JP2013543970A - レーザトラッカのための自動暖機および安定性チェック - Google Patents

レーザトラッカのための自動暖機および安定性チェック Download PDF

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Abstract

レーザトラッカが安定した時点を検出する方法であって、当該方法は、レーザトラッカを用いて第１の対象物に対して複数の第１の前視測定および複数の第１の後視測定を実施するステップを含み、その複数の第１の前視測定と複数の第１の後視測定とは、時間的に交互に実施される。当該方法はさらに、複数の第１の前視測定および複数の第１の後視測定に基づいて複数の第１の二面誤差を算出するステップと、複数の第１の二面誤差に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの第１の安定性計量値を決定するステップとを含み、その少なくとも１つの第１の安定性計量値は、ルールによって定められる値である。当該方法はさらに、少なくとも１つの第１の安定性計量値および第１の終了条件に少なくとも部分的に基づいて、レーザトラッカが安定しているかどうかを検出するステップと、レーザトラッカが安定しているか否かを示す表示を生成するステップとを含む。

Description

本願は、法的に関連する米国仮出願第６１／４０６，３９３号（出願日：２０１０年１０月２５日）に基づく利益を主張するものであり、その仮出願を引用によって本願に援用する。
本発明は、機器の暖機および安定性に関連し、特に、レーザトラッカなどの機器を自動的に暖機するシステムおよび方法、またはそのような機器の安定性をチェックするシステムおよび方法に関する。
レーザビームをある点に送ることによってその点の座標を測定する種類の機器が存在する。レーザビームは、直接に点に照射してもよいし、点に接触している逆反射体（レトロリフレクタ）ターゲットに照射してもよい。いずれの場合にも、機器は、その点の座標を、ターゲットまでの距離と２つの角度とを測定することによって検出する。距離は、絶対距離メータ又は干渉計などの距離測定装置で測定する。角度は、角度エンコーダなどの角度測定装置で測定する。機器内部のジンバルを備えたビームステアリング機構が、レーザビームを対象点に向ける。ある点の座標を検出するためのシステムの例が、ブラウンら(Brown et al.)に発行された特許文献１や、ラウら(Lau et al.)に発行された特許文献２に記載されている。
レーザトラッカは、自身が発する一つまたはそれ以上のレーザビームで逆反射体ターゲットを追跡する、特定のタイプの座標測定装置である。レーザトラッカに近い種類の装置は、レーザスキャナである。レーザスキャナは、一つまたはそれ以上のレーザビームで、広がりのある表面における点を順に照射する。レーザトラッカおよびレーザスキャナは、両方とも座標測定装置である。レーザスキャナの例が、ベッカーら（Becker et al.）に発行された特許文献３（引用によって本願に援用する）や、ジッティンジャーら（Gittinger et al.）に発行された特許文献４（引用によって本願に援用する）に記載されている。今日では、「レーザトラッカ」という用語を、距離および角度の測定能力を有するレーザスキャナ装置を指すためにも使用することが慣習となっている。また、逆反射体または広がりのある表面における点を測定できる、トータルステーションまたはタキメータとして知られるハイブリッドな種類の機器がある。トータルステーションの例が、ゴートら（Gort et al.）に発行された特許文献５に記載されている。レーザトラッカは、典型的には一千分の一インチ程度の精度を有し、特定の条件下では１ないし２マイクロメータまで良好な精度を有するものであって、通常はトータルステーションまたはスキャナに比べてはるかに精度が高いものである。本願では、「レーザトラッカ」の用語は、レーザスキャナおよびトータルステーションを含む広義の用語として用いる。
通常、レーザトラッカは、レーザビームを逆反射体ターゲットに送る。一般的なタイプの逆反射体ターゲットは、キューブコーナ逆反射体を金属球体内に埋め込んで形成された球体搭載逆反射体（ＳＭＲ）である。キューブコーナ逆反射体は、３つの互いに垂直な鏡から成る。３つの鏡の共通の交点である頂点が、球体の中心に位置する。球体内におけるキューブコーナのこのような配置によって、頂点から、ＳＭＲが載置された表面への垂直距離は、ＳＭＲが回転されている間でも一定に保たれる。その結果、レーザトラッカは、ＳＭＲがある表面にわたって移動される間にＳＭＲの位置を追跡することで、その表面の三次元座標を測定できる。換言すると、レーザトラッカは、３つの自由度（１つの径方向距離と２つの角度）のみ測定すれば、表面の三次元座標を完全に特定することができる。
補償パラメータは、トラッカにアクセス可能なソフトウエア又はファームウエアに記憶される数値である。これらの数値を生のトラッカデータに適用することで、トラッカの精度を改善する。最初に、トラッカの製造者は、補償手順と呼ばれる測定を実施することによって補償パラメータを求める。その後に、トラッカは、顧客の現場で測定を行うために使用される。定期的に中間テストを実施することによって、トラッカの精度をチェックする。精度が標準値以下であると、トラッカの操作者が工場にて一つまたはそれ以上の補償手順を実施する。これらの手順は、個々のトラッカおよび必要とされる試験に応じて、数分から数時間またはそれ以上かかる場合がある。トラッカの精度が低下する要因としては、機械的な衝撃も重要でありうるが、多くの場合、主な原因は熱ドリフトである。
補償パラメータは、一般的に機器の物理的特性に関係する。下記で説明する例では、これらの補償パラメータのいくつかは、以下の（１）から（３）に関するものである。（１）機械回転軸点（ジンバル点）からのレーザビームのずれ、（２）２つの機械軸に対して垂直な線に対するレーザビームの角度、および（３）２つの機械軸の互いに対する非直交状態。多くの他の種類の補償パラメータが使用されるが、一般的にはこれらの補償パラメータ（運動学的モデルパラメータ、または、単にパラメータとも呼ばれる）が、機器の物理的特性に関係するものである。以下、用語「補償パラメータ」と「パラメータ」とは、同義語として使用する。
レーザトラッカは、かなりの時間にわたって電源をオフにしていた後にオンにすると、モータおよび内部電子部品から発生する熱によって暖まる。周囲温度が安定的であれば、ある期間（通常は１ないし２時間程度）後にトラッカは安定平衡温度に達する。暖機の完了後、標準的な計測学の実践においては、機器を補償することと、続いて中間テスト手順を実施して補償が成功したかどうかを確認することとが要求される。補償およびテスト手順が完了した後に、トラッカは測定する準備が整う。トラッカが十分に暖機する前に補償手順を実施すると、トラッカが暖機し続けるにつれて補償パラメータが変化し続けてしまう。それによって補償パラメータはますます不正確になり、それに応じて測定結果が劣化してしまう。
実際的な観点から言えば、暖機、補償、およびテストにかかる時間は、トラッカで測定できない時間なので、損失時間に該当する。この理由により、標準的な計測学の実践においては、可能な限りトラッカの電源は入れたままにしておく。それによって、暖機期間をなくすことができ、トラッカはいつでも測定準備完了状態になる。
しかし現実的には、機器の電源を絶え間なく入れておくことは不可能である。たとえば、機器を収納したり他の現場に運んだりする必要がある場合があり、または、ユーザが単にエネルギを節約したい場合がある。そのような場合は、暖機を避けることは不可能である。このような場合には、機器とユーザとの両者にとって損失時間が最小限になることを望むしかない。
