JP7050342B2 - Calibration method of optical comb coordinate measuring device, automatic tracking device, automatic tracking optical comb positioning device, and optical comb coordinate measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、光コム干渉計を介して測定対象物に照射された測定光の測定対象物上の照射位置を示す空間座標情報を出力する光コム座標測定装置、自動追尾装置及び自動追尾光コム測位装置、並びに光コム座標測定装置の校正方法に関する。 The present invention is an optical comb coordinate measuring device, an automatic tracking device, and an automatic tracking optical comb that output spatial coordinate information indicating an irradiation position on the measurement object of the measurement light irradiated to the measurement object via an optical comb interferometer. The present invention relates to a positioning device and a calibration method of an optical frequency comb coordinate measuring device.
従来より、測定対象物の寸法、位置、及び形状などの測定を行う測定機器として、例えば、測定対象物上の各測定点に相対的に接触子(プローブ)を移動させて各測定点の位置(3次元座標)を検出する3次元測定機がよく知られている。 Conventionally, as a measuring device for measuring the dimensions, position, shape, etc. of a measurement object, for example, a contact (probe) is relatively moved to each measurement point on the measurement object to move the position of each measurement point. A three-dimensional measuring machine that detects (three-dimensional coordinates) is well known.
また、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、ターゲットの空間座標(3次元位置情報)を得るレーザートラッキング技術が古くから知られている。このレーザートラッキング技術では、それぞれモータに取付けられた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(角度)を知ることができる。ターゲットは、レトロリフレクタあるいは単にリフレクタと呼ばれる、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。レーザー光を照射してターゲットの位置を追尾しながら、距離と角度で表されるターゲットの空間座標を求めるレーザートラッカーが提供されている(例えば、特許文献1、2参照)。
Further, a laser tracking technique in which the direction of a laser beam serving as a guide is controlled by a two-axis motor to follow a moving target and obtain spatial coordinates (three-dimensional position information) of the target has been known for a long time. In this laser tracking technology, it is possible to know the spatial direction (angle) of a moving target by using a two-axis encoder attached to each motor. The target is generally a reflector called a retroreflector or simply a reflector, which uses three mirrors orthogonal to each other. This reflector can return light in the incident direction in any case. A laser tracker is provided that obtains the spatial coordinates of a target represented by a distance and an angle while irradiating a laser beam to track the position of the target (see, for example,
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。 Further, a technique for measuring a distance with a laser has been established. For example, a laser interferometer can measure a distance of several meters with a resolution of nanometers.
本件発明者等は、基準面に照射される基準光と測定面に照射される測定光との干渉光を基準光検出器により検出するとともに、上記基準面により反射された基準光と上記測定面により反射された測定光との干渉光を測定光検出器により検出して、上記基準光検出器と測定光検出器により得られる2つ干渉信号の時間差から、上記基準面までの距離と上記測定面までの距離の差を求めることにより、高精度で、しかも短時間に行うことの可能な距離計及び距離測定方法並びに光学的三次元形状測定機を先に提案している(例えば、特許文献3参照)。 The present inventors detect the interference light between the reference light radiated to the reference surface and the measurement light radiated to the measurement surface by the reference light detector, and also detect the reference light reflected by the reference surface and the measurement surface. The interference light with the measurement light reflected by is detected by the measurement light detector, and the distance to the reference plane and the measurement from the time difference between the two interference signals obtained by the reference light detector and the measurement light detector. We have previously proposed a distance meter, a distance measuring method, and an optical three-dimensional shape measuring machine that can be performed with high accuracy and in a short time by obtaining the difference in distance to the surface (for example, Patent Document). 3).
このような3次元測定機やレーザートラッカーにおいて、測定対象物上における測定光の照射位置座標を高い精度で取得するためには、その座標系を決定する構成要素について高精度に校正する必要があり、校正処理に手間と時間がかかるという問題があった。 In such a coordinate measuring machine or laser tracker, in order to acquire the irradiation position coordinates of the measurement light on the object to be measured with high accuracy, it is necessary to calibrate the components that determine the coordinate system with high accuracy. There was a problem that the calibration process took time and effort.
また、多くの三次元測定の応用においては一般的に、物体全体の測定を行うことができるように、異なる測定位置において複数回、測定装置を再配置する必要がある。これら再配置された測定装置はローカル座標系内で操作され、ローカル座標系の方位及び原点は、それぞれ再配置された測定装置に対するものである。異なる測定位置からの測定値を全て、単一のグローバル座標系に統合し、測定される物体の完全な測定値又はマッピングが得られるように、各測定位置に取得された測定値を変換しなければならない。 Also, in many 3D measurement applications, it is generally necessary to relocate the measuring device multiple times at different measurement positions so that the entire object can be measured. These rearranged measuring devices are operated within the local coordinate system, and the orientation and origin of the local coordinate system are for the rearranged measuring devices, respectively. All measurements from different measurement positions must be integrated into a single global coordinate system and the measurements obtained at each measurement position must be converted to obtain a complete measurement or mapping of the object being measured. Must be.
また、レーザートラッカーにおいて空間座標の測定精度を高めるためには通常、レーザー干渉計のように分解能の高い計測器を使って距離測定の精度を高めることが必要である。レーザー干渉計はレーザーの干渉効果を利用することでレーザー波長以下、ナノメートルの分解能を得ることも可能だが、距離測定に利用するためには距離の原点となる位置から位相差の積算が必要である。途中で光線が遮断された場合、反射体を原点に復帰して積算の作業をやり直す必要がる。 Further, in order to improve the measurement accuracy of spatial coordinates in a laser tracker, it is usually necessary to improve the accuracy of distance measurement by using a measuring instrument having high resolution such as a laser interferometer. Laser interferometers can obtain nanometer resolution below the laser wavelength by using the interference effect of the laser, but in order to use it for distance measurement, it is necessary to integrate the phase difference from the position that is the origin of the distance. be. If the light beam is blocked on the way, it is necessary to return the reflector to the origin and redo the integration work.
そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の実情に鑑み、光コム干渉計を介して測定対象物に照射された測定光の測定対象物上の照射位置を示す空間座標を高精度に計測して得ることができ、しかも、測定光の光路が一時的に遮断されても回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる光コム干渉計を介して測定対象物に照射された測定光の測定対象物上の照射位置を示す空間座標情報を出力する光コム座標測定装置、自動追尾装置及び自動追尾光コム測位装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to measure with high accuracy the spatial coordinates indicating the irradiation position on the measurement object of the measurement light irradiated to the measurement object via the optical comb interferometer in view of the conventional situation as described above. In addition, even if the optical path of the measurement light is temporarily blocked, the object to be measured is irradiated via an optical comb interferometer that can resume spatial coordinate measurement with high accuracy immediately after recovery. It is an object of the present invention to provide an optical comb coordinate measuring device, an automatic tracking device, and an automatic tracking optical comb positioning device that output spatial coordinate information indicating an irradiation position on a measurement object of the measured light.
また、本発明の他の目的は、光コム座標測定装置、自動追尾装置及び自動追尾光コム測位装置を高精度に校正し、測定対象物上における測定光の照射位置座標を高い精度で取得することができるようすることにある。 Another object of the present invention is to calibrate the optical comb coordinate measuring device, the automatic tracking device, and the automatic tracking optical comb positioning device with high accuracy, and acquire the irradiation position coordinates of the measured light on the measurement object with high accuracy. To be able to do it.
さらに、本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。 Further, other objects of the invention, specific advantages obtained by the present invention, will be further clarified from the description of the embodiments described below.
本発明では、射出角度調整手段により、光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の1点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御して、入射光を再帰反射する反射体を測定対象物として上記測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出する光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度調整機構の射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとする光コム干渉計ヘッド部で決まる座標系における座標(距離d,仰俯角θ,方位角φ)を出力する。 In the present invention, the emission angle adjusting means rotates the emission direction of the measurement light with one point on the optical axis of the measurement light emitted via the optical comb interferometer as the center of rotation, and the elevation / depression angle of the measurement light. By controlling the azimuth angle and irradiating the reflector with the measured light using a reflector that retroreflects the incident light as the measurement object, the reflected light that is retroreflected by the reflector and returned is the optical comb interference. The distance to the reflector is measured by an optical comb distance meter detected via a meter, and the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light are detected by the injection angle detecting means of the emission angle adjusting mechanism, so that the measured light is measured. As a result of measuring the irradiation position on the reflector, the coordinate system determined by the optical comb interferometer head unit whose coordinate origin O is the position of the center of rotation on the optical axis of the measured light controlled by the emission angle adjusting means. Outputs the coordinates (distance d, elevation / depression angle θ, azimuth angle φ) in.
すなわち、本発明は、光コム座標測定装置であって、入射光を再帰反射する反射体と、光コム干渉計を介して測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により測定光が再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出することにより、上記反射体までの距離を測定する光コム距離計と、上記光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の1点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段と、上記射出角度調整手段により制御された上記測定光の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、上記光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を出力する信号処理装置とを備え、上記信号処理装置は、上記射出角度調整手段により出射方向が制御される測定光の回転中心を固定して、上記測定光の光コム距離計から出射された測定光が該測定光の回転中心で折り返されて上記光コム距離計に戻される第1の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離を求めるとともに上記測定光の仰俯角θ 0 と方位角φ 0 を上記射出角度検出手段により検出し、上記射出角度調整手段により測定光の出射方向を制御して、入射光を再帰反射する反射体であって校正済みの3次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第2の状態において、上記光コム距離計により、上記反射体までの距離dを求めるとともに、上記測定光の仰俯角θと方位角φを上記射出角度検出手段により検出して、上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d 0 ,θ-θ 0 ,φ-φ 0 )とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標(距離,仰俯角,方位角)を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させる上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる校正処理を行うことを特徴とする。 That is, the present invention is an optical comb coordinate measuring device, which irradiates the reflector with the measured light via a reflector that retroreflects incident light and an optical comb interferometer, and the measured light is retroreflected by the reflector. An optical comb distance meter that measures the distance to the reflector by detecting the reflected light that is reflected and returned via the optical comb interferometer, and the measurement light that is emitted via the optical comb interferometer. The emission angle adjusting means for controlling the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light by rotating the emission direction of the measured light with one point on the optical axis of the above as the center of rotation, and the above controlled by the emission angle adjusting means. The emission angle adjusting mechanism including the emission angle detecting means for detecting the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measurement light, the distance to the reflector by the optical comb distance meter, and the measurement light by the emission angle detecting means. As a result of measuring the irradiation position of the measured light on the reflector by detecting the elevation / depression angle and the azimuth angle, the position of the rotation center on the optical axis of the measured light controlled by the emission angle adjusting means is coordinated. The optical comb interferometer as the origin O and a signal processing device that outputs coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the emission angle adjustment mechanism are provided , and the signal processing device adjusts the emission angle. The rotation center of the measurement light whose emission direction is controlled by the means is fixed, and the measurement light emitted from the optical comb distance meter of the measurement light is folded back at the rotation center of the measurement light and returned to the optical comb distance meter. In the first state, the measurement light is irradiated by the optical comb distance meter to obtain the distance to the rotation center, and the elevation / depression angle θ 0 and the azimuth angle φ 0 of the measurement light are detected by the injection angle detecting means. The measurement light emitted from the optical comb distance meter is sent to a reflector having calibrated three-dimensional coordinates, which is a reflector that retroreflects incident light by controlling the emission direction of the measurement light by the emission angle adjusting means. In the second state of irradiation, the distance d to the reflector is obtained by the optical comb distance meter, and the elevation / depression angle θ and the azimuth angle φ of the measured light are detected by the emission angle detecting means. The coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the optical comb distance meter and the emission angle adjustment mechanism are set to (dd 0 , θ-θ 0 , φ-φ 0 ), and multiple relative distances are determined. The reflector is placed in the space to be measured, and the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) of each reflector are measured by the optical comb distance meter and the emission angle detecting means, and each reflector obtained from the measurement result. Calibrate the above injection angle adjustment mechanism to match the relative distance between them to the true value. It is characterized in that a calibration process is performed in which a plurality of measurement sections are distributed in the measurement target space .
