位置的准确度。
121.《第二变形例》
122.在上述说明中，已经举例说明了如下情况：移动控制部152在照相机4生成了多个拍摄图像数据之后基于该多个拍摄图像数据来确定多个测量位置，并且测量控制部154使传感器2在多个测量位置处进行测量。照相机4的拍摄和传感器2的测量的顺序不限于此，并且可以是另一顺序。例如，在照相机4已经在与一个第一待测量位置相对应的第一摄像位置处生成了第一拍摄图像数据之后，传感器2在与第一待测量位置相对应的第一测量位置处进行测量。然后，在照相机4已经在与下一第二待测量位置相对应的第二摄像位置处生成了第二拍摄图像数据之后，传感器2在与第二待测量位置相对应的第二测量位置处进行测量。
123.《第三变形例》
124.在上述描述中，已经举例说明了测量设备s使用单个机器人1来移动传感器2、灯3和照相机4的情况，但是测量设备s可以使用多个机器人1来移动传感器2、灯3和照相机4。
125.例如，照相机4可以通过利用移动控制部152使用第一机器人1移动照相机4来对工件w进行摄像以生成拍摄图像数据，并且传感器2可以通过利用移动控制部152使用第二机器人1移动传感器2来测量工件w。通过使测量设备s使用多个机器人1，由于传感器2可以在照相机4正在拍摄工件w的同时进行测量，因此可以缩短测量时间。
126.《第四变形例》
127.在上述描述中，已经举例说明了传感器2和灯3一体形成的情况，但是传感器2和灯3的结构是任意的。例如，灯3安装在机器人1上使得可以改变照射光的方向，并且测量控制部154可以基于与传感器2进行测量的位置相对应的待测量位置处的工件w的几何形状来改变灯3的方向。测量控制部154以这种方式操作，从而使得灯3能够根据工件w的几何形状来从最佳方向照射光，由此提高了测量准确度。
128.《测量设备s的效果》
129.如上所述，测量设备s包括用于在三维空间中移动传感器2的多轴机器人1，并且控制设备10包括位置确定部153，该位置确定部用于至少基于cad数据或拍摄图像数据来确定i)作为沿工件w的多个待测量位置中的各个待测量位置处的法线方向的位置的多个测量位置以及ii)多个测量位置中的各个测量位置处的测量方向(即，传感器2的方向)。
130.由于位置确定部153至少基于cad数据或拍摄图像数据来确定多个测量位置和多个测量位置中的各个测量位置处的测量方向，因此测量设备s可以在不示教测量位置和测量方向的情况下进行测量，或者与传统测量设备相比具有减少的示教量。因此，与传统测量设备相比，测量设备s可以减少测量时间。此外，由于测量设备s使用多轴机器人1来移动传感器2，因此无论工件w的几何形状或工件w放置在安装台b上的位置如何，传感器2都可以在三维空间中自由选择的测量位置处从待测量位置处的法线方向测量工件w。作为结果，测量设备s可以提高测量准确度。
131.基于示例性实施例说明本发明。本发明的技术范围不限于上述实施例中所说明的范围，并且可以在本发明的范围内进行各种改变和修改。例如，在上述描述中，已经举例说明了没有示教的测量的情况，但是通过在示教中指定路径的一部分(例如，测量开始位置和结束位置)，可以开始照相机4的拍摄，并且可以从指定位置开始传感器2的测量。设备的全部或部分可以被配置为在功能上或物理上分散和集成在任意单元中。此外，其任意组合所生成的新示例性实施例被包括在本发明的示例性实施例中。由该组合引起的新实施例的效果连同原实施例的效果一起存在。