JP2020067448A - 測定プログラム選択補助装置および測定制御装置 - Google Patents

測定プログラム選択補助装置および測定制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】選択した測定プログラムが測定しようとしている対象物に適したものなのかを、視覚的に確認できる測定プログラム選択補助装置を提供すること。【解決手段】本発明の一態様は、対象物の測定に関する測定プログラムと、当該対象物の三次元形状に対応した重畳表示情報とを対応付けて記憶する測定プログラムデータベースと、現実空間に重畳して仮想空間に定義された情報を表示する複合現実表示が可能な表示手段と、選択された前記測定プログラムに対応する重畳表示情報を測定プログラムデータベースから取得し、取得した重畳表示情報を表示手段に対象物に重ねて複合現実表示させる表示制御手段と、を備える測定プログラム選択補助装置である。【選択図】図２

Description

本発明は測定プログラム選択補助装置に関し、より詳しくは、測定機で測定を行う対象物に適した測定プログラムを選択できるようにする測定プログラム選択補助装置に関するものである。
三次元測定機等の測定機においては、測定手順を記憶した測定プログラム（パートプログラム）を用いて自動的な測定を行う機能が設けられている。特許文献１には、測定プログラムを用いて複数のワークを簡単な操作で効率的に測定できる画像測定装置が開示される。
また、特許文献２には、オペレータにとって使いやすく、複雑な操作をすることなく、効率的にＣＮＣ画像測定機用パートプログラムを生成することのできるパートプログラム生成装置が開示される。
また、三次元測定機等の測定機でパートプログラムを用いてワークの測定を行うときに、ワークに合ったパートプログラムを選択することが必要である。特許文献３には、簡素な構成で、かつ、ワークに対して最適なパートプログラムを選択可能なパートプログラム選択装置が開示される。
特開２００１−０５９７０８号公報 特開２００１−３１９２１９号公報 特開２０１８−００４３６２号公報
しかしながら、現状では選択した測定プログラムが本当にその対象物に適したものであるかを確認することは容易でない。例えば、似たような形状の対象物が複数ある場合には、その確認は特に難しい。また、測定のために対象物に冶具を取り付けて測定することがしばしば行われる。この際、対象物に対する冶具の取り付け方を誤ると、対象物に対する適切な測定プログラムを選択したにもかかわらず、測定パスや測定箇所が想定と異なってしまい、衝突等の事故が起こる可能性がある。
本発明は、選択した測定プログラムが測定しようとしている対象物に適したものなのかを、視覚的に確認できる測定プログラム選択補助装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、対象物の測定に関する測定プログラムと、当該対象物の三次元形状に対応した重畳表示情報とを対応付けて記憶する測定プログラムデータベースと、現実空間に重畳して仮想空間に定義された情報を表示する複合現実表示が可能な表示手段と、選択された測定プログラムに対応する重畳表示情報を測定プログラムデータベースから取得し、取得した重畳表示情報を表示手段に複合現実表示させる表示制御手段と、を備える測定プログラム選択補助装置である。
このような構成によれば、測定の対象物の三次元形状に対応した重畳表示情報（例えば、三次元モデルや測定パス）が測定プログラムデータベースに記憶されており、選択された測定プログラムに対応する重畳表示情報が現実空間に重畳して複合現実表示される。作業者は、表示手段に表示される複合現実表示を参照することで、選択された測定プログラムが対象物の測定に適合しているかどうかの判断を目視で行うことができる。
上記測定プログラム選択補助装置において、測定プログラムデータベースは、対象物の測定プログラムに対応付けて対象物の三次元形状を記憶しており、対象物の形状を認識する検知手段と、検知手段で認識した対象物の形状を、測定プログラムデータベースに照会して対象物に対応する測定プログラムを特定する測定プログラム特定手段と、をさらに備え、表示制御手段は、測定プログラム特定手段が特定した測定プログラムを、選択された測定プログラムとするようにしてもよい。これにより、検知手段で認識した対象物の形状に基づき、その対象物に対応する測定プログラムを特定できるようになる。
上記測定プログラム選択補助装置において、検知手段は、対象物の位置および向きを取得し、測定プログラムデータベースは、対象物の測定プログラムに対応付けて対象物を当該測定プログラムにて測定するのに適切な対象物の位置および向きを示す測定時配置情報を記憶し、検知手段で取得した対象物の位置および向きの、測定プログラム特定手段で特定した測定プログラムに対応する測定時配置情報からの誤差を算出し、当該誤差分だけ測定プログラム中に規定された座標をずらすよう補正する測定プログラム補正手段をさらに備えていてもよい。これにより、検知手段で対象物の位置および向きを取得し、この取得した対象物の位置および向きと、その対象物に対応して特定された測定プログラムに規定される対象物の位置ずれ（誤差）を補正することができる。
上記測定プログラム選択補助装置において、対象物における測定対象箇所を指定する操作を受け付ける操作入力手段さらに備え、測定プログラムデータベースは、対象物の測定対象箇所を測定するための測定プログラムと、当該測定対象箇所の三次元形状に対応した重畳表示情報とを対応付けて記憶するようにしてもよい。これにより、操作入力手段で受け付けた測定対象箇所を測定プログラムおよび重畳表示情報に対応付けして記憶することができる。