また、本発明は、光コム座標測定装置であって、入射光を再帰反射するn個(nは正の整数)の反射体と、光コム光源から出射された測定光が光分配器によりn本に分配されて入射されるn個の光コム干渉計と、上記n 個の光コム干渉計を介して上記n個の反射体に照射したn本の測定光が再帰反射されて戻ってくるn本の反射光を上記n個の光コム干渉計を介して検出するn個の光検出器を備える光コム距離計と、上記n個の光コム干渉計を介して出射されるn本の測定光の光軸上の各1点を回転中心として、上記n本の測定光の出射方向を回転させて上記n 本の測定光の仰俯角と方位角を制御する複数の射出角度調整手段と、上記n個の射出角度調整手段により制御された上記n本の測定光の仰俯角と方位角を検出するn個の射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、上記光コム距離計により上記n個の反射体までの距離を測定するとともに、上記n個の射出角度検出手段により上記n本の測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記n本の測定光の上記n個の反射体上の照射位置の測定結果として、上記n個の射出角度調整手段により制御される上記n本の測定光の光軸上の各回転中心の位置を座標原点Onとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を出力する信号処理装置とを備え、上記信号処理装置は、上記射出角度調整手段により出射方向が制御される測定光の回転中心を固定して、上記測定光の光コム距離計から出射された測定光が該測定光の回転中心で折り返されて上記光コム距離計に戻される第1の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離を求めるとともに上記測定光の仰俯角θ 0 と方位角φ 0 を上記射出角度検出手段により検出し、上記射出角度調整手段により測定光の出射方向を制御して、入射光を再帰反射する反射体であって校正済みの3次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第2の状態において、上記光コム距離計により、上記反射体までの距離dを求めるとともに、上記測定光の仰俯角θと方位角φを上記射出角度検出手段により検出して、上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d 0 ,θ-θ 0 ,φ-φ 0 )とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標(距離,仰俯角,方位角)を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させる上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる校正処理を行うことを特徴とする。 Further, the present invention is an optical comb coordinate measuring device, in which n reflectors (n is a positive integer) that retroreflects incident light and the measured light emitted from the optical comb light source are n by an optical distributor. The n optical comb interferometers distributed and incident on the book and the n measurement lights irradiated to the n reflectors via the n optical comb interferometers are retroreflected and returned. An optical comb distance meter provided with n optical detectors that detect n reflected lights via the n optical comb interferometers, and n emitted via the n optical comb interferometers. With a plurality of emission angle adjusting means for controlling the elevation / depression angle and the azimuth angle of the n measurement lights by rotating the emission directions of the n measurement lights with each one point on the optical axis of the measurement light as the rotation center. The injection angle adjusting mechanism including the n emission angle detecting means for detecting the elevation / depression angle and the azimuth angle of the n measured lights controlled by the n emission angle adjusting means, and the optical comb distance meter. The distance to the n reflectors is measured, and the elevation / depression angle and the azimuth angle of the n measurement lights are detected by the n emission angle detecting means, and the n measurement lights are detected. As a result of measuring the irradiation position on the reflector, the position of each rotation center on the optical axis of the n measurement lights controlled by the n emission angle adjusting means is set as the coordinate origin On. It is equipped with an interference meter and a signal processing device that outputs coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the emission angle adjusting mechanism, and the signal processing device is controlled by the emission angle adjusting means. In the first state, the rotation center of the measurement light is fixed, and the measurement light emitted from the optical comb distance meter of the measurement light is folded back at the rotation center of the measurement light and returned to the optical comb distance meter. The measurement light is irradiated by the optical comb distance meter to obtain the distance to the rotation center, and the elevation / depression angle θ 0 and the azimuth angle φ 0 of the measurement light are detected by the emission angle detecting means and measured by the emission angle adjusting means. A second state in which the measurement light emitted from the optical comb distance meter is irradiated to a reflector having calibrated three-dimensional coordinates, which is a reflector that retroreflects incident light by controlling the emission direction of the light. In the optical comb distance meter, the distance d to the reflector is obtained, and the elevation / depression angle θ and the azimuth angle φ of the measured light are detected by the emission angle detecting means, and the optical comb distance meter and the emission angle are detected. The coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the adjustment mechanism are set to (dd 0 , θ-θ 0 , φ-φ 0 ), and a plurality of the above reflectors having a fixed relative distance are measured. Arranged in the target space, the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) of each reflector are measured by the optical comb distance meter and the emission angle detecting means, and the relative distance between each reflector obtained from the measurement result is measured. It is characterized in that the ejection angle adjusting mechanism is calibrated to match the true value, and a calibration process is performed in which a plurality of measurement sections are distributed in the measurement target space .
本発明に係る光コム座標測定装置において、上記射出角度調整手段は、ビーム操作ミラーの回転により測定光の仰俯角,方位角を制御するものとすることができる。 In the optical comb coordinate measuring device according to the present invention, the emission angle adjusting means can control the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light by rotating the beam operation mirror .
また、本発明に係る光コム座標測定装置において、上記射出角度調整手段は、上記光コム干渉計から出射される測定光の光軸上の1点を回転中心として、光コム干渉計全体を回転させる上記射出角度調整手段により、反射体に向かって出射する測定光の出射方向を制御し、上記射出角度検出手段により上記光コム干渉計全体の回転角度を上記測定光の仰俯角,方位角として検出するものとすることができる。 Further, in the optical comb coordinate measuring device according to the present invention, the emission angle adjusting means rotates the entire optical comb interferometer with one point on the optical axis of the measurement light emitted from the optical comb interferometer as the center of rotation. The emission angle adjusting means controls the emission direction of the measured light emitted toward the reflector, and the emission angle detecting means sets the rotation angle of the entire optical comb interferometer as the elevation / depression angle and azimuth angle of the measured light. It can be detected .
また、本発明は、光コム座標測定装置であって、入射光を再帰反射する反射体と、光コム干渉計を介して測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により測定光が再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出することにより、上記反射体までの距離を測定する光コム距離計と、上記光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の1点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段と、上記射出角度調整手段により制御された上記測定光の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、上記光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を出力する信号処理装置とを備え、
上記射出角度調整手段は、上記光コム干渉計とビーム操作ミラーが設けられた鏡筒と、上記ビーム操作ミラーの回転中心を一致させ、反射体に向かって出射される測定光の方位角を上記ビーム操作ミラーの回転により制御するとともに、上記測定光の仰俯角を上記鏡筒の回転により制御することを特徴とする。
Further, the present invention is an optical comb coordinate measuring device, which irradiates the reflector with measurement light via a reflector that retroreflects incident light and an optical comb interferometer, and the measured light is retroreflected by the reflector. An optical comb distance meter that measures the distance to the reflector by detecting the reflected light that is reflected and returned via the optical comb interferometer, and measurement light that is emitted via the optical comb interferometer. The emission angle adjusting means for controlling the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light by rotating the emission direction of the measured light with one point on the optical axis of the above as the center of rotation, and the above controlled by the emission angle adjusting means. The emission angle adjusting mechanism including the emission angle detecting means for detecting the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measurement light, the distance to the reflector by the optical comb distance meter, and the measurement light by the emission angle detecting means. As a result of measuring the irradiation position of the measured light on the reflector by detecting the elevation / depression angle and the azimuth angle, the position of the rotation center on the optical axis of the measured light controlled by the emission angle adjusting means is coordinated. It is equipped with the optical comb interferometer with the origin O and a signal processing device that outputs the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the emission angle adjustment mechanism.
The emission angle adjusting means aligns the rotation center of the beam operating mirror with the lens barrel provided with the optical comb interferometer and the beam operating mirror, and determines the azimuth angle of the measured light emitted toward the reflector. It is characterized in that it is controlled by the rotation of the beam operation mirror and the elevation / depression angle of the measured light is controlled by the rotation of the lens barrel.
また、本発明は、光コム座標測定装置であって、入射光を再帰反射するn個(nは正の整数)の反射体と、光コム光源から出射された測定光が光分配器によりn本に分配されて入射されるn個の光コム干渉計と、上記n個の光コム干渉計を介して上記n個の反射体に照射したn本の測定光が再帰反射されて戻ってくるn本の反射光を上記n個の光コム干渉計を介して検出するn個の光検出器を備える光コム距離計と、上記n個の光コム干渉計を介して出射されるn本の測定光の光軸上の各1点を回転中心として、上記n本の測定光の出射方向を回転させて上記n本の測定光の仰俯角と方位角を制御する複数の射出角度調整手段と、上記n個の射出角度調整手段により制御された上記n本の測定光の仰俯角と方位角を検出するn個の射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、上記光コム距離計により上記n個の反射体までの距離を測定するとともに、上記n個の射出角度検出手段により上記n本の測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記n本の測定光の上記n個の反射体上の照射位置の測定結果として、上記n個の射出角度調整手段により制御される上記n本の測定光の光軸上の各回転中心の位置を座標原点O
n
とする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を出力する信号処理装置とを備え、上記射出角度調整手段は、上記光コム干渉計とビーム操作ミラーが設けられた鏡筒と、上記ビーム操作ミラーの回転中心を一致させ、反射体に向かって出射される測定光の方位角を上記ビーム操作ミラーの回転により制御するとともに、上記測定光の仰俯角を上記鏡筒の回転により制御することを特徴とする。
Further, the present invention is an optical comb coordinate measuring device, in which n reflectors (n is a positive integer) that retroreflects incident light and the measured light emitted from the optical comb light source are n by an optical distributor. The n optical comb interferometers distributed and incident on the book and the n measurement lights irradiated to the n reflectors via the n optical comb interferometers are retroreflected and returned. An optical comb distance meter provided with n optical detectors that detect n reflected light through the n optical comb interferometers, and n emitted via the n optical comb interferometers. With a plurality of emission angle adjusting means for controlling the elevation / depression angle and the azimuth angle of the n measurement lights by rotating the emission directions of the n measurement lights with each one point on the optical axis of the measurement light as the rotation center. The emission angle adjusting mechanism including the n emission angle detecting means for detecting the elevation / depression angle and the azimuth angle of the n measured lights controlled by the n emitting angle adjusting means, and the optical comb distance meter. The distance to the n reflectors is measured, and the elevation / depression angle and the azimuth angle of the n measurement lights are detected by the n emission angle detecting means, and the n measurement lights are detected. As a result of measuring the irradiation position on the reflector, the position of each rotation center on the optical axis of the n measurement lights controlled by the n emission angle adjusting means is set as the coordinate origin On. It is equipped with an interference meter and a signal processing device that outputs coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the emission angle adjustment mechanism. The center of rotation of the beam operation mirror is aligned with the provided lens barrel, the azimuth angle of the measurement light emitted toward the reflector is controlled by the rotation of the beam operation mirror, and the elevation / depression angle of the measurement light is controlled. It is characterized by being controlled by the rotation of the lens barrel.
また、本発明は、自動追尾装置であって、上述の如き本発明に係る光コム座標測定装置を備え、上記光コム座標測定装置により追尾対象反射体に照射した測定光が該追尾対象反射体により再帰反射されて、上記光コム座標測定装置に戻ってくる反射光の一部を半透鏡を介してビーム位置検出器に入射させ、上記ビーム位置検出器により上記反射光のビームスポット位置に応じたビーム位置検出信号を得て、ビーム位置検出信号に基づき該ビーム位置検出器により検出される上記反射光のビームスポット位置が一定になるように上記光コム座標測定装置に備えられた角度調整機構を制御することにより、上記追尾対反射体を追尾して上記光コム座標測定装置から出射された測定光を照射することを特徴とする。 Further, the present invention is an automatic tracking device, which includes the optical comb coordinate measuring device according to the present invention as described above, and the measured light irradiated to the tracking target reflector by the optical comb coordinate measuring device is the tracking target reflector. A part of the reflected light that is retroreflected and returned to the optical comb coordinate measuring device is incident on the beam position detector via the semitransparent mirror, and the beam position detector responds to the beam spot position of the reflected light. An angle adjustment mechanism provided in the optical comb coordinate measuring device so that the beam spot position of the reflected light detected by the beam position detector based on the beam position detection signal is constant. By controlling the above, the tracking antireflector is tracked and the measurement light emitted from the optical comb coordinate measuring device is irradiated.
また、本発明は、光コム測位装置であって、上述の如き本発明に係る光コム座標測定装置を少なくとも3個備え、上記少なくとも3個の光コム座標測定装置により反射体の座標測定を行い、得られる少なくとも3個の座標測定結果を統合して上記反射体の座標位置を決定することを特定することを特徴とする。 Further, the present invention is an optical comb positioning device, which includes at least three optical comb coordinate measuring devices according to the present invention as described above, and measures the coordinates of a reflector by the at least three optical comb coordinate measuring devices. It is characterized by integrating at least three obtained coordinate measurement results and specifying that the coordinate position of the reflector is determined.
