JP2024011492A - 三次元座標測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定可能範囲を容易かつ適切に拡大することが可能な三次元座標測定装置を提供する。【解決手段】撮像ヘッド１００は、測定点を指示するプローブ２００の位置および姿勢に関する情報を生成する。生成された情報に基づいて、撮像ヘッド１００の設置状態に応じて定義される座標系上の測定点の座標が算出される。撮像ヘッド１００の設置状態が第１の設置状態から第２の設置状態に変更される場合に、第１の設置状態に対応する第１の座標系と、第２の設置状態に対応する第２の座標系とを整合させる処理が行われる。その整合処理の結果と、撮像ヘッド１００の設置状態が第１および第２の設置状態であるときにそれぞれ算出された第１および第２の測定点の座標とに基づいて、第１および第２の測定点を跨ぐ測定が行われる。その整合のためにプローブ２００と撮像ヘッド１００の相対的な位置関係に基づく誘導画像が生成される。【選択図】図１

Description

本発明は、プローブを用いて測定対象物の形状を測定する三次元座標測定装置に関する。

従来より、測定対象物の形状を測定するためにプローブを備える三次元座標測定装置が用いられる。例えば、特許文献１に記載された三次元座標測定装置は、接触部を有するプローブおよび撮像ヘッドを備える。撮像ヘッドは、基準スタンドにより床面等の設置面上に固定され、プローブに設けられた複数のマーカを撮像する。

測定対象物の形状測定時には、測定対象物における測定対象部分にプローブの接触部が接触される。プローブに設けられた複数のマーカが撮像ヘッドによって撮像されることにより、画像データが生成される。その画像データに基づいて測定対象物と接触部との接触位置の座標が算出される。

特開２０２０－２０６９９号公報

上記の三次元座標測定装置によれば、撮像ヘッドが一の場所に設置された状態で測定対象物の測定が可能な範囲は、当該撮像ヘッドによりプローブの複数のマーカを撮像することができる範囲に限られる。

三次元座標測定装置による測定対象物の測定可能な範囲を拡大するために、撮像ヘッドを複数の場所に移動させることが考えられる。しかしながら、測定ヘッドを移動させつつ、その移動の前後で取得された測定結果（測定データ）の整合をとるためには、煩雑な設定作業が必要になる。

本発明の目的は、測定可能範囲を容易かつ適切に拡大することが可能な三次元座標測定装置を提供することである。

本発明の一局面に従う三次元座標測定装置は、測定点を指示するプローブと、前記プローブの位置および姿勢に関する情報を生成する本体部と、前記本体部により生成された情報に基づいて測定点を指示する前記プローブの位置および姿勢を測定するとともに、測定された当該プローブの位置および姿勢に基づいて、前記本体部の設置状態に応じて定義される座標系上の前記測定点の座標を算出する座標算出部と、前記本体部の設置状態が第１の設置状態であるときに前記座標算出部により算出された第１の測定点の座標を記憶する記憶部と、前記本体部の設置状態が前記第１の設置状態から前記第２の設置状態に変更される場合に、前記第１の設置状態に対応する第１の座標系と、当該第２の設置状態に対応する第２の座標系とを整合させる座標整合処理部と、前記座標整合処理部により整合された前記第１の座標系および前記第２の座標系、前記記憶部に記憶された前記第１の測定点の座標、ならびに、前記本体部の設置状態が第２の設置状態であるときに前記座標算出部により算出された第２の測定点の座標に基づいて、前記第１の測定点と当該第２の測定点を跨ぐ測定を行う測定部と、前記第１の座標系と前記第２の座標系を整合させるために前記プローブと前記本体部の相対的な位置関係に基づく誘導画像を生成する誘導画像生成部とを備える。

本発明によれば、三次元座標測定装置による測定可能範囲を容易かつ適切に拡大することが可能になる。

第１の実施の形態に係る三次元座標測定装置の使用例を示す模式図である。 撮像ヘッドおよび処理装置の基本構成を示すブロック図である。 プローブの構成を示すブロック図である。 プローブの外観斜視図である。 図２の本体制御回路による測定処理の一例を示すフローチャートである。 測定点座標算出処理の一例を示すフローチャートである。 図２の本体制御回路による追跡処理の一例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る移動設定処理の一例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係る移動設定処理の一例を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第２の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第２の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第２の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。 第２の実施の形態に係る本体制御回路の機能部の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係る移動設定処理の一例を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る移動設定処理の一例を示すフローチャートである。

１．第１の実施の形態
＜１＞三次元座標測定装置の概略構成および使用例
図１は、第１の実施の形態に係る三次元座標測定装置の使用例を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態に係る三次元座標測定装置１は、主として撮像ヘッド１００、プローブ２００および処理装置３００から構成され、例えば測定対象物Ｓの各部の形状（寸法等）を測定するために用いられる。図１の例では、測定対象物Ｓは、床面上に置かれている。

プローブ２００は、使用者Ｕにより携行される。プローブ２００には、接触部２１１ａが設けられている。使用者Ｕは、測定対象物Ｓの所望の部分にプローブ２００の接触部２１１ａを接触させる。これにより、測定対象物Ｓにおける接触部２１１ａとの接触部分が測定点として指示される。

撮像ヘッド１００は、基準スタンド１０により例えば設置面としての床面上に固定される。撮像ヘッド１００の内部には、可動カメラ１２０が設けられている。可動カメラ１２０によりプローブ２００に設けられた後述する複数のマーカｅｑ（図４）が撮像される。基準スタンド１０は、例えば三脚である。

また、撮像ヘッド１００は、ケーブルＣＡを介して処理装置３００に接続されている。処理装置３００は、例えばパーソナルコンピュータであり、本体表示部３１０および本体操作部３２０が接続されている。処理装置３００においては、可動カメラ１２０がプローブ２００を撮像することにより得られる画像データ（以下、測定画像データと呼ぶ。）と後述する基準画像データとに基づいて測定対象物Ｓ上の測定点の座標が算出される。測定対象物Ｓにおける１または複数の測定点の座標が算出されることにより、それらの算出結果に基づいて測定対象物Ｓの各部の形状が測定される。

使用者Ｕがプローブ２００を携行して移動する場合には、可動カメラ１２０の撮像視野の向きは、一定の範囲内でプローブ２００の移動に追従する。それにより、三次元座標測定装置１は、比較的広い測定可能範囲を有する。しかしながら、撮像ヘッド１００が床面上の一点に固定されていると、可動カメラ１２０がプローブ２００を撮像することができないことにより、測定対象物Ｓの所望の部分の形状を測定することができない場合がある。

例えば、図１に示される測定対象物Ｓは、ベース部ｓ１および突出部ｓ２を有する。ベース部ｓ１は、一定の厚みを有する矩形の平板状に形成され、一方向に延びている。突出部ｓ２は、ベース部ｓ１の短手方向における中央部から上方に突出するように形成され、ベース部ｓ１の長手方向に平行に延びている。突出部ｓ２は、ベース部ｓ１の短手方向に並びかつ高さが異なる２つの上面ｓ２１，ｓ２２を有する。ベース部ｓ１は、その短手方向において突出部ｓ２を挟み込む２つの上面ｓ１１，ｓ１２を有する。

図１の例では、測定対象物Ｓの上面ｓ１２に近くかつ測定対象物Ｓの上面ｓ１１から遠い位置Ｐ１上に撮像ヘッド１００が固定されている。この状態で、可動カメラ１２０は、上面ｓ１２のほぼ全体に渡って、測定点を指示するプローブ２００を撮像することができる。一方、上面ｓ１１の大部分は、突出部ｓ２により可動カメラ１２０の死角になる。そのため、可動カメラ１２０は、上面ｓ１１のうち限られた部分が指示される場合にしかプローブ２００を撮像することができない。

そこで、図１に太い一点鎖線の矢印で示すように、位置Ｐ１で測定対象物Ｓの上面ｓ１２上の所望の部分について測定点が指示された後、上面ｓ１１のほぼ全体に渡って測定点を指示可能な位置に撮像ヘッド１００を移動させる。例えば、図１に点線で示すように、基準スタンド１０を、測定対象物Ｓの上面ｓ１１に近くかつ測定対象物Ｓの上面ｓ１２から遠い位置Ｐ２に配置する。これにより、可動カメラ１２０は、上面ｓ１１のほぼ全体に渡って、測定点を指示するプローブ２００を撮像することができる。したがって、測定対象物Ｓにおける形状測定の可能な範囲が拡大される。

後述するように、三次元座標測定装置１においては、基準カメラ１１０の位置および姿勢に応じて測定点を表す座標系が定義される。そのため、撮像ヘッド１００の移動前に指示された測定点と、撮像ヘッド１００の移動後に指示された測定点との間では、算出される座標の座標系が異なる。

そこで、撮像ヘッド１００の移動の前後で指示された複数の測定点の座標の算出結果について、座標系の整合をとる。これにより、撮像ヘッド１００の移動の前後で指示された複数の測定点の間の寸法等を算出することが可能になる。図１の吹き出し内には、測定対象物Ｓの平面図とともに、撮像ヘッド１００を移動させることにより突出部ｓ２を挟む２つの上面ｓ１１，ｓ１２上の２つの測定点ｍ１，ｍ２間の距離が算出される例が示される。

上記のように、撮像ヘッド１００の移動の前後で指示された測定対象物Ｓの複数の測定点の座標の算出結果について、座標系の整合をとるために、使用者Ｕは、所定の設定作業を行う必要がある。以下の説明では、撮像ヘッド１００の移動の前後で、測定結果の整合をとるために使用者に要求される作業を、移動設定作業と呼ぶ。本実施の形態に係る三次元座標測定装置１は、使用者Ｕによる上記の移動設定作業の負担を軽減する機能（設定負担軽減機能）を有する。この機能の詳細については後述する。

＜２＞撮像ヘッド１００および処理装置３００の基本構成
（ａ）撮像ヘッド１００
図２は、撮像ヘッド１００および処理装置３００の基本構成を示すブロック図である。まず、撮像ヘッド１００の構成について説明する。図２に示すように、撮像ヘッド１００は、電気的な構成として基準カメラ１１０、可動カメラ１２０、マーカ駆動回路１３０、回転駆動回路１４０、ヘッド制御回路１５０、無線通信回路１６０、通信回路１７０、俯瞰カメラ１８０および参照部材１９０を含む。これらの構成は、図２に二点鎖線で示される固定連結部２０、支持部材３０および可動部材４０のいずれかにより支持された状態で、ケーシング９０（図１）内に収容される。ケーシング９０は、可動カメラ１２０および俯瞰カメラ１８０の撮像視野を、当該ケーシング９０の外部に導くように構成されている。

固定連結部２０は、図１の基準スタンド１０上に固定される。固定連結部２０には、回転駆動回路１４０、ヘッド制御回路１５０、無線通信回路１６０および通信回路１７０が実装された各種基板が設けられる。また、固定連結部２０には、基準カメラ１１０が取り付けられている。基準カメラ１１０は、撮像素子として、赤外線を検出可能なＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサを含む。また、基準カメラ１１０は、図示しない複数のレンズ（光学系）を含む。

固定連結部２０において、基準カメラ１１０は、当該基準カメラ１１０の撮像視野が上方を向くように固定されている。本例では、基準カメラ１１０の光学系の光軸は、鉛直方向に延びている。

支持部材３０は、基準カメラ１１０の光学系の光軸の周りで回転可能に、固定連結部２０により支持されている。可動部材４０は、基準カメラ１１０の上方の位置で、基準カメラ１１０の光学系の光軸に直交する軸の周りで回転可能（水平面に対してチルト可能）に、支持部材３０により支持されている。固定連結部２０には、さらに、水平回転機構（図示せず）およびチルト回転機構（図示せず）が設けられている。水平回転機構は、支持部材３０を基準カメラ１１０の光学系の光軸の周りで回転させることが可能に構成される。また、チルト回転機構は、可動部材４０を水平面に対してチルトさせることが可能に構成される。

可動部材４０には、可動カメラ１２０、マーカ駆動回路１３０および参照部材１９０が一体的に取り付けられている。可動カメラ１２０は、撮像素子として、赤外線を検出可能なＣＭＯＳイメージセンサを含むとともに、図示しない複数のレンズ（光学系）を含む。参照部材１９０は予め定められた位置関係で並ぶ複数のマーカｅｐを有する。各マーカｅｐは、赤外光を放出する自発光型のマーカである。参照部材１９０の複数のマーカｅｐは、可動部材４０が支持部材３０により支持された状態で、基準カメラ１１０の撮像視野内に位置する。マーカ駆動回路１３０は、複数のマーカｅｐを駆動する。それにより、各マーカｅｐが発光する。参照部材１９０の複数のマーカｅｐのうち少なくとも一部（例えば２つ）のマーカｅｐは、他のマーカｅｐに対して識別可能に構成されている。

基準カメラ１１０と可動部材４０との間には、基準カメラ１１０から参照部材１９０までの基準カメラ１１０の撮像視野内の空間を当該撮像視野から外れた空間から光学的かつ空間的に遮断する蛇腹５０が設けられている。

