JP2013117417A - Measurement auxiliary tool, laser tracker, and diameter measurement method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、産業、計測分野において、生産物や建築物、自然物等の物体の空間的座標を測定する際に補助的に使用される測定補助器具、上記測定を行うレーザトラッカー、およびこれらを用いた直径測定方法に関する。 The present invention relates to a measurement auxiliary instrument used auxiliary in measuring the spatial coordinates of an object such as a product, a building, or a natural object in the industrial and measurement fields, a laser tracker for performing the above measurement, and these. The present invention relates to a diameter measuring method.
ガイドとなるレーザ光の方向を、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)を得るレーザトラッキング技術が古くから知られている。このレーザ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。
また、レーザで距離を測る技術は確立されており、例えばレーザ干渉計では、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。
Laser tracking technology that controls the direction of the laser beam used as a guide with a biaxial motor to follow a moving target to obtain spatial coordinates (three-dimensional position information) of the target has long been known. In this laser tracking technology, it is possible to know the spatial direction (angle) of a moving target using a biaxial encoder attached to each motor. The target is generally a retro-reflector or simply a reflector that uses three mirrors orthogonal to each other. In any case, the reflector can return light in the incident direction.
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 a nanometer unit.
上記2つの技術を組み合わせた装置がレーザトラッカー(例えば特許文献1)であり、このレーザトラッカーは、その装置からターゲットまでの距離と空間的な角度とを、レーザ干渉計とエンコーダとでそれぞれ測定し、その測定値から、装置を基準としたターゲットの空間位置を特定する。このレーザトラッカーを用いて、軸受の内輪や外輪の直径等を測定することが試みられている。測定は、以下の手順で行う。 A device that combines the above two technologies is a laser tracker (for example, Patent Document 1), which measures the distance from the device to the target and the spatial angle with a laser interferometer and an encoder, respectively. The spatial position of the target with reference to the apparatus is specified from the measured value. Attempts have been made to measure the diameters of the inner and outer rings of the bearing using this laser tracker. The measurement is performed according to the following procedure.
(1)測定対象物(軸受の内輪、外輪等)の近傍にレーザトラッカーを設置する。
(2)ターゲットを測定対象物の外周面や内周面に接触させる。
(3)レーザトラッカーからレーザ光をターゲットに向け出射し、ターゲットで反射した光を再びレーザトラッカーで受け取る。このときのエンコーダの値とレーザ干渉計の値とから、ターゲットの空間座標(3次元位置情報)を得る。
(4)上記(2)、(3)の操作を最低3回繰り返し、3点以上の空間座標を求め、それらから測定対象物の直径を演算する。
(1) A laser tracker is installed in the vicinity of an object to be measured (bearing inner ring, outer ring, etc.).
(2) The target is brought into contact with the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the measurement object.
(3) Laser light is emitted from the laser tracker toward the target, and the light reflected by the target is received again by the laser tracker. The spatial coordinates (three-dimensional position information) of the target are obtained from the encoder value and the laser interferometer value at this time.
(4) The above operations (2) and (3) are repeated at least three times to obtain three or more spatial coordinates, and the diameter of the measurement object is calculated therefrom.
しかし、測定対象物の形状によっては、測定対象物にターゲットを安定して設置できないことがある。また、ターゲットがレーザトラッカーから見て測定対象物の反対側(裏側)にある場合、レーザトラッカーから出射したレーザ光が測定対象物に遮断されてターゲットに届かないため、測定を行えない。つまり、レーザトラッカーから見て、測定対象物の手前側の面の空間座標は測定できるが、反対側の面の空間座標が測定できない。そこで、本件出願人は、測定対象物にターゲットを安定して設置することができ、かつ反対側の面の空間座標も測定可能とするために、レーザトラッカーと組み合わせて使用する測定補助器具を提案した(特願2011−38367)。 However, depending on the shape of the measurement object, the target may not be stably installed on the measurement object. In addition, when the target is on the opposite side (back side) of the measurement object as viewed from the laser tracker, the laser beam emitted from the laser tracker is blocked by the measurement object and does not reach the target, so that measurement cannot be performed. That is, as viewed from the laser tracker, the spatial coordinates of the front surface of the measurement object can be measured, but the spatial coordinates of the opposite surface cannot be measured. Therefore, the applicant of this application proposes a measurement aid that can be used in combination with a laser tracker so that the target can be stably placed on the measurement object and the spatial coordinates of the opposite surface can also be measured. (Japanese Patent Application No. 2011-38367).