暖機を実施する状況は、ユーザを困難な立場に置くものである。すなわち、一方では、機器が暖まるのを待つことで損失となる時間を短縮する必要がある。他方では、その後の測定における精度が必要である。レーザトラッカのユーザは、機器の電源を入れる度にこの兼ね合いに直面することになる。
また、暖機の経過は常に異なるという事実が、上記困難をさらに悪化させる。機器の詳細な挙動は、トラッカ内の初期の温度分布、周囲条件、および個々の機器の特異性に依存する。また、ランダムなノイズや長期的なドリフトによって、初期の過渡的挙動および最終的な定常挙動が、いくぶんか不明瞭になっている。さらに、長期的挙動はだいたい定常であるが、機器が定常値に「十分近い」と人間の操作者が判断する際には、主観性の要素が係る。つまり、暖機中のレーザトラッカの詳細な挙動は複雑であり、トラッカが暖機完了した時点の判別は単純な課題ではない。
現行の方法の最大の限界は、おそらく、暖機の状況を正しく判断するためのスキルや知識をユーザが十分に持っている保証はないという点であり、このことは、多くの誤差につながる。
トラッカの搭載方法が、必要な暖機期間の短縮に、ある程度は貢献できる場合がある。そのようなトラッカの搭載方法の例は、イーズリーら（Easley et al.）による特許文献６に記載されている。しかし、この搭載方法では、トラッカが暖機完了するまでにどのくらい待つべきかを判断する方法は提供されない。
また、レーザトラッカなどの機器が暖機完了している場合であっても、機器の安定性をチェックする必要がある。機器の安定性をチェックする理由の一つは、性能にかなった状態を常に確保するためである。そのような機器チェック方法を自動的に実施できれば、特に好都合である。さらに、期待された絶対性能または安定性を機器が示さない場合に、性能または安定性の低下の原因を診断する方法があることが大いに望ましい。また、レーザトラッカの使用時に暖機完了または安定していたことを証明する「ペーパートレイル」を、監査人に提供できると望ましい場合がある。
米国特許第４，７９０，６５１号 米国特許第４，７１４，３３９号 米国特許第７，４３０，０６８号 米国特許第７，８４７，９２２号 米国特許第４，３４６，９８９号 米国特許出願公開第２０１０／０１９５１１７号 米国特許第７，３２７，４４６号
機器が暖機完了または安定した時点を検出するための、正確で、客観的で、定量的で、可能であれば自動的な方法が必要とされている。
少なくとも１つの例示的な実施形態は、レーザトラッカが安定した時点を検出する方法を含む。当該方法は、プロセッサが、レーザトラッカを用いて第１の対象物に対して複数の第１の前視（frontsight）測定および複数の第１の後視（backsight）測定を実施するステップを含み、その複数の第１の前視測定と複数の第１の後視測定とは、時間的に交互に実施される。当該方法はさらに、プロセッサにおいて、複数の第１の前視測定および複数の第１の後視測定に基づいて複数の第１の二面誤差（two-face errors）を算出するステップと、プロセッサにおいて、複数の第１の二面誤差に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの第１の安定性計量値を決定するステップとを含み、その少なくとも１つの第１の安定性計量値は、ルールによって定められる値である。当該方法はさらに、プロセッサが、少なくとも１つの第１の安定性計量値および第１の終了条件に少なくとも部分的に基づいて、レーザトラッカが安定しているかどうかを検出するステップと、レーザトラッカが安定しているか否かを示す表示を生成するステップとを含む。
別の例示的な実施形態は、レーザトラッカが安定した時点を検出する方法を含む。当該方法は、プロセッサが、レーザトラッカを用いて第１の対象物に対して、第１の前視モードでの複数の第１の角度測定と、第１の後視モードでの複数の第２の角度測定とを実施するステップを含み、その複数の第１の角度測定と複数の第２の角度測定とは、時間的に交互に実施される。当該方法はさらに、プロセッサが、複数の第１の角度測定および複数の第２の角度測定に基づいて複数の第１の角度差を算出するステップと、プロセッサが、複数の第１の角度差に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの第１の安定性計量値を決定するステップとを含み、その少なくとも１つの第１の安定性計量値は、ルールによって定められる値である。当該方法はさらに、プロセッサが、少なくとも１つの第１の安定性計量値および第１の終了条件に少なくとも部分的に基づいて、レーザトラッカが安定しているかどうかを検出するステップと、レーザトラッカが安定しているか否かを示す表示を生成するステップとを含む。
自動暖機および安定化の例示的な実施形態を具現できるレーザトラッカを示す図である。 典型的な二面誤差（任意単位）を時間（任意単位）に対してプロットしたグラフであって、明確化のためにノイズを除去したものである。 例示的な実施形態による安定化方法を示すフローチャートである。 パラメータの算出を含む、例示的な実施形態による安定化方法を示すフローチャートである。 安定性計量値（％）を自己補償サイクルの数に対してプロットしたグラフであって、図４の方法を説明するものである。 安定性計量値（％）を自己補償サイクルの数に対してプロットしたグラフであって、図４の方法を説明するものである。 安定性計量値（％）を自己補償サイクルの数に対してプロットしたグラフであって、図４の方法を説明するものである。 安定性計量値（％）を自己補償サイクルの数に対してプロットしたグラフであって、図４の方法を説明するものである。 レーザトラッカのための演算システムの一例を示す図である。 レーザトラッカの安定性をチェックする方法を示すフローチャートである。 レーザトラッカの安定性をチェックする方法を示すフローチャートである。
以下、添付の図面を参照しつつ、実施形態を単なる例として説明する。図面は例示的であって限定を加えるものではなく、いくつかの図面おいて、類似の要素は同様の符号で示す。
図１に、自動暖機および安定化の例示的な実施形態を具現できるレーザトラッカ１０を示す。レーザトラッカ１０は、レーザビーム４６をレーザトラッカ１０からＳＭＲ２６に送り、ＳＭＲ２６はレーザビーム４８をトラッカ１０に戻す。レーザビーム４８は、レーザビーム４６に比べて光強度が若干小さいが、それ以外ではレーザビーム４６とほとんど同じである。レーザトラッカ１０における、ジンバルを備えた例示的なビームステアリング機構１２は、アジマスベース１６に搭載されてアジマス軸２０を軸にして回転されるゼニスキャリッジ１４を備える。搭載部（ペイロード）１５は、ゼニスキャリッジ１４に搭載されてゼニス軸１８を軸にして回転される。ゼニス機械回転軸１８とアジマス機械回転軸２０とは、トラッカ１０内部でジンバル点２２にて互いに直交する。ジンバル点２２は通常、距離測定における原点である。レーザビーム４６は、仮想的にジンバル点２２を通過し、ゼニス軸１８に直交する方向を指す。すなわち、レーザビーム４６の経路は、ゼニス軸１８に垂直な平面内に位置する。レーザビーム４６は、ゼニス軸１８を軸にした搭載部１５の回転と、アジマス軸２０を軸にしたゼニスキャリッジ１４の回転とによって、所望の方向に向けられる。ゼニス角度エンコーダおよびアジマス角度エンコーダ（図示せず）がそれぞれ、トラッカの内部にて、ゼニス機械回転軸１８およびアジマス機械回転軸２０に取り付けられており、回転角度を高精度で示す。レーザビーム４６はＳＭＲ２６に至った後、レーザトラッカ１０に戻る。トラッカ１０は、ジンバル点２２と逆反射体２６との間の径方向距離を測定し、さらに、ゼニス軸１８およびアジマス軸２０のそれぞれについての回転角度を測定することによって、トラッカの球形座標系内における逆反射体２６の位置を見つけ出す。