上記測定プログラム選択補助装置において、表示制御手段は、対象物に重畳して、対象物の過去の測定結果を示す情報を表示するようにしてもよい。これにより、作業者は表示手段に表示される対象物の過去の測定結果を参照しながら測定を行うことができる。
また本発明に係る測定制御装置は、選択された測定プログラムを実行することにより測定機による対象物の測定を実行する制御部と、現実空間に重畳して仮想空間に定義された情報を表示する複合現実表示が可能な表示手段と、選択された測定プログラムを実行したときの測定機の動作を示す動作予測表示を、重畳表示情報として表示手段に複合現実表示させる表示制御手段と、を備える。
測定制御装置において、動作予測表示は、三次元の動画像を含むとよい。また、動作予測表示は、測定機が備えるプローブの軌跡を示す図形を含むとよい。このような動作予測表示により、作業者は、測手プログラムを実行したときの干渉の可能性を視覚的に認識することができる。
測定制御装置は、前記対象物の形状、位置および向きを取得する検知手段をさらに備えるとよい。そして、制御部は、前記検知手段が取得した前記対象物の形状と選択された前記測定プログラムとに基づき、当該測定プログラムを実行したときに、前記対象物と前記測定機とが干渉する可能性を評価し、前記表示制御部は、干渉が生じる可能性が所定値以上である箇所を前記重畳表示情報として複合現実表示させるとよい。
また、測定制御装置は、作業者の視野を特定する視野特定手段をさらに備えるとよい。そして、前記制御部は、前記視野特定手段が特定した作業者の視野内に、前記重畳表示情報が入らない限り、前記測定プログラムに基づく前記測定機の移動を開始させないよう制御するとよい。このようにすれば、重畳表示情報を目視確認し忘れることを防ぐことが可能となる。
第１実施形態に係る測定プログラム選択補助装置の構成を例示する模式図である。 第１実施形態に係る測定プログラム選択補助装置の構成を例示するブロック図である。 第１実施形態に係る測定プログラム選択補助装置の動作を例示するフローチャートである。 第１実施形態に係る測定プログラム選択補助装置における測定プログラムの表示例を示す模式図である。 第１実施形態に係る測定プログラム選択補助装置における選択された測定プログラムの表示例を示す模式図である。 第１実施形態に係る測定プログラム選択補助装置における三次元モデルの表示例を示す模式図である。 第１実施形態に係る測定プログラム選択補助装置における測定パスの表示例を示す模式図である。 第１実施形態に係る測定プログラム選択補助装置における測定結果の表示例を示す模式図である。 第２実施形態に係る測定制御装置の構成を例示するブロック図である。 第２実施形態に係る測定制御装置の動作を例示するフローチャートである。 視野特定手段により作業者の視野を監視する様子を示す模式図である。
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
〔測定プログラム選択補助装置の構成〕
図１は、本実施形態に係る測定プログラム選択補助装置の構成を例示する模式図である。
図２は、本実施形態に係る測定プログラム選択補助装置の構成を例示するブロック図である。
本実施形態に係る測定プログラム選択補助装置１は、対象物Ｗの測定を行う測定機１００で用いられる測定プログラム（パートプログラム）を作業者Ｐが選択する際の補助を行う装置である。本実施形態では、測定機１００として三次元測定装置を用いる場合を例とする。
三次元測定装置は、対象物Ｗの位置の検出箇所を指定するプローブ１１１を備えた測定ヘッド１１０と、測定ヘッド１１０を移動するための移動機構１２０とを備える。三次元測定装置には図示しないコンピュータシステムが接続されていてもよい。コンピュータシステムによって必要なデータ処理を実行して対象物Ｗの三次元座標等が演算される。
対象物Ｗはステージ１１２の上に載置される。このステージ１１２の上に測定ヘッド１１０を移動するための移動機構１２０が設けられる。移動機構１２０は、Ｘ軸ガイド１２１、Ｙ軸ガイド１２２およびＺ軸ガイド１２３を備える。本実施形態において、Ｘ軸方向（Ｘ軸に沿った方向）とは、ステージ１１２の面に沿った一方向である。Ｙ軸方向（Ｙ軸に沿った方向）とは、ステージ１１２の面に沿った方向でＸ軸方向と直交する方向である。Ｚ軸方向（Ｚ軸に沿った方向）とは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交する方向である。Ｚ軸方向は上下方向とも言う。また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向とも言う。
本実施形態では、測定ヘッド１１０をＺ軸方向（上下方向）に移動させるＺ軸ガイド１２３がＸ軸ガイド１２１によってＸ軸方向に移動可能に設けられる。また、Ｘ軸ガイド１２１がＹ軸ガイド１２２によってＹ軸方向に移動可能に設けられる。Ｘ軸ガイド１２１、Ｙ軸ガイド１２２およびＺ軸ガイド１２３の移動の組み合わせによって測定ヘッド１１０はＸＹＺの３軸方向の所定位置に移動可能となっている。
測定ヘッド１１０には対象物Ｗの位置の検出箇所を指定するためのプローブ１１１が設けられる。プローブ１１１は接触式でもよいし非接触式でもよい。接触式のプローブ１１１では、プローブ１１１の先端に設けられた測定子１１１ａを対象物Ｗの検出箇所に接触させて座標検出を行う。非接触式のプローブ１１１では、対象物Ｗの検出箇所に例えばレーザ光を照射してその反射光を受けることでレーザ光が照射された位置の座標を検出する。
本実施形態に係る測定プログラム選択補助装置１は、作業者Ｐがこのような測定機１００を用いて対象物Ｗの測定を行う際、その対象物Ｗに適した測定プログラムを選択する際の補助を行う。