また、本発明は、自動追尾光コム測位装置であって、上述の如き本発明に係る自動追尾装置を少なくとも3個備え、上記少なくとも3個の自動追尾装置により反射体を追尾して、少なくとも3個の光コム座標測定装置により上記反射体の座標測定を行い、得られる少なくとも3個の座標測定結果を統合して上記反射体の座標位置を決定することを特定することを特徴とする。 Further, the present invention is an automatic tracking optical comb positioning device, which includes at least three automatic tracking devices according to the present invention as described above, and tracks a reflector by the at least three automatic tracking devices, and at least three. It is characterized in that the coordinate measurement of the reflector is performed by the optical comb coordinate measuring device, and the coordinate position of the reflector is determined by integrating at least three obtained coordinate measurement results.
また、本発明は、入射光を再帰反射する反射体と、光コム干渉計を介して測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により測定光が再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出することにより、上記反射体までの距離を測定する光コム距離計と、上記光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の1点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段と、上記射出角度調整手段により制御された上記測定光の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、上記光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を出力する信号処理装置の校正方法であって、上記射出角度調整手段により出射方向が制御される測定光の回転中心を固定して、上記光コム距離計から出射された測定光が該測定光の回転中心で折り返されて上記光コム距離計に戻される第1の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離を求めるとともに、上記測定光の仰俯角θ0と方位角φ0を上記射出角度検出手段により検出し、上記射出角度調整手段により測定光の出射方向を制御して、入射光を再帰反射する反射体であって校正済みの3次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第2の状態において、上記光コム距離計により、上記反射体までの距離dを求めるとともに、上記測定光の仰俯角θと方位角φを上記射出角度検出手段により検出して、上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標(距離,仰俯角,方位角)を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させる上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させることを特徴とする。 Further, in the present invention, a reflector that retroreflects incident light and a reflected light that irradiates the reflector with measurement light via an optical comb interferometer and retroreflects the measured light by the reflector and returns. Rotate one point on the optical axis of the optical comb distance meter that measures the distance to the reflector by detecting through the optical comb interferometer and the measurement light emitted through the optical comb interferometer. With the center, the emission angle adjusting means for controlling the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light by rotating the emission direction of the measured light, and the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light controlled by the emission angle adjusting means. The emission angle adjusting mechanism including the emission angle detecting means for detecting and the distance to the reflector are measured by the optical comb distance meter, and the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light are detected by the emission angle detecting means. As a result of measuring the irradiation position of the measured light on the reflector, the optical comb interferometer whose coordinate origin O is the position of the center of rotation on the optical axis of the measured light controlled by the emission angle adjusting means. This is a calibration method of a signal processing device that outputs coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the emission angle adjusting mechanism, and is a rotation of measurement light whose emission direction is controlled by the emission angle adjusting means. In the first state where the center is fixed and the measurement light emitted from the optical comb distance meter is folded back at the rotation center of the measurement light and returned to the optical comb distance meter, the measurement light is measured by the optical comb distance meter. The distance to the center of rotation is obtained, and the elevation / depression angle θ 0 and the azimuth angle φ 0 of the measured light are detected by the emission angle detecting means, and the emission direction of the measured light is controlled by the emission angle adjusting means. In the second state, the light comb distance meter is irradiated with the measurement light emitted from the optical comb distance meter to the reflector which is a reflector that retroreflects the incident light and has the calibrated three-dimensional coordinates. In addition to obtaining the distance d to the reflector, the elevation / depression angle θ and the azimuth angle φ of the measured light are detected by the emission angle detecting means in the coordinate system determined by the optical comb distance meter and the emission angle adjusting mechanism. The coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) are set to (dd 0 , θ-θ 0 , φ-φ 0 ), and a plurality of the above-mentioned reflectors having a fixed relative distance are arranged in the measurement target space, and each reflection is performed. The body coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) are measured by the optical comb distance meter and the emission angle detecting means, and the emission angle adjustment that matches the relative distance between each reflector obtained from the measurement results to the true value. To calibrate the mechanism and distribute multiple measurement sections in the measurement target space. It is a feature.
また、本発明は、ビーム操作ミラーの回転により測定光の仰俯角,方位角を制御する上記射出角度調整手段を備える光コム座標測定装置の校正方法であって、上記測定光の仰俯角,方位角を制御する上記ビーム操作ミラーの回転中心を上記測定光の光軸上の1点に固定し、上記ビーム操作ミラーを上記光コム距離計の光コム干渉計に正対させた第1の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離d0を求めるとともに、上記射出角度検出手段により上記ビーム操作ミラーの回転角度を上記測定光の仰俯角θ0と方位角φ0として検出し、上記校正済みの3次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第2の状態において、上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により上記反射体までの距離dと上記測定光の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとした上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標(距離,仰俯角,方位角)を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させるものとすることができる。 Further, the present invention is a calibration method of an optical comb coordinate measuring device provided with the emission angle adjusting means for controlling the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light by rotating the beam operation mirror, wherein the elevation / depression angle and the azimuth of the measured light are controlled. A first state in which the center of rotation of the beam operating mirror that controls the angle is fixed at one point on the optical axis of the measured light, and the beam operating mirror faces the optical comb interferometer of the optical comb distance meter. Then, the measurement light is irradiated by the optical comb distance meter to obtain the distance d 0 to the center of rotation, and the rotation angle of the beam operation mirror is set to the elevation / depression angle θ 0 and the azimuth angle of the measurement light by the emission angle detecting means. In the second state where the reflector having the calibrated three-dimensional coordinates is irradiated with the measurement light emitted from the optical comb distance meter, the optical comb distance meter and the emission angle detecting means are detected as φ0 . Measures the distance d to the reflector, the elevation / depression angle θ and the azimuth angle φ of the measured light, and ejects the optical comb distance meter with the position of the center of rotation on the optical axis of the measured light as the coordinate origin O. The coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the angle adjustment mechanism are set to (dd 0 , θ-θ 0 , φ-φ 0 ), and the plurality of above-mentioned reflectors having a fixed relative distance are measured. Arranged in space, the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) of each reflector are measured by the optical comb distance meter and the emission angle detecting means, and the relative distance between each reflector obtained from the measurement result is true. The injection angle adjusting mechanism can be calibrated so as to match the value, and a plurality of measurement sections can be distributed in the measurement target space.
また、本発明は、上記光コム干渉計とビーム操作ミラーが設けられた鏡筒と、上記ビーム操作ミラーの回転中心を一致させ、反射体に向かって出射される測定光の方位角を上記ビーム操作ミラーの回転により制御するとともに、上記測定光の仰俯角を上記鏡筒の回転により制御する上記射出角度調整手段を備える光コム座標測定装置の校正方法であって、上記測定光の仰俯角,方位角を制御する上記ビーム操作ミラーの回転中心と上記鏡筒の回転中心を上記測定光の光軸上の1点に固定し、上記ビーム操作ミラーを上記光コム距離計の光コム干渉計に正対させた第1の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離d0を求めるとともに、上記射出角度検出手段により、上記ビーム操作ミラーの回転角度を上記測定光の方位角φ0として検出するとともに、上記鏡筒の回転角度を上記測定光の仰俯角θ0として検出し、上記校正済みの3次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第2の状態において、上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により上記反射体までの距離dと上記測定光の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとした上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標(距離,仰俯角,方位角)を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させるものとすることができる。 Further, in the present invention, the rotation center of the beam operation mirror is aligned with the lens barrel provided with the optical comb interferometer and the beam operation mirror, and the azimuth angle of the measurement light emitted toward the reflector is the beam. It is a calibration method of an optical comb coordinate measuring device provided with the injection angle adjusting means for controlling the elevation / depression angle of the measured light by the rotation of the operation mirror, and the elevation / depression angle of the measured light. The center of rotation of the beam operation mirror that controls the azimuth angle and the center of rotation of the lens barrel are fixed at one point on the optical axis of the measurement light, and the beam operation mirror is used as the optical comb interferometer of the optical comb distance meter. In the first state facing each other, the measurement light is irradiated by the optical comb distance meter to obtain the distance d0 to the rotation center, and the rotation angle of the beam operation mirror is measured by the emission angle detecting means. It is detected as the azimuth angle φ 0 of the light, and the rotation angle of the lens barrel is detected as the elevation / depression angle θ 0 of the measured light, and is emitted from the optical comb distance meter to the reflector having the calibrated three-dimensional coordinates. In the second state of being irradiated with the measured light, the distance d to the reflector, the elevation / depression angle θ and the azimuth angle φ of the measured light are measured by the optical comb distance meter and the emission angle detecting means, and the above The coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the optical comb distance meter and the emission angle adjustment mechanism with the position of the center of rotation on the optical axis of the measured light as the coordinate origin O are (dd 0 , θ). -Θ 0 , φ-φ 0 ), place a plurality of the above reflectors with fixed relative distances in the measurement target space, and set the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) of each reflector to the above optical comb distance meter. The injection angle adjustment mechanism is calibrated so that the relative distance between the reflectors obtained from the measurement results matches the true value, and a plurality of measurement sections are distributed in the measurement target space. Can be made to.
また、本発明は、上記光コム干渉計から出射される測定光の光軸上の1点を回転中心として、光コム干渉計全体を回転させる上記射出角度調整手段により、反射体に向かって出射する測定光の出射方向を制御し、上記射出角度検出手段により上記光コム干渉計全体の回転角度を上記測定光の仰俯角,方位角として検出する上記射出角度調整手段を備える光コム座標測定装置の校正方法であって、上記射出角度調整手段により回転される光コム干渉計の上記回転中心を含む面に上記光コム干渉計に正対させた反射面を固定した第1の状態で、上記光コム距離計により上記反射面に測定光を照射して、上記回転中心までの距離d0を求めるとともに、上記射出角度検出手段により、上記光コム干渉計全体の回転角度を上記測定光の仰俯角θ0,方位角φ0として検出し、上記校正済みの3次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第2の状態において、上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により上記反射体までの距離dと上記測定光の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとした上記光コム干渉計の姿勢で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標(距離,仰俯角,方位角)を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させるものとすることができる。 Further, in the present invention, the measurement light emitted from the optical comb interferometer is emitted toward the reflector by the emission angle adjusting means for rotating the entire optical comb interferometer with one point on the optical axis as the center of rotation. An optical comb coordinate measuring device including the emission angle adjusting means for controlling the emission direction of the measured light and detecting the rotation angle of the entire optical comb interferometer as the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light by the emission angle detecting means. In the first state, in which the reflective surface facing the optical comb interferometer is fixed to the surface including the rotation center of the optical comb interferometer rotated by the emission angle adjusting means. The reflection surface is irradiated with the measurement light by the optical comb distance meter to obtain the distance d0 to the rotation center, and the rotation angle of the entire optical comb interferometer is measured by the injection angle detecting means. In the second state where the reflector having the calibrated three-dimensional coordinates is irradiated with the measurement light emitted from the optical comb distance meter, the optical comb distance meter is detected as a depression angle θ 0 and an azimuth angle φ 0 . The distance d to the reflector, the elevation / depression angle θ and the azimuth angle φ of the measured light are measured by the emission angle detecting means, and the position of the center of rotation on the optical axis of the measured light is set as the coordinate origin O. The coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the attitude of the optical comb interferometer are (dd 0 , θ-θ 0 , φ-φ 0 ), and the above-mentioned reflectors having a fixed relative distance. Is placed in the space to be measured, and the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) of each reflector are measured by the optical comb distance meter and the emission angle detecting means, and the relative between each reflector obtained from the measurement result. The injection angle adjusting mechanism can be calibrated so that the distance matches the true value, and a plurality of measurement sections can be distributed in the measurement target space.
本発明によれば、光コム干渉計を介して測定対象物に照射された測定光の測定対象物上の照射位置を示す空間座標を高精度に計測して得ることができ、しかも、測定光の光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる光コム干渉計を介して再帰反射体に照射された測定光の再帰反射体上の照射位置を示す空間座標情報を出力する光コム座標測定装置、自動追尾装置及び自動追尾光コム測位装置を提供することができる。 According to the present invention, the spatial coordinates indicating the irradiation position on the measurement object of the measurement light irradiated to the measurement object via the optical comb interferometer can be measured with high accuracy and obtained, and the measurement light can be obtained. Measurements radiated to the retroreflector via an optical comb interferometer that can resume spatial coordinate measurement with high accuracy immediately after recovery without the need for origin return processing even if the optical path is temporarily blocked. It is possible to provide an optical comb coordinate measuring device, an automatic tracking device, and an automatic tracking optical comb positioning device that output spatial coordinate information indicating an irradiation position on a retroreflector of light.
