图像测量设备的制作方法

本发明涉及用于显示工件图像并使用触摸探测器来测量工件的三维坐标的图像测量设备。

背景技术：

1、传统上，已知有如下的三维测量设备：将工件放置在台架上，并且使探测器与台架上的工件的表面上的期望点接触，以测量使探测器接触的该点的三维坐标(例如，参见jp2006-234737 a和jp 2004-294311 a)。

2、在jp 2006-234737 a中，在执行坐标测量之前，使探测器的前端与工件的表面上的预定三个基准点接触，并且根据接触期间的位置传感器的输出来设置具有这三个基准点的三维坐标作为坐标原点(coordinate home position)的基准坐标。也就是说，在使探测器的前端与第一基准点、第二基准点和第三基准点这三个点接触时，第一基准点被设置为坐标原点，通过第一基准点和第二基准点的坐标的轴被设置为x轴，并且通过第一基准点和第三基准点的坐标的轴被设置为y轴。结果，不论工件的位置和姿势如何，都可以以高精度测量尺寸等。

3、此外，在jp 2004-294311 a中，与探测器分开地安装有能够拍摄工件的图像的照相机。

4、可以在通过利用照相机拍摄工件的图像所获取到的工件图像上设置探测器的测量部位。

5、另一方面，在jp 2006-234737 a中，当在执行坐标测量之前设置基准坐标时，需要使探测器与工件的多个基准点顺次接触的操作，但该操作对于用户来说是麻烦的且需要时间和精力。

6、此外，在jp 2004-294311 a中，可以在工件图像上设置探测器的测量点，但这是为了使得即使对于用肉眼难以观察的精细工件也能够设置测量部位，并且与jp 2006-234737a类似，需要在执行坐标测量之前设置基准坐标。也就是说，例如，在顺次测量相同类型的多个工件的三维坐标的连续测量时，每次将各个工件放置在台架上时，都需要进行使探测器移动以设置基准坐标的操作，这是麻烦的且需要时间和精力，并且妨碍测量的容易执行。

技术实现思路

1、本发明是有鉴于以上几点而做出的，并且其目的是使得能够在使用触摸探测器测量工件表面上的三维坐标时，容易地执行测量。

2、根据本发明的一个实施例，一种图像测量设备包括：光投射部，用于用检测光照射台架上的工件；摄像部，用于接收所述检测光并生成工件图像；触摸探测器，用于在与所述台架上的工件接触时输出接触信号；驱动部，用于使所述台架和所述触摸探测器中的至少一个相对于另一个移动，以使所述触摸探测器与所述台架上所放置的工件接触；以及显示部，用于在测量设置时显示所述摄像部所生成的工件图像。在所述摄像部的摄像轴的方向被定义为z轴、与z轴正交的方向被定义为x轴、并且与z轴正交且与x轴正交的方向被定义为y轴的情况下，可以在所述显示部上所显示的工件图像上将第一接触目标位置、第二接触目标位置和特征图案彼此关联地进行设置，其中所述第一接触目标位置用作用于使所述触摸探测器在xy方向上与所述工件的侧表面接触的基准，所述第二接触目标位置用作用于使所述触摸探测器在z方向上与所述工件的上表面接触的基准，所述特征图案用于指定所述工件在测量执行时的位置和姿势。可以将所设置的特征图案、相对于所述特征图案的所述第一接触目标位置和所述第二接触目标位置之间的相对位置关系、以及所述摄像部和所述触摸探测器之间的固定位置关系存储在存储部中。可以在所述测量执行时从所述摄像部为了测量而新生成的工件图像中指定所述存储部中所存储的特征图案的位置和姿势，并且基于所指定的位置和姿势以及所述存储部中所存储的相对位置关系和固定位置关系来指定测量所用的第一接触目标位置和第二接触目标位置。可以控制所述驱动部以所指定的测量所用的第一接触目标位置作为基准来使所述触摸探测器与所述工件的侧表面接触，控制所述驱动部以所指定的测量所用的第二接触目标位置作为基准来使所述触摸探测器与所述工件的上表面接触，并且基于在通过所述驱动部的操作使得所述触摸探测器与所述工件接触时输出的接触信号，来测量所述触摸探测器与所述工件接触的接触点的三维坐标。