図9〜図11に示すように、提案の測定補助器具40は、測定対象物Wの上端面に接触させる上端面接触部41と、この上端面接触部41から下方に延びて設けられ測定対象物Wの周面に接触させる周面接触部42と、前記上端面接触部41の上部に設けられてターゲットTgが設置されるターゲット設置部43とを備える。ターゲット設置部43の中心は、周面接触部42の中心軸O上に位置する。ターゲット設置部43は、上面に形成された円すい状の凹部43aを有し、この凹部43aにターゲットTgを載せるだけで、ターゲットTgを正確に位置決めして設置できる。
As shown in FIGS. 9 to 11, the proposed measurement
ところで、前記空間座標とは、レーザトラッカー1におけるレーザ光Lbが放たれる点A(ミラー13の反射点)からの絶対距離と、点Aから見た2軸方向の角度とで表わされる座標のことである。しかし、レーザトラッカー1に設けられているレーザ干渉型の測長器2b(図9)は、絶対距離計ではないため、点Aから測定対象物Wに設置したターゲットTgまでの絶対距離を直接測定することはできない。そこで、図9のように、例えばレーザトラッカー1の上面等の点Aから既知の距離bにある位置に基準位置部材45を設置し、この基準位置部材45に設置したターゲットTgの位置座標(距離値と角度値)を基準として、測定対象物Wに設置したターゲットTgまでの絶対距離を算出する。
By the way, the spatial coordinate is a coordinate expressed by an absolute distance from a point A (reflection point of the mirror 13) where the laser beam Lb is emitted from the
上記絶対距離の算出の原理を、図11を用いて説明する。実際には3次元空間の話であるが、簡略化のため2次元として説明する。レーザ干渉型の測長器2bにより基準位置部材45に設置されたターゲットTgを測定した位置座標の距離値をx、測定補助器具40のターゲット設置部43に設置されたターゲットTgを測定した位置座標の距離値をyとすると、点Aからターゲット設置部43に設置されたターゲットTgまでの絶対距離zは、z=(y−x)+bで表わされる。
The principle of calculating the absolute distance will be described with reference to FIG. Although it is actually a 3D space story, it will be described as 2D for simplicity. The position coordinate distance value obtained by measuring the target Tg installed on the
実際の測定は、以下のように行う。
(1)ターゲットTgを基準位置部材45に設置し、その位置座標(距離値x、角度値θ1、角度値ψ1)を取得する。
(2)その後、基準位置部材45から測定対象物Wに設置された測定補助器具40のターゲット設置部43まで、レーザ光LbでターゲットTgを追尾させながら、作業者がターゲットTgを移動させる。そして、ターゲット設置部43に設置されたターゲットTgの位置座標(距離値y、角度値θ2、角度値ψ2)を取得する。
(3)基準位置部材45およびターゲット設置部43の2箇所の距離値x,yと、点Aから基準位置部材45までの距離bとを用いて、点Aから測定補助器具40のターゲット設置部43に設置されたターゲットTgまでの絶対距離zを算出する。こうして算出された絶対距離zと、(1)で取得した角度値θ1,ψ1と(2)で取得した角度値θ2,ψ2の差とから、ターゲット設置部43に設置されたターゲットTgの空間座標(3次元位置情報)が決定する。なお、
(4)上記(2)、(3)の操作を最低3回繰り返し、3点以上の空間座標を求め、それらから測定対象物の直径を演算する。
Actual measurement is performed as follows.