測定プログラム選択補助装置１は、測定プログラムデータベース１０と、表示手段２０と、表示制御手段３０とを備える。測定プログラムデータベース１０は、対象物Ｗの測定に関する測定プログラム（パートプログラム）と、この対象物Ｗの三次元形状に対応した重畳表示情報とを対応付けて記憶する。重畳表示情報には、対象物Ｗの三次元モデルや測定プログラムでの測定パスなど、対象物Ｗの測定に関する各種の情報が挙げられる。
表示手段２０は、測定プログラムデータベース１０と、現実空間に重畳して仮想空間に定義された情報を表示する複合現実（ＭＲ：Mixed Reality）表示が可能な手段である。表示手段２０には、平面ディスプレイやヘッドアップディスプレイが用いられる。本実施形態では表示手段２０としてヘッドマウントディスプレイを用いることが好ましい。これにより、作業者Ｐは現実空間に重畳して表示される仮想空間上のグラフィック、文字情報、動画などの各種の情報を、没入感を得ながら参照することができるようになる。
表示制御手段３０は、選択された測定プログラムに対応する重畳表示情報を測定プログラムデータベース１０から取得し、取得した重畳表示情報を表示手段２０に複合現実表示させる制御を行う。重畳表示情報は、対象物Ｗ、測定機１００、測定機１００が置かれている部屋の壁など現実空間の実像に重ねて表示される。
また、本実施形態に係る測定プログラム選択補助装置１では、検知手段５０、操作入力手段６０、測定プログラム特定手段７０、測定プログラム補正手段８０および通信手段９０をさらに備えている。
検知手段５０は、対象物Ｗの形状を認識する部分である。検知手段５０はカメラ５５を含む。カメラ５５は対象物Ｗや測定機１００などの画像を取得する。表示手段２０としてヘッドマウントディスプレイを用いる場合、ヘッドマウントディスプレイにカメラ５５が設けられる。これにより、作業者Ｐの頭の向きに応じて周辺の画像を取得することができる。
また、検知手段５０は、三次元センサを含んでいてもよい。三次元センサによって作業者Ｐの動作をトラッキングして解析したり、対象物Ｗまでの距離（深度）を検知して、対象物Ｗの表面の三次元点群データを取得したりすることができる。三次元センサはカメラ５５とともに設けられていてもよいし、カメラ５５に代えて設けられていてもよい。また、検知手段５０は、作業者の動きを検知する加速度センサやジャイロセンサを含んでいてもよい。また、検知手段５０は、ヘッドマウントディスプレイに設けられていてもよいし、測定機１００の外部に固定的に設けられていてもよい。
操作入力手段６０は、対象物Ｗにおける測定対象箇所を指定する操作を受け付ける。すなわち、操作入力手段６０は、例えば作業者Ｐが指示した対象物Ｗの測定対象箇所を受け付けて、測定プログラムデータベース１０に送る。ここで、操作入力手段６０は、作業者の手の特定の動作を読み取り、コントロールしてもよい（ハンドジェスチャコントロール）。
測定プログラムデータベース１０は、操作入力手段６０で受け付けた測定対象箇所を測定するための測定プログラムと、この測定対象箇所の三次元形状に対応した重畳表示情報とを対応付けて記憶する。
測定プログラム特定手段７０は、検知手段５０で認識した対象物Ｗの形状を、測定プログラムデータベース１０に照会して対象物Ｗに対応する測定プログラムを特定する処理を行う。表示制御手段３０は、測定プログラム特定手段７０が特定した測定プログラムを、選択された測定プログラムとして、これに対応する重畳表示情報を複合現実表示する。
測定プログラム補正手段８０は、測定プログラム中に規定された座標をずらす補正処理を行う部分である。測定プログラムデータベース１０は、予め対象物Ｗの測定プログラムに対応付けて対象物Ｗを当該測定プログラムにて測定するのに適切な対象物Ｗの位置および向きを示す測定時配置情報が記憶されている。
そして、検知手段５０によって対象物Ｗの位置および向きを取得した場合、測定プログラム補正手段８０は、検知手段５０で取得した対象物Ｗの位置および向きの、測定プログラム特定手段７０で特定した測定プログラムに対応する測定時配置情報からの誤差を算出する。さらに、測定プログラム補正手段８０は、この算出した誤差分だけ測定プログラム中に規定された座標をずらすよう補正（座標の回転や平行移動）を行う。
通信手段９０は、外部との情報入出力を行うインタフェースである。測定プログラムデータベース１０がネットワークに接続されている場合、通信手段９０は無線通信または有線通信によってネットワークを介して測定プログラムデータベース１０との間で情報の入出力を行う。
このような測定プログラム選択補助装置１では、測定の対象物Ｗの三次元形状に対応した重畳表示情報が測定プログラムデータベース１０に記憶されている。また、表示手段２０には、測定プログラムに対応する重畳表示情報が現実空間に重畳して複合現実表示される。したがって、作業者Ｐは、表示手段２０に表示される複合現実表示によって、選択された測定プログラムが測定を行う対象物Ｗに適合しているかどうかの判断を目視によって行うことが可能となる。特に、実際の対象物Ｗや測定機１００の像に、対象物Ｗの三次元モデルや測定に係る測定パスの画像が重畳されるため、作業者Ｐは現実空間の像と重畳表示情報とを対比しながら選択した測定プログラムの適否を確認でき、対象物Ｗに適した測定プログラムを選択しやすくなる。
〔測定プログラム選択補助装置の動作〕
次に、本実施形態に係る測定プログラム選択補助装置１の動作について説明する。
図３は、本実施形態に係る測定プログラム選択補助装置の動作を例示するフローチャートである。
なお、動作の説明にあたり、図３のフローチャートに示されない構成および符号は、図１および図２を参照するものとする。