また、本発明では、光コム座標測定装置、自動追尾装置及び自動追尾光コム測位装置を高精度に校正し、再帰反射体上における測定光の照射位置座標を高い精度で取得することができるようすることができる。 Further, in the present invention, the optical comb coordinate measuring device, the automatic tracking device, and the automatic tracking optical comb positioning device can be calibrated with high accuracy, and the irradiation position coordinates of the measured light on the retroreflector can be acquired with high accuracy. can do.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、共通の構成要素については、共通の指示符号を図中に付して説明する。また、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The common components will be described with reference numerals in the drawings. Further, the present invention is not limited to the following examples, and it goes without saying that the present invention can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention.
本発明は、例えば図1に示すような構成の光コム座標測定装置100により実施される。
The present invention is carried out by, for example, an optical comb coordinate measuring
図1は、本発明を適用した光コム座標測定装置100の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical comb coordinate measuring
この光コム座標測定装置100は、入射光を再帰反射する反射体50と、光コム干渉計12を介して反射体50に測定光S1を照射して反射体50までの距離を測定する光コム距離計10と、上記光コム距離計10から出射される測定光S1の出射方向を調整する射出角度調整機構20と、上記光コム距離計10の動作と上記射出角度調整機構20の動作を制御するとともに、上記光コム距離計10による測定結果と上記射出角度調整機構20による上記測定光S1の出射方向の調整結果を分析して、上記反射体50上に照射された測定光S1の照射位置座標の測定結果を出力する信号処理装置30とを備える。
The optical comb coordinate measuring
上記光コム距離計10は、光コム光源11から出射された測定光S1を反射体50に光コム干渉計12を介して照射して、上記反射体50により測定光S1が再帰反射されて戻ってくる反射光S1’を上記光コム干渉計12を介して照光との干渉光として検出する光検出器13を備え、上記光コム干渉計12を介して光検出器13により得られる干渉信号に基づいて信号処理部14により上記反射体50までの距離を測定するようになっている。
The optical
この光コム距離計10には、本件発明者等が先に提案している例えば特許文献3に記載された距離計が用いられる。
As the
上記光コム干渉計12を介して光検出器13により得られる干渉信号に基づいて信号処理部14により上記反射体50までの距離を測定する光コム距離計10では、測定光の光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく光路が回復後ただちに高い精度で距離を測定することが可能である。
In the optical
上記射出角度調整機構20は、上記光コム干渉計12を介して出射される測定光S1の光軸上の1点を回転中心として、上記測定光S1の出射方向を回転させることにより、上記測定光S1の仰俯角と方位角を制御して、上記測定光を反射体50に照射する射出角度調整手段21としての機能と、上記測定光S1の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段22としての機能を有している。
The emission
そして、この光コム座標測定装置100における信号処理装置30は、上記光コム距離計10により上記反射体50までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段22により上記測定光S1の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光S1の上記反射体50上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段21により制御される上記測定光S1の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとする3次元座標空間すなわち上記光コム干渉計12と上記射出角度調整機構20で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を出力する。
Then, the
すなわち、この光コム座標測定装置100は、入射光を再帰反射する反射体50と、光コム干渉計12を介して上記反射体50に測定光S1を照射し、上記反射体50により測定光S1が再帰反射されて戻ってくる反射光S1’を上記光コム干渉計12を介して検出することにより、上記反射体50までの距離を測定する光コム距離計10と、上記光コム干渉計12を介して出射される測定光S1の光軸上の1点を回転中心として、上記測定光S1の出射方向を回転させて上記測定光S1の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段21と、上記射出角度調整手段21により制御された上記測定光S1の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段22とからなる射出角度調整機構20と、上記光コム距離計10により上記反射体50までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段22により上記測定光S1の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光S1の上記反射体50上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段21により制御される上記測定光S1の光軸上の回転中心の位置をOとする上記光コム干渉計12と上記射出角度調整機構20で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を出力する信号処理装置とを備える。
That is, the optical comb coordinate measuring
このような構成の光コム座標測定装置100では、上記光コム距離計10により上記反射体50までの距離を高精度に測定するとともに、上記射出角度検出手段22により上記測定光S1の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光S1の上記反射体50上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段21により制御される上記測定光S1の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとする上記光コム干渉計12と上記射出角度調整機構20で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を上記信号処理装置30により得ることができ、すなわち、光コム干渉計12を介して再帰反射体50に照射された測定光S1の再帰反射体50上の照射位置を示す空間座標情報を得ることができ、しかも、測定光S1の光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる。
In the optical comb coordinate measuring
ここで、上記光コム座標測定装置100は、図2に示すように、上記射出角度調整機構20として、例えば回転駆動機構により回転駆動される3軸のジンバル機構により回転自在に支持されたビーム操作ミラー21Aを備え、このビーム操作ミラー21Aの回転により上記光コム距離計10から出射される測定光S1の出射方向を制御するものとすることができる。この射出角度調整機構20は、上記ビーム操作ミラー21Aの回転角度を検出するロータリーエンコーダなどの回転角度検出機構を備えている。
Here, as shown in FIG. 2, the optical comb coordinate measuring
この射出角度調整機構20において、上記ビーム操作ミラー21Aは、光コム干渉計12を介して出射される測定光S1の光軸上の1点を回転中心として、上記測定光S1の出射方向を回転させることにより、上記測定光S1の仰俯角と方位角を制御して、上記測定光を反射体50に照射する射出角度調整手段として機能し、上記ビーム操作ミラー21Aの回転角度を検出するロータリーエンコーダなどの回転角度検出機構は、上記測定光S1の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段22として機能する。
In the emission
そして、信号処理装置30は、上記光コム距離計10の動作と上記射出角度調整機構20の動作を制御することにより、上記光コム距離計10から出射された測定光S1を上記射出角度調整機構20のビーム操作ミラー21Aを介して反射体50に照射して、上記反射体50より測定光S1が反射されて戻ってくる反射光S1’を上記光コム距離計10において上記光コム干渉計12を介して光検出器13で検出することにより、反射体50までの距離dを測定するとともに、上記回転角度検出手段22により検出される上記ビーム操作ミラー21Aの回転角度に基づいて、上記反射体50に照射した測定光S1の仰俯角θと方位角φを求め、上記光コム距離計10と射出角度調整機構20からなる光コム干渉計ヘッド部40で決まる上記測定光S1の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとする座標系における座標(距離d,仰俯角θ,方位角φ)を上記測定光S1の上記反射体50上の照射位置の測定結果として出力する。
Then, the
この光コム座標測定装置100は、図2に示すように、反射体50として入射光を再帰反射するコーナーキューブ・リフレクタ等の再帰反射体50Aを用いることにより、再帰反射体50Aをプローブとした光コム・トラッカ100Aとして機能し、上記反射体50すなわち再帰反射体50Aの3次元空間における位置を検出することにより、上記光コム距離計10の光コム干渉計12と射出角度調整機構20からなる光コム干渉計ヘッド部40Aで決まる座標系における座標(距離d-d0,仰俯角θ-θ0,方位角φ-φ0)位置にて示す測定結果を出力することができる。
As shown in FIG. 2, the optical comb coordinate measuring
ここで、d0,θ0,φ0は、上記光コム距離計10の光コム干渉計12と上記射出角度調整機構20からなる光コム干渉計ヘッド部40Aで決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)の校正データであり、上記射出角度調整機構20の校正処理を予め実行しておくことにより信号処理装置30に保存されている。
Here, d 0 , θ 0 , and φ 0 are coordinates (distance, distance, in the coordinate system determined by the optical comb
上記再帰反射体50Aとしては、例えば図3に示すように、3枚の平面ミラーを互いに垂直をなすように組み合わせてなる再帰反射面50aが設けられ、その頂点を中心点とする半径Rの真球度が極めて高い球体が用いられる。
As the
そして、この光コム・トラッカ100Aでは、回転駆動機構により回転駆動される3軸のジンバル機構により回転自在に支持されたビーム操作ミラー21Aを射出角度調整手段21として備えるともに、上記ビーム操作ミラー21Aの回転角度を検出するロータリーエンコーダなどの回転角度検出機構を射出角度調整手段22として備える射出角度調整機構20Aの校正が次のようにして行われる。
The
すなわち、信号処理装置30は、図4に示すように、射出角度調整機構20Aのビーム操作ミラー21Aを光コム距離計10の光コム干渉計12と正対させた第1の状態で該ビーム操作ミラー21Aの回転中心を固定して、XYZ空間におけるビーム操作ミラー21Aの回転中心までの距離d0を取得するとともに、上記第1の状態すなわちビーム操作ミラー21Aを光コム距離計10の光コム干渉計12と正対させ、光コム距離計10から出射された測定光S1が該測定光S1の回転中心で折り返されて上記光コム距離計10に戻される状態における回転角度検出手段22による検出出力に基づいて測定光S1の仰俯角θ0と方位角φ0を得て、上記光コム距離計10と射出角度調整機構20Aからなる光コム干渉計ヘッド部40Aで決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)の校正データとして保存する。
That is, as shown in FIG. 4, the
次に、校正済みの3次元座標を有する反射体50Aに上記光コム距離計10から出射される測定光S1が照射される第2の状態において、上記光コム距離計10と上記射出角度検出手段22により上記反射体50Aまでの距離dと上記測定光S1の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光S1の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとした上記光コム距離計10と射出角度調整機構20からなる光コム干渉計ヘッド部40Aで決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を (d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とする。
Next, in the second state in which the measuring light S1 emitted from the optical
そして、各中心点間の相対距離の定まった複数の再帰反射体50A1、50A2・・・50Anについて各中心点位置の座標を測定し、反射体50A1、50A2・・・50An間の距離を求め、真値が一致するような射出角度調整機構20の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる。
Then, the coordinates of each center point position are measured for a plurality of
これにより、この光コム・トラッカ100Aでは、上記ビーム操作ミラー21Aの回転中心位置を上記光コム距離計10と射出角度調整機構20Aからなる光コム干渉計ヘッド部40Aで決まる座標系における原点Oとして、座標(距離d-d0,仰俯角θ-θ0,方位角φ-φ0)位置にて示される反射体50の座標測定結果を信号処理装置30により出力することができ、しかも、測定光S1の光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる。
As a result, in this
上述の如き構成の光コム座標測定装置100(光コム・トラッカ100A)では、射出角度調整手段21(ビーム操作ミラー21A)により、光コム干渉計12を介して出射される測定光S1の光軸上の1点を回転中心として、上記測定光S1の出射方向を回転させて上記測定光S1の仰俯角と方位角を制御して、上記測定光S1を反射体50に照射し、上記反射体50により測定光S1が反射されて戻ってくる反射光S1’を上記光コム干渉計12を介して検出する光コム距離計10により上記反射体50までの距離を測定するとともに、上記射出角度調整機構20(20A)の射出角度検出手段22により上記測定光S1の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光S1の上記反射体50上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段21(ビーム操作ミラー21A)により制御される上記測定光S1の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとする上記光コム干渉計12と射出角度調整機構20からなる光コム干渉計ヘッド部40Aで決まる座標系における座標(距離d,仰俯角θ,方位角φ)を出力することができる。
In the optical comb coordinate measuring device 100 (
すなわち、この光コム座標測定装置100(光コム・トラッカ100A)は、射出角度調整手段21(ビーム操作ミラー21A)の回転により測定光S1の仰俯角,方位角を制御する上記射出角度調整機構20(20A)を備える光コム座標測定装置であって、上記測定光S1の仰俯角,方位角を制御する上記ビーム操作ミラー21Aの回転中心を上記測定光S1の光軸上の1点に固定し、上記射出角度調整手段21(ビーム操作ミラー21A)を上記光コム距離計10の光コム干渉計12に正対させた第1の状態で、上記光コム距離計10により測定光S1を照射し上記回転中心までの距離d0を求めるとともに、上記射出角度検出手段22により上記射出角度調整手段21(ビーム操作ミラー21A)の回転角度を上記測定光S1の仰俯角θ0と方位角φ0として検出し、上記校正済みの3次元座標を有する反射体50Aに上記光コム距離計10から出射される測定光S1が照射される第2の状態において、上記光コム距離計10と上記射出角度検出手段22により上記反射体50Aまでの距離dと上記測定光S1の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光S1の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとした上記光コム距離計10と射出角度調整機構20(20A)からなる光コム干渉計ヘッド部40(40A)で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とし、相対距離が定まった複数の反射体50A1、50A2・・・50Anを測定対象空間に配置して、各反射体50A1、50A2・・・50Anの座標(距離,仰俯角,方位角)を上記光コム距離計10と上記射出角度検出手段22により測定し、測定結果から求められる各反射体50A1、50A2・・・50An間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構20(20A)の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる光コム座標測定装置の校正方法を実行して、上記射出角度調整機構20(20A)が校正される。