前視モードは、トラッカの通常の動作モードである。後視モードは、前視モードから始めて以下の（１）から（３）を実施すると得られるモードである。（１）アジマス軸を１８０°回転する、（２）ゼニス軸を回転して（それにより、搭載部またはミラーが回転されうる）、最初のゼニス角の負の値を有するようにする（ここで、アジマス軸２０の方向はゼニス角０°に相当する）、そして、（３）トラッキングをオンにする。最後のステップによって、レーザビームがキューブコーナまたはミラー上の適切な位置に動かされ、レーザビーム４８がレーザビーム４６の経路をたどって引き返す。理想的なレーザトラッカでは、逆反射体またはミラーターゲットの測定角度は、前視モードおよび後視モードで同じである。現実のトラッカでは、これらの角度は厳密に同じではなく、その差がトラッカの測定品質の指標である。この二面測定は、パラメータの誤差（下記で詳述する）から特に影響を受けやすいため、レーザトラッカを迅速に評価するのに効果的なテストである。
「レーザトラッカ」の用語は、従来のレーザトラッカに加えてレーザスキャナ装置を含む広義の用語として用いることができる。レーザスキャナを用いて二面測定を実施することは可能であるが、スキャナには追跡機能がない。その代わりに、スキャナは広がりのある対象物を測定する。それはたとえば球体であり、スキャナは前視モードで、球体を多数の点にて測定する。レーザスキャナが収集した「点群」に球体を当てはめる最適化手順を適用し、それに基づき、最良適合手順を実施して球体の中心についての前視モードにおける最良の推定を求める。つづいて、後視モードにするには、アジマス軸を１８０°回転し、ゼニス軸を回転して（それによりミラーが回転されうる）最初のゼニス角の負の値を有するようにする（球形座標系では、ゼニス角０°が「真上」方向に相当する）。スキャナは、後視モードで再度、レーザスキャナが収集した「点群」に球体を当てはめる最適化手順を適用することによって広がりのある対象物を測定する。そして、最良適合手順を実施し、球体の中心についての後視モードにおける最良の推定を求める。求められた前視の中心と後視の中心との差を、二面誤差として使用する。
二面測定では、前視モードで１つの（x,y,z）値が得られ、後視モードで１つの（x,y,z）値が得られる。ここで、x、y、およびzは、レーザトラッカが内部に位置する参照用固定フレーム内の座標である。二面測定では、前視モードおよび後視モードで同じ径方向距離を設定することが通例である。したがって、前視の座標読取り値と後視の座標読取り値との差は、もっぱら横断方向に沿ったものである。ここで、横断方向とは、トラッカからのレーザビームに対して垂直な方向であると定義される。二面差異（二面誤差とも呼ばれる）は、前視モードおよび後視モードで得られた読取り値間の横断方向の距離である。
トラッカの問題点を示すのに二面測定が特に効果的である理由は、二面測定値が、レーザトラッカ内の典型的なエラーモードの多くから影響を受けやすいことである。理想的なトラッカでは、レーザビームは少なくとも仮想的に、トラッカのジンバル点を通過する。現実のトラッカでは、レーザビームはジンバル点からずれている。このずれが、ＴＸおよびＴＹの２つのパラメータをもたらす。ＴＸおよびＴＹは単純に、ジンバル点への最短の線に沿ったＸ方向およびＹ方向へのずれの距離である。ここで、Ｘ方向およびＹ方向は、図１の搭載部１５に対して定義される（これらは、レーザトラッカが内部に位置する参照用固定フレームに対して定義されるｘ方向およびｙ方向とは異なる。）。これらのパラメータが安定的で正確に把握されている限り、ジンバル点からのレーザビームのずれは誤差を生じさせない。しかし、このずれが、たとえばトラッカが暖機するにつれて温度と共に変化する場合は、ＴＸおよびＴＹの真の値も変化する。二面測定値は、ＴＸおよびＴＹの誤差に非常に影響されやすい。
また、理想的なトラッカでは、レーザビームは、アジマス機械軸およびゼニス機械軸に対して垂直である。現実のトラッカでは、レーザビームは垂直から若干ずれている。レーザビームにおけるこの傾斜が、ＲＸおよびＲＹの２つのパラメータをもたらす。ＲＸおよびＲＹは単純に、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに対する傾斜角である。これらのパラメータが安定的で正確に把握されている限り、機械軸に対するレーザビームの傾斜は誤差を生じさせない。しかし、このずれが、たとえばトラッカが暖機するにつれて温度と共に変化する場合は、ＲＸ値およびＲＹ値の真の値も変化する。二面測定値は、ＲＸおよびＲＹの誤差に非常に影響されやすい。
図１に示すタイプのトラッカのパラメータＴＸ、ＴＹ、ＲＸ、およびＲＹを求める方法は、クレーマーら（Cramer et al.）に発行された特許文献７に記載されている（当該特許を、引用によって本願に援用する）。他のビームステアリング方法を用いるレーザトラッカには、他の手法が適用される。たとえば、レーザトラッカによっては、ミラーを使ってレーザビームをステアリングするものがあり、それらのレーザトラッカは図１に示すトラッカとは異なるパラメータを有する。ただし、ビームステアリング機構に関わらず全てのタイプのトラッカにおいて、問題点を特定しパラメータを求めるために、二面テストを使用する。
二面誤差は、他の種類のトラッカ誤差を反映する場合もある。たとえば二面誤差は、角度エンコーダにおいて見られる多くの種類のエラーから影響を受けることがある。条件によっては、軸線の非直交状態のエラーにも影響される。
トラッカが安定的であれば、正しいパラメータ値を求めるための補償手順の一部として二面測定を用いることができる。トラッカが安定的でない場合は、二面測定値の変動性を用いて、安定性の欠如を判定することが可能である。発生しうる問題の物理的原因をユーザまたはサービス員が見出すことを助ける診断ツールとして、パラメータ値とそれらの値の経時変化とを使用することが可能である。このことは、本明細書で説明する方法の各例が、すでに暖機完了したトラッカだけでなく、暖機途中のトラッカの安定性のチェックにも有用であることの理由の１つである。
以下で説明する例示的な実施形態は、トラッカにおいてばらつきのない暖機状態を迅速に実現する方法に関する。例示的な実施形態は、１つの逆反射体ターゲットに対して二面測定（すなわち、前視測定および後視測定）を繰り返し実施するステップを含むことができる。逆反射体ターゲットは、トラッカ上に配置される（すなわち、特許文献７に記載されたようなトラッカ上ターゲット）か、あるいは、トラッカを囲む体積中の任意の点に位置する。その点がトラッカ上以外に位置する場合は、逆反射体は、たとえば床、機器スタンド、または構造体などに取り付けられたネスト内に配置されることができる。各測定は、一定の時間間隔にて実施でき、時間的に近接させることが可能である。各二面測定の実施後に、前視モードおよび後視モードでの三次元座標値間の距離差であると定義される二面誤差を算出する。二面読取り値を用いて、トラッカが安定的であるかどうかを判断する。その方法は、後に説明する。
他の実施形態の一例では、並進誤差（たとえばＴＸおよびＴＹ誤差）と角度誤差（たとえばＲＸおよびＲＹ誤差）とを分離するように、第２のターゲットを追加できる。トラッカにおいて並進誤差と角度誤差とを分離する方法は、いくつか存在する。１つめの方法では、２つの異なる逆反射体ターゲットを異なる距離にて配置する。遠くのターゲットは近くのターゲットよりも角度誤差の影響を受けやすいが、遠くのターゲットも近くのターゲットも、並進誤差からは同等に影響される。このため、２つの異なるレンジにて配置された２つの逆反射体ターゲットを用いて、二面測定を実施することができる。これらの測定で得られた読取り値を使用して、２種類の誤差を分離することが可能である。