回転駆動回路１４０は、上記の水平回転機構およびチルト回転機構を駆動する。これにより、基準カメラ１１０に対する可動カメラ１２０の位置および姿勢が変更され、可動カメラ１２０の撮像視野の向きが変更される。

上記のように、可動部材４０には、可動カメラ１２０および参照部材１９０が一体的に固定されている。それにより、基準カメラ１１０が参照部材１９０の複数のマーカｅｐを撮像することにより得られる画像データ（以下、基準画像データと呼ぶ。）に基づいて、基準カメラ１１０に対する可動カメラ１２０の位置および姿勢を算出することが可能である。

俯瞰カメラ１８０は、その撮像視野が可動カメラ１２０の撮像視野と同じかまたはほぼ同じ方向を向くように、支持部材３０の一部に取り付けられている。俯瞰カメラ１８０は、撮像素子として、赤外線を検出可能なＣＭＯＳイメージセンサを含むとともに、図示しない複数のレンズ（光学系）を含む。俯瞰カメラ１８０の画角は、基準カメラ１１０および可動カメラ１２０の画角に比べて大きい。そのため、俯瞰カメラ１８０の撮像視野は、基準カメラ１１０および可動カメラ１２０の撮像視野に比べて大きい。

後述する追跡処理において、俯瞰カメラ１８０は、広い範囲に渡ってプローブ２００を撮像するために用いられる。この場合、例えばプローブ２００が移動することにより可動カメラ１２０の撮像視野からプローブ２００が外れる場合でも、当該プローブ２００が俯瞰カメラ１８０で撮像されることにより、撮像により得られる画像データ（以下、俯瞰画像データと呼ぶ。）に基づいてプローブ２００の大まかな位置を特定することができる。特定された位置に基づいて、可動カメラ１２０の撮像視野内にプローブ２００が位置するように、可動カメラ１２０の位置および姿勢が調整される。

ヘッド制御回路１５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリ、またはマイクロコンピュータを含み、基準カメラ１１０、可動カメラ１２０、マーカ駆動回路１３０、回転駆動回路１４０および俯瞰カメラ１８０を制御する。

基準カメラ１１０、可動カメラ１２０および俯瞰カメラ１８０の各画素からは、検出量に対応するアナログの電気信号（以下、受光信号と呼ぶ）がヘッド制御回路１５０に出力される。ヘッド制御回路１５０には、図示しないＡ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）およびＦＩＦＯ（First In First Out）メモリが実装されている。基準カメラ１１０、可動カメラ１２０および俯瞰カメラ１８０からそれぞれ出力される受光信号は、ヘッド制御回路１５０のＡ／Ｄ変換器により一定のサンプリング周期でサンプリングされるとともにデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号は、ＦＩＦＯメモリに順次蓄積される。ＦＩＦＯメモリに蓄積されたデジタル信号は、画素データとして順次処理装置３００に転送される。

また、ヘッド制御回路１５０は、無線通信回路１６０を介してプローブ２００との間で無線通信を行う。また、ヘッド制御回路１５０は、通信回路１７０およびケーブルＣＡ（図１）を介して処理装置３００との間で有線通信を行う。

（ｂ）処理装置３００
図２に示すように、処理装置３００は、通信回路３０１、本体制御回路３０２および本体メモリ３０３を含む。通信回路３０１および本体メモリ３０３は、本体制御回路３０２に接続されている。また、本体制御回路３０２には、本体操作部３２０および本体表示部３１０が接続されている。

本体メモリ３０３は、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）およびハードディスクを含む。本体メモリ３０３には、システムプログラムとともに、後述する移動設定プログラム、測定処理プログラムおよび追跡処理プログラムが記憶される。また、本体メモリ３０３は、種々のデータの処理および撮像ヘッド１００から与えられる画素データ等の種々のデータを保存するために用いられる。

本体制御回路３０２は、ＣＰＵを含む。本体制御回路３０２および本体メモリ３０３は、例えばパーソナルコンピュータにより実現される。本体制御回路３０２は、撮像ヘッド１００からケーブルＣＡ（図１）および通信回路３０１を介して与えられる画素データに基づいて画像データを生成する。画像データは複数の画素データの集合である。

本実施の形態では、撮像ヘッド１００に設けられる基準カメラ１１０、可動カメラ１２０および俯瞰カメラ１８０にそれぞれ対応する基準画像データ、測定画像データおよび俯瞰画像データが生成される。また、プローブ２００に設けられる後述するプローブカメラ２０８に対応する画像データが生成される。本体制御回路３０２は、基準画像データおよび測定画像データに基づいて、プローブ２００の接触部２１１ａ（図１）の位置を算出する。

さらに、本実施の形態においては、本体制御回路３０２は、機能部として座標算出部３０２ａ、誘導画像生成部３０２ｂ、座標整合処理部３０２ｃおよび偏差算出部３０２ｄを含む。本体制御回路３０２の機能部は、本体制御回路３０２のＣＰＵが上記の移動設定プログラムを実行することにより実現される。本体制御回路３０２の機能部の一部または全てが電子回路等のハードウェアにより実現されてもよい。図２に示される本体制御回路３０２の機能部の動作については、後述する。

本体表示部３１０は、例えば液晶ディスプレイパネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルにより構成される。本体表示部３１０には、本体制御回路３０２による制御に基づいて、測定対象物Ｓ上の測定点の座標および測定対象物Ｓの各部の測定結果等が表示される。また、本体表示部３１０には、測定に関する種々の設定を行うための設定画面が表示される。

本体操作部３２０は、キーボードおよびポインティングデバイスを含む。ポインティングデバイスは、マウスまたはジョイスティック等を含む。本体操作部３２０は、使用者Ｕにより操作される。

＜３＞プローブ２００の基本構成
図３は、プローブ２００の構成を示すブロック図である。図４はプローブ２００の外観斜視図である。図３に示すように、プローブ２００は、電気的な構成としてプローブ制御部２０１、表示灯２０２、バッテリ２０３、マーカ駆動回路２０４、プローブメモリ２０５、無線通信回路２０６、モーションセンサ２０７、プローブカメラ２０８、プローブ操作部２２１、タッチパネルディスプレイ２３０および複数（本例では３つ）の目標部材２９０を含む。

バッテリ２０３は、プローブ２００に設けられた他の構成要素に電力を供給する。プローブ制御部２０１は、ＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータを含み、表示灯２０２、マーカ駆動回路２０４、プローブカメラ２０８およびタッチパネルディスプレイ２３０を制御する。また、プローブ制御部２０１は、使用者Ｕによるプローブ操作部２２１およびタッチパネルディスプレイ２３０の操作に応答して、各種処理を行う。

図３に二点鎖線で示すように、プローブ２００は、上記の各構成要素を収容または支持するプローブケーシング２１０および把持部２２０を有する。複数の目標部材２９０は、プローブケーシング２１０の後述する上面部２１０ｃ（図４）に設けられる。プローブ操作部２２１は、押下操作が可能に構成されたボタンであり、把持部２２０に設けられる。タッチパネルディスプレイ２３０は、プローブ表示部２３１およびタッチパネル２３２を含む。プローブ表示部２３１は、例えば液晶ディスプレイパネルまたは有機ＥＬパネルにより構成される。

表示灯２０２は、例えば１または複数のＬＥＤを含み、その発光部がプローブケーシング２１０の外部に露出するように設けられている。表示灯２０２は、プローブ制御部２０１の制御に基づいてプローブ２００の状態に応じた発光動作を行う。３つの目標部材２９０の各々は、基本的に図２の参照部材１９０と同じ構成を有する。マーカ駆動回路２０４は、複数の目標部材２９０に接続され、プローブ制御部２０１の制御に基づいて各目標部材２９０が有する複数のマーカｅｑを駆動する。

プローブメモリ２０５は、不揮発性メモリまたはハードディスク等の記録媒体を含む。プローブメモリ２０５は、種々のデータの処理および撮像ヘッド１００から与えられる画像データ等の種々のデータを保存するために用いられる。

モーションセンサ２０７は、例えば使用者Ｕがプローブ２００を携行して移動する際に、そのプローブ２００の動きを検出する。例えば、モーションセンサ２０７は、プローブ２００の移動時に、その移動方向、加速度および姿勢等を検出する。プローブカメラ２０８は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）カメラである。

プローブ制御部２０１には、上記のＣＰＵおよびメモリ、またはマイクロコンピュータに加えて、図示しないＡ／Ｄ変換器およびＦＩＦＯメモリが実装されている。それにより、プローブ制御部２０１においては、モーションセンサ２０７により検出されたプローブ２００の動きを示す信号がデジタル信号形式のデータ（以下、動きデータと呼ぶ。）に変換される。また、プローブ制御部２０１においては、プローブカメラ２０８の各画素から出力される受光信号がデジタル信号形式の複数の画素データに変換される。プローブ制御部２０１は、デジタル形式の動きデータおよび複数の画素データを、無線通信回路２０６を通して図２の撮像ヘッド１００に無線通信により送信する。この場合、動きデータおよび複数の画素データは、さらに撮像ヘッド１００から処理装置３００に転送される。

図４に示すように、プローブケーシング２１０は、一方向に延びるように形成され、前端部２１０ａ、後端部２１０ｂ、上面部２１０ｃおよび底面部２１０ｄを有する。底面部２１０ｄには、把持部２２０が設けられている。把持部２２０は、プローブケーシング２１０に平行に延びるように形成されている。プローブ操作部２２１は、把持部２２０のうちプローブケーシング２１０の後端部２１０ｂに近い部分に設けられている。

プローブケーシング２１０の後端部２１０ｂには、タッチパネルディスプレイ２３０が設けられている。前端部２１０ａには、スタイラス２１１が設けられている。スタイラス２１１は、先端部に接触部２１１ａを有する棒状の部材である。前端部２１０ａには、さらに上記のプローブカメラ２０８が設けられている。

プローブケーシング２１０の上面部２１０ｃには、前端部２１０ａから後端部２１０ｂにかけて並ぶように３つの目標部材２９０が設けられている。本例の３つの目標部材２９０のうち前端部２１０ａに最も近い目標部材２９０は、３つのマーカｅｑを有する。残りの２つの目標部材２９０の各々は、２つのマーカｅｑを有する。各マーカｅｑは、赤外光を放出する自発光型のマーカである。

使用者Ｕは、プローブケーシング２１０の上面部２１０ｃが撮像ヘッド１００に向くように把持部２２０を把持する。その上で、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの所望の部分に接触部２１１ａを接触させる。また、使用者Ｕは、タッチパネルディスプレイ２３０に表示される画像を視認しつつ、プローブ操作部２２１およびタッチパネルディスプレイ２３０を操作する。

＜４＞測定点の座標の算出方法
本実施の形態に係る三次元座標測定装置１においては、基準カメラ１１０の位置および姿勢に対して予め定められた関係を有する三次元座標系が定義される。換言すれば、三次元座標測定装置１においては、撮像ヘッド１００の設置状態に応じて予め定められた関係を有する三次元座標系（以下、装置座標系と呼ぶ。）が定義される。

処理装置３００の本体メモリ３０３には、予め参照部材１９０における複数のマーカｅｐの相対的な位置関係が記憶されている。上記のように、基準カメラ１１０は、参照部材１９０の複数のマーカｅｐを撮像する。この場合、図２の本体制御回路３０２は、撮像により得られる基準画像データと、本体メモリ３０３に記憶されている複数のマーカｅｐの位置関係とに基づいて、装置座標系における各マーカｅｐの座標を算出する。

また、本体制御回路３０２は、算出された複数のマーカｅｐの座標に基づいて、参照部材１９０上に固定された可動カメラ１２０の位置および姿勢を装置座標系により示す情報を第１の位置姿勢情報として生成する。

本実施の形態に係る三次元座標測定装置１においては、上記の装置座標系に加えて、可動カメラ１２０に対して予め定められた関係を有する三次元座標系（以下、可動座標系と呼ぶ。）が予め定義されている。また、処理装置３００の本体メモリ３０３には、予めプローブ２００における複数のマーカｅｑの相対的な位置関係が記憶されている。

上記のように、可動カメラ１２０は、プローブ２００の複数のマーカｅｑを撮像する。この場合、図２の本体制御回路３０２は、撮像により得られる測定画像データと、本体メモリ３０３に記憶されている複数のマーカｅｑの位置関係とに基づいて、可動座標系における各マーカｅｑの各座標を算出する。

その後、本体制御回路３０２は、算出された複数のマーカｅｑの座標に基づいて、プローブ２００の位置および姿勢を可動座標系により示す情報を第２の位置姿勢情報として生成する。

基準カメラ１１０は基準スタンド１０に固定されている。そのため、撮像ヘッド１００が床面上で移動しない場合、測定対象物Ｓの測定時に装置座標系は変化しない。一方、可動カメラ１２０は、撮像視野がプローブ２００の移動に追従するように、回転可能に設けられている。そのため、装置座標系と可動座標系との間の関係は、可動カメラ１２０の撮像視野の向きが変更されることにより変化する。

