JP2014016354A - レーザトラッカによる寸法データの自動計測 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3個あるターゲット26及び1個又は複数個ある補助点の定格座標をリスト化保存し、光源出射光のうち3個あるターゲットで反射された部分をトラッカ10に備わるカメラの感光アレイで受光し、3個あるターゲットでの反射光がその感光アレイ上にもたらすスポットの位置を計測し、感光アレイ上での三通りのスポット位置と三通りあるターゲットの定格座標との対応関係を特定し、スポット位置及びターゲット定格座標に少なくとも部分的に基づきトラッカ出射光ビームを3個あるターゲットに差し向け、3個あるターゲットの三次元座標をトラッカで計測し、3個あるターゲットについての三次元座標計測結果並びに1個又は複数個ある補助点の定格座標に少なくとも部分的に基づき補助点の三次元座標を求める。
【選択図】図5A
Description
P+uU+cC=R+vV (1)
から求めることができる。
C=U×V (2)
が課される。ベクトル式(1)を成分毎に分解すると、x成分に関する第1の等式、y成分に関する第2の等式及びz成分に関する第3の等式が得られる。ベクトルCを成分毎に分解すると、周知の外積公式に従い、ベクトルU及びVのx、y及びz成分を使用した諸式が得られる。そのベクトルCのx、y及びz成分を第1、第2及び第3の等式に代入する。その結果得られるのは3個の等式、即ちベクトルU及びVのx、y及びz成分を使用した等式であり、ベクトル量がいずれも既知であるため三通りのスカラー量u、v及びcのみが未知となる。三通りの等式に対し三通りの未知数であるので、これらの式からスカラー量u、v及びcの値を求めることが可能である。
Q1=P+uU (3)
Q2=R+vV (4)
で与えられる。
Q=(Q1+Q2)/2 (5)
に従い求まる。
Q=0.2Q1+0.8Q2 (6)
を用いるのが妥当であろう。
Claims (27)
- 第1、第2及び第3ターゲットをはじめ非共線的に配置された3個以上の再帰反射ターゲット(27)を含む一群の再帰反射ターゲット(26,27,28)並びに自トラッカ周辺に対し固定的な第1座標系(30)に準拠するレーザトラッカ(10)を備え、そのレーザトラッカに、第1軸(20)周り及び第2軸(18)周りで可回動な構造体(15)、第1光ビーム(46)を発する第1光源、第1光源と連携する絶対距離計(1533)、第1軸周り回動角たる第1回動角(71)を計測する第1角度トランスデューサ(1540)、第2軸周り回動角たる第2回動角(72)を計測する第2角度トランスデューサ(1550)、再帰反射ターゲットのうちいずれかの中心に向かうよう第1光ビームの方向を操作する追尾システム(1534)、第1レンズ系(402)及び第1感光アレイ(404)を有する第1カメラ(52,400)、第2光ビーム(440)を発する第2光源(54,401)並びに自トラッカを動作させるプロセッサ(1520,50,60)が備わるシステムを準備するシステム準備ステップ(705)と、
第1、第2及び第3ターゲット並びに1個又は複数個ある補助点(26,29)の第2座標系(40)準拠三次元座標たる定格座標をリスト化保存するリスト化ステップ(710)と、
第2光源出射光のうち第1、第2又は第3ターゲットで反射された部分を第1感光アレイで捉える反射光受光ステップ(715)と、
第1、第2及び第3ターゲットそれぞれでの反射光が第1感光アレイ上にもたらすスポット(452)の位置を計測するステップ(720)と、
第1感光アレイ上での第1、第2及び第3スポット位置と第1、第2及び第3ターゲットの定格座標との間の対応関係を特定する対応関係特定ステップ(725)と、
第1スポット位置及び第1ターゲットの定格座標に少なくとも部分的に基づき第1光ビームを第1ターゲットに差し向ける第1ターゲット指向ステップ(730)と、
絶対距離計並びに第1及び第2角度トランスデューサを用い第1ターゲットの三次元座標を計測するステップ(730)と、
第2スポット位置及び第2ターゲットの定格座標に少なくとも部分的に基づき第1光ビームを第2ターゲットに差し向けるステップ(735)と、
絶対距離計並びに第1及び第2角度トランスデューサを用い第2ターゲットの三次元座標を計測するステップ(735)と、