That is, the optical comb coordinate measuring device 100 (
ここで、上記射出角度調整機構20Aでは、射出角度調整手段21として回転駆動機構により回転駆動される3軸のジンバル機構により回転自在に支持されたビーム操作ミラー21Aを備え、ビーム操作ミラー21Aの回転により上記光コム距離計10から出射する測定光S1の仰俯角θと方位角φを調整するようにしたが、射出角度調整機構20はこれに限定されるものでなく、例えば図5に示す光コム・トラッカ100Bのように、上記光コム距離計10の光コム干渉計12と射出角度調整機構20Aのビーム操作ミラー21Bを同一の鏡筒15内に設けて、上記光コム距離計10から出射する測定光S1の方位角φはビーム操作ミラー21Bの回転により調整し、測定光S1の仰俯角θは、光コム干渉計12と射出角度調整機構20Bが設けられた鏡筒15を回転駆動することにより調整するようにしてもよい。
Here, the ejection
このような構成の射出角度調整機構20Bを備える光コム座標測定装置100(光コム・トラッカ100B)では、上記信号処理装置30により次のようにして校正処理が行われる。
In the optical comb coordinate measuring device 100 (
すなわち、上記信号処理装置30は、図6に示すように、XYZ空間において、射出角度調整機構20Bのビーム操作ミラー21Bを光コム距離計10の光コム干渉計12と正対させ該ビーム操作ミラー21Bの回転中心を固定した第1の状態で上記光コム距離計10により上記ビーム操作ミラー21Bの回転中心までの距離d0を取得するとともに、上記第1の状態すなわち上記ビーム操作ミラー21Bを光コム距離計10の光コム干渉計12と正対させ、光コム距離計10から出射された測定光S1が該測定光S1の回転中心で折り返されて上記光コム距離計10に戻される状態における鏡筒15の回転角とを検出する回転角度検出機構22による検出出力に基づいて測定光S1の仰俯角θ0と方位角φ0を得て、上記測定光S1の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとした上記光コム距離計10の光コム干渉計12と射出角度調整機構20Bからなる光コム干渉計ヘッド部40Bで決まる座標系における座標(距離d0,仰俯角θ0,方位角φ0)の校正データとして保存する。
That is, as shown in FIG. 6, the
次に、校正済みの3次元座標を有する反射体50Aに上記光コム距離計10から出射される測定光S1が照射される第2の状態において、上記光コム距離計10と上記射出角度検出手段22により上記反射体50Aまでの距離dと上記測定光S1の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光S1の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとした上記光コム距離計10の光コム干渉計12と射出角度調整機構20Bからなる光コム干渉計ヘッド部40Bで決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を (d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とする。
Next, in the second state in which the measuring light S1 emitted from the optical
そして、各中心点間の相対距離の定まった複数の再帰反射体50A1、50A2・・・50Anについて各中心点位置の座標を測定し、反射体50A1、50A2・・・50An間の距離を求め、真値が一致するような射出角度調整機構20Bの校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる。
Then, the coordinates of each center point position are measured for a plurality of
これにより、この光コム座標測定装置100(光コム・トラッカ100B)では、上記ビーム操作ミラー21Bの回転中心位置を上記光コム距離計10の光コム干渉計12と射出角度調整機構20Bからなる光コム干渉計ヘッド部40Bで決まる座標系における原点Oとして、座標(距離d-d0,仰俯角θ-θ0,方位角φ-φ0)位置にて示される反射体50の座標測定結果を信号処理装置30により出力することができ、しかも、測定光S1の光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる。
As a result, in the optical comb coordinate measuring device 100 (
また、図7に示す光コム・トラッカ100Cにおける射出角度調整機構20Cのように、上記光コム距離計10の光コム干渉計12を設けた鏡筒15を回転させることにより、光コム干渉計12全体を回転させて測定光S1の方位角φと仰俯角θを調整するようにしてもよい。測定光S1の方位角φと仰俯角θを調整するための回転中心は一点になるようにする。
Further, as in the injection angle adjusting mechanism 20C in the
このような構成の射出角度調整機構20Cを備える光コム座標測定装置100(光コム・トラッカ100C)では、上記信号処理装置30により次のようにして校正処理が行われる。
In the optical comb coordinate measuring device 100 (
すなわち、上記信号処理装置30は、図8に示すように、XYZ空間において、上記光コム干渉計12から出射される測定光S1の光軸上の1点を回転中心として、光コム干渉計12全体を回転させることにより、校正の基準となる再帰反射体50A1に向かって出射する測定光S1の出射方向を制御し、上記回転中心を含む面に反射面16を固定して上記光コム距離計10の光コム干渉計12に反射面16を正対させ、光コム距離計10から出射された測定光S1が該測定光S1の回転中心で折り返されて上記光コム距離計10に戻される第1の状態で、上記光コム距離計10により上記反射面16までの距離d0を求めるとともに、上記鏡筒15の回転角を検出する回転角度検出手段22による検出出力に基づいて測定光S1の仰俯角θ0と方位角φ0を得て、上記測定光S1の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとした上記光コム距離計10の光コム干渉計12と射出角度調整機構20Cからなる光コム干渉計ヘッド部40Cで決まる座標系における座標(距離d0,仰俯角θ0,方位角φ0)の校正データとして保存する。そして、上記反射面16を取り外した第2の状態で、相対距離の定まった複数の再帰反射体50A1、50A2・・・50Anについて座標(d1-d0,θ1-θ0,φ1-φ0)、(d2-d0,θ2-θ0,φ2-φ0)・・・(dn-d0,θn-θ0,φn-φ0)を測定し、反射体50A1、50A2・・・50An間の距離を求め、真値が一致するような射出角度調整機構20Cの校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる。
That is, as shown in FIG. 8, the
これにより、この光コム座標測定装置100(光コム・トラッカ100C)では、上記光コム距離計10の光コム干渉計12と射出角度調整機構20Cからなる光コム干渉計ヘッド部40Cの回転中心位置を上記光コム干渉計ヘッド部40Cで決まる座標系における原点Oとして、座標(距離d-d0,仰俯角θ-θ0,方位角φ-φ0)位置にて示される反射体50の座標測定結果を信号処理装置30により出力することができ、しかも、測定光S1の光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる。
As a result, in this optical comb coordinate measuring device 100 (
ここで、上記光コム座標測定装置100(光コム・トラッカ100A、100B、100C)は、光コム距離計10の光コム干渉計と射出角度調整機構20(20A、20B、20C)からなる光コム干渉計ヘッド部40(10A、10B、10C)で決まる座標系は、測定光S1の光軸上の回転中心の位置をローカル座標原点OLとしたローカル座標系における反射体50の座標位置の座標測定結果を得るものであるが、例えば、図9に示すように、グローバル座標原点OGを与える反射体50A0と合わせてXY平面を規定する2個の反射体50AX、反射体50AYを設置して、上記光コム座標測定装置100により光コム距離計10のローカル座標系における反射体50A0、50AX、50AYの座標位置の座標測定結果を得て、ローカル座標系における反射体50A0の座標位置をグローバル座標原点OGとすることにより、反射体50A0と反射体50AXまたは反射体50AYを結ぶ直線をX軸とすると、XY平面内で反射体50A0の座標を通りX軸に垂直な線がY軸となり、反射体50A0の座標を通りXY平面に垂直な線がZ軸となり、光コム距離計10のローカル座標系において測定される反射体50の座標位置は測定対処側のグローバル座標系に座標位置に変換することができる。
Here, the optical comb coordinate measuring device 100 (
また、この光コム座標測定装置100(光コム・トラッカ100A、100B、100C)では、1つの測定光S1により反射体50の座標測定を行っているが、例えば、図10に示す光コム座標測定装置200のように、光コム距離計210から複数の光コム干渉計12A、12Bを介して複数の測定光S1A、S1Bを出射し、複数の射出角度調整機構20A、20Bにより、上記複数の光コム干渉計12A、12Bから出射された上記複数の測定光S1A、S1Bの出射方向を回転させて上記複数の測定光S1A、S1Bの仰俯角と方位角を制御して、上記複数の測定光S1A、S1Bを複数の反射体51、52に照射し、複数の反射体51、52の座標測定を同時に行うようにすることもできる。
Further, in this optical comb coordinate measuring device 100 (
図10は、本発明を適用した光コム座標測定装置200の構成を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an optical comb coordinate measuring
この光コム座標測定装置200は、反射体51、52に測定光S1A、S1Bを照射して反射体51、52までの距離を測定する光コム距離計210と、上記光コム距離計210から上記光コム距離計210から出射される測定光S1A、S1Bの出射方向を調整する射出角度調整機構20A、20Bと、上記光コム距離計210の動作と上記射出角度調整機構20A、20Bの動作を制御するとともに、上記光コム距離計210による測定結果と上記射出角度調整機構20A、20Bによる上記測定光S1A、S1Bの出射方向の調整結果を分析して、上記反射体50上に照射された測定光S1A、S1Bの照射位置座標の測定結果を出力する信号処理装置230とを備える。
The optical comb coordinate measuring
上記光コム距離計210は、光コム光源11から測定光を光コム干渉計12A、12Bに分配供給する光分配器211を備え、光コム干渉計12A、12Bを介して測定光S1A、S1Bを反射体51、52に照射して、上記反射体51、52により測定光S1A、S1Bが反射されて戻ってくる各反射光S1A’、S1B’を上記光コム干渉計12A、12Bを介して光検出器13A、13Bにより検出し、上記光コム干渉計12A、12Bを介して光検出器13A、13Bにより得られる各干渉信号に基づいて信号処理部14A、14Bにより上記反射体51、52までの距離を測定するようになっている。
The optical
また、上記射出角度調整機構20A、20Bは、それぞれ回転駆動機構により回転駆動される。例えば3軸のジンバル機構により回転自在に支持されたビーム操作ミラーにより上記測定光S1A、S1Bの出射方向を制御するようになっている。この射出角度調整機構20A、20Bは、それぞれ上記ビーム操作ミラーの回転角度を検出するロータリーエンコーダなどの回転角度検出機構を備えている。
Further, the injection
この射出角度調整機構20A、20Bにおいて、ビーム操作ミラーは、光コム干渉計12A、12Bを介して出射される測定光S1A、S1Bの光軸上の1点を回転中心として、上記測定光S1の出射方向を回転させることにより、上記測定光S1A、S1Bの仰俯角と方位角を制御して、上記測定光S1A、S1Bを反射体51、52に照射する射出角度調整手段として機能する。また、上記回転角度検出機構は、上記測定光S1A、S1Bの仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段として機能する。
In the emission
さらに、信号処理装置230は、上記光コム距離計210の動作と上記射出角度調整機構20A、20Bの動作を制御することにより、上記光コム距離計210から出射された測定光S1A、S1Bを上記射出角度調整機構20A、20Bを介して反射体51、52に照射して、上記反射体51、52より測定光S1A、S1Bが反射されて戻ってくる各反射光S1A’、S1B’を上記光コム距離計210において上記光コム干渉計12A、12Bを介して光検出器13A、13Bで検出することにより、反射体51、52までの各距離を測定するとともに、上記回転角度検出機構により検出される上記ビーム操作ミラーの回転角度に基づいて、上記反射体51、52に照射した測定光S1A、S1Bの仰俯角と方位角を求め、光コム距離計210の第1の光コム干渉計12Aと第1の射出角度調整機構20Aからなる第1の光コム干渉計ヘッド部41で決まる測定光S1Aの光軸上の回転中心の位置を座標原点とする座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を上記測定光S1Aの反射体51上の照射位置の測定結果として出力し、また、光コム距離計210の第2の光コム干渉計12Bと第2の射出角度調整機構20Bからなる第2の光コム干渉計ヘッド部42で決まる測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点とする座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を上記測定光S1Bの反射体52上の照射位置の測定結果として出力する。
Further, the
この光コム座標測定装置200では、上記光コム距離計210の第1の光コム干渉計12Aと第1の射出角度調整機構20Aからなる第1の光コム干渉計ヘッド部41で決まる測定光S1Aの光軸上の回転中心の位置を座標原点とする座標系と、光コム距離計210の第2の光コム干渉計12Bと第2の射出角度調整機構20Bで決まる測定光S1Bの光軸上の回転中心の位置を座標原点とする座標系について、上記光コム座標測定装置100における光コム距離計10の光コム干渉計12と射出角度調整機構20からなる光コム干渉計ヘッド部40で決まる測定光S1の光軸上の回転中心の位置を座標原点とする座標系と同様な手法でそれぞれ校正される。
In the optical comb coordinate measuring
この光コム座標測定装置200では、光コム距離計210から光コム干渉計12A、12Bを介して測定光S1A、S1Bを出射し、射出角度調整機構20A、20Bにより、上記光コム干渉計12A、12Bから出射された上記測定光S1A、S1Bの出射方向を回転させて上記測定光S1A、S1Bの仰俯角と方位角を制御して、上記測定光S1A、S1Bを測定対象51、52に照射し、反射体51、52の座標測定を同時に行うことができ、測定光S1A、S1Bの光路が一時的に遮断されても原点復帰処理を必要とすることなく回復後ただちに高い正確度で空間座標計測を再開することができる。
In the optical comb coordinate measuring
次に、図11は、本発明を適用した自動追尾装置300の構成例を示すブロック図である。
Next, FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of the
この自動追尾装置300は、上記光コム座標測定装置100(光コム・トラッカ100A)に追尾機構310を設けて、追尾対象反射体350を追尾して上記光コム座標測定装置100から出射された測定光S1を上記追尾対象反射体350に照射して、3次元空間における上記追尾対象反射体350の移動軌跡を示す座標測定を行うようにしたものである。
The
この自動追尾装置300における追尾機構310は、上記光コム座標測定装置100により追尾対象反射体350に照射した測定光S1が該追尾対象反射体350により反射されて戻ってくる反射光S1’の一部が半透鏡311を介して入射されるビーム位置検出器312を備え、上記ビーム位置検出器312により上記反射光S1’のビームスポットBSの位置に応じたビーム位置検出信号を得て、該ビーム位置検出器により検出される上記反射光S1’のビームスポットBSの位置が一定になるように、上記ビーム位置検出信号により上記光コム座標測定装置100に備えられた角度調整機構20を制御することにより、上記追尾対象反射体350を追尾して上記光コム座標測定装置100(光コム・トラッカ100A)から出射された測定光S1を照射するようになっている。
The
上記ビーム位置検出器312は、例えば図12に示すように、4分割フォトダイオードからなり、4分割フォトダイオードの各素子312A、312B、312C、312Dの出力電流A,B,C,Dをトランスインピーダンスアンプ等で検出した各信号が同じ光入力に対して同じ出力値となるように校正されているものとする。
As shown in FIG. 12, the
このビーム位置検出器312では、上記4分割フォトダイオードによる検出出力信号として、
Δx=(A+C)-(B+D)
Δy=(A+B)-(C+D)
上記反射光S1’のビームスポットBSの位置に応じたビーム位置検出信号(Δx,Δx)が得られる。