(1) The target Tg is placed on the
(2) Thereafter, the operator moves the target Tg while tracking the target Tg with the laser light Lb from the
(3) Using the distance values x and y of the two positions of the
(4) The above operations (2) and (3) are repeated at least three times to obtain three or more spatial coordinates, and the diameter of the measurement object is calculated therefrom.
上記測定方法では、基準位置部材45から測定対象物Wのターゲット設置部43までの距離が遠い場合でも、両者間でターゲットTgを移動させる間、レーザ光LbによるターゲットTgの追尾を継続しなければならない。作業者には、ターゲットTgのミラー反射面を常にレーザトラッカー1に向けた状態で、ターゲットTgを移動させることが要求される。しかし、ターゲットTgの移動中に、誤ってミラー反射面の向きがレーザトラッカー1から外れてしまったり、異物等によりレーザ光Lbが遮断されてしまったりして、追尾を失敗する可能性が高かった。途中で追尾を失敗した場合、最初からやり直す必要がある。
In the above measurement method, even when the distance from the
この発明の目的は、レーザトラッカーから遠い場所にある測定対象物に対しても、追尾に失敗することなくターゲットを設置することができ、レーザトラッカーから見て反対側の面の空間座標を測定することを可能にする測定補助器具を提供することである。
この発明の他の目的は、上記測定補助器具を用いて測定対象物の直径を容易にかつ精度良く測定できるレーザトラッカーを提供することである。
この発明の他の目的は、円形である測定対象物の直径を容易にかつ精度良く測定できる直径測定方法を提供することである。
An object of the present invention is to enable a target to be placed on a measurement object located far from a laser tracker without failing tracking, and to measure the spatial coordinates of the opposite surface when viewed from the laser tracker. It is to provide a measurement aid that makes it possible.
Another object of the present invention is to provide a laser tracker that can easily and accurately measure the diameter of an object to be measured using the measurement auxiliary instrument.
Another object of the present invention is to provide a diameter measuring method capable of easily and accurately measuring a diameter of a circular measuring object.
以下の各発明の測定補助器具は、測定対象物に設置されたターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの位置を追尾しながらターゲットの空間座標を求めるレーザトラッカーの補助として用いられる。
この発明における第1の測定補助器具は、測定対象物の上端面に接触させる上端面接触部と、この上端面接触部から下方に延びて設けられ測定対象物の周面に接触させる周面接触部と、前記上端面接触部の上部に設けられ、測定対象物測定用に前記ターゲットが設置される第1のターゲット設置部と、前記上端面接触部の上部で前記第1のターゲット設置部から既知の距離に設けられ、前記レーザトラッカーから前記第1のターゲット設置部に設置されたターゲットまでの絶対距離計算用に前記ターゲットが設置される第2のターゲット設置部とを備えることを特徴とする。
The measurement assisting instrument of each of the following inventions is used as an assist for a laser tracker that irradiates a target with a laser beam on a measurement object and obtains the spatial coordinates of the target while tracking the position of the target from the reflected light.
The first measurement auxiliary instrument according to the present invention includes an upper end surface contact portion that contacts the upper end surface of the measurement object, and a peripheral surface contact that extends downward from the upper end surface contact portion and contacts the peripheral surface of the measurement object. From the first target installation part at the upper part of the upper end surface contact part, and a first target installation part provided at the upper part of the upper end surface contact part. A second target installation unit provided at a known distance for calculating an absolute distance from the laser tracker to a target installed in the first target installation unit. .
