空間座標測定システムおよび空間座標測定方法
【課題】 角度情報を使用せずに、距離情報のみでターゲットの空間座標を精度良く特定することができる空間座標測定システムおよび空間座標測定方法を提供する。
【解決手段】 この空間座標測定システムは、測定物Ｗ上に設けられた一つのターゲットＴｇの空間座標を求める空間座標測定システムである。空間座標がそれぞれ特定された少なくとも３個以上のレーザートラッカー１と、前記３個以上のレーザートラッカー１のうちの３個のレーザートラッカー１から、前記一つのターゲットＴｇに対しレーザー光Ｌｂをそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカー１の空間座標とから、前記ターゲットＴｇの空間座標を求める演算手段３とを有する。
【解決手段】 この空間座標測定システムは、測定物Ｗ上に設けられた一つのターゲットＴｇの空間座標を求める空間座標測定システムである。空間座標がそれぞれ特定された少なくとも３個以上のレーザートラッカー１と、前記３個以上のレーザートラッカー１のうちの３個のレーザートラッカー１から、前記一つのターゲットＴｇに対しレーザー光Ｌｂをそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカー１の空間座標とから、前記ターゲットＴｇの空間座標を求める演算手段３とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空間座標測定システムおよび空間座標測定方法に関し、例えば、生産分野、計測分野において、素材、生産物や建築物、自然物等の物体の空間的座標を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガイドとなるレーザー光の方向を、２軸のモータで制御し、移動するターゲットに追従させるレーザートラッキング技術が公知である（特許文献１）。この場合、モータに取り付けた２軸のエンコーダを用いて、移動するターゲットの空間的な方向を知ることができる。
ターゲットはレトロリフレクターあるいは単にリフレクターと呼ばれるそれぞれ直交する３枚の鏡を使用した反射鏡を用いるのが一般的である。このリフレクターは、どのような場合でも入射した方向に光を返すことができる。
【０００３】
また、レーザーで距離を測る技術は確立されており、例えば、アジレント社(旧ヒューレット・パッカード社)、レニショー社等のレーザー干渉計では、数メートルの距離を、ナノメートル単位の分解能で測定することができる（特許文献２）。
【０００４】
これら二つの技術を組み合わせた装置は、レーザートラッカーと称されて、その装置からターゲットまでの距離と空間的な角度を測定し、その装置を基準とした、ターゲットの空間位置を特定することが可能である。それらは、API(Automated Precision Inc.)社、FARO社等から商品化されており、その原理が公開されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１６５１１４号公報
【特許文献２】特開平５−２６４２１５号公報
【特許文献３】特表２００３−５０６６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザートラッカーの場合、ターゲットの座標(X,Y,Z)は、レーザー光で測定した距離 L とその空間的な角度（θ、φ）の3つの数値から決定することができる。この場合、距離 L の分解能は１nm程度まで実現可能であるにもかかわらず、角度（θ、φ）はモータに20ビットのエンコーダを使用しても1.2秒であり、1ｍの位置に換算して5.8μｍの分解能となる(計算式： tan(1.2/3600) x 1000000 = 5.8）。
精度も同様に距離に比べて角度の方が大幅に悪い。したがって、ターゲットの座標測定精度を向上させようとすると、測定距離に比べ、測定角度の精度が問題となる。
【０００７】
この発明の目的は、角度情報を使用せずに、距離情報のみでターゲットの空間座標を精度良く特定することができる空間座標測定システムおよび空間座標測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明における第１の発明の空間座標測定システムは、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、空間座標がそれぞれ特定された少なくとも３個以上のレーザートラッカーと、前記３個以上のレーザートラッカーのうちの３個のレーザートラッカーから、前記一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
数学的には、直線上になく座標のわかっている３点からある任意の点までのそれぞれの距離がわかれば、前記任意の点の座標は計算できる。通常解は２個あるが、常識的には判別は可能である。
この構成によると、３個のレーザートラッカーから、一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求めることができる。この場合、ターゲットに対する角度を測定しないため、測定角度の精度が問題とならず、距離の測定精度を向上することで、ターゲットの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。
【００１０】
前記レーザートラッカーを４個以上設け、前記演算手段は、前記４個以上のレーザートラッカーのうちの３個のレーザートラッカーを使用して前記ターゲットの空間座標を求める演算を、使用するレーザートラッカーを順次変更して複数回行い、これら複数回行った演算結果を平均化するものであっても良い。
この場合、ターゲットの空間座標を求めた一つの演算結果が誤差を含んでいる場合であっても、複数の演算結果を平均化することで、ターゲットの空間座標をさらに精度良く求めることが可能となる。
【００１１】
この発明における第２の発明の空間座標測定システムは、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、空間座標が特定される１個のレーザートラッカーを、直交する２軸に沿って移動可能な支持台上に配置し、この支持台を移動させて前記１個のレーザートラッカーにより同一直線上にない３点から、前記一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、支持台を順次移動停止させると共に、支持台上のレーザートラッカーは、同一直線上にない３点からターゲットまでの距離を測定する。測定された３箇所の距離の測定値と、前記３点のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を特定することができる。この場合にも、ターゲットに対する角度を測定することなく、ターゲットの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。１個のレーザートラッカーで足りるため、３個以上のレーザートラッカーを設ける構成に比べてシステム全体の構成を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。
【００１３】