並進誤差と角度誤差とを分離する２つめの方法では、第１のターゲットとして逆反射体を選択し、第２のターゲットとしてミラーを選択する。ミラーはトラッカの角度誤差に対して最も大きな反応を示すが、逆反射体は並進誤差および角度誤差の両方に対して反応を示す。並進誤差と角度誤差とを逆反射体ターゲットおよびミラーターゲットを用いて分離する方法は、特許文献７に詳述されている。トラッカが暖機完了した時点を判別する条件は、２つの異なるターゲットに対する二面測定値のデルタ値に基づく。また、以下で説明するように、トラッカが暖機完了した時点の判別のために、様々な数学的ルールを用いることが可能である。
さらに別の例示的な実施形態では、二面測定値に基づいてパラメータを算出する。いくつかのパラメータ（たとえば、あるタイプのトラッカでは、ＲＸおよびＲＹ）は、ミラーターゲットのみを使用して得ることができる。他の種類のパラメータ（たとえば、他のタイプのトラッカでは、ＴＸおよびＴＹ）は、２つまたはそれ以上の逆反射体ターゲットまたはミラーターゲットを用いて得られる。各特定のトラッカにおいて、適切なパラメータは異なる。たとえば、トラッカが発するレーザビームをステアリングミラーで方向づけるタイプのトラッカのパラメータは、図１に示すタイプのトラッカのパラメータとは異なる。一般的に、いずれのタイプのトラッカのいずれのパラメータも、トラッカが暖機完了または安定した時点を示す数学的ルールに使用することができる。
１つまたはそれ以上の例示的な実施形態において、トラッカ１０は、ユーザインタフェースを備えることができ、そのユーザインタフェースは、ユーザがトラッカの使用をあるいずれかの時点で始めるとした場合に、特定のターゲット点における、最大許容誤差（ＭＰＥ）に対するトラッカ１０の誤差をユーザに伝えるものである。ＭＰＥは、トラッカの製造者が公表する仕様であって、トラッカの精度をレンジの関数として示すものである。
図２は、縦軸における二面誤差（任意単位）を横軸における時間（任意単位）に対してプロットしたグラフである。そのグラフでは、暖機する際にトラッカ１０が、最初は二面誤差の初期値２１５を有することを示す。暖機するにつれて二面誤差は、過渡期２１０においてすばやく変化する。時間の経過と共に、トラッカ１０は安定期２２０に入り、二面誤差が安定値２２５（定常値と呼ぶこともできる）に近づく。トラッカ１０は、安定値に近づくと、安定的であって補償する準備が整ったと考えられる。
図１０は、レーザトラッカなどの機器が暖機完了または安定したかどうかを判定する方法１０００に関する第１の例示的な実施形態を示すフローチャートである。ここで、少なくとも１つのターゲットが必要であり、それは逆反射体、ミラー、または拡散反射する物体であることが可能である。また、逆反射体、ミラー、または拡散反射する物体のいずれかの組み合わせから成る追加のターゲットを用いることもできる。手順には、ステップ１０１０，１０２０,１０３０,１０４０,１０５０，１０６０，および１０７０が含まれる。ステップ１０１０では、各ターゲットを前視モードで測定する。ステップ１０２０では、各ターゲットを後視モードで測定する。前視測定および後視測定の実施の順序は、重要ではない。ステップ１０３０では、各ターゲットについての二面誤差を算出する。二面誤差値は、横断方向距離であって、長さ単位を有する。ステップ１０４０では、各ターゲットの測定が初めてであったかを判定する。初めての場合は、再度ステップ１０１０から始めて２セットめの測定を実施する。初めてでない場合はステップ１０５０に進み、１つまたはそれ以上の安定性計量値を算出する。暖機テストの完了前の時点では、トラッカが安定していない可能性を示す表示が為されている。たとえば、ＬＥＤを点滅させることでトラッカが安定していない可能性を示す。他の例では、「トラッカ安定性未確認」などのメッセージをコンピュータのモニタに表示する。ステップ１０６０で終了条件を満たしている場合は、ステップ１０７０で、トラッカが安定していることを示す表示を実施する。たとえばその表示は、常時点灯するＬＥＤであってもよいし、あるいは、コンピュータのモニタ上の「トラッカ安定」のメッセージであってもよい。
球体搭載逆反射体（ＳＭＲ）と共に通常使用されるタイプのレーザトラッカでは、ターゲットは逆反射体かミラーであることが可能である。本明細書で説明するとおりのレーザトラッカの広義の定義にしたがって言えば、レーザスキャナでは、ターゲットの種類は、拡散反射する物体であることが可能である。そのような物体はたとえば、拡散反射する材料から成る大きな球体である。レーザスキャナは、そのような球体の表面をスキャンし、表面の点を収集して分析することで、球体の中心を求める。
上記では、二面誤差は、前視モードおよび後視モードで測定された三次元座標間の横断方向距離であると説明した。しかし、レーザトラッカの安定性を確立する他の方法では、前視モードおよび後視モードにおける、レーザビームの角度方向の差を測定する。前視モードおよび後視モードでのレーザビームの方向における小さな角度差は、距離ではなく角度として測定される点を除けば、二面誤差と同じである。レーザトラッカの安定性を確立する目的においては、これらの２つの方法は同等に好適である。したがって、上記説明の全てにおいて、二面誤差の概念は、前視読取り値と後視読取り値との角度差の概念で置き換えることが可能である。
安定性計量値は、トラッカが安定した時点を判定するルールによって定義されるいずれかの値である。安定性計量値は、測定された１対の二面誤差に基づく単純な数値であってもよいし、数学的ルールに従って組み合わされた数種の測定値に基づくより複雑な値であることも可能である。数種のパラメータおよび製造者の仕様に基づく比較的複雑な値である後者の一例を、図４を参照しながら後に説明する。安定性計量値は、過去に得られた一連の測定値（たとえば移動平均または他の種類のフィルタリングされた値）に依存してもよいし、あるいは、単に最も新しく収集した測定値に依存するものであってもよい。ステップ１０６０では、安定性計量値が終了条件を満たしているかどうかを判定する。終了条件は、１つであっても数個あってもよい。数個の終了条件がある場合は、各条件に対して対応の安定性計量値が設けられる。ただし、条件のいくつかは、二面誤差を求めずに得られる場合もある。たとえば、第１の条件は、トラッカの二面誤差が製造者のＭＰＥ仕様を満たすことでありうる。これを、二面誤差の経時安定性に関する第２の条件と組み合わせて使用できる。複数の終了条件が設けられている場合は、トラッカが安定していると見なされるには、対応の各安定性計量値によってそれらの各条件が満たされなければならない。安定性計量値が終了条件を満たす場合は、トラッカは安定または暖機完了したと考えられ、次のステップを実施できる。次のステップは通常は、トラッカに対する補償手順の実施か、トラッカを用いた測定の開始かの、どちらかである。
最も単純な種類の安定性計量値はおそらく、先行する２つの二面誤差間のデルタ（差）の絶対値である。このケースでの閾条件は、単に、所定の数値であることが可能である。安定性計量値が閾値より小さい場合に、トラッカは安定していると考えられる。それ以外の場合は、トラッカは安定しているとは見なされず、二面測定が継続される。図２を参照すると、最初は二面誤差が急激に変化していることがわかる。それは、二面誤差におけるデルタ（差）が大きいことを意味する。それゆえに、小さいデルタ値が安定的なトラッカを表す。１つ厄介な点は、図２に示す二面誤差には一般的に、全体的なトレンドを示す滑らかな曲線に加えて、ノイズが含まれていることである。その場合、単一のデルタ値に基づく安定性の確認では、トラッカが完全に安定したかに関する適切な確信が得られないかもしれない。