そこで、本体制御回路３０２は、第１および第２の位置姿勢情報に基づいて、プローブ２００の位置および姿勢を装置座標系で表す第３の位置姿勢情報を生成する。すなわち、本体制御回路３０２は、第１の位置姿勢情報に基づいて装置座標系に対する可動座標系の相対的な関係を算出するとともに、算出された関係に基づいて第２の位置姿勢情報を装置座標系に従う情報に変換する。それにより、第３の位置姿勢情報が生成される。

その後、本体制御回路３０２は、生成された第３の位置姿勢情報と、プローブ２００における複数のマーカｅｑおよび接触部２１１ａ間の位置関係とに基づいてプローブ２００により指示された測定点の座標を算出する。

＜５＞基本的な測定例
図４のプローブ操作部２２１は、測定点の座標を算出するために使用者Ｕにより押下操作される。例えば、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの所望の部分に接触部２１１ａが接触された状態で、プローブ操作部２２１を押下操作する。この場合、この場合、測定対象物Ｓにおける接触部２１１ａとの接触部分の座標が、測定点の座標として算出される。算出された測定点の座標は、測定結果として本体メモリ３０３に記憶されるとともに、プローブ表示部２３１および本体表示部３１０に表示される。

三次元座標測定装置１においては、使用者Ｕは、図２の本体操作部３２０または図３のタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより、測定対象物Ｓに対して所望の測定条件を設定することができる。

具体的には、使用者Ｕは、測定対象物Ｓについて、幾何要素および測定項目の選択を行う。幾何要素は、測定対象物Ｓにおいて測定すべき部分の形状を示す幾何学形状の種類である。幾何学形状の種類には、点、直線、平面、円、円筒および球等が含まれる。また、測定項目は、測定対象物Ｓに対して何を測定すべきかを示すものであり、距離、角度および平面度等の種々の物理量が含まれる。

幾何要素および測定項目の選択後、使用者Ｕは、選択された幾何要素についてプローブ２００を用いた１または複数の測定点の指示を行う。それにより、選択された幾何要素であって、測定対象物Ｓ上で１または複数の測定点により特定される幾何要素を装置座標系で示す情報（以下、要素特定情報と呼ぶ。）が生成される。その後、生成された要素特定情報に関して選択された測定項目の値が算出される。

例えば、使用者Ｕは、互いに平行かつ反対側の第１および第２の面を有する測定対象物Ｓの第１の面と第２の面との間の距離を測定したい場合には、幾何要素「平面１」および「平面２」を選択する。また、使用者Ｕは、測定項目「距離」を選択する。

この場合、使用者Ｕは、幾何要素「平面１」に対応する測定対象物Ｓ上の平面（第１の面）を特定するために、プローブ２００を用いて測定対象物Ｓの第１の面の複数（本例では３点以上）の部分を測定点として指示する。これにより、幾何要素「平面１」に対応する要素特定情報が生成される。

さらに、使用者Ｕは、幾何要素「平面２」に対応する測定対象物Ｓ上の平面（第２の面）を特定するために、プローブ２００を用いて測定対象物Ｓの第２の面の複数（本例では３点以上）の部分を測定点として指示する。これにより、幾何要素「平面２」に対応する要素特定情報が生成される。

その後、幾何要素「平面１」および「平面２」にそれぞれ対応する２つの要素特定情報に基づいて、測定項目「距離」に対応する測定対象物Ｓの第１の面と第２の面との間の距離が算出される。

算出された測定結果は、本体メモリ３０３に記憶されるとともに、プローブ表示部２３１および本体表示部３１０に表示される。

＜６＞測定処理
図５は、図２の本体制御回路３０２による測定処理の一例を示すフローチャートである。図５の測定処理は、図２の本体制御回路３０２のＣＰＵが本体メモリ３０３に記憶された測定処理プログラムを実行することにより所定周期で繰り返して行われる。また、測定処理の開始時には、本体制御回路３０２に内蔵されたタイマがリセットされるとともにスタートされる。

まず、本体制御回路３０２は、使用者Ｕによる図２の本体操作部３２０または図３のタッチパネルディスプレイ２３０の操作の有無に基づいて、幾何要素および測定項目の選択が行われたか否かを判定する（ステップＳ１１）。

幾何要素および測定項目の選択が行われた場合、本体制御回路３０２は、選択された幾何要素および測定項目を図２の本体メモリ３０３に記憶させることにより測定条件として幾何要素および測定項目の設定を行う（ステップＳ１２）。その後、本体制御回路３０２は、ステップＳ１１の処理に戻る。

ステップＳ１１において、幾何要素および測定項目の選択が行われない場合、本体制御回路３０２は、幾何要素および測定項目が設定されているか否かを判定する（ステップＳ１３）。幾何要素および測定項目が設定されている場合、本体制御回路３０２は、測定対象物Ｓの測定を開始すべき指令を受けたか否かを判定する（ステップＳ１４）。この判定は、例えば使用者Ｕによる本体操作部３２０またはタッチパネルディスプレイ２３０の操作の有無に基づいて行われる。

測定対象物Ｓの測定を開始すべき指令を受けた場合、本体制御回路３０２（図２）は、測定点座標算出処理を行う（ステップＳ１５）。測定点座標算出処理の詳細は後述する。この処理により、本体制御回路３０２は、使用者によるプローブ２００の操作に基づいて、選択された幾何要素を特定するための測定点の座標を算出する。

また、本体制御回路３０２は、ステップＳ１５の測定点座標算出処理により算出される１または複数の測定点の座標を本体メモリ３０３に記憶させる（ステップＳ１６）。

次に、本体制御回路３０２は、測定対象物Ｓの測定を終了すべき指令を受けたか否かを判定する（ステップＳ１７）。この判定は、例えば使用者Ｕによる本体操作部３２０またはタッチパネルディスプレイ２３０の操作の有無に基づいて行われる。

測定の終了指令を受けない場合、本体制御回路３０２は、処理を上記のステップＳ１５に戻す。一方、測定の終了指令を受けると、本体制御回路３０２は、直前のステップＳ１６の処理で本体メモリ３０３に記憶された１または複数の測定点の座標から設定された幾何要素について要素特定情報を生成する（ステップＳ１８）。

その後、本体制御回路３０２は、ステップＳ１８の処理で生成された要素特定情報に基づいて設定された測定項目の値を算出し（ステップＳ１９）、測定処理を終了する。なお、ステップＳ１３の判定時において、複数の幾何要素（例えば、２つの平面等）が設定されている場合には、設定された幾何要素ごとに上記のステップＳ１４～Ｓ１８の処理が行われる。

ステップＳ１３において幾何要素および測定項目が設定されていない場合およびステップＳ１４において測定対象物Ｓの測定を開始すべき指令を受けない場合、本体制御回路３０２は、内蔵のタイマによる計測時間に基づいて、当該測定処理が開始された後予め定められた時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２０）。

予め定められた時間が経過していない場合、本体制御回路３０２は、ステップＳ１１の処理に戻る。一方、予め定められた時間が経過した場合、本体制御回路３０２は、ステップＳ１５の処理と同様に、後述する測定点座標算出処理を行う（ステップＳ２１）。その後、本体制御回路３０２は、測定処理を終了する。

なお、ステップＳ２１の処理は、例えば後述する追跡処理においてプローブ２００が可動カメラ１２０または俯瞰カメラ１８０の撮像視野内にあるか否かを判定するために行われる。

図６は、測定点座標算出処理の一例を示すフローチャートである。まず、本体制御回路３０２は、プローブ２００のプローブ制御部２０１に対して複数のマーカｅｑ(図４）の発光を指令するとともに、撮像ヘッド１００のヘッド制御回路１５０に対して参照部材１９０の複数のマーカｅｐ(図２）の発光を指令する（ステップＳ１０１）。

次に、本体制御回路３０２は、ヘッド制御回路１５０により基準カメラ１１０を用いて参照部材１９０の複数のマーカｅｐを撮像させることにより基準画像データを生成する（ステップＳ１０２）。また、本体制御回路３０２は、生成された基準画像データに基づいて、可動カメラ１２０の位置および姿勢を装置座標系により示す第１の位置姿勢情報を生成する（ステップＳ１０３）。

次に、本体制御回路３０２は、可動カメラ１２０を用いてプローブ２００の複数のマーカｅｑを撮像することにより測定画像データを生成する（ステップＳ１０４）。また、本体制御回路３０２は、生成された測定画像データに基づいて、プローブ２００の位置および姿勢を可動座標系により示す第２の位置姿勢情報を生成する（ステップＳ１０５）。

その後、本体制御回路３０２は、第１および第２の位置姿勢情報に基づいて、プローブ２００の位置および姿勢を装置座標系で表す第３の位置姿勢情報を生成する（ステップＳ１０６）。また、本体制御回路３０２は、生成された第３の位置姿勢情報に基づいてプローブ２００により指示された測定点の座標を算出する。

なお、上記のステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理とステップＳ１０４，Ｓ１０５の処理とは、逆の順に行われてもよい。

上記の測定処理によれば、使用者Ｕは、予め定められた複数の幾何要素および予め定められた複数の測定項目から所望の幾何要素および測定項目を選択することにより、測定対象物Ｓにおける所望の物理量を容易に測定することができる。

＜７＞追跡処理
図７は、図２の本体制御回路３０２による追跡処理の一例を示すフローチャートである。図７の追跡処理は、図２の本体制御回路３０２のＣＰＵが本体メモリ３０３に記憶された追跡処理プログラムを実行することにより所定周期で繰り返して行われる。

まず、本体制御回路３０２は、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内にあるか否かを判定する（ステップＳ３１）。この判定は、測定処理におけるステップＳ１５，Ｓ２１の処理中に生成される測定画像データに、複数のマーカｅｑに対応する画像データが含まれているか否かを判定することにより行われる。

プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内にある場合、本体制御回路３０２は、後述するステップＳ３８の処理に進む。一方、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内にない場合、本体制御回路３０２は、プローブ２００が俯瞰カメラ１８０の撮像視野内にあるか否かを判定する（ステップＳ３２）。この判定は、上記の測定処理におけるステップＳ１５，Ｓ２１の処理中に生成される俯瞰画像データに、複数のマーカｅｑに対応する画像データが含まれているか否かを判定することにより行われる。

プローブ２００が俯瞰カメラ１８０の撮像視野内にある場合、本体制御回路３０２は、後述するステップＳ３７の処理に進む。一方、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内にない場合、本体制御回路３０２は、プローブ２００から転送される動きデータに基づいてプローブ２００の座標推定を行うことが可能か否かを判定する（ステップＳ３３）。この判定は、例えば動きデータが異常な値を示しているか否かまたは動きデータの示す値が０であるか否か等に基づいて行われる。動きデータが異常な値を示す場合、または動きデータが０である場合、プローブ２００の座標推定は不可能である。

プローブ２００の座標推定が可能である場合、本体制御回路３０２は、動きデータに基づいてプローブ２００の位置を推定する。また、本体制御回路３０２は、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内に位置するように、可動カメラ１２０の位置および姿勢の調整を指令する（ステップＳ３４）。その後、本体制御回路３０２は、ステップＳ３１の処理に戻る。

ここで、使用者Ｕは、図２の本体操作部３２０または図３のタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより、本体制御回路３０２にプローブ２００の探索を指令することができる。

そこで、ステップＳ３３において、プローブ２００の座標推定が不可能である場合、本体制御回路３０２は、プローブ２００の探索指令を受けたか否かを判定する（ステップＳ３５）。プローブ２００の探索指令を受けない場合、本体制御回路３０２は、ステップＳ３１の処理に戻る。一方、プローブ２００の探索指令を受けた場合、本体制御回路３０２は、撮像ヘッド１００の支持部材３０を回転するように、ヘッド制御回路１５０に指令する。このようにして、本体制御回路３０２は、俯瞰カメラ１８０によるプローブ２００の探索を行う（ステップＳ３６）。

その後、本体制御回路３０２は、プローブ２００が俯瞰カメラ１８０の撮像視野内に位置することになると、俯瞰画像データに基づいてプローブ２００の位置を算出する。また、本体制御回路３０２は、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内に位置するように可動カメラ１２０の位置および姿勢の調整をヘッド制御回路１５０に指令する（ステップＳ３７）。

次に、本体制御回路３０２は、プローブ２００が可動カメラ１２０の撮像視野内に位置することになると、プローブ２００の複数のマーカｅｑの重心が可動カメラ１２０の撮像視野の中心に位置するように可動カメラ１２０の位置および姿勢の調整をヘッド制御回路１５０に指令する（ステップＳ３８）。その後、本体制御回路３０２は、追跡処理を終了する。

上記の追跡処理によれば、プローブ２００が移動する場合でも、可動カメラ１２０の撮像視野がプローブ２００の複数のマーカｅｑに追従する。それにより、使用者Ｕは、可動カメラ１２０の撮像視野を手動で調整する必要がない。したがって、煩雑な調整作業を要することなく広い範囲で測定対象物Ｓの所望の測定点の座標を測定することが可能になる。