この発明における第３の発明の空間座標測定システムは、測定物に一体に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、空間座標が特定される１個のレーザートラッカーを設け、前記測定物を、直交する２軸に沿って移動可能な支持台上に配置し、この支持台上の測定物およびターゲットを同一直線上にない３点の座標に移動させて、前記１個のレーザートラッカーから、前記３点の座標に存在するターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点の座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、支持台を順次移動停止させると共に、レーザートラッカーは、支持台上の測定物に一体のターゲットまでの３箇所の距離を測定する。測定された３箇所の距離の測定値と前記３点の座標とから、前記ターゲットの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。１個のレーザートラッカーで足りるため、３個以上のレーザートラッカーを設ける構成に比べてシステム全体の構成を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。
【００１５】
前記支持台を移動駆動させる移動手段を設けても良い。移動手段として、例えば、直交する２軸の各軸に沿ってボールねじ機構のねじ軸をそれぞれ設け、各ねじ軸を回転駆動するモータ等を設けることができる。なお前記モータによらず手動により支持台を移動駆動させても良い。
前記演算手段は、前記移動手段により測定物上に設けられたターゲットを移動させて得られる複数のターゲットの空間座標から、前記測定物の形状を推測するものであっても良い。
【００１６】
前記レーザートラッカーは、レーザー光を投光するレーザー光源と、前記レーザー光の反射光を受光し前記レーザー光源の投光するレーザー光と受光した反射光とから前記ターゲットまでの距離を測定する測長器と、前記レーザー光源から投光するレーザー光がターゲットに照射されて反射光が前記測長器に戻るように、前記レーザー光源の投光したレーザー光の照射方向を調整する光学機器とを有するものであっても良い。このように光学機器を調整することで、各レーザートラッカーの測長器は、ターゲットまでの距離をより正確に測定することができる。
【００１７】
前記演算手段は、前記ターゲットの空間座標を求める演算を複数回行い、それらの演算結果を平均化するものであっても良い。一つの演算結果が誤差を含んでいる場合であっても、複数の演算結果を平均化することで、ターゲットの空間座標をさらに精度良く求めることが可能となる。
【００１８】
この発明における空間座標測定方法は、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定方法であって、前記一つのターゲットに対し、空間座標が特定されるレーザートラッカーを相対的に変位させた３箇所の位置でそれぞれ前記一つのターゲットに対しレーザー光を照射させて測定した３箇所の距離の測定値を求める測定過程と、前記３箇所の距離の測定値と前記レーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算過程とを有することを特徴とする。
【００１９】
この構成によると、測定過程では、一つのターゲットに対し、レーザートラッカーを相対的に変位させた３箇所の位置でそれぞれ前記一つのターゲットに対しレーザー光を照射させて測定した３箇所の距離の測定値を求める。その後、演算過程において、前記３箇所の距離の測定値と前記レーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める。このように、ターゲットに対する角度を測定しないため、測定角度の精度が問題とならず、距離の測定精度を向上することで、ターゲットの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明における第１の発明の空間座標測定システムは、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、空間座標がそれぞれ特定された少なくとも３個以上のレーザートラッカーと、前記３個以上のレーザートラッカーのうちの３個のレーザートラッカーから、前記一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段とを有するため、角度情報を使用せずに、距離情報のみでターゲットの空間座標を精度良く特定することができる。
【００２１】
この発明における第２の発明の空間座標測定システムは、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、空間座標が特定される１個のレーザートラッカーを、直交する２軸に沿って移動可能な支持台上に配置し、この支持台を移動させて前記１個のレーザートラッカーにより同一直線上にない３点から、前記一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段を設けたため、角度情報を使用せずに、距離情報のみでターゲットの空間座標を精度良く特定することができる。
【００２２】
この発明における第３の発明の空間座標測定システムは、測定物に一体に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、空間座標が特定される１個のレーザートラッカーを設け、前記測定物を、直交する２軸に沿って移動可能な支持台上に配置し、この支持台上の測定物およびターゲットを同一直線上にない３点の座標に移動させて、前記１個のレーザートラッカーから、前記３点の座標に存在するターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点の座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段を設けたため、角度情報を使用せずに、距離情報のみでターゲットの空間座標を精度良く特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の一実施形態に係る空間座標測定システムの原理を概略示す図である。
【図２】同空間座標測定システムのレーザートラッカーの斜視図である。
【図３】同空間座標測定システムの制御系のブロック図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る空間座標測定システムの原理を概略示す図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る空間座標測定システムの原理を概略示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。