先ず、ステップＳ１０１に示すように、対象物Ｗの形状を取得する。作業者Ｐは、ステージ１１２の所定位置に対象物Ｗを載置する。対象物Ｗは必要に応じて治具によってステージ１１２に固定される。測定プログラム選択補助装置１は、ステージ１１２に載置された対象物Ｗの形状を検知手段５０のカメラ５５や三次元センサで取得する。
次に、ステップＳ１０２に示すように、対象物Ｗの認識を行う。対象物Ｗの認識は、カメラ５５で取得した画像や検知手段５０の例えば三次元センサで検知した情報（点群データ等）に基づき行われる。
次に、ステップＳ１０３に示すように、測定プログラムの選択を行う。測定プログラム特定手段７０は、先のステップＳ１０２で認識した対象物Ｗの形状に基づき測定プログラムデータベース１０に照会を行い、認識した対象物Ｗに対応する測定プログラムを特定する。また、選択候補となる測定プログラムが複数ある場合、作業者Ｐの指示によって測定プログラムを選択するようにしてもよい。
次に、ステップＳ１０４に示すように、重畳表示情報を取得する。表示制御手段３０は、先のステップＳ１０３で選択された測定プログラムに対応する重畳表示情報を測定プログラムデータベース１０から取得する。測定プログラムデータベース１０がネットワークに接続されている場合には、通信手段９０を介して重畳表示情報を取得する。重畳表示情報には、対象物Ｗの三次元モデルや、選択された測定プログラムによる測定パスの情報が含まれる。
次に、ステップＳ１０５に示すように、重畳表示情報を複合現実表示する。表示制御手段３０は、先のステップＳ１０４で取得した重畳表示情報を表示手段２０に対象物Ｗ等に重ねて複合現実表示させる。これにより、作業者Ｐは、表示手段２０に表示された複合現実表示を参照して、選択された測定プログラムが対象物Ｗの測定に適合しているかどうかの判断を目視で行うことができる。
次に、ステップＳ１０６に示すように、操作入力を受け付けたか否かの判断を行う。作業者Ｐは、表示手段２０に表示された複合現実表示を参照して、選択された測定プログラムによって測定を実行するか、または別の測定プログラムを選択するか、測定をキャンセルするか、といった判断を行う。そして、作業者Ｐによる操作を操作入力手段６０で受け付ける。操作を受け付けた場合、ステップＳ１０７に示すように、受け付けた操作を実行する。操作を受け付けなかった場合には、処理をステップＳ１０５に戻す。
例えば、選択された測定プログラムで測定を実行する操作を作業者Ｐが行い、この操作を操作入力手段６０で受け付けた場合、選択された測定プログラムによって対象物Ｗの測定を実行する。また、作業者Ｐによって対象物Ｗの測定対象箇所が指示された場合、操作入力手段６０はこの測定対象箇所を受け付けて、測定対象箇所を測定するための測定プログラムと、この測定対象箇所の三次元形状に対応した重畳表示情報とを対応付けて記憶する処理を実行する。
次に、ステップＳ１０８に示すように、処理を終了するか否かの判断を行う。処理を終了する場合には測定プログラム選択補助装置１の動作を終了し、処理を続行する場合にはステップＳ１０１へ戻り、以降の処理を繰り返す。
〔測定プログラムの選択補助プログラム〕
図３に示す測定プログラム選択補助装置１の動作のフローチャートの各ステップのうち少なくとも一部は、コンピュータに実行させるプログラム（測定プログラムの選択補助プログラム）として構成してもよい。例えば、選択補助プログラムは、対象物Ｗを認識する認識工程（ステップＳ１０１〜ステップＳ１０２）と、認識した対象物Ｗの形状に基づき測定プログラムを選択する選択工程（ステップＳ１０３）と、選択した測定プログラムに対応する重畳表示情報を取得する重畳表示情報取得工程（ステップＳ１０４）と、取得した重畳表示情報を複合現実表示する表示工程（ステップＳ１０５）と、を備える。
〔具体的な適用例〕
次に、測定プログラム選択補助装置１の具体的な適用例について説明する。
図４〜図８は、本実施形態に係る測定プログラム選択補助装置の具体的な適用例を説明する模式図である。
図４には、測定プログラムの表示例が示される。
作業者Ｐはヘッドマウントディスプレイを装着している。ヘッドマウントディスプレイに設けられた検知手段５０のカメラ５５等によって測定機１００のステージ１１２に載置された対象物Ｗを認識すると、認識結果に基づき測定プログラムデータベース１０からその対象物Ｗの測定に関する測定プログラムが読み出される。
表示手段２０には、測定プログラムデータベース１０から読み出された測定プログラムのリストが複合現実表示される。例えば、画像Ｇ１には対象物Ｗの識別情報（ＩＤ）や、複数の測定プログラムのリスト（例えば、測定プログラムＰ１、Ｐ２、Ｐ３）が含まれる。この画像Ｇ１は、作業者Ｐがヘッドマウントディスプレイ越しに見ている現実空間の実像における所定の位置に浮き上がるように表示される。例えば、測定機１００の実像の近傍に画像Ｇ１が表示される。
画像Ｇ１には、各種処理のアイコンが表示されていてもよい。作業者Ｐが、例えば画像Ｇ１の所望のアイコンを指でタップするような操作を行うと、操作入力手段６０によってその操作が受け付けられ、タップしたアイコンに対応した処理が実行される。
図５には、選択された測定プログラムの表示例が示される。
画像Ｇ１のリスト表示から所定の測定プログラムが選択されると、表示手段２０には画像Ｇ２が表示される。例えば、画像Ｇ２は画像Ｇ１の上に重ねられるように表示される。作業者Ｐは画像Ｇ２の表示を参照して選択された測定プログラムを確認することができる。図５に示す例では、測定プログラムＰ１が選択されている。画像Ｇ２で「キャンセル」のアイコンを選択すると、画像Ｇ２の表示が消えて、画像Ｇ１の表示に戻る。これにより、別の測定プログラムを選択できるようになる。