この構成の測定補助器具は、上端面接触部を測定対象物の上端面に接触させ、かつ周面接触部を測定対象物の周面における定められた高さ位置に接触させて設置される。その状態で、一旦、第2のターゲット設置部にターゲットを設置してから、レーザトラッカーによりターゲットを追尾させながら、第2のターゲット設置部から第1のターゲット設置部へターゲットを移動させる。レーザトラッカーによるターゲットの追尾は、ターゲットに対しレーザ光を照射し、その反射光を受けてターゲットの位置確認をして行う。第1のターゲット設置部と第2のターゲット設置部とは、測定補助器具上の互いに近い距離にあるので、容易に追尾させながらターゲットを移動させることができる。 The measurement auxiliary instrument having this configuration is installed by bringing the upper end surface contact portion into contact with the upper end surface of the measurement object, and bringing the peripheral surface contact portion into contact with a predetermined height position on the peripheral surface of the measurement object. In this state, once the target is installed on the second target installation unit, the target is moved from the second target installation unit to the first target installation unit while tracking the target with the laser tracker. The tracking of the target by the laser tracker is performed by irradiating the target with laser light and receiving the reflected light to confirm the position of the target. Since the first target installation unit and the second target installation unit are at a distance close to each other on the measurement auxiliary instrument, the target can be moved while being easily tracked.
そして、第2のターゲット設置部で取得したターゲットの位置座標における距離値と、第1のターゲット設置部で取得したターゲットの位置座標における距離値と、既知の値である第1および第2のターゲット設置部間の距離から、レーザトラッカーから第1のターゲット設置部に設置されたターゲットまでの絶対距離を算出する。レーザトラッカーに設けられている測長器は、例えばレーザ干渉型の測長器であって、レーザトラッカーからターゲットまでの絶対距離を計測するものではないため、上記の手法で絶対距離を求める。 And the distance value in the position coordinate of the target acquired in the 2nd target installation part, the distance value in the position coordinate of the target acquired in the 1st target installation part, and the 1st and 2nd target which are known values The absolute distance from the laser tracker to the target installed in the first target installation unit is calculated from the distance between the installation units. The length measuring device provided in the laser tracker is, for example, a laser interference type length measuring device, and does not measure the absolute distance from the laser tracker to the target. Therefore, the absolute distance is obtained by the above method.
さらに、前記算出された絶対距離と、第1、第2ターゲット設置部間の2軸方向の角度情報とから、第1のターゲット設置部に設置されたターゲットの空間座標を求める。ここで言う「空間座標」は、レーザトラッカーからの絶対距離と、レーザトラッカーから見た2軸方向の角度とで表わされる座標のことである。また、第1のターゲット設置部と周面接触部との位置関係は予め分かっているので、第1のターゲット設置部に設置されたターゲットの空間座標から、測定対象物の周面における周面接触部の接触箇所の空間座標が求められる。 Furthermore, the spatial coordinates of the target installed in the first target installation unit are obtained from the calculated absolute distance and the angle information in the biaxial direction between the first and second target installation units. The “spatial coordinates” referred to here are coordinates represented by the absolute distance from the laser tracker and the angle in the biaxial direction viewed from the laser tracker. Moreover, since the positional relationship between the first target installation part and the peripheral surface contact part is known in advance, the peripheral surface contact on the peripheral surface of the measurement object is determined from the spatial coordinates of the target installed in the first target installation part. The spatial coordinates of the contact point of the part are obtained.
測定対象物の上端面に接触されられる上端面接触部よりも上に位置する第1および第2のターゲット設置部にターゲットが設置されるため、レーザトラッカーから見て測定対象物の反対側に測定補助器具が位置する場合でも、レーザトラッカーから出射されるレーザ光が、測定対象物によって遮断されることなく、ターゲットに当たる。そのため、レーザトラッカーにより、このレーザトラッカーから見て手前側の面だけでなく反対側の面の空間座標も測定することができる。 Since the target is installed in the first and second target installation units located above the upper end surface contact portion that is brought into contact with the upper end surface of the measurement object, measurement is performed on the opposite side of the measurement object as viewed from the laser tracker. Even when the auxiliary instrument is located, the laser light emitted from the laser tracker strikes the target without being blocked by the measurement object. For this reason, the laser tracker can measure not only the surface on the near side but also the spatial coordinates of the opposite surface as viewed from the laser tracker.