図１０の方法１０００の各ステップは、フローチャートの形式を用いるより言葉を用いたほうが、都合よく説明できる。安定性計量値の算出には、少なくとも２つの二面誤差が必要である。したがって、それぞれ複数の後視測定値と、前視測定値と、二面誤差計算値とを得て、少なくとも１つの安定性計量値を得る。前視測定および後視測定は、交互に実施する。終了条件が満たされない場合は、トラッカが安定したと見なされるまで、二面測定を必要な回数繰り返す。
上記では、二面誤差は、前視モードおよび後視モードで測定された座標間の横断方向距離であると説明した。しかし、レーザトラッカの安定性を確立する他の方法では、前視モードおよび後視モードにおける、レーザビームの角度方向の差異を測定する。前視モードおよび後視モードでのレーザビームの方向における小さな角度差は、距離ではなく角度として測定される点を除けば、二面誤差と実質的に同等である。レーザトラッカの安定性を確立する目的においては、これらの２つの方法は同等に好適である。したがって、上記説明の全てにおいて、二面誤差の概念は、前視読取り値と後視読取り値との角度差の概念で置き換えることが可能である。
図１１は、レーザトラッカなどの機器が暖機完了または安定したかどうかを判定する方法１１００に関する第１の例示的な実施形態を示すフローチャートである。ここで、少なくとも１つのターゲットが必要であり、それは逆反射体、ミラー、または拡散反射する物体であることが可能である。また、逆反射体、ミラー、または拡散反射する物体のいずれかの組み合わせから成る追加のターゲットを用いることもできる。手順には、ステップ１１１０，１１２０,１１３０,１１４０,１１５０，１１６０，および１１７０が含まれる。ステップ１１１０では、各ターゲットの角度測定を前視モードで実施する。ステップ１１２０では、各ターゲットの角度測定を後視モードで実施する。前視測定および後視測定の実施の順序は、重要ではない。ステップ１１３０では、各ターゲットについての角度差を算出する。ここで、「角度差」の用語は、前視モードおよび後視モードでレーザビームが最終的に向けられた各方向に関するものである理解される。すなわち、たとえば、アジマス角は前視モードと後視モードとで約１８０°異なり、ゼニス角も前視モードと後視モードとで異なる。しかし、アジマス回転およびゼニス回転の完了後には、前視モードおよび後視モードにおける各レーザビームは、ほぼ同じ方向に向けられている。したがって、それらの２つの方向の角度差は小さな値である。ステップ１１４０では、ターゲットの測定が初めてであったかを判定する。初めての場合は、再度ステップ１１１０から始めて２セットめの測定を実施する。初めてでない場合はステップ１１５０に進み、１つまたはそれ以上の安定性計量値を算出する。暖機テストの完了前の時点では、トラッカが安定していない可能性を示す表示が為されている。たとえば、ＬＥＤを点滅させることでトラッカが安定していない可能性を示す。他の例では、「トラッカ安定性未確認」などのメッセージをコンピュータのモニタに表示する。ステップ１１６０で終了条件を満たしている場合は、ステップ１１７０で、トラッカが安定していることを示す表示を実施する。たとえばその表示は、常時点灯するＬＥＤであってもよいし、あるいは、コンピュータのモニタ上の「トラッカ安定」のメッセージであってもよい。
図３は、レーザトラッカなどの機器が暖機完了または安定したかどうかを判定する方法３００に関する第２の例示的な実施形態を示すフローチャートである。方法３００には、ステップ３１０，３２０，３３０，３４０，および３５０が含まれる。ステップ３１０では、逆反射体またはミラーターゲットであることが可能な少なくとも２つのターゲットに対して、二面測定を実施する。ステップ３１０にはオプションで、二面測定に加えて他の測定の実施が含まれることもある。ステップ３２０では、機器補償パラメータ（一般的には、機器パラメータ一式の全部ではなく、パラメータのサブセット）を算出する。ステップ３１０で実施した測定によって、少なくともいくつかの機器パラメータを算出するのに十分な情報が得られる。ステップ３３０では、ステップ３１０の測定が初めて実施されたものかどうかをチェックする。初めての場合は、ステップ３１０から始めて測定を再度実施する。初めてでない場合はステップ３４０に進み、安定性計量値を算出する。ステップ３５０では、安定性計量値が閾値より小さいかどうかをチェックする。小さい場合は、機器は安定または暖機完了したと考えられる。それ以外の場合は、ステップ３１０から始まる追加の測定および算出を繰り返す。
図３に関連して説明した方法３００は全般的な方法であり、それに関する更なる実施形態の一例を以下で説明する。
図４は、例示的な実施形態による方法４００を示す。方法４００には、ステップ４１０，４２０，４３０，４４０，および４５０が含まれる。ステップ４１０では、補償手順を実施する。図１に示され特許文献７でさらに詳述される例示的なレーザトラッカにおいて好都合な補償手順は、自己補償手順であって、２つのトラッカ上ターゲット（すなわち、トラッカ上の逆反射体およびトラッカ上のミラー）を用いて完全に自動的なトラッカ手順を実施しトラッカのパラメータを求めるものである。この手順の実施には、約４〜５分かかる。他の補償手順も同等に好適に使用できる。ステップ４２０では、トラッカのパラメータＴＸ，ＴＹ，ＲＸ，およびＲＹを算出する。他にもあるがとりわけ、これらのトラッカパラメータが、自己補償手順によって得られる。ステップ４３０では、補償手順が初めて実施されたものかどうかをチェックする。初めての場合は、補償手順を再度実施し、パラメータ値を再度算出する。初めてでない場合はステップ４４０に進み、安定性計量値Ｓを計算する。安定性計量値Ｓの計算方法に関するさらなる詳細は、後述する。ステップ４５０では、安定性計量値が終了条件を満したかどうかをチェックする。満した場合は、トラッカは安定したと考えられ、方法４００を終了する。それに続いて、トラッカ補償またはトラッカを用いた測定を開始する。以下で説明する特定の例示的な実施形態では、安定性計量値は０から１（または０から１００％）の間で変化可能であり、０が最も安定的でないトラッカを表し、１が最も安定したトラッカを表す。一例では、終了条件として０．９（または９０％）を選択することができる。その場合、安定性計量値が０．９以上であれば安定したと考えられる。
一実施形態では、安定性計量値Ｓは、以下のステップを実施することで求められる。運動学的モデルパラメータＲＸ，ＲＹ，ＴＸ，およびＴＹの変化を計算する。
Figure 2013543970
ここで、下付き文字「new」は、直近の測定において算出されたパラメータを表し、下付き文字「old」は、直近の測定の直前の測定において算出されたパラメータを表す。
運動学的モデルパラメータの変化におけるｘ成分およびｙ成分について、二乗和平方根（ｒｓｓ）値ΔＲおよびΔＴを計算する。
Figure 2013543970
レンジｄの関数としての機器の標準的な横断方向不確定性Ｕｓｔｄを、製造者が公表している仕様値ＡおよびＢに基づいて求める。
Ｕｓｔｄ（ｄ）＝Ａ＋Ｂ・ｄ ...(3)
パラメータの安定性に関連した横断方向不確定性Ｕｐｒｍを、式（２）で得られた計算値ΔＴおよびΔＲに基づいて求める。
Ｕｐｒｍ（ｄ）＝ΔＴ＋ΔＲ・ｄ ...(4)
式（３）および式（４）で得られた不確定性値ＵｓｔｄおよびＵｐｒｍを組み合わせて、二乗和平方根（ｒｓｓ）値Ｕａｄｊを求める。
Figure 2013543970
レンジに依存する安定性比率ｓ＝ｓ（ｄ）は、以下のように定義される。