この実施形態に係る空間座標測定システムは、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求めるものである。以下の説明は、空間座標測定方法についての説明をも含む。図１に示すように、この例では、前記ターゲットＴｇは、測定物Ｗ上の一箇所に静止した状態で取り付けられるものである。ターゲットＴｇとして、例えば、球状のレトロリフレクターが用いられる。ただし、球状のレトロリフレクターに限定されるものではない。この空間座標測定システムは、３個のレーザートラッカー１と、演算手段３とを有する。前記３個のレーザートラッカー１は、同一直線上にない空間座標に配置される。これら３個の空間座標はそれぞれ特定されている。なお、この例では、３個のレーザートラッカー１を設けているが、４個以上のレーザートラッカー１を設けても良い。
【００２５】
図２に示すように、各レーザートラッカー１は、主に、レーザー光源４，測長器５、受光部６、光学機器Ｋ、および制御手段２を有する。レーザー光源４と測長器５は、一体化した機器であるレーザー測長器ＲＳを構成する。レーザー光源４は、ターゲットＴｇにレーザー光Ｌｂを照射させるものであり、測長器５は、前記ターゲットＴｇで反射したレーザー光Ｌｂを用いて前記ターゲットＴｇまでの距離を測定するものである。この測長器５は、レーザー光Ｌｂの反射光を受光しレーザー光源４の投光するレーザー光と受光した反射光とからターゲットＴｇまでの距離を測定する。測長器５として、例えば、干渉計または絶対距離計が使用される。これらレーザー光源４および測長器５は例えば一体に設けられケーシング７内部に収容される。
【００２６】
前記光学機器Ｋは、ハーフミラー８、Ｘ軸モータ９，Ｘ軸エンコーダ１０、Ｙ軸モータ１１，Ｙ軸エンコーダ１２、およびミラー１３を有する。Ｘ，Ｙ軸モータ９，１１におけるＸ軸，Ｙ軸は直交する２軸であり、Ｘ軸が筒状の前記ケーシング７に同心に配置される。Ｘ軸モータ９およびＸ軸エンコーダ１０は、ケーシング７の上端部にこのケーシング７に対し回転駆動可能に設けられる。Ｘ軸モータ９により回転可能に支持される回転体に、Ｙ軸モータ１１およびＹ軸エンコーダ１２が支持されている。前記ミラー１３は、このＹ軸モータ１１およびＹ軸エンコーダ１２のモータ軸に角変位可能に支持されている。
【００２７】
レーザー光源４から発せられたレーザー光Ｌｂは、ハーフミラー８を透過し、ミラー１３で反射した後前記ターゲットＴｇに到達する。この反射したレーザー光Ｌｂは、略同じ経路を通り照射元のレーザートラッカー１に戻り、前記ハーフミラー８で反射され、受光部６に到達する。この受光部６では、半導体位置検出素子（略称ＰＳＤ）または４分割フォトダイオードを用いて、到達したレーザー光Ｌｂがこの受光部６の中心に戻るように、Ｘ軸，Ｙ軸モータ９，１１を制御手段２により制御する。前記レーザートラッカー１に戻ったレーザー光Ｌｂの一部は、ハーフミラー８で反射されずに測長器５に入り、この測長器５は、レーザー光Ｌｂの反射光を受光しレーザー光源４の投光するレーザー光と受光した反射光とからターゲットＴｇまでの距離を測定する。
【００２８】
図１および図３に示すように、３個のレーザートラッカー１から、一つのターゲットＴｇに対しレーザー光Ｌｂをそれぞれ照射させ、前記ターゲットＴｇで反射したレーザー光は照射元のレーザートラッカー１に戻される。制御手段２は、例えばマイクロコンピュータやその他の電子機器で構成され、受光部６、Ｙ軸モータ１１の駆動回路であるＹ軸ドライバ１１ａ、Ｙ軸エンコーダ１２に電気的に接続される。また、制御手段２は、Ｘ軸モータ９の駆動回路であるＸ軸ドライバ９ａ、Ｘ軸エンコーダ１０に電気的に接続される。ターゲットＴｇの方向は、Ｘ軸エンコーダ１０およびＹ軸エンコーダ１２の値として計測される。
【００２９】
制御手段２は、受光部６からの信号に基づいて、Ｘ軸，Ｙ軸ドライバ９ａ，１１ａに、常にレーザー光Ｌｂが受光部中心に戻るように指令し、Ｘ軸，Ｙ軸モータ９，１１は指令値に基づいてミラー１３を直交するＸ軸，Ｙ軸まわりに角変位させる。これによりミラー１３を常に適切な方向に向ける。
演算手段３は、前記測長器５により測定された３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカー１の空間座標とから、ターゲットＴｇの空間座標を求める。
【００３０】
以上説明した空間座標測定システムによると、３個のレーザートラッカー１から、一つのターゲットＴｇに対しレーザー光Ｌｂをそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカー１の空間座標とから、前記ターゲットＴｇの空間座標を求めることができる。この場合、ターゲットＴｇに対する角度を測定しないため、測定角度の精度が問題とならず、距離の測定精度を向上することで、ターゲットＴｇの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。
【００３１】
制御手段２は、受光部６において到達した光が受光部中心に戻るように制御する。このように制御されたレーザー光Ｌｂを用いて測長器５により測定された３箇所の距離の測定値と、３個のレーザートラッカー１の空間座標とから、前記ターゲットＴｇの空間座標を精度良く求めることが可能となる。
前記レーザートラッカー１は４個以上としても良い。例えば、空間座標測定システムが４個のレーザートラッカー１を備えている場合、そのうちの３個を選ぶ組み合せは４通りある。前記４通りで測定した場合の解は８個出てくる。８個の解のうちの４個は同じ解となり、その他はばらばらの解になる。したがって、同じ解となる４個の解をターゲットＴｇの座標とすれば良い。実際には、これら４個の解には誤差が含まれており、前記４個の解を平均化することで、ターゲットＴｇの空間座標の精度向上をさらに図ることができる。
【００３２】
この発明の他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００３３】
前記のようにレーザートラッカー１を３個以上使用する代わりに、１個のレーザートラッカー１を移動させて使用することも可能である。ただし、３次元空間を測定するためには、レーザートラッカー１を一直線方向に移動するだけでなく別の方向にも移動させる必要がある。レーザートラッカー１を移動駆動させる移動手段は、例えば、直交する２軸に沿って移動可能なものを準備する。ただし、直交する２軸に必ずしも限定されるものではない。
図４に示す空間座標測定システムは、１個のレーザートラッカー１を、直交する２軸（つまりＸ軸およびＹ軸）に沿って移動可能な支持台１４上に配置したものである。同図に示すように、支持台１４を移動駆動させる移動手段Ｍとして、Ｙ軸にそれぞれ平行に設けられた一対のＹ軸ガイド１５，１５上にＹ軸可動部１６が支持され、Ｙ軸可動部１６はＹ軸方向に移動可能に構成されている。さらにＹ軸可動部１６上に、Ｘ軸にそれぞれ平行な一対のＸ軸ガイド１７，１７が設けられている。これらＸ軸ガイド１７，１７上に前記支持台１４が支持され、この支持台１４はＸ軸方向に移動可能に構成されている。Ｙ軸可動部１６を駆動させるボールねじ１７およびモータ１８が設けられ、支持台１４を駆動させるボールねじ１９およびモータ２０が設けられている。
【００３４】
この支持台１４上に配置されたレーザートラッカー１は、同一直線上にない３点からターゲットＴｇまでの距離を測定する。前記３点の空間座標と３箇所の距離とから、ターゲットＴｇの空間座標を特定する。支持台１４は制御手段２または演算手段３により移動可能に構成される。演算手段３は、支持台１４を移動させて前記１個のレーザートラッカー１により同一直線上にない３点から一つのターゲットＴｇに対しレーザー光Ｌｂをそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点のレーザートラッカー１の空間座標とから、ターゲットＴｇの空間座標を特定する。