In this
Δx = (A + C)-(B + D)
Δy = (A + B)-(C + D)
A beam position detection signal (Δx, Δx) corresponding to the position of the beam spot BS of the reflected light S1'is obtained.
上記ビーム位置検出器312は、4分割フォトダイオード以外にもCCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサーやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサーなどのカメラ用の固体撮像素子を使ってビームの位置を検出することができる。
In addition to the 4-split photodiode, the
追尾機構310は、上記ビーム位置検出器312により得られる上記反射光S1’のビームスポットBSの位置に依存したビーム位置検出信号(Δx,Δx)に基づいて、角度調整機構20のビーム操作ミラー21Aを回転させる駆動部313を制御することにより、 測定光S1の仰俯角と方位角を制御して、上記追尾対象反射体350を追尾して上記光コム座標測定装置100(光コム・トラッカ100A)から出射された測定光S1を照射する。
The
この自動追尾装置300では、追尾対象反射体350を追尾して上記光コム座標測定装置100から出射された測定光S1を上記追尾対象反射体350に照射して、3次元空間における上記追尾対象反射体350の移動軌跡を示す座礁測定を行うことができる。
In this
なお、この自動追尾装置300では、上記光コム座標測定装置100に追尾機構310を設けて、3次元空間における追尾対象反射体350の移動軌跡を示す座礁測定を行うようにしたが、例えば、上記光コム座標測定装置200に複数の追尾機構を設けて、3次元空間における複数の追尾対象反射体の移動軌跡を示す座礁測定を行うようにすることもできる。
In the
また、図10に示した光コム座標測定装置200では、光コム距離計210から複数の光コム干渉計12A、12Bを介して複数の測定光S1A、S1Bを出射し、複数の射出角度調整機構20A、20Bにより、上記複数の光コム干渉計12A、12Bから出射された上記複数の測定光S1A、S1Bの出射方向を回転させて上記複数の測定光S1A、S1Bの仰俯角と方位角を制御して、上記複数の測定光S1A、S1Bを複数の測定対象反射体51、52に照射し、複数の測定対象反射体51、52の座標測定を同時に行うようにしたが、3個以上の光コム干渉計ヘッド部41、42を備える光コム距離計210で3次元空間に存在する1つの測定対象反射体の座標測定を行うことにより測位装置として機能させることができる。
Further, in the optical comb coordinate measuring
例えば、図13に模式的に示す光コム測位装置400のように、3個の光コム干渉計ヘッド部41、42、43を備えることにより、3個の光コム干渉計ヘッド部41、42、43から出射される測定光S1A、S1B、S1cを3次元空間に存在する1つの測位対象反射体450に照射して座標測定を行い、得られる3つの座標測定結果を統合して上記測位対象反射体450の座標位置を決定することができる。
For example, as in the optical
すなわち、3個以上の光コム干渉計ヘッド部を備える光コム距離計を一つの反射体までの距離計測に利用できる場合、それぞれの計測された距離から空間の一点の座標を特定できる。ただし、各光コム干渉計ヘッドの座標原点Onは互いに既知であるとする。 That is, when an optical comb distance meter provided with three or more optical comb interferometer heads can be used for distance measurement to one reflector, the coordinates of one point in space can be specified from each measured distance. However, it is assumed that the coordinate origins On of each optical comb interferometer head are known to each other.
光コム測位装置400では、例えば光コム干渉計ヘッド部41の原点基準で光コム干渉計ヘッド部42、光コム干渉計ヘッド部43の原点座標が求められているとする3個の光コム干渉計ヘッド部41、42、43が測定した測定対象反射体450までの距離をdA、dB、dCとする。GPSによる測位の原理と同様に考えれば測位対象反射体450の座標の候補は二つ存在するが、あらかじめ測位対象反射体450の動作範囲を限定しておけば一つの座標にすることができる。3個の光コム干渉計ヘッド部41、42、43の座標原点O1、O2、O3で決まる平面以外の場所に原点を持つ第4の光コム干渉計ヘッドを設置して距離データを追加する方法も有効である。
In the optical
さらに、この光コム測位装置400は、各光コム干渉計ヘッド部41、42、43に例えば上記自動追尾装置300と同様な追尾機構をそれぞれ設けて、3次元空間における測位対象反射体450を自動追尾して測位することもできる。
Further, the optical
10、210 光コム距離計、11 光コム光源、12、12A、12B 光コム干渉計、13、13A、13B 光検出器、14、14A、14B 信号処理部、15 鏡筒、20、20A、20B、20C 射出角度調整機構、21A、21B ビーム操作ミラー、22 射出角度検出手段、30、230 信号処理装置、40、40A、40B、40C、41、42、43 光コム干渉計ヘッド部、50、51、52 反射体、50A、50A1、50A2・・・50An、50AO、50AX、50AY 再帰反射体、50a 再帰反射面、100 光コム座標測定装置、100A、100B、100C 光コム・トラッカ、200 光コム座標測定装置、211 光分配器、300 自動追尾装置、310 追尾機構、311 半透鏡、312 ビーム位置検出器、312A、312B、312C、312D 4分割フォトダイオードの各素子、313 駆動部、350 追尾対象反射体、400 光コム測位装置、450 測位対象反射体 10,210 optical comb distance meter, 11 optical comb light source, 12, 12A, 12B optical comb interferometer, 13, 13A, 13B optical detector, 14, 14A, 14B signal processing unit, 15 lens barrel, 20, 20A, 20B , 20C emission angle adjustment mechanism, 21A, 21B beam operation mirror, 22 emission angle detection means, 30, 230 signal processing device, 40, 40A, 40B, 40C, 41, 42, 43 optical comb interferometer head, 50, 51 , 52 Reflector, 50A, 50A 1 , 50A 2 ... 50A n , 50A O , 50A X , 50A Y Retroreflector, 50a Retroreflective surface, 100 optical comb coordinate measuring device, 100A, 100B, 100C optical comb. Tracker, 200 optical comb coordinate measuring device, 211 optical distributor, 300 automatic tracking device, 310 tracking mechanism, 311 translucent mirror, 312 beam position detector, 312A, 312B, 312C, 312D, each element of 4-split photodiode, 313 drive Unit, 350 tracking target reflector, 400 optical comb positioning device, 450 positioning target reflector
Claims (13)
光コム干渉計を介して測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により測定光が再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出することにより、上記反射体までの距離を測定する光コム距離計と、
上記光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の1点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段と、上記射出角度調整手段により制御された上記測定光の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、
上記光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を出力する信号処理装置と
を備え、
上記信号処理装置は、上記射出角度調整手段により出射方向が制御される測定光の回転中心を固定して、上記測定光の光コム距離計から出射された測定光が該測定光の回転中心で折り返されて上記光コム距離計に戻される第1の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離を求めるとともに上記測定光の仰俯角θ0と方位角φ0 を上記射出角度検出手段により検出し、上記射出角度調整手段により測定光の出射方向を制御して、入射光を再帰反射する反射体であって校正済みの3次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第2の状態において、上記光コム距離計により、上記反射体までの距離dを求めるとともに、上記測定光の仰俯角θと方位角φを上記射出角度検出手段により検出して、上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標( 距離, 仰俯角, 方位角) を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させる上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる校正処理を行うことを特徴とする光コム座標測定装置。 A reflector that retroreflects incident light and
The reflector is irradiated with the measured light via the optical comb interferometer, and the reflected light that is retroreflected by the reflector and returned is detected via the optical comb interferometer. An optical frequency comb distance meter that measures the distance to
Ejection angle adjustment that controls the elevation / depression angle and azimuth angle of the measurement light by rotating the emission direction of the measurement light with one point on the optical axis of the measurement light emitted via the optical comb interferometer as the center of rotation. An ejection angle adjusting mechanism including means and an ejection angle detecting means for detecting the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light controlled by the ejection angle adjusting means.
The distance to the reflector is measured by the optical comb distance meter, and the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light are detected by the emission angle detecting means, and the irradiation position of the measured light on the reflector is measured. As a result, the coordinates (distance,) in the coordinate system determined by the optical comb interferometer whose coordinate origin O is the position of the rotation center on the optical axis of the measured light controlled by the emission angle adjusting means and the emission angle adjusting mechanism. With a signal processing device that outputs (elevation / depression angle, azimuth angle)
Equipped with
The signal processing device fixes the rotation center of the measurement light whose emission direction is controlled by the emission angle adjusting means, and the measurement light emitted from the optical comb distance meter of the measurement light is at the rotation center of the measurement light. In the first state of being folded back and returned to the optical comb distance meter, the measurement light is irradiated by the optical comb distance meter to obtain the distance to the rotation center, and the elevation / depression angle θ 0 and the azimuth angle φ 0 of the measurement light. Is detected by the emission angle detecting means, the emission direction of the measured light is controlled by the emission angle adjusting means, and the light is retroreflected by the reflector having calibrated three-dimensional coordinates. In the second state in which the measurement light emitted from the comb distance meter is irradiated, the distance d to the reflector is obtained by the optical comb distance meter, and the elevation / depression angle θ and the azimuth angle φ of the measurement light are obtained. The coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the optical comb distance meter and the emission angle adjustment mechanism are detected by the injection angle detecting means (dd 0 , θ-θ 0 , φ-φ 0 ). ), A plurality of the reflectors having a fixed relative distance are arranged in the measurement target space, and the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) of each reflector are measured by the optical comb distance meter and the emission angle detecting means. It is characterized in that the above-mentioned injection angle adjusting mechanism for matching the relative distance between each reflector obtained from the measurement result with the true value is calibrated, and the calibration process for distributing a plurality of measurement sections in the measurement target space is performed . Optical comb coordinate measuring device .