選択された測定プログラムＰ１でよい場合には、「確認」または「開始」のアイコンを選択する。「開始」のアイコンを選択した場合、測定プログラムＰ１による測定が開始される。一方、「確認」のアイコンを選択した場合には、測定プログラムＰ１に関する情報の確認を行うことができる。
図６には、三次元モデルの表示例が示される。
すなわち、選択した測定プログラムに関する情報の一つとして、図６に示す三次元モデルの画像Ｇ３の表示が挙げられる。三次元モデルの画像Ｇ３は、ステージ１１２に載置された対象物Ｗの重畳表示情報として取得されたものである。三次元モデルの画像Ｇ３は、対象物Ｗの実像に重畳して表示される。三次元モデルの画像Ｇ３は仮想空間に定義された情報である。
表示手段２０に表示される三次元モデルの画像Ｇ３は、検知手段５０によって検知した現実空間の座標と、仮想空間の座標とを合致させて表示される。すなわち、三次元モデルの画像Ｇ３は、測定プログラムＰ１にて測定するのに適切な対象物Ｗの位置および向きを示す測定時配置情報から得た座標を現実空間の座標に合わせて表示される。
このため、例えば、ステージ１１２に載置された対象物Ｗの位置および向きが、測定プログラムＰ１にて測定するのに適切な対象物Ｗの位置および向きと合致している場合、対象物Ｗの実像と、三次元モデルの画像Ｇ３とが位置ずれなく重なって表示されることになる。一方、ステージ１１２に載置された対象物Ｗの位置および向きと、測定プログラムＰ１にて測定するのに適切な対象物Ｗの位置および向きとがずれている場合、対象物Ｗの実像と、三次元モデルの画像Ｇ３とがずれて表示されることになる。対象物Ｗの位置および向きと、三次元モデルの画像Ｇ３の位置および向きとのずれを画像Ｇ４として複合現実表示してもよい。
ここで、ステージ１１２に載置された対象物Ｗの位置および向きと、測定プログラムＰ１にて測定するのに適切な対象物Ｗの位置および向きとがずれている場合、測定プログラム補正手段８０でこのずれ量（誤差）を算出し、算出した誤差分だけ測定プログラム中に規定された座標をずらすよう補正してもよい。例えば、画像Ｇ４の「補正」アイコンを作業者Ｐが選択することで補正が実行される。この補正が行われると、三次元モデルの画像Ｇ３の表示位置が対象物Ｗの実像の位置と合致することになる。
また、ステージ１１２に載置された対象物Ｗの形状と、測定プログラムＰ１で規定された三次元モデルの画像Ｇ３の形状とが相違する場合もあり得る。作業者Ｐは、対象物Ｗの実像と三次元モデルの画像Ｇ３とが複合現実表示されることで、両者の形状の相違を視覚的に把握することができる。両者の形状の相違によって測定箇所を変更する必要がある場合には、作業者Ｐの指示によって変更可能となる。
図７には、測定パスの表示例が示される。
選択した測定プログラムに関する情報の他の一つとして、図７に示す測定パスの画像Ｇ５の表示が挙げられる。測定パスの画像Ｇ５は、選択した測定プログラムＰ１（パートプログラム）を実行したときの測定機１００の動作を示す動作予測表示の一例である。測定パスの画像Ｇ５は、ステージ１１２に載置された対象物Ｗの重畳表示情報として取得されたものである。測定パスの画像Ｇ５は、対象物Ｗの実像に重畳するように、プローブ１１１を備えた測定ヘッド１１０の位置および向きを示す画像として表示される。
測定パスの画像Ｇ５は、実際のプローブ１１１および測定ヘッド１１０に対応させたグラフィック画像である。測定パスの画像Ｇ５は、対象物Ｗの測定順に沿って移動するように動画像として表示されてもよいし、所望の測定箇所での測定の状態を示すような静止画像として表示されてもよい。静止画像として表示する場合、複数の静止画像を移動の軌跡に応じた位置に表示するようにしてもよい。また、測定パスの画像Ｇ５は、プローブの軌跡を示す線、点、矢印（全経路一括の線、スタート地点から順に伸びる線、移動する点）等として表示されてもよい。
作業者Ｐは、表示手段２０に複合現実表示される測定パスの画像Ｇ５を参照することで、実際にステージ１１２に載置された対象物Ｗについて測定を行う場合のプローブ１１１および測定ヘッド１１０の位置や動作を視覚的に把握することができる。この画像Ｇ５を参照することで、測定ヘッド１１０が対象物Ｗに干渉するか否かといった判断を行うことができる。
また、測定パスにおける測定箇所の情報を示す画像Ｇ６を複合現実表示してもよい。この画像Ｇ６には測定パスの「再生」、「編集」のアイコンが表示される。「再生」アイコンを作業者Ｐが選択すると、測定パスを画像Ｇ５が測定順に再生表示される。また、必要に応じて「編集」アイコンを選択すると、測定箇所の追加、削除、測定順の変更などの編集を行うことができる。
また、測定プログラム選択補助装置１は、検知手段５０で検知した対象物Ｗの三次元形状（三次元座標）と、プローブ１１１および測定ヘッド１１０の移動軌跡（動作予測表示）とに基づき、測定パスにおいて干渉が発生するか否かを計算して表示手段２０に注意情報を表示するようにしてもよい。すなわち、測定プログラム選択補助装置１は、測定プログラムを実行した場合に対象物Ｗと測定機１００とに干渉が生じる危険性を評価し、干渉またはその危険性がある場合に警告を行うとよい。具体的には、動作予測表示を仮想的に移動させ、干渉する箇所でプローブ１１１や測定ヘッド１１０がどのくらい干渉しているかの状況を注意情報として表示し、警告を行なうとよい。例えば、干渉が発生する箇所を矢印等で指し示したり、文字やイラストを表示したりすることにより、警告をするとよい。その他、音声、振動、衝撃、電気的刺激などによって警告してもよい。また、これらの警告を組み合わせて用いてもよい。
図８には、測定結果の表示例が示される。
対象物Ｗの測定を行った場合、表示手段２０には各測定箇所における測定値の画像Ｇ７、Ｇ８が複合現実表示される。画像Ｇ７、Ｇ８は、対象物Ｗの測定箇所を示すマーカとともに表示させてもよい。また、対象物Ｗの過去（例えば、前回測定）の測定結果を示す画像を表示するようにしてもよい。これにより、作業者Ｐは表示手段２０に表示される対象物Ｗの過去の測定結果を参照しながら測定を行うことができる。