この発明における第2の測定補助器具は、測定対象物の上端面に接触させる上端面接触部と、この上端面接触部から下方に延びて設けられ測定対象物の周面に接触させる周面接触部と、前記上端面接触部の上方に位置し、前記ターゲットが設置されるターゲット設置部と、このターゲット設置部を、測定対象物測定用の測定位置と、この測定位置から既知の距離にある絶対距離計算用の基準位置との間で移動自在に案内する案内部材とを備えることを特徴とする。 The second measurement auxiliary instrument according to the present invention includes an upper end surface contact portion that makes contact with the upper end surface of the measurement object, and a peripheral surface contact that extends downward from the upper end surface contact portion and makes contact with the peripheral surface of the measurement object. And a target installation unit on which the target is installed, the target installation unit, a measurement position for measuring a measurement object, and a known distance from the measurement position. And a guide member that is movably guided between a reference position for calculating an absolute distance.
この構成の測定補助器具は、前記同様に、上端面接触部を測定対象物の上端面に接触させ、かつ周面接触部を測定対象物の周面における定められた高さ位置に接触させて設置される。その状態で、基準位置に位置するターゲット設置部にターゲットを設置してから、レーザトラッカーによりターゲットを追尾させながら、ターゲット設置部を測定位置へ移動させる。案内部材による案内でターゲット設置部ごとターゲットを移動させるため、ターゲットの移動が容易である。 In the measurement auxiliary instrument of this configuration, the upper end surface contact portion is brought into contact with the upper end surface of the measurement object, and the peripheral surface contact portion is brought into contact with a predetermined height position on the peripheral surface of the measurement object, as described above. Installed. In this state, after the target is set on the target setting unit located at the reference position, the target setting unit is moved to the measurement position while tracking the target with the laser tracker. Since the target is moved together with the target installation portion by guidance by the guide member, the target can be easily moved.
そして、基準位置で取得したターゲットの位置座標の距離値と、測定位置で取得したターゲットの位置座標の距離値と、既知の値である第1および第2のターゲット設置部間の距離から、レーザトラッカーから第1のターゲット設置部に設置されたターゲットまでの絶対距離を算出する。算出手法は、前記同様である。また、測定対象物の空間座標の求め方も、前記同様である。 Then, from the distance value of the position coordinates of the target acquired at the reference position, the distance value of the position coordinates of the target acquired at the measurement position, and the distance between the first and second target installation parts that are known values, The absolute distance from the tracker to the target installed in the first target installation unit is calculated. The calculation method is the same as described above. The method for obtaining the spatial coordinates of the measurement object is the same as described above.
この発明において、前記案内部材は、前記ターゲット設置部を上下方向に移動自在に案内するものであり、その移動範囲の上端を前記基準位置とし、下端を前記測定位置としていても良い。 In this invention, the said guide member guides the said target installation part so that it can move to an up-down direction, The upper end of the movement range may be made into the said reference position, and a lower end may be made into the said measurement position.
上記のようにターゲット設置部を移動自在に設ける場合、前記ターゲット設置部を前記基準位置と前記測定位置間で移動させる移動駆動源を設けると良い。
移動駆動源が設けられていると、人手でターゲットを移動させなくてよいので、測定作業が容易になる。
As described above, when the target installation unit is movably provided, it is preferable to provide a movement drive source that moves the target installation unit between the reference position and the measurement position.
When the movement drive source is provided, the target does not have to be moved manually, so that the measurement work is facilitated.
この発明のレーザトラッカーは、前記ターゲットに対する距離の測定および角度位置の検出に使用されるレーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源から出射されるレーザ光と同じ光軸で、かつ前記レーザ光よりも光束径が大きく、前記ターゲットに対する角度位置の検出のみに使用される光を出射する光出射源とを設けたことを特徴とする。 The laser tracker according to the present invention includes a laser light source that emits a laser beam used for measuring a distance to the target and detecting an angular position, the same optical axis as the laser beam emitted from the laser light source, and the laser beam. And a light emitting source that emits light that is used only for detecting an angular position with respect to the target.