Figure 2013543970
安定性計量値Ｓは、ｄｍｉｎからｄｍａｘまでにわたるトラッカの適用可能レンジにおける安定性比率ｓの最小値であると定義される。
Ｓ＝Ｍｉｎ（ｓ（ｄ）） ...(7)
式（７）で定義するように、Ｓは、［０，１］の区間に位置する無次元の数である。トラッカ１０の電源をオンにした直後は、温度および運動学的モデルパラメータは急激に変化する場合があり、Ｓの値が比較的低くなる。その後、温度が平衡に近づき、モデルパラメータの変化がよりゆっくりになると、Ｓは１に近づく。Ｓが指定の許容値を超えると、自己補償サイクルは終了する。典型的な許容値は０．９である。上述の方法では、式（３）に示すようなＡおよびＢの線形関数を用いる必要はなく、簡単に他の例示的な実施形態として法則化することができる。たとえば、製造者の性能仕様がレンジの非線形関数である場合は、単に上記式（３）を変更すればよい。図３および図４の実施形態の利点は、自動暖機が完了した時点で、トラッカ１０は暖機だけでなく補償も済んでいることである。この方法は、上述の補償方法を使用すれば、必要とされるユーザの注意力が最小限になるので、特に好都合である。ユーザが実施する必要があるのは、測定する前に機器の精度を確認する簡単なテストだけである。
図５から図８は、安定性計量値を自己補償サイクルの数に対してプロットしたグラフ５００，６００，７００，８００であって、上記方法４００を説明するものである。図５から図７は、冷機状態から始動されたトラッカを表し、図８は、すでに熱均衡状態にあったトラッカを表す。図５から図８は、暖機期間が約５回の補償サイクル（すなわち、約２５分）にわたることを示す。図５から図８は単なる例であって、方法４００の実例を示すものであると理解される。他の例示的な実施形態では、補償サイクルの数が他の回数である場合がある。図５から図８は、熱均衡状態に近づくにつれて、方法４００がサポートするように、グラフ５００，６００，７００，８００が安定期の挙動を示すことを表す。
別の例示的な実施形態では、自己テスト補償方法において、自動測定を実施してパラメータを計算する。それらの測定に使用されるターゲットには、トラッカ上に搭載の逆反射体と、トラッカ上に搭載のミラーとが含まれる。終了条件を判定するアルゴリズムは、符号反転アルゴリズム（ＳＣ）と呼ばれるものである。ＳＣにおいては、該当のパラメータが安定した時点で、その値のランダムな振幅が、暖機に起因し且つ性質的に単調な傾向を有する装置全体の挙動に対して、重要になってくる。ＳＣは、次々と到来する各サイクルにおいて、各パラメータのデルタを計算する。デルタが符号を反転するたびに、当該パラメータ用のカウンタをインクリメントする。各パラメータがＮ回の符号反転を経た時点で、ループを終了する。ここでＮは、事前に指定された１またはそれより大きい整数である。Ｎは、ユーザまたはトラッカ製造者が指定することができる。Ｎを減少または増大させることによって、終了条件を効果的に緩和または厳重にする。ＳＣを含む実施形態の利点は、自動起動が自己補償方法に基づいているため、自動起動が完了した時点で、トラッカは暖機だけでなく補償も済んでいることである。
上述の方法は、手動で実現可能であるし、あるいは、トラッカの内部に配置された演算システムまたはトラッカに取り付けられた外部のコンピュータシステムの助けを借りて実現することもできる。トラッカ内部または外部の演算システムの使用に基づく方法は、作業者の時間を節約できるので有利である。
演算システム（処理システム）１５００の一例を図９に示す。処理システム１５００は、トラッカ処理ユニット１５１０を含み、オプションでコンピュータ８０を備える。処理ユニット１５１０は少なくとも１つのプロセッサを含み、そのプロセッサは、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、利用者書換え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または類似の装置であることが可能である。情報を処理し内部のトラッカプロセッサに対して命令を出せるよう、処理能力が備えられている。内部のトラッカプロセッサは、位置検出プロセッサ１５１２、アジマスエンコーダプロセッサ１５１４、ゼニスエンコーダプロセッサ１５１６、表示灯プロセッサ１５１８、絶対距離計（ＡＤＭ）プロセッサ４００、干渉計（ＩＦＭ）プロセッサ１５２２、およびカメラプロセッサ１５２４を含みうる。補助ユニットプロセッサ１５７０は、オプションで、トラッカ処理ユニット１５１０内の他のプロセッサのために、タイミングとマイクロプロセッサによるサポートとを提供する。補助ユニットプロセッサ１５７０は、バス１５３０を介して他のプロセッサと通信することが好ましい。バス１５３０は、当業界で周知のとおり、データパケットを用いて情報をトラッカ内全体に移送することができる。演算能力は、トラッカ処理ユニット１５１０全体に分散して設けることができ、トラッカのセンサが収集したデータに対して、ＤＳＰおよびＦＰＧＡが中間の計算を実施する。これらの中間の計算の結果は、補助ユニットプロセッサ１５７０に戻される。補助ユニット１５７０は、長いケーブルを介してレーザトラッカ１０の本体に取り付けることもできるし、あるいは、補助ユニット１５７０をレーザトラッカ１０の本体内部に引き入れることで、コンピュータ８０に（オプションで）直接に取り付けることも可能である。補助ユニット１５７０は、好ましくはイーサネット（登録商標）ケーブルまたは無線接続から成る接続部１５４０を通じて、コンピュータ８０に接続することができる。補助ユニット１５７０およびコンピュータ８０は、好ましくはイーサネット（登録商標）ケーブルまたは無線接続から成る接続部１５４２，１５４４を通じて、ネットワークに接続することができる。例示的な実施形態において説明した安定性に関する演算は、処理ユニット１５００内のプロセッサ（マイクロプロセッサ、ＤＳＰ、またはＦＰＧＡ）を用いて実施してもよいし、オプションのコンピュータ８０で実施してもよい。
当業者が理解するように、本発明の各態様は、装置、方法、またはコンピュータプログラム製品として実現できる。したがって本発明の各態様は、全体がハードウェアの実施形態、全体がソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）の実施形態、あるいは、ソフトウェア要素とハードウェア要素との組み合わせの実施形態として実現可能であり、それらは全て、本明細書で全体的に「回路」、「モジュール」、または「システム」と呼ぶものである。さらに本発明の各態様は、コンピュータプログラムコードが記録された１つまたはそれ以上のコンピュータ読み取り可能媒体として実現されたコンピュータプログラム製品の形態を取ることができる。
１つまたはそれ以上のコンピュータ読み取り可能媒体の組み合わせを用いることができる。コンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータで読み取り可能な信号媒体か、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体であることが可能である。コンピュータ読み取り可能記憶媒体はたとえば、電子、磁気、光学、電磁、赤外線、または半導体によるシステム、装置、デバイス、またはそれらの適切な組み合わせであることが可能であるが、それらに限定されない。コンピュータ読み取り可能記憶媒体のより具体的な例としては、以下が挙げられる（網羅的なリストではない）：１つまたはそれ以上のワイヤを含む電気的接続部、携帯型コンピュータディスク、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ、携帯型コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学的記憶装置、磁気的記憶装置、またはそれらの適切な組み合わせ。本明細書の文脈において、コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用されるかそれに関係して使用されるプログラムを収容または記憶できるいずれかの有形の媒体である。