以上説明したように、第１実施形態によれば、作業者Ｐは、対象物Ｗ等の実像に重畳して複合現実表示された画像を参照することで測定プログラムが適切か否かを目視で確認することができ、対象物Ｗに適した測定プログラムの選択を正確かつ容易に行うことが可能となる。
〔第２実施形態〕
図９は、第２実施形態に係る測定制御装置の構成を例示するブロック図である。本実施形態に係る測定制御装置１００１は、測定プログラムを実行した場合に対象物Ｗと測定機１００とに干渉が生じる危険性を低減するためのより強化された機能を提供する。測定制御装置１００１は、測定機１００の動作を制御する装置であり、測定機１００の一部として提供されてもよい。なお、測定機１００の構成については、上述した第１の実施形態と同様なので、ここでの説明を省略する。
測定制御装置１００１は、測定機制御手段１０１０と、表示手段１０２０と、表示制御手段１０３０と、視野特定手段１０４０と、を備える。測定機制御手段１０１０は、対象物Ｗの測定に関する測定プログラムすることにより、測定機１００の測定ヘッド１１０や移動機構１２０を制御して、測定を実施する。
表示手段１０２０は、現実空間に重畳して仮想空間に定義された情報を表示する複合現実（ＭＲ：Mixed Reality）表示が可能な手段である。表示手段１０２０には、平面ディスプレイやヘッドアップディスプレイが用いられる。本実施形態では表示手段１０２０としてヘッドマウントディスプレイを用いることが好ましい。これにより、作業者Ｐは現実空間に重畳して表示される仮想空間上のグラフィック、文字情報、動画などの各種の情報を、没入感を得ながら参照することができるようになる。
表示制御手段１０３０は、実行しようとする測定プログラムに対応する重畳表示情報を表示手段１０２０に複合現実表示させる制御を行う。本実施形態における重畳表示情報は、少なくとも、測定プログラムを実行した場合の測定機１００の移動経路を示す情報を含む。このような重畳表示情報の具体例としては、測定プログラムを実行した場合の、測定機１００のプローブ１１１および測定ヘッド１１０の移動軌跡を時系列に沿って表示する、いわゆる動作予測表示とするとよい。動作予測表示は、対象物Ｗの測定順に沿って移動するように動画像として表示されてもよいし、所望の測定箇所での測定の状態を示すような静止画像として表示されてもよい。静止画像として表示する場合、複数の静止画像を移動の軌跡に応じた位置に表示するようにしてもよい。また、動作予測表示は、プローブの軌跡を示す線、点、矢印（全経路一括の線、スタート地点から順に伸びる線、移動する点）等として表示されてもよい。その他、重畳表示情報として、測定機１００、測定機１００が置かれている部屋の壁などを、現実空間の実像に重ねて表示してもよい。
視野特定手段１０４０は、作業者Ｐの視野を特定する。視野特定手段１０４０が作業者Ｐの視野を特定する方法は任意である。視野特定手段１０４０は、例えばヘッドマウントディスプレイに設けられた位置・姿勢センサからの検知情報を利用して、作業者Ｐの視野を特定するとよい。あるいは、カメラ等により作業者Ｐの視線の向きをトラッキングして、作業者Ｐの視野を特定してもよい。
また、本実施形態に係る測定制御装置１００１では、検知手段１０５０、操作入力手段１０６０、測定プログラム補正手段１０８０および通信手段１０９０をさらに備えている。
検知手段１０５０は、対象物Ｗの形状を認識する部分である。検知手段１０５０はカメラ１０５５を含む。カメラ１０５５は対象物Ｗや測定機１００などの画像を取得する。表示手段２０としてヘッドマウントディスプレイを用いる場合、ヘッドマウントディスプレイにカメラ１０５５が設けられる。これにより、作業者Ｐの頭の向きに応じて周辺の画像を取得することができる。
また、検知手段１０５０は、三次元センサを含んでいてもよい。三次元センサによって作業者Ｐの動作をトラッキングして解析したり、対象物Ｗまでの距離（深度）を検知して、対象物Ｗの表面の三次元点群データを取得したりすることができる。三次元センサはカメラ１０５５とともに設けられていてもよいし、カメラ１０５５に代えて設けられていてもよい。また、検知手段１０５０は、作業者の動きを検知する加速度センサやジャイロセンサを含んでいてもよい。また、検知手段１０５０は、ヘッドマウントディスプレイに設けられていてもよいし、測定機１００の外部に固定的に設けられていてもよい。
操作入力手段１０６０は、対象物Ｗにおける測定対象箇所を指定する操作を受け付ける。すなわち、操作入力手段１０６０は、例えば作業者Ｐが指示した対象物Ｗの測定対象箇所を受け付けて、測定プログラムデータベース１０に送る。ここで、操作入力手段６０は、作業者の手の特定の動作を読み取り、コントロールしてもよい（ハンドジェスチャコントロール）。
上述のように本実施形態に係る測定制御装置１００１は、第１実施形態にて説明した測定プログラム選択補助装置１と共通の構成要素を多く含む。このため、測定制御装置１００１を測定プログラム選択補助装置１と同じハードウェアを利用して実現してもよい。すなわち、一組のハードウェアで第１実施形態における測定プログラム選択補助装置１と第１実施形態における測定制御装置１００１とを実現してもよい。
〔測定制御装置の動作〕
次に、本実施形態に係る測定制御装置１００１の動作について説明する。
図１０は、本実施形態に係る測定制御装置１００１の動作を例示するフローチャートである。