ターゲットの追尾を開始するためには、レーザ光等の追尾用の光をある程度精度良くターゲットに当てる必要があるが、追尾用の光の光束径が小さいと、精度良くターゲットに当てることが難しい。そこで、ターゲットに対する距離の測定および角度位置の検出に使用されるレーザ光源とは別に、このレーザ光源から出射されるレーザ光よりも光束径が大きい光を出射する光出射源を設け、この光出射源から出射される光によりターゲットを発見させるようにする。それにより、ターゲットの追尾を容易に開始することができる。 In order to start tracking the target, it is necessary to apply tracking light such as laser light to the target with a certain degree of accuracy. However, if the beam diameter of the tracking light is small, it is difficult to accurately apply the light to the target. Therefore, apart from the laser light source used for measuring the distance to the target and detecting the angular position, a light emitting source for emitting light having a larger beam diameter than the laser light emitted from the laser light source is provided. The target is discovered by the light emitted from the source. Thereby, target tracking can be easily started.
この発明のレーザトラッカーにおいて、前記光出射源は、半導体レーザを使用したものであっても良く、またはLED照明を使用したものであっても良い。
追尾開始時のみに使用される光出射源は、レーザ光源ほど追尾の精度を要求されないので、比較的安価な半導体レーザを使用したものやLED照明を使用したものとすることが可能である。それにより、低コスト化を実現できる。
In the laser tracker according to the present invention, the light emitting source may be one using a semiconductor laser, or one using LED illumination.
Since the light emission source used only at the start of tracking is not required to have the tracking accuracy as much as the laser light source, it can be one using a relatively inexpensive semiconductor laser or one using LED illumination. Thereby, cost reduction can be realized.
この発明における第1の直径測定方法は、第1の測定補助器具および上記各レーザトラッカーのいずれかを用いて、外周または内周に円筒面状の測定対象周面を有する測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する方法であって、前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記上端面接触部が測定対象物の上端面に接触し、かつ前記周面接触部が測定対象物の前記測定対象周面に接触するように設置する過程と、前記第2のターゲット設置部に前記ターゲットを設置する過程と、前記ターゲットを前記レーザトラッカーで追尾させながら前記第1のターゲット設置部へ移動させる過程と、前記第1のターゲット設置部に設置されている前記ターゲットの空間座標を前記レーザトラッカーにより取得する過程とを行い、前記ターゲットの空間座標を取得する過程を、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて3回以上繰り返し、取得した3点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算することを特徴とする。 In the first diameter measuring method according to the present invention, the measurement of the measurement object having a cylindrical measurement target peripheral surface on the outer periphery or the inner periphery using any one of the first measurement auxiliary instrument and each of the laser trackers described above. A method for measuring a diameter of a target peripheral surface, wherein the laser tracker is installed in the vicinity of the measurement object, and the measurement auxiliary instrument is contacted with the upper end surface of the measurement object by the upper end surface contact portion, And the process of installing so that the above-mentioned peripheral surface contact part may contact the above-mentioned measurement object peripheral surface of a measurement object, the process of installing the above-mentioned target in the above-mentioned 2nd target installation part, and tracking the above-mentioned target with the above-mentioned laser tracker The laser tracker acquires the process of moving to the first target setting unit while moving and the spatial coordinates of the target installed in the first target setting unit. The process of acquiring the spatial coordinates of the target is repeated three or more times while changing the circumferential position of the measurement auxiliary instrument with respect to the measurement object, and the measurement target circumference is obtained from the acquired three or more spatial coordinates. The diameter of the surface is calculated.
上記各過程を行うことにより、第1の測定補助器具で説明したように、レーザトラッカーによって、第1のターゲット設置部に設置されたターゲットの空間座標が求められ、さらにそのターゲットの空間座標から、測定対象物の周面における周面接触部の接触箇所の空間座標が求められる。測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて、上記接触箇所の空間座標を3点以上求めれば、測定対象周面の直径を演算で導き出すことができる。 By performing each of the above processes, as described in the first measurement auxiliary instrument, the spatial coordinates of the target installed in the first target installation unit is obtained by the laser tracker, and further, from the spatial coordinates of the target, The spatial coordinates of the contact location of the peripheral surface contact portion on the peripheral surface of the measurement object are obtained. By changing the circumferential position of the measurement auxiliary tool with respect to the measurement object and obtaining three or more spatial coordinates of the contact location, the diameter of the measurement target circumferential surface can be derived by calculation.