＜８＞第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能
上記のように、本実施の形態に係る三次元座標測定装置１は、使用者Ｕの移動設定作業により、三次元座標測定装置１による測定対象物Ｓの測定可能範囲を拡大することができる。以下、本実施の形態に係る三次元座標測定装置１に係る移動設定作業の内容について、設定負担軽減機能とともに説明する。

移動設定作業は、撮像ヘッド１００の移動前の設置状態に対応する装置座標系と、撮像ヘッド１００の移動後の設置状態に対応する装置座標系との相対的なずれを解消する整合情報を生成するために行われる。以下の説明では、撮像ヘッド１００の移動前に対応する装置座標系を第１の座標系と呼ぶ。また、撮像ヘッド１００の移動後に対応する装置座標系を第２の座標系と呼ぶ。整合情報は、例えば第２の座標系を第１の座標系に変換する変換情報（変換行列等）である。

整合情報は、３点以上の共通の位置について、撮像ヘッド１００の移動前に測定点が指示されることにより算出される第１の座標系に従う座標と、撮像ヘッド１００の移動後に測定点が指示されることにより算出される第２の座標系に従う座標とを用いることにより求めることができる。

そこで、本実施の形態では、使用者Ｕは、移動設定作業として、撮像ヘッド１００の移動の前後で３点以上の共通の位置に測定点を指示する。本実施の形態に係る設定負担軽減機能は、使用者Ｕが撮像ヘッド１００の移動の前後で３以上の共通の位置に測定点を適切に指示することを容易にする機能である。

以下の説明では、整合情報を生成するために指示される測定点を測定対象物Ｓの形状を測定するために指示される測定点から区別するため、整合情報を生成するために指示される測定点を設定点と呼ぶ。

図８～図１８は、第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。本例では、初期状態で、図１の測定対象物Ｓについて少なくとも１つの測定点が指示され、各測定点の第１の座標系に従う座標が算出されているものとする。また、撮像ヘッド１００は、床面の位置Ｐ１上に設置されている。

図８の上段に示すように、移動設定作業が開始されると、使用者Ｕは、プローブ２００が撮像ヘッド１００の可動カメラ１２０により撮像される状態で、プローブカメラ２０８により測定対象物Ｓを撮像する。それにより、図８の下段に示すように、撮像により得られた画像が、移動前画像Ｉ１０として本体表示部３１０に表示される。図８の移動前画像Ｉ１０には、測定対象物Ｓの画像ｉＳが含まれる。さらに、このとき、本体表示部３１０には、本体表示部３１０に表示される画像（移動前画像Ｉ１０）に対応する空間内で３点以上の設定点を指示することを促すメッセージＭ１が表示される。

ここで、プローブ２００の複数のマーカｅｑとプローブカメラ２０８との位置関係、およびプローブカメラ２０８の特性（画角およびディストーション等）は、例えば図２の本体メモリ３０３に撮像情報として予め記憶されている。そのため、複数のマーカｅｑが可動カメラ１２０により撮像される状態で、プローブカメラ２０８により撮像される領域は、図２の本体制御回路３０２により認識される。すなわち、撮像により得られた移動前画像Ｉ１０に対応する三次元空間が、本体制御回路３０２により認識される。

次に、使用者Ｕは、図８の下段のメッセージＭ１に応答して、設定点の指示を行う。この設定点の指示作業は、整合情報を生成するための３点以上の位置を順次決定する作業である。本例では、使用者Ｕは、整合情報を生成するための３つの位置にそれぞれ対応する３つの設定点を、それぞれ第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点として指示する。図９、図１０および図１１の上段に、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点を指示する際の使用者Ｕの状態が示される。

上記のように、プローブカメラ２０８により撮像された領域は、図２の本体制御回路３０２により認識されている。それにより、移動前画像Ｉ１０に対応する三次元空間内でプローブ２００が可動カメラ１２０により撮像される際には、プローブ２００の位置および姿勢を示す画像がプローブ画像ｉ２００として移動前画像Ｉ１０上に重畳表示される。なお、プローブ画像ｉ２００は、例えば、本体制御回路３０２がプローブ２００の位置および姿勢を認識し、可動カメラ１２０からプローブ２００を見たときのプローブ２００の外表面を示す画像（すなわち、可動カメラ１２０の視野におけるプローブ２００表面を示す画像）であってもよい。別の言い方をすれば、プローブ画像ｉ２００は、プローブ２００の外表面のうち、可動カメラ１２０の視線方向に射影（投影）したときの画像であると言ってもよい。図９、図１０および図１１の下段に、使用者Ｕが第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点を指示する際の本体表示部３１０の表示状態が示される。

図９、図１０および図１１の下段の図では、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点が指示されるときのプローブ画像ｉ２００が移動前画像Ｉ１０上に重畳表示されている。これにより、使用者Ｕは、本体表示部３１０に表示されるプローブ画像ｉ２００を視認しつつ、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点を順次指示することができる。このとき、移動前画像Ｉ１０上には、各設定点が指示されるごとに、当該設定点を示す指標がさらに重畳表示される。設定点を示す指標は、例えば、指示された設定点の位置を示す黒点、引き出し線および文字列を含む。各設定点の指標に含まれる文字列には、当該設定点の設定順の番号を示す情報が含まれる。本例では、各設定点に対して当該設定点の設定順を示す番号が付されている。また、各設定点の第１の座標系に従う座標が算出され、本体メモリ３０３に記憶される。

撮像ヘッド１００の移動前の第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の指示が完了すると、移動前画像Ｉ１０上に第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点を示す指標が重畳表示された画像が誘導画像として生成され、本体メモリ３０３に記憶される。

次に、図１２に太い一点鎖線で示すように、使用者Ｕは、撮像ヘッド１００を位置Ｐ１から位置Ｐ２に移動させる。これにより、測定対象物Ｓにおける可動カメラ１２０の死角部分が変化する。

その後、図１３の上段に示すように、使用者Ｕは、プローブ２００が撮像ヘッド１００の可動カメラ１２０により撮像される状態で、プローブカメラ２０８により測定対象物Ｓを撮像する。それにより、図１３の下段に示すように、撮像により得られた画像が、移動後画像Ｉ２０として本体表示部３１０に表示される。図１３の移動後画像Ｉ２０には、図８の例と同様に、測定対象物Ｓの画像ｉＳが含まれる。

撮像ヘッド１００の移動後のプローブカメラ２０８による撮像が完了すると、本体表示部３１０の表示状態が変化する。具体的には、図１４に示すように、本体表示部３１０の画面上に左表示領域３１０Ｌおよび右表示領域３１０Ｒが設定される。また、本体メモリ３０３に記憶された誘導画像が左表示領域３１０Ｌに表示され、移動後画像Ｉ２０が右表示領域３１０Ｒに表示される。さらに、右表示領域３１０Ｒには、撮像ヘッド１００の移動前に指示された第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点をこの順で指示することを促すメッセージＭ２が表示される。

次に、使用者Ｕは、図１４のメッセージＭ２に応答して、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の指示を行う。図１５、図１６および図１７の上段に、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点を指示する際の使用者Ｕの状態が示される。

上記のように、撮像ヘッド１００の移動前に指示された第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置は、整合情報を生成するための３つの位置である。したがって、撮像ヘッド１００の移動後に指示されるべき第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置は、撮像ヘッド１００の移動前に指示された第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置に一致することが望ましい。

そこで、使用者Ｕは、図１５、図１６および図１７の下段に示すように、本体表示部３１０の左表示領域３１０Ｌに表示される誘導画像を視認するとともに、実際の測定対象物Ｓを視認する。これにより、使用者Ｕは、指示されるべき第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置を容易かつ正確に認識することができる。そこで、使用者Ｕは、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点を順次指示する。

このとき、移動後画像Ｉ２０上には、各設定点が指示されるごとに、当該設定点を示す指標がさらに重畳表示される。設定点を示す指標は、左表示領域３１０Ｌに表示される画像の例と同様に、例えば、指示された設定点の位置を示す黒点、引き出し線および文字列を含む。文字列には、当該設定点の設定順の番号を示す情報が含まれる。本例では、各設定点に対して当該設定点の設定順を示す番号が付されている。また、各設定点の第２の座標系に従う座標が算出され、本体メモリ３０３に記憶される。なお、移動後画像Ｉ２０に対応する三次元空間内でプローブ２００が可動カメラ１２０により撮像される際には、図９等の移動前画像Ｉ１０の例と同様に、右表示領域３１０Ｒの移動後画像Ｉ２０上にプローブ画像ｉ２００が重畳表示される。なお、プローブ画像ｉ２００は、例えば、本体制御回路３０２がプローブ２００の位置および姿勢を認識し、可動カメラ１２０からプローブ２００を見たときのプローブ２００の外表面を示す画像（すなわち、可動カメラ１２０の視野におけるプローブ２００表面を示す画像）であってもよい。

撮像ヘッド１００の移動後の第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の指示が完了すると、整合情報として座標系の変換情報が生成される。ここで、撮像ヘッド１００の移動後に指示された第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置と、撮像ヘッド１００の移動前に指示された第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置とは完全に一致するとは限らない。そのため、変換情報は、撮像ヘッド１００の移動後に指示された各設定点の第２の座標系に従う座標を第１の座標系に従う座標に変換した場合に、変換後の当該設定点の座標が撮像ヘッド１００の移動前に指示された対応する設定点の第１の座標系に従う座標に一致するかまたはできるだけ近づくように生成される。

その変換情報の生成においては、レーベンバーグ・マーカート法等の誤差を最小化する最小二乗法が用いられてもよいし、平面、軸および点等の１または複数の要素を用いたベストフィットによる位置合わせ方法が用いられてもよい。

撮像ヘッド１００の移動後に指示された第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置と、撮像ヘッド１００の移動前に指示された第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置とのずれが大きいと、適切な変換情報を得ることはできない。そこで、本実施の形態では、変換情報が生成されると、図１８に示すように、右表示領域３１０Ｒに設定点偏差一覧ｉＥが表示される。

設定点偏差一覧ｉＥは、撮像ヘッド１００の移動前に指示された各設定点の位置に対して、撮像ヘッド１００の移動後に指示された対応する設定点の位置がどれだけずれているのかを示す。これにより、使用者は、設定点偏差一覧ｉＥを視認することにより、撮像ヘッド１００の移動の前後で、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点をそれぞれ適切に指示できたか否かを容易に認識することができる。上記の一連の作業が終了することにより、移動設定作業が完了する。

本実施の形態においては、設定点偏差一覧ｉＥが表示される際に、設定点偏差一覧ｉＥの側方に、各設定点に対応する削除ボタンｂｄが表示される。各削除ボタンｂｄは、対応する設定点の指示を取り消すために用いられる。使用者Ｕは、設定点偏差一覧ｉＥにおいて例えば一の設定点に関するずれの度合いが大きい場合に、当該一の設定点に対応する削除ボタンｂｄを操作する。それにより、一の設定点に関する座標情報がリセットされ、使用者Ｕは、再度一の設定点を指示することができる。

上記の移動設定作業により変換情報が生成された場合には、上記の測定点座標算出処理により算出される測定点の座標が撮像ヘッド１００の移動前の装置座標系に従う座標に変換される。これにより、撮像ヘッド１００の移動の前後で指示された複数の測定点の間の位置関係を正確に把握することが可能になる。

＜９＞第１の実施の形態に係る移動設定処理
図１９および図２０は、第１の実施の形態に係る移動設定処理の一例を示すフローチャートである。使用者Ｕは、上記の移動設定作業を行う際、図２の本体操作部３２０または図３のタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより当該移動設定作業の開始を入力する。図１９および図２０の移動設定処理は、図２の本体制御回路３０２のＣＰＵが移動設定作業の開始の入力に応答して移動設定プログラムを実行することにより行われる。移動設定処理により、三次元座標測定装置１における設定負担軽減機能が発揮される。なお、図１９の移動設定処理が開始される前には、撮像ヘッド１００を移動する前に、図５、図６を用いて説明したような測定処理が行われているものとする。すなわち、撮像ヘッド１００の設置状態が移動前の第１の設置状態であるときに、使用者Ｕは、予め定められた複数の幾何要素および予め定められた複数の測定項目から所望の幾何要素および測定項目を選択し、測定対象物における所望の物理量（点や面など）を測定している（測定点の座標が算出されている）。このようにして座標算出された測定点の座標は、第１の測定点の座標として本体メモリ３０３に記憶されている。

移動設定処理が開始されると、図２の本体制御回路３０２は、撮像ヘッド１００の移動前にプローブカメラ２０８による撮像を行うことを促す画像（メッセージ等）を本体表示部３１０に表示させる（ステップＳ１１１）。

次に、本体制御回路３０２は、プローブカメラ２０８による撮像が行われることにより、移動前画像Ｉ１０の画像データが生成されたか否かを判定する（ステップＳ１１２）。

本体制御回路３０２は、移動前画像Ｉ１０の画像データが生成されない場合、当該ステップＳ１１２の処理を繰り返す。一方、本体制御回路３０２は、移動前画像Ｉ１０の画像データが生成された場合、移動前画像Ｉ１０を本体表示部３１０に表示させる（ステップＳ１１３）。また、本体制御回路３０２は、移動前画像Ｉ１０に対応する空間内で３点以上の設定点を指示することを促す画像（メッセージ等）を本体表示部３１０に表示させる（ステップＳ１１４）。ここで、使用者Ｕに対して要求される設定点の指示は、整合情報を生成するための３点以上の位置を決定するための設定点の指示である。上記のステップＳ１１３，Ｓ１１４の処理時における本体表示部３１０の表示態様は、図８の下段に示される画面表示例に対応する。