【００３５】
この場合にも、ターゲットＴｇに対する角度を測定することなく、ターゲットＴｇの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。１個のレーザートラッカー１で足りるため、３個以上のレーザートラッカー１を設ける構成に比べてシステム全体の構成を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。
なお、レーザートラッカー１の空間座標は４点以上としても良い。例えば、空間座標を４点とした場合、そのうちの３点を選ぶ組み合せは４通りある。前記４通りで測定した場合の解は８個出てくる。８個の解のうちの４個は同じ解となり、その他はばらばらの解になる。したがって、同じ解となる４個の解をターゲットＴｇの座標とすれば良い。実際には、これら４個の解には誤差が含まれており、前記４個の解を平均化することで、ターゲットＴｇの空間座標の精度向上をさらに図ることができる。この例では、支持台１４を移動させるだけで、測定箇所の数を簡単に増やすことができ、それ故、ターゲットＴｇの空間座標の精度向上を容易に図ることができる。
【００３６】
図５に示す空間座標測定システムは、測定物Ｗを前記支持台１４上に配置したものである。ターゲットＴｇは測定物Ｗに一体に前記支持台１４上に固定される。一方、１個のレーザートラッカー１は、別の場所に固定され、測定物Ｗに一体に設けられたターゲットＴｇまでの距離をレーザー光Ｌｂを用いて測定する。支持台１４は制御手段２または演算手段３により移動可能に構成される。演算手段３は、支持台１４を移動させて前記１個のレーザートラッカー１から３点の座標に存在するターゲットＴｇに対しレーザー光Ｌｂをそれぞれ照射させて測定して３箇所の距離の測定値と、前記支持台１４上の３点の座標とから、ターゲットＴｇの空間座標を特定する。
【００３７】
この場合にも、ターゲットＴｇに対する角度を測定することなく、ターゲットＴｇの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。４点以上の測定を行えば、ターゲットＴｇの空間座標の精度向上をさらに図ることができる。この例では１個のレーザートラッカー１で足りるため、３個以上のレーザートラッカー１を設ける構成に比べてシステム全体の構成を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。また、レーザートラッカー１に比べて測定物Ｗが小さい場合には、小さな支持台１４および移動手段Ｍを使用することができる。
【００３８】
前記各実施形態ではターゲットを測定物に固定させているが、ターゲットを、手動または前述のような機械的な移動手段を用いて、測定物の表面に沿って移動させて、適切な場所で１個のレーザートラッカーによりターゲットの複数の座標を得ることもできる。演算手段は、これら複数の座標から計算により前記測定物の形状を推測し得る。例えば、直径のわかっている球形のターゲットを使用して、円形の測定物の表面に沿って前記ターゲットを接触させながら移動させて、１個のレーザートラッカーにより複数の座標を得る。これら複数の座標を通過する仮想円を推定し、その仮想円の直径からターゲットの直径を引けば、測定物の直径を得られる。
【符号の説明】
【００３９】
１…レーザートラッカー
２…制御手段
３…演算手段
４…レーザー光源
５…測長器
１４…支持台
Ｋ…光学機器
Ｍ…移動手段
Ｔｇ…ターゲット
Ｗ…測定物
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空間座標測定システムおよび空間座標測定方法に関し、例えば、生産分野、計測分野において、素材、生産物や建築物、自然物等の物体の空間的座標を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガイドとなるレーザー光の方向を、２軸のモータで制御し、移動するターゲットに追従させるレーザートラッキング技術が公知である（特許文献１）。この場合、モータに取り付けた２軸のエンコーダを用いて、移動するターゲットの空間的な方向を知ることができる。
ターゲットはレトロリフレクターあるいは単にリフレクターと呼ばれるそれぞれ直交する３枚の鏡を使用した反射鏡を用いるのが一般的である。このリフレクターは、どのような場合でも入射した方向に光を返すことができる。
【０００３】
また、レーザーで距離を測る技術は確立されており、例えば、アジレント社(旧ヒューレット・パッカード社)、レニショー社等のレーザー干渉計では、数メートルの距離を、ナノメートル単位の分解能で測定することができる（特許文献２）。
【０００４】
これら二つの技術を組み合わせた装置は、レーザートラッカーと称されて、その装置からターゲットまでの距離と空間的な角度を測定し、その装置を基準とした、ターゲットの空間位置を特定することが可能である。それらは、API(Automated Precision Inc.)社、FARO社等から商品化されており、その原理が公開されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１６５１１４号公報
【特許文献２】特開平５−２６４２１５号公報
【特許文献３】特表２００３−５０６６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザートラッカーの場合、ターゲットの座標(X,Y,Z)は、レーザー光で測定した距離 L とその空間的な角度（θ、φ）の3つの数値から決定することができる。この場合、距離 L の分解能は１nm程度まで実現可能であるにもかかわらず、角度（θ、φ）はモータに20ビットのエンコーダを使用しても1.2秒であり、1ｍの位置に換算して5.8μｍの分解能となる(計算式： tan(1.2/3600) x 1000000 = 5.8）。
精度も同様に距離に比べて角度の方が大幅に悪い。したがって、ターゲットの座標測定精度を向上させようとすると、測定距離に比べ、測定角度の精度が問題となる。
【０００７】
この発明の目的は、角度情報を使用せずに、距離情報のみでターゲットの空間座標を精度良く特定することができる空間座標測定システムおよび空間座標測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明における第１の発明の空間座標測定システムは、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、空間座標がそれぞれ特定された少なくとも３個以上のレーザートラッカーと、前記３個以上のレーザートラッカーのうちの３個のレーザートラッカーから、前記一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
数学的には、直線上になく座標のわかっている３点からある任意の点までのそれぞれの距離がわかれば、前記任意の点の座標は計算できる。通常解は２個あるが、常識的には判別は可能である。