この発明における第2の直径測定方法は、第2の測定補助器具および上記各レーザトラッカーのいずれかを用いて、外周または内周に円筒面状の測定対象周面を有する測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する方法であって、前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記上端面接触部が測定対象物の上端面に接触し、かつ前記周面接触部が測定対象物の前記測定対象周面に接触するように設置する過程と、前記基準位置に位置する前記ターゲット設置部に前記ターゲットを設置する過程と、前記ターゲットを前記レーザトラッカーで追尾させながら前記ターゲット設置部を前記基準位置から前記測定位置へ移動させる過程と、前記測定位置に位置する前記ターゲット設置部に設置されている前記ターゲットの空間座標を前記レーザトラッカーにより取得する過程とを行い、前記ターゲットの空間座標を取得する過程を、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて3回以上繰り返し、取得した3点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算することを特徴とする。 The second diameter measuring method according to the present invention uses the second measurement auxiliary instrument and any of the above laser trackers to measure the measurement object having a cylindrical measurement target peripheral surface on the outer periphery or the inner periphery. A method for measuring a diameter of a target peripheral surface, wherein the laser tracker is installed in the vicinity of the measurement object, and the measurement auxiliary instrument is contacted with the upper end surface of the measurement object by the upper end surface contact portion, And the step of installing the peripheral surface contact portion so as to contact the measurement target peripheral surface of the measurement object, the step of installing the target on the target installation portion located at the reference position, and the target as the laser A process of moving the target installation unit from the reference position to the measurement position while tracking with a tracker, and installed in the target installation unit located at the measurement position The process of acquiring the spatial coordinates of the target with the laser tracker was performed, and the process of acquiring the spatial coordinates of the target was repeated three times or more by changing the circumferential position of the measurement auxiliary instrument with respect to the measurement object. The diameter of the measurement target peripheral surface is calculated from three or more spatial coordinates.
この場合も、上記各過程を行うことにより、第2の測定補助器具で説明したように、レーザトラッカーによって、測定位置に位置するターゲット設置部に設置されたターゲットの空間座標が求められ、さらにそのターゲットの空間座標から、測定対象物の周面における周面接触部の接触箇所の空間座標が求められる。測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて、上記接触箇所の空間座標を3点以上求めれば、測定対象周面の直径を演算で導き出すことができる。 Also in this case, as described in the second measurement auxiliary instrument, the spatial coordinates of the target installed in the target installation unit located at the measurement position are obtained by the laser tracker as described in the second measurement auxiliary instrument. From the spatial coordinates of the target, the spatial coordinates of the contact location of the peripheral surface contact portion on the peripheral surface of the measurement object are obtained. By changing the circumferential position of the measurement auxiliary tool with respect to the measurement object and obtaining three or more spatial coordinates of the contact location, the diameter of the measurement target circumferential surface can be derived by calculation.
この発明の第1の測定補助器具は、測定対象物に設置されたターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの位置を追尾しながらターゲットの空間座標を求めるレーザトラッカーの補助として用いられるものであり、測定対象物の上端面に接触させる上端面接触部と、この上端面接触部から下方に延びて設けられ測定対象物の周面に接触させる周面接触部と、前記上端面接触部の上部に設けられ、測定対象物測定用に前記ターゲットが設置される第1のターゲット設置部と、前記上端面接触部の上部で前記第1のターゲット設置部から既知の距離に設けられ、前記レーザトラッカーから前記第1のターゲット設置部に設置されたターゲットまでの絶対距離計算用に前記ターゲットが設置される第2のターゲット設置部とを備えるため、レーザトラッカーから遠い場所にある測定対象物に対しても、追尾に失敗することなくターゲットを設置することができ、レーザトラッカーから見て反対側の面の空間座標を測定することが可能である。 The first measurement assisting instrument of the present invention is used as an assist for a laser tracker that irradiates a target placed on a measurement object with a laser beam and obtains the spatial coordinates of the target while tracking the position of the target from the reflected light. An upper end surface contact portion that contacts the upper end surface of the measurement object, a peripheral surface contact portion that extends downward from the upper end surface contact portion and contacts the peripheral surface of the measurement object, and the upper end surface contact Provided at the upper part of the unit, provided at a known distance from the first target installation part at the upper part of the first target installation part where the target is installed for measurement object measurement and the upper end surface contact part, A second target installation unit on which the target is installed for calculating an absolute distance from the laser tracker to a target installed on the first target installation unit. Therefore, it is possible to set a target even for a measurement object far away from the laser tracker without failing in tracking, and to measure the spatial coordinates of the opposite surface when viewed from the laser tracker. is there.