上記n個の光コム干渉計を介して上記n個の反射体に照射したn本の測定光が再帰反射されて戻ってくるn本の反射光を上記n個の光コム干渉計を介して検出するn個の光検出器を備える光コム距離計と、
上記n個の光コム干渉計を介して出射されるn本の測定光の光軸上の各1点を回転中心として、上記n本の測定光の出射方向を回転させて上記n本の測定光の仰俯角と方位角を制御する複数の射出角度調整手段と、上記n個の射出角度調整手段により制御された上記n本の測定光の仰俯角と方位角を検出するn個の射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、
上記光コム距離計により上記n個の反射体までの距離を測定するとともに、上記n個の射出角度検出手段により上記n 本の測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記n本の測定光の上記n個の反射体上の照射位置の測定結果として、上記n個の射出角度調整手段により制御される上記n本の測定光の光軸上の各回転中心の位置を座標原点O n とする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を出力する信号処理装置とを備え、
上記信号処理装置は、上記射出角度調整手段により出射方向が制御される測定光の回転中心を固定して、上記測定光の光コム距離計から出射された測定光が該測定光の回転中心で折り返されて上記光コム距離計に戻される第1の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離を求めるとともに上記測定光の仰俯角θ0と方位角φ0を上記射出角度検出手段により検出し、上記射出角度調整手段により測定光の出射方向を制御して、入射光を再帰反射する反射体であって校正済みの3次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第2の状態において、上記光コム距離計により、上記反射体までの距離dを求めるとともに、上記測定光の仰俯角θと方位角φを上記射出角度検出手段により検出して、上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標(距離,仰俯角,方位角)を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させる上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる校正処理を行うことを特徴とする光コム座標測定装置。 N reflectors (n is a positive integer) that retroreflects incident light, and n optical comb interferometers in which the measurement light emitted from the optical comb light source is distributed into n lines by an optical distributor and incident. When,
The n measurement lights radiated to the n reflectors via the n optical comb interferometers are retroreflected and returned, and the n reflected lights are retroreflected and returned through the n optical comb interferometers. An optical frequency comb distance meter equipped with n optical detectors to detect,
The n measurement lights are measured by rotating the emission direction of the n measurement lights with each one point on the optical axis of the n measurement lights emitted via the n optical comb interferometers as the center of rotation. A plurality of emission angle adjusting means for controlling the elevation / depression angle and azimuth angle of light, and n emission angles for detecting the elevation / depression angle and azimuth angle of the n measured lights controlled by the n emission angle adjusting means. An injection angle adjustment mechanism consisting of a detection means,
The distance to the n reflectors is measured by the optical comb distance meter, and the elevation / depression angle and the azimuth angle of the n measured lights are detected by the n emission angle detecting means. As a measurement result of the irradiation position of the measurement light on the n reflectors, the position of each rotation center on the optical axis of the n measurement lights controlled by the n emission angle adjusting means is set as the coordinate origin O. It is equipped with the optical comb interferometer set to n and a signal processing device that outputs the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the emission angle adjustment mechanism.
The signal processing device fixes the rotation center of the measurement light whose emission direction is controlled by the emission angle adjusting means, and the measurement light emitted from the optical comb distance meter of the measurement light is at the rotation center of the measurement light. In the first state of being folded back and returned to the optical comb distance meter, the measurement light is irradiated by the optical comb distance meter to obtain the distance to the rotation center, and the elevation / depression angle θ 0 and the azimuth angle φ 0 of the measurement light. Is detected by the emission angle detecting means, the emission direction of the measured light is controlled by the emission angle adjusting means, and the light is retroreflected by the reflector having calibrated three-dimensional coordinates. In the second state in which the measurement light emitted from the comb distance meter is irradiated, the distance d to the reflector is obtained by the optical comb distance meter, and the elevation / depression angle θ and the azimuth angle φ of the measurement light are obtained. The coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the optical comb distance meter and the emission angle adjustment mechanism are detected by the injection angle detecting means (dd 0 , θ-θ 0 , φ-φ 0 ). ), A plurality of the reflectors having a fixed relative distance are arranged in the measurement target space, and the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) of each reflector are measured by the optical comb distance meter and the emission angle detecting means. It is characterized in that the above-mentioned injection angle adjusting mechanism for matching the relative distance between each reflector obtained from the measurement result with the true value is calibrated, and the calibration process for distributing a plurality of measurement sections in the measurement target space is performed . Optical comb coordinate measuring device .
光コム干渉計を介して測定光を上記反射体に照射し、上記反射体により測定光が再帰反射されて戻ってくる反射光を上記光コム干渉計を介して検出することにより、上記反射体までの距離を測定する光コム距離計と、
上記光コム干渉計を介して出射される測定光の光軸上の1点を回転中心として、上記測定光の出射方向を回転させて上記測定光の仰俯角と方位角を制御する射出角度調整手段と、上記射出角度調整手段により制御された上記測定光の仰俯角と方位角を検出する射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、
上記光コム距離計により上記反射体までの距離を測定するとともに、上記射出角度検出手段により上記測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記測定光の上記反射体上の照射位置の測定結果として、上記射出角度調整手段により制御される上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を出力する信号処理装置と
を備え、
上記射出角度調整手段は、上記光コム干渉計とビーム操作ミラーが設けられた鏡筒と、上記ビーム操作ミラーの回転中心を一致させ、反射体に向かって出射される測定光の方位角を上記ビーム操作ミラーの回転により制御するとともに、上記測定光の仰俯角を上記鏡筒の回転により制御することを特徴とする光コム座標測定装置。 A reflector that retroreflects incident light and
The reflector is irradiated with the measured light via the optical comb interferometer, and the reflected light that is retroreflected by the reflector and returned is detected via the optical comb interferometer. An optical frequency comb distance meter that measures the distance to
Ejection angle adjustment that controls the elevation / depression angle and azimuth angle of the measurement light by rotating the emission direction of the measurement light with one point on the optical axis of the measurement light emitted via the optical comb interferometer as the center of rotation. An ejection angle adjusting mechanism including means and an ejection angle detecting means for detecting the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light controlled by the ejection angle adjusting means.
The distance to the reflector is measured by the optical comb distance meter, and the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light are detected by the emission angle detecting means, and the irradiation position of the measured light on the reflector is measured. As a result, the coordinates (distance,) in the coordinate system determined by the optical comb interferometer whose coordinate origin O is the position of the rotation center on the optical axis of the measured light controlled by the emission angle adjusting means and the emission angle adjusting mechanism. With a signal processing device that outputs (elevation / depression angle, azimuth angle)
Equipped with
The emission angle adjusting means aligns the rotation center of the beam operating mirror with the lens barrel provided with the optical comb interferometer and the beam operating mirror, and determines the azimuth angle of the measured light emitted toward the reflector. An optical comb coordinate measuring device characterized in that the elevation / depression angle of the measured light is controlled by the rotation of the lens barrel while being controlled by the rotation of the beam operation mirror.
光コム光源から出射された測定光が光分配器によりn本に分配されて入射されるn個の光コム干渉計と、
上記n個の光コム干渉計を介して上記n個の反射体に照射したn本の測定光が再帰反射されて戻ってくるn本の反射光を上記n個の光コム干渉計を介して検出するn個の光検出器を備える光コム距離計と、
上記n個の光コム干渉計を介して出射されるn本の測定光の光軸上の各1点を回転中心として、上記n本の測定光の出射方向を回転させて上記n本の測定光の仰俯角と方位角を制御する複数の射出角度調整手段と、上記n個の射出角度調整手段により制御された上記n本の測定光の仰俯角と方位角を検出するn個の射出角度検出手段とからなる射出角度調整機構と、
上記光コム距離計により上記n個の反射体までの距離を測定するとともに、上記n個の射出角度検出手段により上記n本の測定光の仰俯角と方位角を検出して、上記n本の測定光の上記n個の反射体上の照射位置の測定結果として、上記n個の射出角度調整手段により制御される上記n本の測定光の光軸上の各回転中心の位置を座標原点O n とする上記光コム干渉計と上記射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を出力する信号処理装置とを備え、
上記射出角度調整手段は、上記光コム干渉計とビーム操作ミラーが設けられた鏡筒と、上記ビーム操作ミラーの回転中心を一致させ、反射体に向かって出射される測定光の方位角を上記ビーム操作ミラーの回転により制御するとともに、上記測定光の仰俯角を上記鏡筒の回転により制御することを特徴とする光コム座標測定装置。 N reflectors (n is a positive integer) that retroreflects incident light,
N optical comb interferometers in which the measurement light emitted from the optical comb light source is distributed into n lines by an optical distributor and incident.
The n measurement lights radiated to the n reflectors via the n optical comb interferometers are retroreflected and returned, and the n reflected lights are retroreflected and returned through the n optical comb interferometers. An optical frequency comb distance meter equipped with n optical detectors to detect,
The n measurement lights are measured by rotating the emission direction of the n measurement lights with each one point on the optical axis of the n measurement lights emitted via the n optical comb interferometers as the center of rotation. A plurality of emission angle adjusting means for controlling the elevation / depression angle and azimuth angle of light, and n emission angles for detecting the elevation / depression angle and azimuth angle of the n measured lights controlled by the n emission angle adjusting means. An injection angle adjustment mechanism consisting of a detection means,
The distance to the n reflectors is measured by the optical comb distance meter, and the elevation / depression angle and the azimuth angle of the n measured lights are detected by the n emission angle detecting means. As a measurement result of the irradiation position of the measurement light on the n reflectors, the position of each rotation center on the optical axis of the n measurement lights controlled by the n emission angle adjusting means is set as the coordinate origin O. It is equipped with the optical comb interferometer set to n and a signal processing device that outputs the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the emission angle adjustment mechanism.
The emission angle adjusting means aligns the rotation center of the beam operating mirror with the lens barrel provided with the optical comb interferometer and the beam operating mirror, and determines the azimuth angle of the measured light emitted toward the reflector. An optical comb coordinate measuring device characterized in that the elevation / depression angle of the measured light is controlled by the rotation of the lens barrel while being controlled by the rotation of the beam operation mirror.
上記光コム座標測定装置により追尾対象反射体に照射した測定光が該追尾対象反射体により再帰反射されて、上記光コム座標測定装置に戻ってくる反射光の一部を半透鏡を介してビーム位置検出器に入射させ、
上記ビーム位置検出器により上記反射光のビームスポット位置に応じたビーム位置検出信号を得て、ビーム位置検出信号に基づき該ビーム位置検出器により検出される上記反射光のビームスポット位置が一定になるように上記光コム座標測定装置に備えられた角度調整機構を制御することにより、上記追尾対象反射体を追尾して上記光コム座標測定装置から出射された測定光を照射することを特徴とする自動追尾装置。 The optical comb coordinate measuring device according to any one of claims 1 to 6 is provided.
The measured light radiated to the tracking target reflector by the optical comb coordinate measuring device is retroreflected by the tracking target reflector, and a part of the reflected light returned to the optical comb coordinate measuring device is beamed through a semitransparent mirror. Make it incident on the position detector,
The beam position detector obtains a beam position detection signal corresponding to the beam spot position of the reflected light, and the beam spot position of the reflected light detected by the beam position detector based on the beam position detection signal becomes constant. By controlling the angle adjustment mechanism provided in the optical comb coordinate measuring device as described above, the tracking target reflector is tracked and the measured light emitted from the optical comb coordinate measuring device is irradiated. Automatic tracking device.