次に、本体制御回路３０２は、使用者Ｕによりプローブ２００を用いた設定点の指示があったか否かを判定する（ステップＳ１１５）。本体制御回路３０２は、設定点の指示がない場合、当該ステップＳ１１５の処理を繰り返す。一方、座標算出部３０２ａは、設定点の指示があった場合、指示された設定点の座標を図６の測定点座標算出処理に従って算出し、算出結果を本体メモリ３０３に記憶させる（ステップＳ１１６）。

なお、座標算出部３０２ａは、後述するステップＳ１１８の処理により１または複数の設定点の座標が既に本体メモリ３０３に記憶されている場合、新たに算出された設定点の座標を、他の設定点の座標と識別可能に本体メモリ３０３に記憶させる。この場合、本体メモリ３０３に複数の設定点が記憶される場合に、その設定順序を把握することが可能になる。そこで、本実施の形態では、座標算出部３０２ａは、ステップＳ１１６の処理時に、現在指示された設定点が、撮像ヘッド１００の移動前において何番目に指示された設定点であるのかを示す情報も本体メモリ３０３に記憶させる。

次に、本体制御回路３０２は、指示された設定点の位置を示す指標を本体表示部３１０に表示されている移動前画像Ｉ１０上に重畳表示させる（ステップＳ１１７）。その後、本体制御回路３０２は、設定点の指示が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１８）。設定点の指示が完了したか否かの判定は、例えば、規定数（例えば３）の設定点の指示が連続して行われたか否かに基づいて行われる。あるいは、設定点の指示が完了したか否かの判定は、使用者Ｕが本体操作部３２０またはタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより設定点の指示の終了が入力されたか否かに基づいて行われる。上記のステップＳ１１５～Ｓ１１８の処理時における本体表示部３１０の表示態様は、図９～図１１の下段に示される画面表示例に対応する。

ステップＳ１１８において、設定点の指示が完了しない場合、本体制御回路３０２は、処理をステップＳ１１５に戻す。一方、設定点の指示が完了すると、図２の誘導画像生成部３０２ｂは、誘導画像を生成する（ステップＳ１１９）。ここで、本実施の形態に係る誘導画像は、移動前画像Ｉ１０上にステップＳ１１６において指示された設定点を示す指標が重畳表示された画像である。

その後、本体制御回路３０２は、撮像ヘッド１００の移動および撮像ヘッド１００の移動後にプローブカメラ２０８による撮像を行うことを促す画像（メッセージ等）を本体表示部３１０に表示させる（ステップＳ１２０）。

次に、本体制御回路３０２は、プローブカメラ２０８による撮像が行われることにより、移動後画像Ｉ２０の画像データが生成されたか否かを判定する（ステップＳ１２１）。

本体制御回路３０２は、移動後画像Ｉ２０の画像データが生成されない場合、当該ステップＳ１２１の処理を繰り返す。一方、本体制御回路３０２は、移動後画像Ｉ２０の画像データが生成された場合、誘導画像とともに移動後画像Ｉ２０を本体表示部３１０に表示させる（ステップＳ１２２）。また、本体制御回路３０２は、ステップＳ１１５～Ｓ１１７の処理で指示された複数の設定点に対応する複数の設定点を、それらの複数の設定点の指示の順に指示することを促す画像（メッセージ等）を本体表示部３１０に表示させる（ステップＳ１２３）。上記のステップＳ１２２，Ｓ１２３の処理時における本体表示部３１０の表示態様は、図１４に示される画面表示例に対応する。

次に、本体制御回路３０２は、使用者Ｕによりプローブ２００を用いた設定点の指示があったか否かを判定する（ステップＳ１２４）。本体制御回路３０２は、設定点の指示がない場合、当該ステップＳ１２４の処理を繰り返す。一方、座標算出部３０２ａは、設定点の指示があった場合、指示された設定点の座標を図６の測定点座標算出処理により算出し、算出結果を本体メモリ３０３に記憶させる（ステップＳ１２５）。

ここでも、上記のステップＳ１１６の処理と同様に、座標算出部３０２ａは、後述するステップＳ１２７の処理により１または複数の設定点の座標が既に本体メモリ３０３に記憶されている場合、新たに算出された設定点の座標を、他の設定点の座標と識別可能に本体メモリ３０３に記憶させる。また、座標算出部３０２ａは、現在指示された設定点が、撮像ヘッド１００の移動後において何番目に指示された設定点であるのかを示す情報も本体メモリ３０３に記憶させる。

次に、本体制御回路３０２は、指示された設定点の位置を示す指標を本体表示部３１０に表示されている移動後画像Ｉ２０上に重畳表示させる（ステップＳ１２６）。その後、本体制御回路３０２は、設定点の指示が完了したか否かを判定する（ステップＳ１２７）。設定点の指示が完了したか否かの判定は、例えば、ステップＳ１１６の処理で、撮像ヘッド１００の移動前に本体メモリ３０３に記憶された複数の設定点に対応する数の設定点が指示されたか否かに基づいて行われる。上記のステップＳ１２４～Ｓ１２７の処理時における本体表示部３１０の表示態様は、図１５～図１７の下段に示される画面表示例に対応する。なお、これらの処理中、本体表示部３１０には、移動後画像Ｉ２０とともに、継続して誘導画像が表示される。

ステップＳ１２７において、設定点の指示が完了しない場合、本体制御回路３０２は、処理をステップＳ１２４に戻す。一方、設定点の指示が完了すると、図２の座標整合処理部３０２ｃは、本体メモリ３０３に記憶された複数の設定点の座標に基づいて、撮像ヘッド１００の移動の前後の座標系の整合をとるための整合処理を行う（ステップＳ１２８）。具体的には、座標整合処理部３０２ｃは、撮像ヘッド１００の移動前に対応する装置座標系（上記の第１の座標系）と、撮像ヘッド１００の移動後の装置座標系（上記の第２の座標系）との整合をとるための整合処理を行う。この整合処理は、第１の座標系を第２の座標系に変換する変換情報を生成すること、および生成された変換情報を本体メモリ３０３に記憶させることを含む。

その後、図２の偏差算出部３０２ｄは、整合処理で生成された変換情報に基づいて、撮像ヘッド１００の移動前に指示された各設定点の位置に対して、撮像ヘッド１００の移動後に指示された対応する設定点の位置がどれだけずれているのかを示す偏差を算出する（ステップＳ１２９）。また、本体制御回路３０２は、互いに対応する移動前後の各２つの設定点の間の偏差の算出結果を本体表示部３１０に表示させる（ステップＳ１３０）。上記のステップＳ１３０の処理時における本体表示部３１０の表示態様は、図１８に示される画面表示例に対応する。

最後に、本体制御回路３０２は、使用者Ｕが設定点の再指示を指令したか否かを判定する（ステップＳ１３１）。使用者Ｕが設定点の再指示を指令したか否かは、例えば、使用者Ｕが本体操作部３２０またはタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより図１８の複数の削除ボタンｂｄのいずれかが選択されたか否かに基づいて行われる。あるいは、使用者Ｕが設定点の再指示を指令したか否かは、使用者Ｕが本体操作部３２０またはタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより設定点の再指示の指令が入力されたか否かに基づいて行われる。設定点の再指示があった場合、本体制御回路３０２は、処理をステップＳ１２４に戻す。一方、設定点の再指示がない場合、本体制御回路３０２は、移動設定処理を終了する。

上記の移動設定処理が行われた場合、本体制御回路３０２は、撮像ヘッド１００の移動後に指示される測定点については、第２の座標系に従う座標算出を行った後、算出された座標を、ステップＳ１２８の処理で得られた変換情報を用いて第１の座標系に従う座標に変換する。それにより、撮像ヘッド１００の移動の前後で指示された複数の測定点の座標を共通の座標系（本例では、第１の座標系）で把握することができる。なお、図２０では図示を省略しているが、撮像ヘッド１００を移動した後に、図５、図６を用いて説明したような測定処理が行われる。すなわち、撮像ヘッド１００の設置状態が移動後の第２の設置状態であるときに、使用者Ｕは、予め定められた複数の幾何要素および予め定められた複数の測定項目から所望の幾何要素および測定項目を選択し、測定対象物における所望の物理量（点や面など）を測定する（測定点の座標が算出される）。そして、本体制御回路３０２は、整合された第１の座標系および第２の座標系（上述した共通の座標系と言ってもよい）、本体メモリ３０３に記憶された第１の測定点の座標、および、撮像ヘッド１００の設置状態が第２の設置状態であるときに算出された第２の測定点の座標に基づいて、第１の測定点と第２の測定点を跨ぐ測定を行う。

＜１０＞第１の実施の形態の効果
（ａ）本実施の形態に係る三次元座標測定装置１は、設定負担軽減機能を有する。それにより、使用者Ｕは、移動設定作業時に、本体表示部３１０に表示される誘導画像に基づいて、第１の座標系と第２の座標系とを整合させるために行われるべきプローブ２００の操作を容易かつ適切に行うことができる。それにより、撮像ヘッド１００の移動の前後で、測定点の座標系の整合をとるための使用者Ｕの作業負担が軽減される。その結果、三次元座標測定装置１による測定可能な範囲を容易かつ適切に拡大することが可能になる。

（ｂ）本実施の形態に係る誘導画像は、移動前画像Ｉ１０上に第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点を示す指標が重畳表示された画像である。したがって、使用者Ｕは、撮像により得られた測定対象物Ｓの画像を視認することにより、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置をより正確に把握することができる。

（ｃ）誘導画像に用いられる移動前画像Ｉ１０は、プローブカメラ２０８を用いた撮像により得られる。ここで、プローブカメラ２０８はプローブ２００において一体的に固定されている。それにより、プローブカメラ２０８の撮像視野は、プローブ２００の位置および姿勢により一義的に定まる。そのため、移動前画像Ｉ１０においては、第１の座標系に従う座標が算出された第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置を正確に示すことができる。したがって、使用者Ｕは、誘導画像に基づいて、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置を容易かつ正確に把握することができる。その結果、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点にそれぞれ対応する設定点の指示がより適切に行われ、第１の座標系と第２の座標系との整合処理の精度が向上する。

２．第２の実施の形態
第２の実施の形態に係る三次元座標測定装置１は、第１の実施の形態に係る三次元座標測定装置１と同様に、使用者Ｕの移動設定作業により、三次元座標測定装置１による測定対象物Ｓの測定可能範囲を拡大することができる。また、本実施の形態に係る三次元座標測定装置１は、移動設定作業の負担を軽減する設定負担軽減機能を有する。しかしながら、本実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能の内容は、第１の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能の内容とは異なる。

第２の実施の形態に係る三次元座標測定装置１は、移動設定作業および設定負担軽減機能に関する構成および動作が異なる点を除いて、第１の実施の形態に係る三次元座標測定装置１と基本的に同じ構成および動作を有する。以下、本実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能について説明する。

＜１＞第２の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能
第１の実施の形態において説明したように、プローブ２００は複数のマーカｅｑを有する。プローブ２００において、複数のマーカｅｑの相対的な位置関係は固定されている。また、その位置関係は、本体メモリ３０３に記憶されている。そこで、本実施の形態では、プローブ２００の複数のマーカｅｑが、整合情報を生成するための３点以上の位置、すなわち撮像ヘッド１００の移動の前後で共通の基準となる位置（以下、共通基準位置と呼ぶ。）を示す設定点として用いられる。

そのため、本実施の形態では、まず使用者Ｕにより所定の位置にプローブ２００が設置される。この状態で、プローブ２００の複数のマーカｅｑが、移動前の撮像ヘッド１００の可動カメラ１２０により撮像され、複数のマーカｅｑの第１の座標系に従う座標が算出される。さらに、プローブ２００の設置状態が維持されつつ、撮像ヘッド１００が移動される。その後、プローブ２００の複数のマーカｅｑが、移動後の撮像ヘッド１００の可動カメラ１２０により撮像され、複数のマーカｅｑの第２の座標系に従う座標が算出される。撮像ヘッド１００の移動の前後で算出された複数のマーカの座標の算出結果に基づいて、整合情報が生成される。

したがって、使用者Ｕは、本実施の形態に係る移動設定作業として、撮像ヘッド１００の移動の前に、可動カメラ１２０により複数のマーカｅｑを撮像可能な位置にプローブ２００を固定する必要がある。また、使用者Ｕは、本実施の形態に係る移動設定作業として、プローブ２００の固定後、可動カメラ１２０により複数のマーカｅｑを撮像可能な位置に撮像ヘッド１００を移動させる必要がある。