この構成によると、３個のレーザートラッカーから、一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求めることができる。この場合、ターゲットに対する角度を測定しないため、測定角度の精度が問題とならず、距離の測定精度を向上することで、ターゲットの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。
【００１０】
前記レーザートラッカーを４個以上設け、前記演算手段は、前記４個以上のレーザートラッカーのうちの３個のレーザートラッカーを使用して前記ターゲットの空間座標を求める演算を、使用するレーザートラッカーを順次変更して複数回行い、これら複数回行った演算結果を平均化するものであっても良い。
この場合、ターゲットの空間座標を求めた一つの演算結果が誤差を含んでいる場合であっても、複数の演算結果を平均化することで、ターゲットの空間座標をさらに精度良く求めることが可能となる。
【００１１】
この発明における第２の発明の空間座標測定システムは、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、空間座標が特定される１個のレーザートラッカーを、直交する２軸に沿って移動可能な支持台上に配置し、この支持台を移動させて前記１個のレーザートラッカーにより同一直線上にない３点から、前記一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、支持台を順次移動停止させると共に、支持台上のレーザートラッカーは、同一直線上にない３点からターゲットまでの距離を測定する。測定された３箇所の距離の測定値と、前記３点のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を特定することができる。この場合にも、ターゲットに対する角度を測定することなく、ターゲットの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。１個のレーザートラッカーで足りるため、３個以上のレーザートラッカーを設ける構成に比べてシステム全体の構成を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。
【００１３】
この発明における第３の発明の空間座標測定システムは、測定物に一体に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、空間座標が特定される１個のレーザートラッカーを設け、前記測定物を、直交する２軸に沿って移動可能な支持台上に配置し、この支持台上の測定物およびターゲットを同一直線上にない３点の座標に移動させて、前記１個のレーザートラッカーから、前記３点の座標に存在するターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点の座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、支持台を順次移動停止させると共に、レーザートラッカーは、支持台上の測定物に一体のターゲットまでの３箇所の距離を測定する。測定された３箇所の距離の測定値と前記３点の座標とから、前記ターゲットの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。１個のレーザートラッカーで足りるため、３個以上のレーザートラッカーを設ける構成に比べてシステム全体の構成を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。
【００１５】
前記支持台を移動駆動させる移動手段を設けても良い。移動手段として、例えば、直交する２軸の各軸に沿ってボールねじ機構のねじ軸をそれぞれ設け、各ねじ軸を回転駆動するモータ等を設けることができる。なお前記モータによらず手動により支持台を移動駆動させても良い。
前記演算手段は、前記移動手段により測定物上に設けられたターゲットを移動させて得られる複数のターゲットの空間座標から、前記測定物の形状を推測するものであっても良い。
【００１６】
前記レーザートラッカーは、レーザー光を投光するレーザー光源と、前記レーザー光の反射光を受光し前記レーザー光源の投光するレーザー光と受光した反射光とから前記ターゲットまでの距離を測定する測長器と、前記レーザー光源から投光するレーザー光がターゲットに照射されて反射光が前記測長器に戻るように、前記レーザー光源の投光したレーザー光の照射方向を調整する光学機器とを有するものであっても良い。このように光学機器を調整することで、各レーザートラッカーの測長器は、ターゲットまでの距離をより正確に測定することができる。
【００１７】
前記演算手段は、前記ターゲットの空間座標を求める演算を複数回行い、それらの演算結果を平均化するものであっても良い。一つの演算結果が誤差を含んでいる場合であっても、複数の演算結果を平均化することで、ターゲットの空間座標をさらに精度良く求めることが可能となる。
【００１８】
この発明における空間座標測定方法は、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定方法であって、前記一つのターゲットに対し、空間座標が特定されるレーザートラッカーを相対的に変位させた３箇所の位置でそれぞれ前記一つのターゲットに対しレーザー光を照射させて測定した３箇所の距離の測定値を求める測定過程と、前記３箇所の距離の測定値と前記レーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算過程とを有することを特徴とする。
【００１９】
この構成によると、測定過程では、一つのターゲットに対し、レーザートラッカーを相対的に変位させた３箇所の位置でそれぞれ前記一つのターゲットに対しレーザー光を照射させて測定した３箇所の距離の測定値を求める。その後、演算過程において、前記３箇所の距離の測定値と前記レーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める。このように、ターゲットに対する角度を測定しないため、測定角度の精度が問題とならず、距離の測定精度を向上することで、ターゲットの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明における第１の発明の空間座標測定システムは、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、空間座標がそれぞれ特定された少なくとも３個以上のレーザートラッカーと、前記３個以上のレーザートラッカーのうちの３個のレーザートラッカーから、前記一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段とを有するため、角度情報を使用せずに、距離情報のみでターゲットの空間座標を精度良く特定することができる。
【００２１】
この発明における第２の発明の空間座標測定システムは、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、空間座標が特定される１個のレーザートラッカーを、直交する２軸に沿って移動可能な支持台上に配置し、この支持台を移動させて前記１個のレーザートラッカーにより同一直線上にない３点から、前記一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段を設けたため、角度情報を使用せずに、距離情報のみでターゲットの空間座標を精度良く特定することができる。