第3スポット位置及び第3ターゲットの定格座標に少なくとも部分的に基づき第1光ビームを第3ターゲットに差し向けるステップ(740)と、
絶対距離計並びに第1及び第2角度トランスデューサを用い第3ターゲットの三次元座標を計測するステップ(740)と、
第1、第2及び第3ターゲットについての三次元座標計測結果並びに1個又は複数個ある補助点の定格座標に少なくとも部分的に基づき補助点の第1座標系準拠三次元座標を求める補助点座標導出ステップ(745)と、
補助点についての第1座標系準拠三次元座標導出結果を保存するステップ(750)と、
を有する計測方法(700)。 - 請求項1記載の計測方法であって、更に、
第1光ビームを1個又は複数個の補助点へと差し向けるステップ(805)と、
第1光ビーム又はその一部が反射されるよう再帰反射ターゲットのうちいずれかを配置するターゲット配置ステップ(810)と、
その再帰反射ターゲットの中心へと第1光ビームを差し向けるステップ(815)と、
絶対距離計並びに第1及び第2角度トランスデューサを用いその再帰反射ターゲットの三次元座標を計測するステップ(820)と、
を有する計測方法。 - 請求項2記載の計測方法であって、上記ターゲット配置ステップが、
第1光ビーム又はその一部を反射可能な位置へとその再帰反射ターゲットを動かすステップ、或いは
第1光ビーム又はその一部を反射可能な位置にある固定型ネストにその再帰反射ターゲットを配置するステップ、
を含む計測方法。 - 請求項1記載の計測方法であって、更に、
第1光ビームを1個又は複数個の補助点へと差し向けるステップ(905)と、
その又はそれらの補助点に近在する第1パターンに従い空間内で第1光ビームを動かすステップ(910)と、
第1光ビームの所在を追尾システムで検出するステップ(915)と、
相応の再帰反射ターゲットの中心へと第1光ビームを差し向けるステップ(920)と、
絶対距離計並びに第1及び第2角度トランスデューサを用いその再帰反射ターゲットの三次元座標を計測するステップ(925)と、
を有する計測方法。 - 請求項1記載の計測方法であって、更に、
第3レンズ系及び第3感光アレイを有し第1カメラに比べ狭視野な第3カメラ(58)並びに第4光ビームを発する第4光源(56)を準備するステップ(1005)と、
第4光源出射光のうち第1、第2又は第3ターゲットで反射された部分を第3感光アレイで捉えるステップ(1010)と、
第1、第2及び第3ターゲットそれぞれでの反射光が第3感光アレイ上にもたらすスポットの位置を計測するステップ(1015)と、
第3感光アレイ上での第1、第2及び第3スポット位置と第1、第2及び第3ターゲットの定格座標との間の対応関係を特定するステップ(1020)と、
を有する計測方法。 - 請求項1記載の計測方法であって、上記反射光受光ステップが、更に、
第1感光アレイ上でのスポット位置が第1、第2及び第3ターゲット間で同時に計測されるようスタンド上にレーザトラッカを配置するステップ、
第1感光アレイ上でのスポット位置が第1、第2及び第3ターゲットに関し幾通りかの方向で幾通りか計測されるよう第1カメラ及び第2光源の方向を複数通りに亘り変化させるステップ、或いは
第1、第2及び第3ターゲットを孕む空間領域が制限されるよう再帰反射ターゲットのうちいずれかを移動させつつその再帰反射ターゲットの動き又は第1感光アレイ上での対応するスポット位置の動きをレーザトラッカで追尾することでその空間領域を特定するステップ、
を含む計測方法。 - 請求項1記載の計測方法であって、
上記システム準備ステップが、更に、第2レンズ系及び第2感光アレイを有する第2カメラ並びに第3光ビームを発する第3光源を準備するステップを含み、
レーザトラッカに備わるプロセッサが、更に、再帰反射ターゲットのうちいずれかで反射された第2光源出射光が第1感光アレイ上にもたらす第1像並びにその再帰反射ターゲットで反射された第3光源出射光が第2感光アレイ上にもたらす第2像に少なくとも部分的に基づきその再帰反射ターゲットの三次元座標を算出する計測方法。 - 請求項1記載の計測方法であって、上記対応関係特定ステップが、
第1・第2座標系間の許容方向差並びに第1、第2及び第3ターゲットの定格座標に少なくとも部分的に基づき上掲の対応関係を特定するステップ、