しかしながら、使用者Ｕは、複数のマーカｅｐから発生する赤外光を視認することができない。また、撮像ヘッド１００における可動カメラ１２０の撮像可能範囲は使用者Ｕが視認できるものではない。そこで、本実施の形態に係る設定負担軽減機能は、使用者Ｕによる移動設定作業時に、撮像ヘッド１００の可動カメラ１２０による撮像可能な範囲を示す画像を本体表示部３１０に表示することを含む。また、本実施の形態に係る設定負担軽減機能は、使用者Ｕによる移動設定作業時に、撮像ヘッド１００とプローブ２００との相対的な位置関係を示す画像と、プローブ２００の複数のマーカｅｑから発生される光の照射範囲を示す画像とを本体表示部３１０に表示することを含む。

図２１～図２４は、第２の実施の形態に係る移動設定作業および設定負担軽減機能を説明するための図である。本例では、初期状態で、図１の測定対象物Ｓについて少なくとも１つの測定点が指示され、各測定点の第１の座標系に従う座標が算出されているものとする。

図２１の上段に示すように、移動設定作業が開始されると、使用者Ｕは、プローブ２００を持ち、共通基準位置として適切な場所を検討する。このとき、図２１の下段に示すように、本体表示部３１０には、撮像ヘッド１００の位置を平面視で示すヘッド画像ｉ１０１が表示される。また、本体表示部３１０には、可動カメラ１２０による撮像可能な範囲を平面視で示す視野範囲画像ｉ１０２が表示される。また、本体表示部３１０には、プローブ２００の設置を促すメッセージＭ１１が表示される。さらに、本体表示部３１０には、視野範囲画像ｉ１０２の縮尺を示すスケールが表示される。以下の説明では、ヘッド画像ｉ１０１および視野範囲画像ｉ１０２が組み合わされた画像をヘッド俯瞰画像ｉ１００と呼ぶ。

ここで、可動カメラ１２０による撮像可能な範囲は、所定の撮像精度が保証される範囲であり、撮像ヘッド１００の位置に加えて、可動カメラ１２０の画角、可動カメラ１２０の焦点深度および基準スタンド１０上で変更可能な可動カメラ１２０の向きによって定まる。可動カメラ１２０に関するこれらの情報は、撮像情報として予め本体メモリ３０３に記憶されている。視野範囲画像ｉ１０２の画像データは、本体メモリ３０３に記憶された上記の撮像情報に基づいて生成される。

次に、使用者Ｕは、図２１の下段のメッセージＭ１１に応答して、図２２の上段に示すように、共通標準位置として適切と考える位置にプローブ２００を設置する。このとき、プローブ２００の複数のマーカｅｑが可動カメラ１２０により撮像されると、第１の座標系に従う複数のマーカｅｑの座標が算出される。それにより、図２２の下段に示すように、本体表示部３１０には、現在の撮像ヘッド１００の位置に対するプローブ２００の相対的な位置を示すプローブ位置画像ｉ２１１がヘッド俯瞰画像ｉ１００上に重畳表示される。また、本体表示部３１０には、プローブ２００の複数のマーカｅｑから発生される光の照射範囲を示す照射範囲画像ｉ２１２がヘッド俯瞰画像ｉ１００上に重畳表示される。以下の説明では、プローブ位置画像ｉ２１１および照射範囲画像ｉ２１２の組み合わされた画像をプローブ俯瞰画像ｉ２１０と呼ぶ。

これにより、使用者Ｕは、ヘッド俯瞰画像ｉ１００およびプローブ俯瞰画像ｉ２１０を視認することにより、プローブ２００が撮像ヘッド１００の可動カメラ１２０による撮像可能な範囲にあるか否かを容易に把握することができる。また、使用者Ｕは、プローブ２００の複数のマーカｅｑから発生される光が撮像ヘッド１００の可動カメラ１２０に入射するか否かを容易に把握することができる。

なお、プローブ２００の複数のマーカｅｑから発生される光の照射範囲は、プローブ２００から所定の光量以上の光が届く範囲であり、図３の目標部材２９０の構成およびマーカｅｑの発光に用いられるエネルギー等によって定まる。複数のマーカｅｑに関するこれらの情報は、撮像情報として予め本体メモリ３０３に記憶されている。照射範囲画像ｉ２１２の画像データは、本体メモリ３０３に記憶された上記の撮像情報と、複数のマーカｅｑの位置から算出されるプローブ２００の姿勢とに基づいて生成される。

プローブ２００の設置が完了すると、プローブ２００が固定された状態で、第１の座標系に従う複数のマーカｅｑの座標が算出され、算出結果が共通基準位置の座標として本体メモリ３０３に記憶される。

その後、使用者Ｕは、図２３の上段に示すように、固定されたプローブ２００に対して撮像ヘッド１００を移動させる。このとき、可動カメラ１２０が複数のマーカｅｑを撮像することにより、撮像ヘッド１００に対するプローブ２００の位置および姿勢が微小周期で算出される。その算出結果に基づいて、図２３の下段に示すように、ヘッド俯瞰画像ｉ１００とプローブ俯瞰画像ｉ２１０との位置関係が、プローブ２００に対する撮像ヘッド１００の相対的な位置の変化に追従するようにリアルタイムで調整される。

図２３の下段の例では、プローブ位置画像ｉ２１１が視野範囲画像ｉ１０２から外れている。それにより、使用者Ｕは、現在の撮像ヘッド１００の位置は、撮像ヘッド１００の移動先の位置として不適切であることを容易に認識することができる。このとき、本体表示部３１０には、プローブ２００が可動カメラ１２０による撮像可能な範囲から外れていることを知らせるためのメッセージＭ１２が表示されてもよい。なお、図２３および後述する図２４の下段に示される本体表示部３１０には、現在の撮像ヘッド１００の状態およびプローブ２００の状態を示すヘッド俯瞰画像ｉ１００およびプローブ俯瞰画像ｉ２１０に加えて、移動前の撮像ヘッド１００の状態を示す初期状態画像ｉ１９０が点線で示される。

使用者Ｕは、ヘッド俯瞰画像ｉ１００およびプローブ俯瞰画像ｉ２１０を視認しつつ撮像ヘッド１００を移動させる。それにより、図２４の上段および下段に示すように、撮像ヘッド１００の移動の前後で座標系の整合をとるために適切な位置に撮像ヘッド１００を移動させることができる。

撮像ヘッド１００の移動が完了すると、第２の座標系に従う複数のマーカｅｑの座標が算出され、算出結果が共通基準位置の座標として本体メモリ３０３に記憶される。本体メモリ３０３に記憶された、第１の座標系に従う複数のマーカｅｑの座標と第２の座標系に従う複数のマーカｅｑの座標とに基づいて整合情報が生成される。

＜２＞第２の実施の形態に係る移動設定処理
図２５は、第２の実施の形態に係る本体制御回路３０２の機能部の一例を示す図である。図２５に示すように、本実施の形態に係る本体制御回路３０２の機能部は、座標算出部３０２ａ、誘導画像生成部３０２ｂおよび座標整合処理部３０２ｃを含む。本体制御回路３０２の機能部は、本体制御回路３０２のＣＰＵが本体メモリ３０３に記憶された移動設定プログラムを実行することにより実現される。本体制御回路３０２の機能部の一部または全てが電子回路等のハードウェアにより実現されてもよい。以下、第２の実施の形態に係る移動設定処理について、図２５の各機能部の動作とともに説明する。

図２６および図２７は、第２の実施の形態に係る移動設定処理の一例を示すフローチャートである。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、使用者Ｕは、上記の移動設定作業を行う際、図２の本体操作部３２０を操作することにより当該移動設定作業の開始を入力する。図２６および図２７の移動設定処理は、図２５の本体制御回路３０２のＣＰＵが移動設定作業の開始の入力に応答して移動設定プログラムを実行することにより行われる。移動設定処理により、三次元座標測定装置１における設定負担軽減機能が発揮される。

移動設定処理が開始されると、図２５の誘導画像生成部３０２ｂは、ヘッド俯瞰画像ｉ１００を本体表示部３１０に表示させる（ステップＳ１４１）。また、図２５の本体制御回路３０２は、撮像ヘッド１００の移動前にプローブ２００を設置することを促す画像（メッセージ等）を本体表示部３１０に表示させる（ステップＳ１４２）。上記のステップＳ１４１，Ｓ１４２の処理時における本体表示部３１０の表示態様は、図２１の下段に示される画面表示例に対応する。

次に、本体制御回路３０２は、プローブ２００の複数のマーカｅｑが可動カメラ１２０で撮像されることにより、複数のマーカｅｑが検出されたか否かを判定する（ステップＳ１４３）。本体制御回路３０２は、複数のマーカｅｑが検出されない場合、当該ステップＳ１４３の処理を繰り返す。一方、誘導画像生成部３０２ｂは、複数のマーカｅｑが検出された場合に、複数のマーカｅｑの第１の座標系に従う座標を算出し、算出結果に基づいてプローブ俯瞰画像ｉ２１０の画像データを生成する。それにより、誘導画像生成部３０２ｂは、プローブ俯瞰画像ｉ２１０を本体表示部３１０に表示されているヘッド俯瞰画像ｉ１００上に重畳表示させる（ステップＳ１４４）。

プローブ俯瞰画像ｉ２１０の生成および重畳表示は、微小周期で更新される。それにより、使用者Ｕは、本体表示部３１０に表示されるヘッド俯瞰画像ｉ１００およびプローブ俯瞰画像ｉ２１０に基づいて、リアルタイムで撮像ヘッド１００とプローブ２００との位置関係を把握することができる。上記のステップＳ１４４の処理時における本体表示部３１０の表示態様は、図２２の下段に示される画面表示例に対応する。

次に、本体制御回路３０２は、プローブ２００の設置が完了したか否かを判定する（ステップＳ１４５）。プローブ２００の設置が完了したか否かは、例えば、使用者Ｕが本体操作部３２０またはタッチパネルディスプレイ２３０を操作することによりプローブ２００の設置の完了が入力されたか否かに基づいて行われる。

ステップＳ１４５において、プローブ２００の設置が完了していない場合、本体制御回路３０２は、処理をステップＳ１４３に戻す。一方、プローブ２００の設置が完了した場合、図２５の座標算出部３０２ａは、複数のマーカｅｑの第１の座標系に従う座標を算出し、算出結果を共通基準位置の第１の座標系に従う座標として本体メモリ３０３に記憶させる（ステップＳ１４６）。その後、本体制御回路３０２は、撮像ヘッド１００の移動を促す画像（メッセージ等）を本体表示部３１０に表示させる（ステップＳ１４７）。

次に、本体制御回路３０２は、ステップＳ１４３の処理と同様に、プローブ２００の複数のマーカｅｑが可動カメラ１２０で撮像されることにより、複数のマーカｅｑが検出されたか否かを判定する（ステップＳ１４８）。

本体制御回路３０２は、複数のマーカｅｑが検出されない場合、当該ステップＳ１４８の処理を繰り返す。一方、誘導画像生成部３０２ｂは、複数のマーカｅｑが検出された場合に、現在の撮像ヘッド１００の状態に応じて算出される複数のマーカｅｑの位置を示す座標に基づいて、プローブ２００の複数のマーカｅｑに対する撮像ヘッド１００の位置および姿勢を算出する（ステップＳ１４９）。また、誘導画像生成部３０２ｂは、算出結果に基づいて本体表示部３１０に表示されるヘッド俯瞰画像ｉ１００とプローブ画像ｉ２００との位置関係を調整する（ステップＳ１５０）。上記のステップＳ１４８～Ｓ１５０の処理時における本体表示部３１０の表示態様は、図２３および図２４に示される画面表示例に対応する。

その後、本体制御回路３０２は、撮像ヘッド１００の移動が完了したか否かを判定する（ステップＳ１５１）。撮像ヘッド１００の移動が完了したか否かは、例えば、使用者Ｕが本体操作部３２０またはタッチパネルディスプレイ２３０を操作することにより撮像ヘッド１００の移動の完了が入力されたか否かに基づいて行われる。

ステップＳ１５１において、撮像ヘッド１００の移動が完了していない場合、本体制御回路３０２は、処理をステップＳ１４８に戻す。一方、撮像ヘッド１００の移動が完了した場合、図２５の座標算出部３０２ａは、複数のマーカｅｑの第２の座標系に従う座標を算出し、算出結果を共通基準位置の第２の座標系に従う座標として本体メモリ３０３に記憶させる（ステップＳ１５２）。

次に、図２５の座標整合処理部３０２ｃは、本体メモリ３０３に記憶された共通基準位置の第１の座標系に従う座標および第２の座標系に従う座標に基づいて、撮像ヘッド１００の移動の前後の座標系の整合をとるための整合処理を行う（ステップＳ１２８）。具体的には、座標整合処理部３０２ｃは、撮像ヘッド１００の移動前に対応する装置座標系（上記の第１の座標系）と、撮像ヘッド１００の移動後の装置座標系（上記の第２の座標系）との整合をとるための整合処理を行う。この整合処理は、第１の座標系を第２の座標系に変換する変換情報を生成すること、および生成された変換情報を本体メモリ３０３に記憶させることを含む。その後、本体制御回路３０２は、移動設定処理を終了する。