先ず、ステップＳ１００１に示すように、対象物Ｗの形状を取得する。作業者Ｐは、ステージ１１２の所定位置に対象物Ｗを載置する。対象物Ｗは必要に応じて治具によってステージ１１２に固定される。測定プログラム選択補助装置１は、ステージ１１２に載置された対象物Ｗの形状を検知手段５０のカメラ５５や三次元センサで取得する。このとき対象物Ｗの形状は、検知手段１０５０の例えば三次元センサで検知した情報（点群データ等）として取得される。
次に、測定プログラムの選択を行う（ステップＳ１００２）。測定プログラムは、第１実施形態にて説明した測定プログラム選択補助装置１にて選択されてもよいし、作業者Ｐの指示により選択されてもよい。
続いて測定制御装置１００１は、選択された測定プログラムと、検知手段１０５０が取得した対象物Ｗの形状とに基づき、当該測定プログラムを実行したときに、対象物Ｗと測定機１００とが干渉する可能性を評価する（ステップＳ１００３）。
次に、表示制御手段１０３０は、先のステップＳ１００２で選択された測定プログラムに対応する重畳表示情報を、表示手段２０に複合現実表示する（ステップＳ１００４）。上述したように、本実施形態における重畳表示情報には、少なくとも、測定プログラムを実行した場合の測定機１００の移動経路を示す情報、およびステップＳ１００３における評価の結果、干渉する可能性が高い（可能性が所定の閾値以上である）とされた箇所を示す警告情報等が含まれる。これにより、作業者Ｐは、表示手段２０に表示された複合現実表示を参照して、選択された測定プログラムを実行した場合に測定機１００と対象物Ｗとの干渉が生じる可能性について目視で確認することができる。干渉する可能性が高い箇所がある場合、重畳表示情報を表示する以外に、他の方法（例えば、音声、振動、衝撃、電気的刺激など）によって警告をしてもよい。
続いて、視野特定手段１０４０は作業者Ｐの視野の特定を開始する。そして、図１１に示すように重畳表示情報の複合現実表示が作業者Ｐの視野内に入ったか否かを監視し、重畳表示情報の複合現実表示が作業者Ｐの視野内に入った場合、その旨を（例えばメモリ等の記憶手段に）記憶する（ステップＳ１００５）。図１１において、（ａ）は重畳表示情報の複合現実表示が作業者Ｐの視野内に入った状態を示し、（ｂ）は重畳表示情報の複合現実表示が作業者Ｐの視野内に入っていない状態を示している。
作業者Ｐは、ステップＳ１００４にて表示手段１０２０に表示された複合現実表示を参照して、選択された測定プログラムによって測定を実行するか、または別の測定プログラムを選択するか、測定をキャンセルするか、といった判断を行う。そして、測定制御装置１００１は、作業者Ｐによる測定プログラムの実行を指示する操作入力を受け付けると（ステップＳ１００６）、重畳表示情報の複合現実表示が、作業者Ｐの視野内に入ったか否かを判定する（ステップＳ１００７）。
重畳表示情報の複合現実表示が作業者Ｐの視野内に入った旨が記憶されていない場合（ステップＳ１００７；Ｎｏ）、測定制御装置１００１の測定機制御手段１０１０は、測定プログラムによる測定機１００の移動を実行させず、処理をステップＳ１００７に戻す。そして、その後、重畳表示情報の複合現実表示が作業者Ｐの視野内に入ったことを視野特定手段１０４０にて確認できるまで、測定プログラムによる測定機１００の移動を実行させないようにする。なお、「測定プログラムによる測定機１００の移動を実行させない」とは、測定プログラム全体の実行をさせないようにしてもよい。あるいは、測定プログラムにおける、測定機１００における測定ヘッドやプローブ等の物理的な移動を伴う処理を実行させず、他の処理については実行を許容してもよい。
一方、重畳表示情報の複合現実表示が作業者Ｐの視野内に入った旨が記憶されている場合（ステップＳ１００７；Ｙｅｓ）、測定制御装置１００１の測定機制御手段１０１０は、選択された測定プログラムによって対象物Ｗの測定を実行し（ステップＳ１００８）、処理を終了する。
以上のような構成及び動作により、本実施形態に係る測定制御装置は、作業者Ｐが測定プログラムを実行した場合の測定機１００の移動経路を示す情報を視野に入れて目視確認しない限り測定機１００における測定ヘッドやプローブ等の物理的な移動を許容しない。したがって、目視確認を怠ったことによるプローブ等と対象物Ｗとの衝突・干渉を防ぐことができる。
〔測定制御プログラム〕
図１０に示す測定制御装置１００１の動作のフローチャートの各ステップのうち少なくとも一部は、コンピュータに実行させるプログラム（測定制御プログラム）として構成してもよい。例えば、測定制御プログラムは、対象物Ｗを認識する認識工程（ステップＳ１００１〜ステップＳ１００２）と、測定プログラムを選択する選択工程（ステップＳ１００３）と、選択した測定プログラムに対応する重畳表示情報を複合現実表示する表示工程（ステップＳ１００４）と、を備えるとよい。
〔実施形態の変形〕
なお、上記に各実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、上記の第１実施形態では対象物Ｗの形状と対応した測定プログラムを選択する例を説明したが、作業者Ｐが対象物Ｗの測定箇所をジェスチャ等で指定することで、その測定箇所を含む測定プログラムを測定プログラムデータベース１０から読み出すようにしてもよい。また、測定機１００として三次元測定機を例として説明したが、測定機１００は三次元測定機以外の測定機であってもよい。
また、上記の各実施形態では、干渉またはその危険性がある場合に警告を行ったが、警告に加え、測定プログラムの実行に制限を加えてもよい。例えば、干渉またはその危険性がある場合に、測定プログラムによる測定機１００の移動を実行させないようにしてもよい。あるいは、干渉する箇所より所定の移動距離だけ手前まで測定プログラムによる測定機１００が移動されると、移動を停止するようにしてもよい。そして、移動を停止した後、測定プログラムを修正したり、対象物Ｗを置きなおしたりして、干渉の危険が除去された場合に、続きの測定を実行するようにするとよい。