【００２２】
この発明における第３の発明の空間座標測定システムは、測定物に一体に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、空間座標が特定される１個のレーザートラッカーを設け、前記測定物を、直交する２軸に沿って移動可能な支持台上に配置し、この支持台上の測定物およびターゲットを同一直線上にない３点の座標に移動させて、前記１個のレーザートラッカーから、前記３点の座標に存在するターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点の座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段を設けたため、角度情報を使用せずに、距離情報のみでターゲットの空間座標を精度良く特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の一実施形態に係る空間座標測定システムの原理を概略示す図である。
【図２】同空間座標測定システムのレーザートラッカーの斜視図である。
【図３】同空間座標測定システムの制御系のブロック図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る空間座標測定システムの原理を概略示す図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る空間座標測定システムの原理を概略示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。
この実施形態に係る空間座標測定システムは、測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求めるものである。以下の説明は、空間座標測定方法についての説明をも含む。図１に示すように、この例では、前記ターゲットＴｇは、測定物Ｗ上の一箇所に静止した状態で取り付けられるものである。ターゲットＴｇとして、例えば、球状のレトロリフレクターが用いられる。ただし、球状のレトロリフレクターに限定されるものではない。この空間座標測定システムは、３個のレーザートラッカー１と、演算手段３とを有する。前記３個のレーザートラッカー１は、同一直線上にない空間座標に配置される。これら３個の空間座標はそれぞれ特定されている。なお、この例では、３個のレーザートラッカー１を設けているが、４個以上のレーザートラッカー１を設けても良い。
【００２５】
図２に示すように、各レーザートラッカー１は、主に、レーザー光源４，測長器５、受光部６、光学機器Ｋ、および制御手段２を有する。レーザー光源４と測長器５は、一体化した機器であるレーザー測長器ＲＳを構成する。レーザー光源４は、ターゲットＴｇにレーザー光Ｌｂを照射させるものであり、測長器５は、前記ターゲットＴｇで反射したレーザー光Ｌｂを用いて前記ターゲットＴｇまでの距離を測定するものである。この測長器５は、レーザー光Ｌｂの反射光を受光しレーザー光源４の投光するレーザー光と受光した反射光とからターゲットＴｇまでの距離を測定する。測長器５として、例えば、干渉計または絶対距離計が使用される。これらレーザー光源４および測長器５は例えば一体に設けられケーシング７内部に収容される。
【００２６】
前記光学機器Ｋは、ハーフミラー８、Ｘ軸モータ９，Ｘ軸エンコーダ１０、Ｙ軸モータ１１，Ｙ軸エンコーダ１２、およびミラー１３を有する。Ｘ，Ｙ軸モータ９，１１におけるＸ軸，Ｙ軸は直交する２軸であり、Ｘ軸が筒状の前記ケーシング７に同心に配置される。Ｘ軸モータ９およびＸ軸エンコーダ１０は、ケーシング７の上端部にこのケーシング７に対し回転駆動可能に設けられる。Ｘ軸モータ９により回転可能に支持される回転体に、Ｙ軸モータ１１およびＹ軸エンコーダ１２が支持されている。前記ミラー１３は、このＹ軸モータ１１およびＹ軸エンコーダ１２のモータ軸に角変位可能に支持されている。
【００２７】
レーザー光源４から発せられたレーザー光Ｌｂは、ハーフミラー８を透過し、ミラー１３で反射した後前記ターゲットＴｇに到達する。この反射したレーザー光Ｌｂは、略同じ経路を通り照射元のレーザートラッカー１に戻り、前記ハーフミラー８で反射され、受光部６に到達する。この受光部６では、半導体位置検出素子（略称ＰＳＤ）または４分割フォトダイオードを用いて、到達したレーザー光Ｌｂがこの受光部６の中心に戻るように、Ｘ軸，Ｙ軸モータ９，１１を制御手段２により制御する。前記レーザートラッカー１に戻ったレーザー光Ｌｂの一部は、ハーフミラー８で反射されずに測長器５に入り、この測長器５は、レーザー光Ｌｂの反射光を受光しレーザー光源４の投光するレーザー光と受光した反射光とからターゲットＴｇまでの距離を測定する。
【００２８】
図１および図３に示すように、３個のレーザートラッカー１から、一つのターゲットＴｇに対しレーザー光Ｌｂをそれぞれ照射させ、前記ターゲットＴｇで反射したレーザー光は照射元のレーザートラッカー１に戻される。制御手段２は、例えばマイクロコンピュータやその他の電子機器で構成され、受光部６、Ｙ軸モータ１１の駆動回路であるＹ軸ドライバ１１ａ、Ｙ軸エンコーダ１２に電気的に接続される。また、制御手段２は、Ｘ軸モータ９の駆動回路であるＸ軸ドライバ９ａ、Ｘ軸エンコーダ１０に電気的に接続される。ターゲットＴｇの方向は、Ｘ軸エンコーダ１０およびＹ軸エンコーダ１２の値として計測される。
【００２９】
制御手段２は、受光部６からの信号に基づいて、Ｘ軸，Ｙ軸ドライバ９ａ，１１ａに、常にレーザー光Ｌｂが受光部中心に戻るように指令し、Ｘ軸，Ｙ軸モータ９，１１は指令値に基づいてミラー１３を直交するＸ軸，Ｙ軸まわりに角変位させる。これによりミラー１３を常に適切な方向に向ける。
演算手段３は、前記測長器５により測定された３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカー１の空間座標とから、ターゲットＴｇの空間座標を求める。
【００３０】
以上説明した空間座標測定システムによると、３個のレーザートラッカー１から、一つのターゲットＴｇに対しレーザー光Ｌｂをそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカー１の空間座標とから、前記ターゲットＴｇの空間座標を求めることができる。この場合、ターゲットＴｇに対する角度を測定しないため、測定角度の精度が問題とならず、距離の測定精度を向上することで、ターゲットＴｇの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。
【００３１】
制御手段２は、受光部６において到達した光が受光部中心に戻るように制御する。このように制御されたレーザー光Ｌｂを用いて測長器５により測定された３箇所の距離の測定値と、３個のレーザートラッカー１の空間座標とから、前記ターゲットＴｇの空間座標を精度良く求めることが可能となる。