＜３＞第２の実施の形態の効果
本実施の形態に係る三次元座標測定装置１は、設定負担軽減機能を有する。それにより、使用者Ｕは、移動設定作業時に、本体表示部３１０に表示されるヘッド俯瞰画像ｉ１００およびプローブ画像ｉ２００の位置関係に基づいて、第１の座標系と第２の座標系とを整合させることが可能な撮像ヘッド１００とプローブ２００との位置関係を容易に把握することができる。それにより、撮像ヘッド１００の移動の前後で、測定点の座標系の整合をとるための使用者Ｕの作業負担が軽減される。その結果、三次元座標測定装置１による測定可能な範囲を容易かつ適切に拡大することが可能になる。

３．他の実施の形態
（ａ）上記のように、第１の実施の形態に係る設定負担低減機能と第２の実施の形態に係る設定負担低減機能とは、使用者Ｕの移動設定作業の内容とともに異なるが、三次元座標測定装置１は、第１の実施の形態に係る設定負担低減機能と第２の実施の形態に係る設定負担低減機能とを選択的に使用可能に構成されてもよい。この場合、使用者Ｕは、測定対象物Ｓの種類および形状の測定内容等に応じて、より適切な方法で移動設定作業を行うことができる。

（ｂ）第１の実施の形態においては、移動設定作業時に使用者Ｕが３つの設定点を指示することにより、それらの３つの設定点の座標の測定結果に基づいて整合情報が生成されるが、本発明はこれに限定されない。移動設定作業時に、使用者Ｕは、４つの設定点を指示してもよいし、５つ以上の設定点を指示してもよい。この場合、撮像ヘッド１００の移動の前後で設定点の指示の精度が著しく低下しない場合には、設定点の数が多いほどより適切な整合情報を得ることが可能になる。

（ｃ）第１の実施の形態においては、測定対象物Ｓの一部に対して複数の設定点が指示されるが、本発明はこれに限定されない。設定点は、移動設定作業時に、本体表示部３１０に表示される移動前画像Ｉ１０に対応する空間内で指示されればよい。したがって、測定対象物Ｓとは異なる部材（例えば、測定対象物Ｓが載置されたステージ等）の一部に、設定点が指示されてもよい。

（ｄ）第１の実施の形態においては、移動設定作業による撮像ヘッド１００の移動後かつ複数の設定点の指示後に、本体表示部３１０に設定点偏差一覧ｉＥおよび複数の削除ボタンｂｄが表示されるが、設定点偏差一覧ｉＥおよび削除ボタンｂｄのうち少なくとも一方は表示されなくてもよい。

この場合、本体制御回路３０２は、偏差算出部３０２ｄにより算出される設定点ごとの偏差と、予め定められたしきい値とに基づいて、各設定点についての指示状態の良否を判定し、判定結果または判定結果に応じたメッセージ（再指示を行うべきメッセージ等）を本体表示部３１０に表示させてもよい。

（ｅ）第１の実施の形態に係る三次元座標測定装置１は、接触部２１１ａを所望の位置に位置決めすることが可能に構成された治具を備えてもよい。例えば、上記のプローブ２００の接触部２１１ａは、球形状を有する。そこで、治具は、すり鉢状の被接触部と、例えばマグネットまたは接着部材等により当該被接触部を任意の位置に固定可能な固定機構とを有してもよい。すり鉢状の被接触部によれば、球形状を有する接触部２１１ａが押し当てられることにより、当該接触部２１１ａを当該非接触部内の一意の点に位置決めすることが可能となる。

上記の治具を用いる場合には、移動設定作業の開始時に、複数の設定点にそれぞれ対応する位置に複数の治具をそれぞれ設ける。それにより、使用者Ｕは、撮像ヘッド１００の移動の前後で、プローブ２００の接触部２１１ａを各治具の非接触部に押し当てる。それにより、使用者Ｕは、複数の設定点を適切に指示することができる。

なお、測定対象物Ｓまたはその周辺に位置する部材に、接触部２１１ａの直径よりも小さい直径を有する円形の開口部（例えば、ねじ孔）が存在する場合には、当該開口部の位置を設定点としてもよい。この場合、上記の治具等を用いることなく、使用者Ｕは比較的容易かつ適切に、設定点の指示を行うことができる。

（ｆ）第１の実施の形態に係る三次元座標測定装置１においては、撮像ヘッド１００の移動の前後で３以上の測定点が指示されることにより、整合情報が生成される。三次元座標測定装置１により、同一形状を有する複数の測定対象物Ｓの共通部分について移動設定作業を伴う形状測定を行う場合、使用者Ｕは、１つの測定対象物Ｓごとに同一の移動設定作業を繰り返す必要がある。

したがって、三次元座標測定装置１の本体メモリ３０３には、測定対象物Ｓの種類ごと、または測定対象物Ｓの測定内容ごとに、移動設定作業に関する情報のファイルが記憶されてもよい。この場合、移動設定作業に関する情報は、一の形状を有する測定対象物Ｓの移動設定作業時に指示されるべき複数の設定点の位置を示す情報を含んでもよい。また、移動設定作業に関する情報は、測定対象物Ｓに対する撮像ヘッド１００の移動前の相対位置、および測定対象物Ｓに対する撮像ヘッド１００の移動後の相対位置等を含んでもよい。これらの情報が、本体表示部３１０上に提示されることにより、使用者Ｕは移動設定作業をさらに効率よく行うことができる。

（ｇ）第２の実施の形態に係る三次元座標測定装置１においては、ヘッド俯瞰画像ｉ１００の視野範囲画像ｉ１０２により、撮像ヘッド１００における可動カメラ１２０の撮像可能範囲が平面図で示される。また、第２の実施の形態に係る三次元座標測定装置１においては、プローブ俯瞰画像ｉ２１０の照射範囲画像ｉ２１２により、プローブ２００の複数のマーカｅｑから発生される光の照射範囲が平面図で示される。しかしながら、本発明はこれらに限定されない。

本体表示部３１０には、第２の実施の形態に係る移動設定作業時に、上記の視野範囲画像ｉ１０２に加えて、または上記の視野範囲画像ｉ１０２に代えて、可動カメラ１２０の撮像可能範囲の側面図が表示されてもよい。さらに、本体表示部３１０には、第２の実施の形態に係る移動設定作業時に、上記のプローブ俯瞰画像ｉ２１０に加えて、または上記のプローブ俯瞰画像ｉ２１０に代えて、プローブ２００の複数のマーカｅｑから発生される光の照射範囲の側面図が表示されてもよい。この場合、撮像ヘッド１００を上下方向に移動させつつ測定対象物Ｓの測定可能範囲を拡大することができる。

（ｈ）第２の実施の形態に係る三次元座標測定装置１は、撮像ヘッド１００の移動の前後でプローブ２００を固定するための固定具を備えてもよい。固定具は、プローブ２００の一部を着脱可能に支持する支持部と、例えばマグネットまたは接着部材等により当該支持部を任意の位置に固定可能な固定機構とを有してもよい。この場合、上記の固定具を用いることにより、第２の実施の形態に係る移動設定作業がより適切に行われる。

（ｉ）第１および第２の実施の形態に係る三次元座標測定装置１においては、整合情報として、第１の座標系を第２の座標系に変換する変換情報が生成されるが、本発明はこれに限定されない。整合情報として、第２の座標系を第１の座標系に変換する変換情報が生成されてもよいし、第１の座標系および第２の座標系を第１の座標系および第２の座標系とは異なる第３の座標系に変換する変換情報が生成されてもよい。これらの場合においても、生成された変換情報を用いることにより、撮像ヘッド１００の移動の前後で指示された複数の測定点の座標を共通の座標系に従う座標に変換することができる。

（ｊ）第１および第２の実施の形態は本発明を接触式のプローブ２００とそのプローブ２００を撮像することによりプローブ２００により指示された測定点の座標を算出する三次元座標測定装置に適用した例であるが、本発明の適用可能な範囲は、上記の例に限定されない。

本発明は、プローブ等により指示される測定点の座標を、光学的、電気的または機械的手段により算出可能な他の三次元座標測定装置にも適用することが可能である。具体的には、本発明は、所望の位置に配置されたターゲットにレーザ光を照射するとともに、ターゲットから反射されるレーザ光を受けることによりターゲットの位置を算出する三次元座標測定装置（いわゆる、レーザトラッカ）に適用することもできる。

また、本発明は、多関節アームにより指示されたプローブを用いて測定点を指示することにより、多関節アームの複数の関節部分に内蔵されたエンコーダの出力に基づいて指示された測定点の位置を算出する三次元座標測定装置に適用することもできる。

また、本発明は、カメラ等により測定対象物Ｓの少なくとも一部の形状または測定点の位置を非接触で取得可能な非接触式のプローブとそのプローブを撮像することにより、当該プローブにより取得された測定対象物Ｓの少なくとも一部の座標を算出する三次元座標測定装置に適用することもできる。このような三次元座標測定装置として、例えば、カメラ式ＣＭＭ（Coordinate Measuring Machine）またはマーカー検知式ＣＭＭ等がある。

４．請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることができる。

上記実施の形態においては、三次元座標測定装置１が三次元座標測定装置の例であり、撮像ヘッド１００の移動前の設置状態が第１の設置状態の例であり、撮像ヘッド１００の移動後の設置状態が第２の設置状態の例であり、プローブ２００がプローブの例であり、撮像ヘッド１００が本体部の例であり、本体メモリ３０３が記憶部の例であり、本体制御回路３０２が測定部の例であり、本体制御回路３０２および座標算出部３０２ａが座標算出部の例であり、座標整合処理部３０２ｃが座標整合処理部の例であり、誘導画像生成部３０２ｂが誘導画像生成部の例である。

また、プローブカメラ２０８がプローブ撮像部の例であり、可動カメラ１２０が本体撮像部の例であり、プローブ２００の複数のマーカｅｑが複数の測定マーカの例であり、複数の設定点を示す指標が移動前画像Ｉ１０上に重畳表示された誘導画像（図１４等）が第１の誘導画像の例であり、ヘッド俯瞰画像ｉ１００およびプローブ画像ｉ２００が第２の誘導画像の例である。

５．実施の形態の総括
（第１項）第１項に係る三次元座標測定装置は、
測定点を指示するプローブと、
前記プローブの位置および姿勢に関する情報を生成する本体部と、
前記本体部により生成された情報に基づいて測定点を指示する前記プローブの位置および姿勢を測定するとともに、測定された当該プローブの位置および姿勢に基づいて、前記本体部の設置状態に応じて定義される座標系上の前記測定点の座標を算出する座標算出部と、
前記本体部の設置状態が第１の設置状態であるときに前記座標算出部により算出された第１の測定点の座標を記憶する記憶部と、
前記本体部の設置状態が前記第１の設置状態から第２の設置状態に変更される場合に、前記第１の設置状態に対応する第１の座標系と、当該第２の設置状態に対応する第２の座標系とを整合させる座標整合処理部と、
前記座標整合処理部により整合された前記第１の座標系および前記第２の座標系、前記記憶部に記憶された前記第１の測定点の座標、ならびに、前記本体部の設置状態が第２の設置状態であるときに前記座標算出部により算出された第２の測定点の座標に基づいて、前記第１の測定点と当該第２の測定点を跨ぐ測定を行う測定部と、
前記第１の座標系と前記第２の座標系を整合させるために前記プローブと前記本体部の相対的な位置関係に基づく誘導画像を生成する誘導画像生成部とを備える。

上記の三次元座標測定装置によれば、使用者は、第１の座標系と第２の座標系とを整合させる際に、上記の誘導画像に基づいて、プローブの操作を容易かつ適切に行ったり、予め定められた本体部の設置状態の変更可能範囲を容易に把握したりすることができる。それにより、本体部の設置状態の変更を容易かつ適切に行うことができる。

したがって、本体部の設置状態の変更の前後で、測定点の座標系の整合をとるための使用者の作業負担が軽減される。これらの結果、三次元座標測定装置による測定可能な範囲を容易かつ適切に拡大することが可能になる。

（第２項）第１項に記載の三次元座標測定装置において、
前記座標整合処理部は、前記第１の座標系および前記第２の座標系のうち少なくとも一方の座標系を共通の座標系に変換するための整合情報を生成してもよい。

この場合、整合情報に基づいて、本体部の設置状態の変更の前後で指示された複数の測定点の座標を共通の座標系に従って表すことが可能になる。

（第３項）第１項または第２項に記載の三次元座標測定装置において、
前記プローブは、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させるための設定点をさらに指示可能に構成され、
前記誘導画像生成部は、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させるために操作されるべき前記プローブの操作手順を示す画像を前記誘導画像として生成し、
前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させるために操作されるべき前記プローブの操作手順は、前記本体部が前記第１の設置状態にあるときに前記プローブにより指示された第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点にそれぞれ対応する設定点を、前記本体部が前記第２の設置状態にあるときに前記プローブにより指示することを含み、
前記誘導画像は、前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点を示す画像であってもよい。