上記少なくとも3個の光コム座標測定装置により反射体の座標測定を行い、得られる少なくとも3個の座標測定結果を統合して上記反射体の座標位置を決定することを特定することを特徴とする光コム測位装置。 The optical comb coordinate measuring device according to any one of claims 1 to 6 is provided with at least three optical comb coordinate measuring devices.
It is characterized in that the coordinate measurement of the reflector is performed by the at least three optical comb coordinate measuring devices, and the coordinate position of the reflector is determined by integrating the obtained three coordinate measurement results. Optical frequency comb positioning device.
上記少なくとも3個の自動追尾装置により反射体を追尾して、少なくとも3個の光コム座標測定装置により上記反射体の座標測定を行い、得られる少なくとも3個の座標測定結果を統合して上記反射体の座標位置を決定することを特定することを特徴とする自動追尾光コム測位装置。 The automatic tracking device according to claim 7 is provided with at least three automatic tracking devices.
The reflector is tracked by the at least three automatic tracking devices, the coordinates of the reflector are measured by at least three optical comb coordinate measuring devices, and the obtained three coordinate measurement results are integrated into the reflection. An automatic tracking frequency comb positioning device characterized by identifying determining the coordinate position of a body.
上記射出角度調整手段により出射方向が制御される測定光の回転中心を固定して、上記光コム距離計から出射された測定光が該測定光の回転中心で折り返されて上記光コム距離計に戻される第1の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離を求めるとともに、上記測定光の仰俯角θ0と方位角φ0を上記射出角度検出手段により検出し、
上記射出角度調整手段により測定光の出射方向を制御して、入射光を再帰反射する反射体であって校正済みの3 次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第2の状態において、上記光コム距離計により、上記反射体までの距離dを求めるとともに、上記測定光の仰俯角θと方位角φを上記射出角度検出手段により検出して、上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とし、
相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標( 距離,仰俯角,方位角)を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させる上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる
ことを特徴とする光コム座標測定装置の校正方法。 The optical comb interferometer is used to irradiate the reflector with measurement light via a reflector that retroreflects incident light and an optical comb interferometer, and the reflected light that is retroreflected by the reflector and returned. The measurement light is centered on one point on the optical axis of the optical comb distance meter that measures the distance to the reflector and the measurement light emitted via the optical comb interferometer. Ejection angle adjusting means for controlling the elevation / depression angle and azimuth angle of the measured light by rotating the emission direction of, and ejection angle detecting means for detecting the elevation / depression angle and azimuth angle of the measured light controlled by the emission angle adjusting means. The distance to the reflector is measured by the emission angle adjusting mechanism and the optical comb distance meter, and the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light are detected by the emission angle detecting means to detect the measured light. As a result of measuring the irradiation position on the reflector, the optical comb interferometer and the emission angle adjusting mechanism having the position of the rotation center on the optical axis of the measured light controlled by the emission angle adjusting means as the coordinate origin O. It is a calibration method of a signal processing device that outputs coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by.
The center of rotation of the measurement light whose emission direction is controlled by the emission angle adjusting means is fixed, and the measurement light emitted from the optical comb distance meter is folded back at the rotation center of the measurement light to form the optical comb distance meter. In the first state of being returned, the measurement light is irradiated by the optical comb distance meter to obtain the distance to the rotation center, and the elevation / depression angle θ 0 and the azimuth angle φ 0 of the measurement light are detected by the injection angle detecting means. death,
The measurement light emitted from the optical comb distance meter is transmitted to a reflector having calibrated three-dimensional coordinates, which is a reflector that retroreflects incident light by controlling the emission direction of the measurement light by the emission angle adjusting means. In the second state of irradiation, the distance d to the reflector is obtained by the optical comb distance meter, and the elevation / depression angle θ and the azimuth angle φ of the measured light are detected by the emission angle detecting means. The coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the coordinate system determined by the optical comb distance meter and the emission angle adjustment mechanism are set to (dd 0 , θ-θ 0 , φ-φ 0 ).
A plurality of the reflectors having a fixed relative distance are arranged in the measurement target space, and the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) of each reflector are measured and measured by the optical comb distance meter and the emission angle detecting means. Calibration of the optical com coordinate measuring device characterized by calibrating the above-mentioned emission angle adjusting mechanism that matches the relative distance between each reflector obtained from the results to the true value and distributing a plurality of measurement sections in the measurement target space. Method.
上記測定光の仰俯角,方位角を制御する上記ビーム操作ミラーの回転中心を上記測定光の光軸上の1点に固定し、
上記ビーム操作ミラーを上記光コム距離計の光コム干渉計に正対させた第1の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離d0を求めるとともに、上記射出角度検出手段により上記ビーム操作ミラーの回転角度を上記測定光の仰俯角θ0と方位角φ0として検出し、
上記校正済みの3次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第2の状態において、上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により上記反射体までの距離dと上記測定光の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとした上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とし、相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標(距離,仰俯角,方位角)を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる
ことを特徴とする請求項10に記載の光コム座標測定装置の校正方法。 It is a calibration method of an optical frequency comb coordinate measuring device provided with the above-mentioned emission angle adjusting means for controlling the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light by rotating the beam operation mirror.
The center of rotation of the beam operation mirror that controls the elevation / depression angle and azimuth angle of the measurement light is fixed to one point on the optical axis of the measurement light.
In the first state in which the beam operation mirror is made to face the optical comb interferometer of the optical comb distance meter, the measurement light is irradiated by the optical comb distance meter to obtain the distance d 0 to the rotation center, and the above The rotation angle of the beam operation mirror is detected by the emission angle detecting means as the elevation / depression angle θ 0 and the azimuth angle φ 0 of the measured light.
In the second state in which the measuring light emitted from the optical comb distance meter is applied to the reflector having the calibrated three-dimensional coordinates, the optical comb distance meter and the emission angle detecting means reach the reflector. Coordinates determined by the optical comb distance meter and the emission angle adjustment mechanism with the position of the center of rotation on the optical axis of the measured light as the coordinate origin O by measuring the distance d, the elevation / depression angle θ and the azimuth angle φ of the measured light. The coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the system are set to (dd 0 , θ-θ 0 , φ-φ 0 ), and a plurality of the above-mentioned reflectors having a fixed relative distance are arranged in the measurement target space. The coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) of each reflector are measured by the optical comb distance meter and the emission angle detecting means, and the relative distance between each reflector obtained from the measurement result is matched with the true value. The calibration method for an optical comb coordinate measuring device according to claim 10, wherein the ejection angle adjusting mechanism is calibrated and a plurality of measurement sections are distributed in a measurement target space.
上記測定光の仰俯角,方位角を制御する上記ビーム操作ミラーの回転中心と上記鏡筒の回転中心を上記測定光の光軸上の1点に固定し、
上記ビーム操作ミラーを上記光コム距離計の光コム干渉計に正対させた第1の状態で、上記光コム距離計により測定光を照射し上記回転中心までの距離d0を求めるとともに、上記射出角度検出手段により、上記ビーム操作ミラーの回転角度を上記測定光の方位角φ0として検出するとともに、上記鏡筒の回転角度を上記測定光の仰俯角θ0として検出し、
上記校正済みの3次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第2の状態において、上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により上記反射体までの距離dと上記測定光の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとした上記光コム距離計と射出角度調整機構で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とし、
相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標(距離,仰俯角,方位角)を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる
ことを特徴とする請求項10に記載の光コム座標測定装置の校正方法。 The rotation center of the beam operation mirror is aligned with the lens barrel provided with the optical comb interferometer and the beam operation mirror, and the azimuth angle of the measured light emitted toward the reflector is controlled by the rotation of the beam operation mirror. In addition, it is a calibration method of an optical comb coordinate measuring device provided with the ejection angle adjusting means for controlling the elevation / depression angle of the measured light by the rotation of the lens barrel.
The center of rotation of the beam operation mirror that controls the elevation / depression angle and azimuth of the measurement light and the center of rotation of the lens barrel are fixed to one point on the optical axis of the measurement light.
In the first state in which the beam operation mirror is made to face the optical comb interferometer of the optical comb distance meter, the measurement light is irradiated by the optical comb distance meter to obtain the distance d 0 to the rotation center, and the above The emission angle detecting means detects the rotation angle of the beam operation mirror as the azimuth angle φ 0 of the measurement light, and detects the rotation angle of the lens barrel as the elevation / depression angle θ 0 of the measurement light.
In the second state where the reflector having the calibrated three-dimensional coordinates is irradiated with the measurement light emitted from the optical comb distance meter, the optical comb distance meter and the emission angle detecting means reach the reflector. Coordinates determined by the optical comb distance meter and the emission angle adjustment mechanism with the position of the center of rotation on the optical axis of the measured light as the coordinate origin O by measuring the distance d, the elevation / depression angle θ and the azimuth angle φ of the measured light. Let the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) in the system be (dd 0 , θ-θ 0 , φ-φ 0 ).
A plurality of the reflectors having a fixed relative distance are arranged in the measurement target space, and the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) of each reflector are measured and measured by the optical comb distance meter and the emission angle detecting means. The tenth aspect of claim 10, wherein the emission angle adjusting mechanism is calibrated so that the relative distance between the reflectors obtained from the results matches the true value, and a plurality of measurement sections are distributed in the measurement target space. How to calibrate the optical com coordinate measuring device.
上記射出角度調整手段により回転される光コム干渉計の上記回転中心を含む面に上記光コム干渉計に正対させた反射面を固定した第1の状態で、上記光コム距離計により上記反射面に測定光を照射して、上記回転中心までの距離d0を求めるとともに、上記射出角度検出手段により、上記光コム干渉計全体の回転角度を上記測定光の仰俯角θ0,方位角φ0として検出し、
上記校正済みの3次元座標を有する反射体に上記光コム距離計から出射される測定光が照射される第2の状態において、上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により上記反射体までの距離dと上記測定光の仰俯角θと方位角φを測定して、上記測定光の光軸上の回転中心の位置を座標原点Oとした上記光コム干渉計の姿勢で決まる座標系における座標(距離,仰俯角,方位角)を(d-d0,θ-θ0,φ-φ0)とし、
相対距離が定まった複数の上記反射体を測定対象空間に配置して、各反射体の座標(距離,仰俯角,方位角)を上記光コム距離計と上記射出角度検出手段により測定し、測定結果から求められる各反射体間の相対距離を真値に一致させるように上記射出角度調整機構の校正を行い、測定対象空間に複数の測定区間を分布させる
ことを特徴とする請求項10に記載の光コム座標測定装置の校正方法。 The emission direction of the measurement light emitted toward the reflector by the emission angle adjusting means for rotating the entire optical comb interferometer with one point on the optical axis of the measurement light emitted from the optical comb interferometer as the center of rotation. It is a calibration method of an optical comb coordinate measuring device provided with the emission angle adjusting means for controlling the above-mentioned emission angle detecting means and detecting the rotation angle of the entire optical comb interferometer as the elevation / depression angle and the azimuth angle of the measured light. ,
Reflection by the optical comb distance meter in the first state in which the reflecting surface facing the optical comb interferometer is fixed to the surface including the rotation center of the optical comb interferometer rotated by the injection angle adjusting means. The surface is irradiated with the measurement light to obtain the distance d 0 to the center of rotation, and the rotation angle of the entire optical comb interferometer is determined by the injection angle detecting means with the elevation / depression angle θ 0 and the azimuth angle φ of the measurement light. Detected as 0 ,
In the second state where the reflector having the calibrated three-dimensional coordinates is irradiated with the measurement light emitted from the optical comb distance meter, the optical comb distance meter and the emission angle detecting means reach the reflector. Coordinates in a coordinate system determined by the posture of the optical comb interferometer with the position of the center of rotation on the optical axis of the measured light as the coordinate origin O by measuring the distance d, the elevation / depression angle θ and the azimuth angle φ of the measured light. Let (distance, elevation / depression angle, azimuth) be (dd 0 , θ-θ 0 , φ-φ 0 ).
A plurality of the reflectors having a fixed relative distance are arranged in the measurement target space, and the coordinates (distance, elevation / depression angle, azimuth angle) of each reflector are measured and measured by the optical comb distance meter and the emission angle detecting means. The tenth aspect of claim 10, wherein the emission angle adjusting mechanism is calibrated so that the relative distance between the reflectors obtained from the results matches the true value, and a plurality of measurement sections are distributed in the measurement target space. How to calibrate the optical com coordinate measuring device.
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