また、上記の第２実施形態では、重畳表示情報の複合現実表示が作業者Ｐの視野内に入らない限り、測定機の移動が始まらないようにしたが、重畳表示情報の複合現実表示が作業者Ｐの視野内に入ることに加え、他の条件（例えば、ボタンを押す、画面のタッチ、音声コマンド入力、ジェスチャ等）を移動開始の条件としてもよい。
また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
１…測定プログラム選択補助装置
１０…測定プログラムデータベース
２０…表示手段
３０…表示制御手段
５０…検知手段
５５…カメラ
６０…操作入力手段
７０…測定プログラム特定手段
８０…測定プログラム補正手段
９０…通信手段
１００…測定機
１１０…測定ヘッド
１１１…プローブ
１１１ａ…測定子
１１２…ステージ
１２０…移動機構
１２１…Ｘ軸ガイド
１２２…Ｙ軸ガイド
１２３…Ｚ軸ガイド
１００１…測定制御装置
１０２０…表示手段
１０３０…表示制御手段
１０４０…視野特定手段
１０５０…検知手段
１０５５…カメラ
１０６０…操作入力手段
１０８０…測定プログラム補正手段
１０９０…通信手段
Ｇ１〜Ｇ８…画像
Ｐ…作業者
Ｐ１〜Ｐ３…測定プログラム
Ｗ…対象物

Claims (10)

  1. 対象物の測定に関する測定プログラムと、当該対象物の三次元形状に対応した重畳表示情報とを対応付けて記憶する測定プログラムデータベースと、
    現実空間に重畳して仮想空間に定義された情報を表示する複合現実表示が可能な表示手段と、
    選択された前記測定プログラムに対応する前記重畳表示情報を前記測定プログラムデータベースから取得し、取得した前記重畳表示情報を前記表示手段に複合現実表示させる表示制御手段と、
    を備える測定プログラム選択補助装置。
  2. 前記測定プログラムデータベースは、前記対象物の前記測定プログラムに対応付けて前記対象物の三次元形状を記憶しており、
    前記対象物の形状を認識する検知手段と、
    前記検知手段で認識した前記対象物の形状を、前記測定プログラムデータベースに照会して前記対象物に対応する前記測定プログラムを特定する測定プログラム特定手段と、
    をさらに備え、
    前記表示制御手段は、前記測定プログラム特定手段が特定した前記測定プログラムを、前記選択された前記測定プログラムとする、ことを特徴とする請求項１に記載の測定プログラム選択補助装置。
  3. 前記検知手段は、前記対象物の位置および向きを取得し、
    前記測定プログラムデータベースは、前記対象物の前記測定プログラムに対応付けて前記対象物を当該測定プログラムにて測定するのに適切な前記対象物の位置および向きを示す測定時配置情報を記憶し、
    前記検知手段で取得した前記対象物の位置および向きの、前記測定プログラム特定手段で特定した前記測定プログラムに対応する前記測定時配置情報からの誤差を算出し、当該誤差の分だけ前記測定プログラム中に規定された座標をずらすよう補正する測定プログラム補正手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項２に記載の測定プログラム選択補助装置。
  4. 前記対象物における測定対象箇所を指定する操作を受け付ける操作入力手段をさらに備え、
    前記測定プログラムデータベースは、前記対象物の測定対象箇所を測定するための前記測定プログラムと、当該測定対象箇所の三次元形状に対応した前記重畳表示情報とを対応付けて記憶していることを特徴とする、請求項１に記載の測定プログラム選択補助装置。
  5. 前記表示制御手段は、前記対象物に重畳して、前記対象物の過去の測定結果を示す情報を表示する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の測定プログラム選択補助装置。
  6. 選択された測定プログラムを実行することにより測定機による対象物の測定を実行する制御部と、
    現実空間に重畳して仮想空間に定義された情報を表示する複合現実表示が可能な表示手段と
    選択された前記測定プログラムを実行したときの前記測定機の動作を示す動作予測表示を、前記重畳表示情報として前記表示手段に複合現実表示させる表示制御手段と、
    を備える測定制御装置。
  7. 前記動作予測表示は、三次元の動画像を含むことを特徴とする請求項６に記載の測定制御装置。
  8. 前記動作予測表示は、前記測定機が備えるプローブの軌跡を示す図形を含むことを特徴とする請求項６に記載の測定制御装置。
  9. 前記対象物の形状、位置および向きを取得する検知手段をさらに備え、
    前記制御部は、前記検知手段が取得した前記対象物の形状と選択された前記測定プログラムとに基づき、当該測定プログラムを実行したときに、前記対象物と前記測定機とが干渉する可能性を評価し、
    前記表示制御部は、干渉が生じる可能性が所定値以上である箇所を前記重畳表示情報として複合現実表示させることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の測定制御装置。
  10. 作業者の視野を特定する視野特定手段をさらに備え、
    前記制御部は、前記視野特定手段が特定した作業者の視野内に、前記重畳表示情報が入らない限り、前記測定プログラムに基づく前記測定機の移動を開始させないよう制御することを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の測定制御装置。
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