第1、第2又は第3ターゲットで反射された第2光源出射光により第1感光アレイ上に第1時点で形成される第1像群並びに第1又は第2回動角が変化した後の第2時点で形成される第2像群を収集し、第1感光アレイ上での第1、第2及び第3スポット位置と第1、第2及び第3ターゲットの定格座標との間の対応関係を第1及び第2像群に少なくとも部分的に基づき特定するステップ、或いは
第1、第2又は第3ターゲットで反射された第2光源出射光により第1感光アレイ上に第3時点で形成される第3像群並びに第1・第2座標系間位置関係が変化した後の第4時点で形成される第4像群を収集し、第1感光アレイ上での第1、第2及び第3スポット位置と第1、第2及び第3ターゲットの定格座標との間の対応関係を第3及び第4像群に少なくとも部分的に基づき特定するステップ、
を含む計測方法。 - 請求項1記載の計測方法であって、上記リスト化ステップが、更に、
CADデータから定格座標を抽出するステップ、或いは
三次元計測装置で定格座標を計測するステップ、
を含む計測方法。 - 請求項1記載の計測方法であって、更に、第1補助点を含め複数個ある補助点へと第1光ビームを差し向けることで所要行為をオペレータに示唆するステップ(1105)を有する計測方法。
- 請求項10記載の計測方法であって、上記行為が、
それら補助点で指定された再帰反射ターゲットを摘取する行為、
それら補助点で指定された方向に相応の再帰反射ターゲットを移動させ、第1光ビームをその再帰反射ターゲットに差し向け、更に絶対距離計並びに第1及び第2角度トランスデューサを用い一点又は複数点の三次元座標を計測する行為、
それら補助点で形成されるパターンを観察し、第1光ビームを再帰反射ターゲットに差し向け、更にそのパターン沿いの補助点を三次元計測する行為、並びに
それら補助点で形成されるパターンを観察し、そのパターンをジェスチャコマンドと解釈し、更にその解釈を踏まえた操作を行う行為のうち、
1個又は複数個を含む計測方法。 - 請求項1記載の計測方法であって、上記補助点座標導出ステップが、更に、
第2座標系準拠三次元座標から第1座標系準拠三次元座標への変換に用いられる変換行列を第1、第2及び第3ターゲットの定格座標に少なくとも部分的に基づき求めるステップと、
1個又は複数個ある補助点の定格座標及び変換行列に少なくとも部分的に基づきその又はそれらの補助点の三次元座標を算出するステップと、
を含む計測方法。 - 請求項1記載の計測方法であって、上記システム準備ステップが、互いに直交する3個の反射面を有するキューブコーナを備えた再帰反射器を再帰反射ターゲットのうち1個又は複数個として準備するステップを含む計測方法。
- 請求項1記載の計測方法であって、上記システム準備ステップが、球面に埋め込まれた再帰反射用キューブコーナを有する球実装再帰反射器を再帰反射ターゲットのうち1個又は複数個として準備するステップを含む計測方法。
- 請求項1記載の計測方法であって、上記システム準備ステップが、球面に埋め込まれた反射ドットを再帰反射ターゲットのうち1個又は複数個として準備するステップを含む計測方法。
- 請求項2記載の計測方法であって、更に、検査計画に従い計測を実行する計画準拠計測ステップ(1205)を有する計測方法。
- 請求項16記載の計測方法であって、上記計画準拠計測ステップが、更に、オペレータの介入なく自動的に計測を行うステップを含む計測方法。
- 請求項16記載の計測方法であって、上記計画準拠計測ステップが、更に、相応の再帰反射ターゲットを移動させ検査計画に従い計測を行うよう第1光ビームの移動でオペレータに示唆するステップを含む計測方法。
- 請求項16記載の計測方法であって、上記計画準拠計測ステップが、更に、
オペレータが再帰反射ターゲットを誤った位置に配置したことを検出するステップと、
レーザトラッカで第1光ビームを移動させその再帰反射ターゲットの正しい位置を提示することでその再帰反射ターゲットを正しい位置に動かすようオペレータに示唆するステップと、
を含む計測方法。 - 請求項1記載の計測方法であって、更に、
第1光ビームを1個又は複数個の補助点へと差し向けるステップ(1305)と、
第1光ビームの位置にて加工動作を実行する加工ステップ(1310)と、
を有する計測方法。 - 請求項20記載の計測方法であって、上記加工ステップが、第1光ビームの位置にて計測対象物に穿孔するステップを含む計測方法。