コンピュータ読み取り可能信号媒体はたとえば、コンピュータ読み取り可能プログラムコードがたとえばベースバンドまたは搬送波の一部に組み込まれた伝搬データ信号を含むことができる。そのような伝搬データ信号は、様々な形態を取ることができ、たとえば電磁的、光学的、またはそれらの適切な組み合わせであることが可能であるが、それらに限定されない。コンピュータ読み取り可能信号媒体は、コンピュータ読み取り可能記憶媒体ではないいずれかのコンピュータ読み取り可能媒体であって、命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用されるかそれに関係して使用されるプログラムを通信、伝搬、または移送できるものである。
コンピュータ読み取り可能媒体において具現されたプログラムコードは、適切な媒体を用いて伝送されることができる。その適切な媒体としては、無線、ワイヤ線、光ファイバケーブル、無線周波（ＲＦ）など、またはそれらの適切な組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。
本発明の態様に関する動作を実施するためのコンピュータプログラムコードは、１つまたはそれ以上のプログラミング言語の組み合わせを用いて記述することが可能である。それらの言語としては、Java（登録商標）、Smalltalk、C++などのオブジェクト指向のプログラミング言語や、Ｃ言語または類似のプログラミング言語などの従来型の手続き型プログラミング言語が挙げられる。プログラムコードは、独立型のソフトウェアパッケージとして、全体的または部分的にユーザのコンピュータで実行することが可能である。もしくは、プログラムコードのある部分をユーザのコンピュータで実行し、且つ、ある部分をリモートコンピュータで実行することや、全体をリモートのコンピュータまたはサーバで実行することも可能である。後者の場合、リモートコンピュータは、構内ネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）などのいずれかのタイプのネットワークを通じてユーザのコンピュータに接続するか、あるいは、外部のコンピュータに対して（たとえばインターネットサービスプロバイダを介してインターネットを通じて）接続する。
本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータプログラム製品を示すフローチャートおよび／またはブロック図を参照しながら、本発明の態様を説明した。フローチャートおよび／またはブロック図の各ブロック、ならびに、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックの各組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実現可能であると理解される。そのようなコンピュータプログラム命令を、汎用コンピュータ、特殊目的用コンピュータ、または機器を形成する他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに供給し、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサによって実行させることにより、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックまたは複数ブロックに記載された機能または動作を実現する手段が生成される。
また、そのようなコンピュータプログラム命令は、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイスを特定の動作の仕方で機能させるよう導くことができるコンピュータ読み取り可能媒体に記憶することができ、それにより、コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された命令が、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックまたは複数ブロックに記載された機能または動作を実現する命令を含む製品を構成する。
さらに、そのようなコンピュータプログラム命令を、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイスにロードして、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置、または他のデバイスによって一連の動作ステップが実行されコンピュータの実行による処理がもたらされるようにできる。それによって、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置で実行される命令が、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックまたは複数ブロックに記載された機能または動作を実現する処理を提供する。
図面におけるフローチャートおよびブロック図は、本発明の様々な実施形態による装置、方法、およびコンピュータプログラム製品の実現例の構成、機能、および動作を示す。これに関し、フローチャートおよびブロック図の各ブロックは、モジュール、区分、またはコードの一部分を表し、指定された論理的機能を果たすための１つまたはそれ以上の実行可能な命令から成る。なお、別の実現例においては、ブロックに記載の機能は、図に記載の順序以外の順序で実施されることがあることに留意すべきである。たとえば、２つの連続するブロックは実際は、機能によってはほぼ並列に実施されたり、逆の順序で実施されたりする場合がある。また、フローチャートおよび／またはブロック図の各ブロック、ならびに、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックの各組み合わせは、指定された機能または動作を実施する特定目的向けのハードウェアベースのシステムによって実現でき、さらに、特定目的向けのハードウェアベースとコンピュータ命令との組み合わせによっても実現できる。
例示的な実施形態では自動暖機方法をハードウェアで実現しているが、本明細書で説明した自動暖機方法は、当業界で周知の以下のいずれの各技術または技術の組み合わせを用いて実現することも可能である：データ信号に対して論理関数を実行する論理ゲートを有する離散論理回路、適切な組み合わせ論理ゲートを有する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能ゲートアレイ（ＰＧＡ）、ＦＰＧＡ、ＤＳＰなど。
上記説明では本発明の特定の実施形態に言及しているが、本発明の概念から逸脱することなく多くの変更を実施できると理解される。そのような変更が本発明の真の範囲および概念に含まれるように、添付の請求項は、そのような変更を包含することを意図している。
したがって、本明細書で開示した実施形態は、全ての点において例示的であって限定を加えるものではない。本発明の範囲は、添付の請求の範囲によって示されるのであって、上述の説明によってではない。したがって、請求の範囲の意味および均等の範囲に含まれる全ての変更は、請求の範囲に包含されることを意図している。

Claims (17)

  1. レーザトラッカが安定した時点を検出する方法であって、