前記レーザートラッカー１は４個以上としても良い。例えば、空間座標測定システムが４個のレーザートラッカー１を備えている場合、そのうちの３個を選ぶ組み合せは４通りある。前記４通りで測定した場合の解は８個出てくる。８個の解のうちの４個は同じ解となり、その他はばらばらの解になる。したがって、同じ解となる４個の解をターゲットＴｇの座標とすれば良い。実際には、これら４個の解には誤差が含まれており、前記４個の解を平均化することで、ターゲットＴｇの空間座標の精度向上をさらに図ることができる。
【００３２】
この発明の他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００３３】
前記のようにレーザートラッカー１を３個以上使用する代わりに、１個のレーザートラッカー１を移動させて使用することも可能である。ただし、３次元空間を測定するためには、レーザートラッカー１を一直線方向に移動するだけでなく別の方向にも移動させる必要がある。レーザートラッカー１を移動駆動させる移動手段は、例えば、直交する２軸に沿って移動可能なものを準備する。ただし、直交する２軸に必ずしも限定されるものではない。
図４に示す空間座標測定システムは、１個のレーザートラッカー１を、直交する２軸（つまりＸ軸およびＹ軸）に沿って移動可能な支持台１４上に配置したものである。同図に示すように、支持台１４を移動駆動させる移動手段Ｍとして、Ｙ軸にそれぞれ平行に設けられた一対のＹ軸ガイド１５，１５上にＹ軸可動部１６が支持され、Ｙ軸可動部１６はＹ軸方向に移動可能に構成されている。さらにＹ軸可動部１６上に、Ｘ軸にそれぞれ平行な一対のＸ軸ガイド１７，１７が設けられている。これらＸ軸ガイド１７，１７上に前記支持台１４が支持され、この支持台１４はＸ軸方向に移動可能に構成されている。Ｙ軸可動部１６を駆動させるボールねじ１７およびモータ１８が設けられ、支持台１４を駆動させるボールねじ１９およびモータ２０が設けられている。
【００３４】
この支持台１４上に配置されたレーザートラッカー１は、同一直線上にない３点からターゲットＴｇまでの距離を測定する。前記３点の空間座標と３箇所の距離とから、ターゲットＴｇの空間座標を特定する。支持台１４は制御手段２または演算手段３により移動可能に構成される。演算手段３は、支持台１４を移動させて前記１個のレーザートラッカー１により同一直線上にない３点から一つのターゲットＴｇに対しレーザー光Ｌｂをそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点のレーザートラッカー１の空間座標とから、ターゲットＴｇの空間座標を特定する。
【００３５】
この場合にも、ターゲットＴｇに対する角度を測定することなく、ターゲットＴｇの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。１個のレーザートラッカー１で足りるため、３個以上のレーザートラッカー１を設ける構成に比べてシステム全体の構成を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。
なお、レーザートラッカー１の空間座標は４点以上としても良い。例えば、空間座標を４点とした場合、そのうちの３点を選ぶ組み合せは４通りある。前記４通りで測定した場合の解は８個出てくる。８個の解のうちの４個は同じ解となり、その他はばらばらの解になる。したがって、同じ解となる４個の解をターゲットＴｇの座標とすれば良い。実際には、これら４個の解には誤差が含まれており、前記４個の解を平均化することで、ターゲットＴｇの空間座標の精度向上をさらに図ることができる。この例では、支持台１４を移動させるだけで、測定箇所の数を簡単に増やすことができ、それ故、ターゲットＴｇの空間座標の精度向上を容易に図ることができる。
【００３６】
図５に示す空間座標測定システムは、測定物Ｗを前記支持台１４上に配置したものである。ターゲットＴｇは測定物Ｗに一体に前記支持台１４上に固定される。一方、１個のレーザートラッカー１は、別の場所に固定され、測定物Ｗに一体に設けられたターゲットＴｇまでの距離をレーザー光Ｌｂを用いて測定する。支持台１４は制御手段２または演算手段３により移動可能に構成される。演算手段３は、支持台１４を移動させて前記１個のレーザートラッカー１から３点の座標に存在するターゲットＴｇに対しレーザー光Ｌｂをそれぞれ照射させて測定して３箇所の距離の測定値と、前記支持台１４上の３点の座標とから、ターゲットＴｇの空間座標を特定する。
【００３７】
この場合にも、ターゲットＴｇに対する角度を測定することなく、ターゲットＴｇの空間座標を容易に且つ精度良く特定することができる。４点以上の測定を行えば、ターゲットＴｇの空間座標の精度向上をさらに図ることができる。この例では１個のレーザートラッカー１で足りるため、３個以上のレーザートラッカー１を設ける構成に比べてシステム全体の構成を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。また、レーザートラッカー１に比べて測定物Ｗが小さい場合には、小さな支持台１４および移動手段Ｍを使用することができる。
【００３８】
前記各実施形態ではターゲットを測定物に固定させているが、ターゲットを、手動または前述のような機械的な移動手段を用いて、測定物の表面に沿って移動させて、適切な場所で１個のレーザートラッカーによりターゲットの複数の座標を得ることもできる。演算手段は、これら複数の座標から計算により前記測定物の形状を推測し得る。例えば、直径のわかっている球形のターゲットを使用して、円形の測定物の表面に沿って前記ターゲットを接触させながら移動させて、１個のレーザートラッカーにより複数の座標を得る。これら複数の座標を通過する仮想円を推定し、その仮想円の直径からターゲットの直径を引けば、測定物の直径を得られる。
【符号の説明】
【００３９】
１…レーザートラッカー
２…制御手段
３…演算手段
４…レーザー光源
５…測長器
１４…支持台
Ｋ…光学機器
Ｍ…移動手段
Ｔｇ…ターゲット
Ｗ…測定物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、
空間座標がそれぞれ特定された少なくとも３個以上のレーザートラッカーと、
前記３個以上のレーザートラッカーのうちの３個のレーザートラッカーから、前記一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段と、
を有することを特徴とする空間座標測定システム。
【請求項２】
請求項１において、前記レーザートラッカーを４個以上設け、
前記演算手段は、前記４個以上のレーザートラッカーのうちの３個のレーザートラッカーを使用して前記ターゲットの空間座標を求める演算を、使用するレーザートラッカーを順次変更して複数回行い、これら複数回行った演算結果を平均化する空間座標測定システム。
【請求項３】
測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、
空間座標が特定される１個のレーザートラッカーを、直交する２軸に沿って移動可能な支持台上に配置し、この支持台を移動させて前記１個のレーザートラッカーにより同一直線上にない３点から、前記一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段を設けたことを特徴とする空間座標測定システム。
【請求項４】