この場合、使用者は、本体部が第２の設置状態にあるときに、誘導画像に基づいて、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点にそれぞれ対応する設定点をプローブにより容易かつ適切に指示することができる。

（第４項）第３項に記載の三次元座標測定装置において、
前記座標整合処理部は、前記本体部が前記第１の設置状態にあるときの前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点の前記第１の座標系に従う座標と、前記本体部が前記第２の設置状態にあるときの前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点にそれぞれ対応する設定点の前記第２の座標系に従う座標とに基づいて、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させてもよい。

この場合、本体部が第１の設置状態にあるときの第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の指示、および本体部が第２の設置状態にあるときの第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点にそれぞれ対応する設定点の指示により、第１の座標系と第２の座標系との整合がとられる。

（第５項）第３項または第４項に記載の三次元座標測定装置において、
前記三次元座標測定装置は、
前記プローブに一体的に固定され、前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点を含む対象領域を撮像することにより前記対象領域を示す画像を生成するためのプローブ撮像部をさらに含み、
前記プローブ撮像部は、前記プローブに一体的に固定され、
前記誘導画像は、前記本体部が前記第１の設置状態にあるときに前記プローブ撮像部により生成された前記対象領域を示す画像上に、前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点を示す画像が重畳表示された画像を含んでもよい。

この場合、プローブ撮像部がプローブに一体的に固定されているので、プローブ撮像部の撮像視野は、プローブの位置および姿勢により一義的に定まる。これにより、本体部が第１の設置状態にあるときにプローブ撮像部により生成された画像においては、第１の座標系に従う座標が算出された第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置を正確に示すことができる。したがって、使用者は、誘導画像に基づいて、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点の位置を容易かつ正確に把握することができる。

その結果、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点にそれぞれ対応する設定点の指示がより適切に行われ、第１の座標系と第２の座標系との整合処理の精度が向上する。

（第６項）第３項～第５項のいずれか一項に記載の三次元座標測定装置において、
前記三次元座標測定装置は、
前記本体部が前記第１の設置状態にあるときに前記プローブにより指示された前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点の間の相対的な第１の位置関係と、前記本体部が前記第２の設置状態にあるときに前記プローブにより指示された前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点にそれぞれ対応する設定点の間の相対的な第２の位置関係との間の偏差情報を生成する偏差生成部をさらに備えてもよい。

この場合、使用者は、第１の位置関係と第２の位置関係との間の偏差情報に基づいて、第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点にそれぞれ対応する設定点の指示の良否を容易に認識することができる。

（第７項）第１項または第２項に記載の三次元座標測定装置において、
前記誘導画像生成部は、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させるために予め定められた前記本体部の設置状態の変更可能範囲を示す画像を前記誘導画像として生成し、
前記本体部は、前記プローブを撮像することにより前記プローブの画像を前記プローブの位置および姿勢に関する情報として生成するための本体撮像部を含み、
前記誘導画像は、前記予め定められた本体部の設置状態の変更可能範囲として前記本体撮像部により前記プローブを撮像可能な範囲を示す画像であってもよい。

この場合、使用者は、誘導画像に基づいて、本体撮像部によりプローブを撮像可能な範囲を容易に把握することができる。それにより、本体部の設置状態の変更を容易かつ適切に行うことができる。

（第８項）第７項に記載の三次元座標測定装置において、
前記プローブは、複数の測定マーカを有し、
前記本体撮像部が前記複数の測定マーカを撮像することにより前記複数の測定マーカを示す画像が生成され、
前記座標算出部は、前記プローブの位置および姿勢を測定する際に、前記複数の測定マーカの画像に基づいて、前記本体部の設置状態に応じて定義される座標系上の前記複数の測定マーカの座標をさらに算出し、
前記整合情報生成部は、前記プローブが固定された状態で、前記本体部が前記第１の設置状態にあるときに算出される前記第１の座標系に従う前記複数の測定マーカの座標と、前記本体部が前記第２の設置状態にあるときに算出される前記第２の座標系に従う前記複数の測定マーカの座標とに基づいて、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させてもよい。

この場合、プローブが固定された状態で、本体部を第１の設置状態にして本体撮像部により複数の測定マーカを撮像すること、および本体部を第２の設置状態にして本体撮像部により複数の測定マーカを撮像することにより、第１の座標系と第２の座標系との整合がとられる。

（第９項）第８項に記載の三次元座標測定装置において、
前記本体撮像部により前記プローブを撮像可能な範囲を示す画像は、前記本体撮像部の撮像視野および前記測定マーカから発生される光の照射範囲のうち少なくとも一方を含んでもよい。

この場合、使用者は、誘導画像に基づいて、本体部の設置状態の変更をより容易かつ適切に行うことができる。

（第１０項）第１項に記載の三次元座標測定装置において、
前記誘導画像生成部は、第１の誘導画像および第２の誘導画像のうち少なくとも一方の画像を前記誘導画像として生成し、
前記第１の誘導画像は、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させるために操作されるべき前記プローブの操作手順を示す画像であり、
前記第２の誘導画像は、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させるために予め定められた前記本体部の設置状態の変更可能範囲を示す画像であってもよい。

この場合、使用者は、第１の誘導画像に基づいて、第１の座標系と第２の座標系とを整合させるために行われるべきプローブの操作を容易かつ適切に行うことができる。あるいは、使用者は、第２の誘導画像に基づいて、第１の座標系と第２の座標系とを整合させるために予め定められた本体部の設置状態の変更可能範囲を容易に把握することができる。それにより、本体部の設置状態の変更を容易かつ適切に行うことができる。

１…三次元座標測定装置，２…平面，１０…基準スタンド，２０…固定連結部，３０…支持部材，４０…可動部材，５０…蛇腹，９０…ケーシング，１００…撮像ヘッド，１１０…基準カメラ，１２０…可動カメラ，１３０…マーカ駆動回路，１４０…回転駆動回路，１５０…ヘッド制御回路，１６０…無線通信回路，１７０…通信回路，１８０…俯瞰カメラ，１９０…参照部材，２００…プローブ，２０１…プローブ制御部，２０２…表示灯，２０３…バッテリ，２０４…マーカ駆動回路，２０５…プローブメモリ，２０６…無線通信回路，２０７…モーションセンサ，２０８…プローブカメラ，２１０…プローブケーシング，２１０ａ…前端部，２１０ｂ…後端部，２１０ｃ…上面部，２１０ｄ…底面部，２１１…スタイラス，２１１ａ…接触部，２２０…把持部，２２１…プローブ操作部，２３０…タッチパネルディスプレイ，２３１…プローブ表示部，２３２…タッチパネル，２９０…目標部材，３００…処理装置，３０１…通信回路，３０２…本体制御回路，３０２ａ…座標算出部，３０２ｂ…誘導画像生成部，３０２ｃ…座標整合処理部，３０２ｄ…偏差算出部，３０３…本体メモリ，３１０…本体表示部，３１０Ｌ…左表示領域，３１０Ｒ…右表示領域，３２０…本体操作部，ＣＡ…ケーブル，Ｉ１０…移動前画像，Ｉ２０…移動後画像，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１１，Ｍ１２…メッセージ，Ｓ…測定対象物，Ｕ…使用者，ｂｄ…削除ボタン，ｅｐ，ｅｑ…マーカ，ｉ１００…ヘッド俯瞰画像，ｉ１０１…ヘッド画像，ｉ１０２…視野範囲画像，ｉ１９０…初期状態画像，ｉ２００…プローブ画像，ｉ２１０…プローブ俯瞰画像，ｉ２１１…プローブ位置画像，ｉ２１２…照射範囲画像，ｉＥ…設定点偏差一覧，ｉＳ…画像，ｍ１，ｍ２…測定点，ｓ１…ベース部，ｓ２…突出部，ｓ１１…上面，ｓ１２，ｓ２１，ｓ２２…上面

Claims (10)

1. 測定点を指示するプローブと、
   前記プローブの位置および姿勢に関する情報を生成する本体部と、
   前記本体部により生成された情報に基づいて測定点を指示する前記プローブの位置および姿勢を測定するとともに、測定された当該プローブの位置および姿勢に基づいて、前記本体部の設置状態に応じて定義される座標系上の前記測定点の座標を算出する座標算出部と、
   前記本体部の設置状態が第１の設置状態であるときに前記座標算出部により算出された第１の測定点の座標を記憶する記憶部と、
   前記本体部の設置状態が前記第１の設置状態から第２の設置状態に変更される場合に、前記第１の設置状態に対応する第１の座標系と、当該第２の設置状態に対応する第２の座標系とを整合させる座標整合処理部と、
   前記座標整合処理部により整合された前記第１の座標系および前記第２の座標系、前記記憶部に記憶された前記第１の測定点の座標、ならびに、前記本体部の設置状態が第２の設置状態であるときに前記座標算出部により算出された第２の測定点の座標に基づいて、前記第１の測定点と当該第２の測定点を跨ぐ測定を行う測定部と、
   前記第１の座標系と前記第２の座標系を整合させるために前記プローブと前記本体部の相対的な位置関係に基づく誘導画像を生成する誘導画像生成部とを備える、三次元座標測定装置。
2. 前記座標整合処理部は、前記第１の座標系および前記第２の座標系のうち少なくとも一方の座標系を共通の座標系に変換するための整合情報を生成する、請求項１記載の三次元座標測定装置。
3. 前記プローブは、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させるための設定点をさらに指示可能に構成され、
   前記誘導画像生成部は、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させるために操作されるべき前記プローブの操作手順を示す画像を前記誘導画像として生成し、
   前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させるために操作されるべき前記プローブの操作手順は、前記本体部が前記第１の設置状態にあるときに前記プローブにより指示された第１の設定点、第２の設定点および第３の設定点にそれぞれ対応する設定点を、前記本体部が前記第２の設置状態にあるときに前記プローブにより指示することを含み、
   前記誘導画像は、前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点を示す画像である、請求項１または２記載の三次元座標測定装置。
4. 前記座標整合処理部は、前記本体部が前記第１の設置状態にあるときの前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点の前記第１の座標系に従う座標と、前記本体部が前記第２の設置状態にあるときの前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点にそれぞれ対応する設定点の前記第２の座標系に従う座標とに基づいて、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させる、請求項３記載の三次元座標測定装置。
5. 前記プローブに一体的に固定され、前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点を含む対象領域を撮像することにより前記対象領域を示す画像を生成するためのプローブ撮像部をさらに含み、
   前記プローブ撮像部は、前記プローブに一体的に固定され、
   前記誘導画像は、前記本体部が前記第１の設置状態にあるときに前記プローブ撮像部により生成された前記対象領域を示す画像上に、前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点を示す画像が重畳表示された画像を含む、請求項３記載の三次元座標測定装置。
6. 前記本体部が前記第１の設置状態にあるときに前記プローブにより指示された前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点の間の相対的な第１の位置関係と、前記本体部が前記第２の設置状態にあるときに前記プローブにより指示された前記第１の設定点、前記第２の設定点および前記第３の設定点にそれぞれ対応する設定点の間の相対的な第２の位置関係との間の偏差情報を生成する偏差生成部をさらに備える、請求項３記載の三次元座標測定装置。
7. 前記誘導画像生成部は、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させるために予め定められた前記本体部の設置状態の変更可能範囲を示す画像を前記誘導画像として生成し、
   前記本体部は、前記プローブを撮像することにより前記プローブの画像を前記プローブの位置および姿勢に関する情報として生成するための本体撮像部を含み、
   前記誘導画像は、前記予め定められた本体部の設置状態の変更可能範囲として前記本体撮像部により前記プローブを撮像可能な範囲を示す画像である、請求項１または２記載の三次元座標測定装置。
8. 前記プローブは、複数の測定マーカを有し、
   前記本体撮像部が前記複数の測定マーカを撮像することにより前記複数の測定マーカを示す画像が生成され、
   前記座標算出部は、前記プローブの位置および姿勢を測定する際に、前記複数の測定マーカの画像に基づいて、前記本体部の設置状態に応じて定義される座標系上の前記複数の測定マーカの座標をさらに算出し、
   前記整合情報生成部は、前記プローブが固定された状態で、前記本体部が前記第１の設置状態にあるときに算出される前記第１の座標系に従う前記複数の測定マーカの座標と、前記本体部が前記第２の設置状態にあるときに算出される前記第２の座標系に従う前記複数の測定マーカの座標とに基づいて、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させる、請求項７記載の三次元座標測定装置。
9. 前記本体撮像部により前記プローブを撮像可能な範囲を示す画像は、前記本体撮像部の撮像視野および前記測定マーカから発生される光の照射範囲のうち少なくとも一方を含む、請求項８記載の三次元座標測定装置。
10. 前記誘導画像生成部は、第１の誘導画像および第２の誘導画像のうち少なくとも一方の画像を前記誘導画像として生成し、
    前記第１の誘導画像は、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させるために操作されるべき前記プローブの操作手順を示す画像であり、
    前記第２の誘導画像は、前記第１の座標系と前記第２の座標系とを整合させるために予め定められた前記本体部の設置状態の変更可能範囲を示す画像である、請求項１記載の三次元座標測定装置。

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