    プロセッサが、レーザトラッカを用いて第１の対象物に対して複数の第１の前視測定および複数の第１の後視測定を実施するステップであって、前記複数の第１の前視測定と前記複数の第１の後視測定とを時間的に交互に実施するステップと、
    前記プロセッサにおいて、前記複数の第１の前視測定および前記複数の第１の後視測定に基づいて複数の第１の二面誤差を算出するステップと、
    前記プロセッサにおいて、前記複数の第１の二面誤差に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの第１の安定性計量値を決定するステップであって、前記少なくとも１つの第１の安定性計量値はルールによって定められる値であるステップと、
    前記プロセッサが、前記少なくとも１つの第１の安定性計量値および第１の終了条件に少なくとも部分的に基づいて、前記レーザトラッカが安定しているかどうかを検出するステップと、
    前記レーザトラッカが安定しているか否かを示す表示を生成するステップとを含む方法。
  2. 請求項１に記載の方法であってさらに、
    前記プロセッサが、前記レーザトラッカを用いて第２の対象物に対して複数の第２の前視測定および複数の第２の後視測定を実施するステップであって、前記複数の第２の前視測定と前記複数の第２の後視測定とを時間的に交互に実施するステップと、
    前記プロセッサが、前記複数の第２の前視測定および前記複数の第２の後視測定に基づいて複数の第２の二面誤差を算出するステップと、
    前記プロセッサが、前記複数の第２の二面誤差に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの第２の安定性計量値を決定するステップであって、前記少なくとも１つの第２の安定性計量値はルールによって定められる値であるステップと、
    前記レーザトラッカが安定しているかどうかの前記検出を、前記少なくとも１つの第２の安定性計量値および第２の終了条件に少なくとも部分的に基づいて実施するステップとを含む方法。
  3. 請求項１に記載の方法であってさらに、前記第１の対象物として逆反射体を選択するステップを含む方法。
  4. 請求項１に記載の方法であってさらに、前記第１の対象物としてミラーを選択するステップを含む方法。
  5. 請求項１に記載の方法であってさらに、前記第１の対象物を前記レーザトラッカに搭載するステップを含む方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、前記プロセッサが前記少なくとも１つの第１の安定性計量値を決定するステップはさらに、前記複数の第１の二面誤差に少なくとも部分的に基づいて複数の補償パラメータを算出することを含み、前記少なくとも１つの第１の安定性計量値は、前記複数の補償パラメータに少なくとも部分的に基づくものであることを特徴とする方法。
  7. 請求項２に記載の方法であってさらに、前記第１の対象物として逆反射体を選択し、前記第２の対象物としてミラーを選択するステップを含む方法。
  8. 請求項２に記載の方法であってさらに、前記第１の対象物として逆反射体を選択し、前記第２の対象物としても逆反射体を選択するステップを含む方法。
  9. 請求項２に記載の方法であってさらに、前記プロセッサが、前記複数の第２の二面誤差に少なくとも部分的に基づいて複数の補償パラメータを算出するステップを含み、前記少なくとも１つの第２の安定性計量値は、前記複数の補償パラメータに少なくとも部分的に基づくものであることを特徴とする方法。
  10. 請求項２に記載の方法であってさらに、前記第１の対象物と前記第２の対象物とを前記レーザトラッカに搭載するステップを含む方法。
  11. 請求項１に記載の方法であって、前記レーザトラッカが安定しているかどうかを検出するステップは、前記第１の二面誤差が前記レーザトラッカの製造者仕様を満たしていることを前記第１の終了条件として設定することを含むことを特徴とする方法。
  12. 請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも１つの第１の安定性計量値の決定は、前記レーザトラッカによって測定された一連の値に依存することを特徴とする方法。
  13. 請求項１に記載の方法であって、前記少なくとも１つの第１の安定性計量値は、２つの先行する二面誤差間の差の絶対値であることを特徴とする方法。
  14. 請求項１に記載の方法であって、前記複数の第１の前視測定および前記複数の第１の後視測定を実施するステップはさらに、複数の第１の前視測定値および複数の第１の後視測定値を検出することを含み、前記複数の第１の前視測定値の各々は前記レーザトラッカによって収集された点群に基づくものであり、前記複数の第１の後視測定値の各々も前記レーザトラッカによって収集された点群に基づくものであることを特徴とする方法。
  15. レーザトラッカが安定した時点を検出する方法であって、
    プロセッサが、レーザトラッカを用いて第１の対象物に対して、第１の前視モードでの複数の第１の角度測定と、第１の後視モードでの複数の第２の角度測定とを実施するステップであって、前記複数の第１の角度測定と前記複数の第２の角度測定とを時間的に交互に実施するステップと、
    前記プロセッサが、前記複数の第１の角度測定および前記複数の第２の角度測定に基づいて複数の第１の角度差を算出するステップと、
    前記プロセッサが、前記複数の第１の角度差に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの第１の安定性計量値を決定するステップであって、前記少なくとも１つの第１の安定性計量値はルールによって定められる値であるステップと、
    前記プロセッサが、前記少なくとも１つの第１の安定性計量値および第１の終了条件に少なくとも部分的に基づいて、前記レーザトラッカが安定しているかどうかを検出するステップと、
    前記レーザトラッカが安定しているか否かを示す表示を生成するステップとを含む方法。
  16. 請求項１５に記載の方法であってさらに、
    前記プロセッサが、前記レーザトラッカを用いて第２の対象物に対して、第２の前視モードでの複数の第３の角度測定と、第２の後視モードでの複数の第４の角度測定とを実施するステップであって、前記複数の第３の角度測定と前記複数の第４の角度測定とを時間的に交互に実施するステップと、
    前記プロセッサが、前記複数の第３の角度測定および前記複数の第４の角度測定に基づいて複数の第２の角度差を算出するステップと、
    前記プロセッサが、前記複数の第２の角度差に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの第２の安定性計量値を決定するステップであって、前記少なくとも１つの第２の安定性計量値はルールによって定められる値であるステップと、
    前記レーザトラッカが安定しているかどうかの前記検出を、前記少なくとも１つの第２の安定性計量値および第２の終了条件に少なくとも部分的に基づいて実施するステップとを含む方法。
  17. 請求項１５に記載の方法であって、前記複数の第１の角度測定および前記複数の第２の角度測定を実施するステップはさらに、前記複数の第１の角度差を検出することを含み、前記複数の第１の角度測定値の各々は前記レーザトラッカによって収集された点群に基づくものであり、前記複数の第２の角度測定値の各々も前記レーザトラッカによって収集された点群に基づくものであることを特徴とする方法。
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