- 請求項2記載の計測方法であって、更に、
レーザトラッカで計測すべき計測対象点を指定する検査計画を準備するステップ(1405)と、
計測対象物に1個又は複数個の再帰反射ターゲットを装着するステップ(1410)と、
計測対象物に装着された再帰反射ターゲットの三次元座標に関し最大許容変化量を設定するステップ(1415)と、
計測対象物に装着された再帰反射ターゲットの三次元座標を第1及び第2時点で計測するステップ(1420)と、
第1時点から第2時点にかけて再帰反射ターゲットの三次元座標に生じた変化たる第1変化を特定するステップ(1425)と、
第1変化が最大許容変化量を超過した場合に、計測対象物に都合3個以上の再帰反射ターゲットを装着して計測を行い計測対象点の三次元座標を再特定する動作、或いは第1変化が最大許容変化量を超過したことをオペレータに通知する動作を実行するステップ(1430)と、
を有する計測方法。 - 請求項1記載の計測方法であって、更に、
最大許容乖離幅を設定するステップ(1705)と、
計測対象物の熱膨張係数を調べるステップ(1710)と、
基準温度を設定するステップ(1710)と、
計測対象物上に第1及び第2基準再帰反射器を配置し基準温度における第1基準再帰反射器・第2基準再帰反射器間距離を第1距離と定義するステップ(1715)と、
計測対象物の温度を計測するステップ(1720)と、
計測対象物温度の計測結果から基準温度を減ずることで第1温度差を算出するステップ(1725)と、
第1温度差に熱膨張係数を乗ずることでスケーリング係数を算出するステップ(1730)と、
絶対距離計並びに第1及び第2角度トランスデューサを用い第1基準再帰反射器の三次元座標を計測するステップ(1735)と、
絶対距離計並びに第1及び第2角度トランスデューサを用い第2基準再帰反射器の三次元座標を計測するステップ(1735)と、
計測結果に基づき第1基準再帰反射器から第2基準再帰反射器までの第2距離を算出するステップ(1740)と、
第2距離から第1距離を減ずることで第3距離を算出するステップ(1745)と、
第1距離にスケーリング係数を乗ずることで第4距離を算出するステップ(1750)と、
第4距離から第3距離を減ずることで乖離幅を算出するステップ(1755)と、
乖離幅が最大許容乖離幅を超過した場合に、警報を発する動作、或いは幾つかの再帰反射ターゲットについて三次元座標を計測しその結果に基づき計測対象物向け座標系を再特定する動作を実行するステップ(1760)と、
を有する計測方法。 - 請求項16記載の計測方法であって、上記計画準拠計測ステップが、
第1座標系に変換されたコンピュータ支援作図(CAD)データからの導出により計測対象点の定格座標を取得するステップと、
その半径が第1半径の球面内に再帰反射用キューブコーナを埋め込んだ構成の球実装再帰反射器をいずれかの再帰反射ターゲットとして準備するステップと、
計測対象点に固定すること又は計測対象点を示す磁気ネスト上に配置することでその再帰反射ターゲットを計測対象点に配置するステップと、
絶対距離計並びに第1及び第2角度トランスデューサを用いその再帰反射ターゲットの三次元座標を計測するステップと、
その再帰反射ターゲットについての三次元座標計測結果及び第1半径に少なくとも部分的に基づき計測対象点の三次元座標を算出するステップと、
計測対象点の定格座標・三次元座標算出結果間に生じた第1差分を算出するステップと、
第1差分を提示する差分提示ステップと、
を含む計測方法。 - 請求項24記載の計測方法であって、上記差分提示ステップが、第1差分が第1差分許容値を超過した場合に警報を発するステップを含む計測方法。
- 請求項16記載の計測方法であって、上記計画準拠計測ステップが、
二面計測を実行して二面誤差を求めるステップと、
二面誤差が最大許容二面誤差値を超過した場合に警報を発するステップと、
を含む計測方法。 - 請求項16記載の計測方法であって、上記計画準拠計測ステップが、
2個の計測対象点についてその三次元座標を計測するステップと、
それら計測対象点間の位置差が最大許容位置差を超過した場合に警報を発するステップと、
を含む計測方法。
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