測定物に一体に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、
空間座標が特定される１個のレーザートラッカーを設け、
前記測定物を、直交する２軸に沿って移動可能な支持台上に配置し、この支持台上の測定物およびターゲットを同一直線上にない３点の座標に移動させて、前記１個のレーザートラッカーから、前記３点の座標に存在するターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点の座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段を設けたことを特徴とする空間座標測定システム。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、前記支持台を移動駆動させる移動手段を設けた空間座標測定システム。
【請求項６】
請求項５において、前記演算手段は、前記移動手段により測定物上に設けられたターゲットを移動させて得られる複数のターゲットの空間座標から、前記測定物の形状を推測する空間座標測定システム。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記レーザートラッカーは、レーザー光を投光するレーザー光源と、前記レーザー光の反射光を受光し前記レーザー光源の投光するレーザー光と受光した反射光とから前記ターゲットまでの距離を測定する測長器と、前記レーザー光源から投光するレーザー光がターゲットに照射されて反射光が前記測長器に戻るように、前記レーザー光源の投光したレーザー光の照射方向を調整する光学機器とを有する空間座標測定システム。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記演算手段は、前記ターゲットの空間座標を求める演算を複数回行い、それらの演算結果を平均化する空間座標測定システム。
【請求項９】
測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定方法であって、
前記一つのターゲットに対し、空間座標が特定されるレーザートラッカーを相対的に変位させた３箇所の位置でそれぞれ前記一つのターゲットに対しレーザー光を照射させて測定した３箇所の距離の測定値を求める測定過程と、
前記３箇所の距離の測定値と前記レーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算過程と、
を有することを特徴とする空間座標測定方法。
【請求項１】
測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、
空間座標がそれぞれ特定された少なくとも３個以上のレーザートラッカーと、
前記３個以上のレーザートラッカーのうちの３個のレーザートラッカーから、前記一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３個のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段と、
を有することを特徴とする空間座標測定システム。
【請求項２】
請求項１において、前記レーザートラッカーを４個以上設け、
前記演算手段は、前記４個以上のレーザートラッカーのうちの３個のレーザートラッカーを使用して前記ターゲットの空間座標を求める演算を、使用するレーザートラッカーを順次変更して複数回行い、これら複数回行った演算結果を平均化する空間座標測定システム。
【請求項３】
測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、
空間座標が特定される１個のレーザートラッカーを、直交する２軸に沿って移動可能な支持台上に配置し、この支持台を移動させて前記１個のレーザートラッカーにより同一直線上にない３点から、前記一つのターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点のレーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段を設けたことを特徴とする空間座標測定システム。
【請求項４】
測定物に一体に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定システムであって、
空間座標が特定される１個のレーザートラッカーを設け、
前記測定物を、直交する２軸に沿って移動可能な支持台上に配置し、この支持台上の測定物およびターゲットを同一直線上にない３点の座標に移動させて、前記１個のレーザートラッカーから、前記３点の座標に存在するターゲットに対しレーザー光をそれぞれ照射させて測定した３箇所の距離の測定値と、前記３点の座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算手段を設けたことを特徴とする空間座標測定システム。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、前記支持台を移動駆動させる移動手段を設けた空間座標測定システム。
【請求項６】
請求項５において、前記演算手段は、前記移動手段により測定物上に設けられたターゲットを移動させて得られる複数のターゲットの空間座標から、前記測定物の形状を推測する空間座標測定システム。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記レーザートラッカーは、レーザー光を投光するレーザー光源と、前記レーザー光の反射光を受光し前記レーザー光源の投光するレーザー光と受光した反射光とから前記ターゲットまでの距離を測定する測長器と、前記レーザー光源から投光するレーザー光がターゲットに照射されて反射光が前記測長器に戻るように、前記レーザー光源の投光したレーザー光の照射方向を調整する光学機器とを有する空間座標測定システム。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記演算手段は、前記ターゲットの空間座標を求める演算を複数回行い、それらの演算結果を平均化する空間座標測定システム。
【請求項９】
測定物上に設けられた一つのターゲットの空間座標を求める空間座標測定方法であって、
前記一つのターゲットに対し、空間座標が特定されるレーザートラッカーを相対的に変位させた３箇所の位置でそれぞれ前記一つのターゲットに対しレーザー光を照射させて測定した３箇所の距離の測定値を求める測定過程と、
前記３箇所の距離の測定値と前記レーザートラッカーの空間座標とから、前記ターゲットの空間座標を求める演算過程と、
を有することを特徴とする空間座標測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２０８９９２（Ｐ２０１１−２０８９９２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７４７５７（Ｐ２０１０−７４７５７）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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