3、也就是说，在测量设置时，在工件图像上设置用作用于使触摸探测器与工件的侧表面接触的基准的第一接触目标位置和用作用于使触摸探测器与工件的上表面接触的基准的第二接触目标位置。此外，还设置了用于指定工件的位置和姿势的特征图案。将相对于特征图案的第一接触目标位置和第二接触目标位置之间的相对位置关系、以及摄像部和触摸探测器之间的固定位置关系保持在图像测量设备中。因此，当在测量执行时新生成工件图像时，通过将特征图案应用于工件图像来指定台架上所放置的工件在测量时的位置和姿势。此外，基于相对位置关系和固定位置关系来指定测量所用的第一接触目标位置和第二接触目标位置。然后，以所指定的测量所用的第一接触目标位置作为基准，使触摸探测器与工件的侧表面接触，并且以所指定的测量所用的第二接触目标位置作为基准，使触摸探测器与工件的上表面接触。基于此时输出的接触信号来测量接触点的三维坐标。也就是说，用户无需在每次将工件放置在台架上时进行使探测器移动以设置基准坐标的操作，因而测量变得简单。

4、根据本发明的另一实施例，在设置第一接触目标位置和第二接触目标位置时，在工件图像上提取图像测量所要使用的边缘测量元素，并且可以将第一接触目标位置和第二接触目标位置与所提取的边缘测量元素相关联地进行设置。

5、此外，在测量执行时，可以通过对为了测量而新生成的工件图像执行图案搜索来指定边缘测量元素。在这种情况下，可以从所指定的边缘测量元素中提取边缘，并且可以基于所提取的边缘来指定第一接触目标位置。

6、此外，在设置部设置第一接触目标位置时，可以在工件图像上设置xy方向上的位置并且设置z方向上的高度位置。

7、此外，设置部还可以设置路径信息，该路径信息用于使得触摸探测器从第一接触目标位置中所包括的操作开始位置接近工件。

8、此外，所述图像测量设备可以包括：基座，用于支撑所述台架以在水平方向上能够移动；以及支撑部，其连接到所述基座，并且用于将所述摄像部支撑在所述台架上方。在这种情况下，可以基于由所述台架、所述支撑部和所述摄像部包围的三维空间中的绝对坐标来设置所述第一接触目标位置和所述第二接触目标位置。

9、此外，在台架上的工件位于摄像部的视场范围之外的情况下，还可以控制驱动部以使台架在xy方向上移动直到工件进入摄像部的视场范围为止，并且在工件进入视场范围时使得摄像部拍摄进入视场范围的工件的图像。在工件比视场范围大的情况下，还可以在第一次进行摄像之后，使台架在xy方向上移动使得工件的另一部分进入摄像部的视场范围，然后使得摄像部拍摄进入视场范围的工件的另一部分的图像。可以使用通过将以这种方式多次进行摄像所获取到的多个图像进行连接而获得的连接图像作为工件图像，并且可以从通过连接多个图像而获得的连接图像中指定特征图案的位置和姿势。

10、此外，在测量执行时，可以在显示部上显示通过使用摄像部或其他摄像部对整个工件进行摄像所获取到的鸟瞰图图像。还可以接收用户在显示部上所显示的鸟瞰图图像上对搜索区域的指定，并且通过缩小到用户所指定的搜索区域来指定特征图案的位置和姿势。

11、此外，在测量执行时，还可以使得显示部显示通过使用摄像部或其他摄像部拍摄工件所获取到的图像，并且在显示部上进行预设搜索区域的重影(ghost)显示以引导将工件放置在台架上的适当位置处。此时在显示部上所要显示的图像可以是从上方观看到的台架的平面图图像，因而可以进行精确对准。

12、如上所述，由于基于从工件图像中指定的特征图案的位置和姿势、使触摸探测器与工件的侧表面接触的目标位置和使触摸探测器与工件的上表面接触的目标位置之间的相对位置关系、以及摄像部和触摸探测器之间的固定位置关系来指定测量所用的第一接触目标位置和第二接触目标位置，使得以所指定的测量所用的目标位置作为基准来使触摸探测器与工件的侧表面和上表面接触，因此在使用测量探测器测量工件的表面上的三维坐标时，可以容易地进行测量。