この発明の第2の測定補助器具は、測定対象物に設置されたターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの位置を追尾しながらターゲットの空間座標を求めるレーザトラッカーの補助として用いられるものであり、測定対象物の上端面に接触させる上端面接触部と、この上端面接触部から下方に延びて設けられ測定対象物の周面に接触させる周面接触部と、前記上端面接触部の上方に位置し、前記ターゲットが設置されるターゲット設置部と、このターゲット設置部を、測定対象物測定用の測定位置と、この測定位置から既知の距離にある絶対距離計算用の基準位置との間で移動自在に案内する案内部材とを備えるため、レーザトラッカーから遠い場所にある測定対象物に対しても、追尾に失敗することなくターゲットを設置することができ、レーザトラッカーから見て反対側の面の空間座標を測定することが可能である。 The second measurement auxiliary instrument according to the present invention is used as an auxiliary to a laser tracker that irradiates a target with a laser beam on a measurement object and obtains the spatial coordinates of the target while tracking the position of the target from the reflected light. An upper end surface contact portion that contacts the upper end surface of the measurement object, a peripheral surface contact portion that extends downward from the upper end surface contact portion and contacts the peripheral surface of the measurement object, and the upper end surface contact A target installation unit on which the target is installed, a target installation unit, a measurement position for measuring an object to be measured, and a reference position for calculating an absolute distance at a known distance from the measurement position And a guide member that can move freely between and the target, so that the target can be set without failing to track even the measurement object far from the laser tracker. Rukoto can, it is possible to measure the spatial coordinates of the opposite surface as viewed from the laser tracker.
この発明のレーザトラッカーは、前記ターゲットに対する距離の測定および角度位置の検出に使用されるレーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源から出射されるレーザ光と同じ光軸で、かつ前記レーザ光よりも光束径が大きく、前記ターゲットに対する角度位置の検出のみに使用される光を出射する光出射源とを設けたため、容易に追尾動作を開始することができる。 The laser tracker according to the present invention includes a laser light source that emits a laser beam used for measuring a distance to the target and detecting an angular position, the same optical axis as the laser beam emitted from the laser light source, and the laser beam. Since the light beam diameter is larger and the light emitting source for emitting the light used only for detecting the angular position with respect to the target is provided, the tracking operation can be easily started.
この発明の第1の直径測定方法は、第1の測定補助器具および上記いずれかのレーザトラッカーを用いて、外周または内周に円筒面状の測定対象周面を有する測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する方法であって、前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記上端面接触部が測定対象物の上端面に接触し、かつ前記周面接触部が測定対象物の前記測定対象周面に接触するように設置する過程と、前記第2のターゲット設置部に前記ターゲットを設置する過程と、前記ターゲットを前記レーザトラッカーで追尾させながら前記第1のターゲット設置部へ移動させる過程と、前記第1のターゲット設置部に設置されている前記ターゲットの空間座標を前記レーザトラッカーにより取得する過程とを行い、前記ターゲットの空間座標を取得する過程を、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて3回以上繰り返し、取得した3点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算するため、円形である測定対象物の直径を容易にかつ精度良く測定できる。 The first diameter measuring method of the present invention uses the first measurement auxiliary instrument and any one of the laser trackers described above, and the measurement target of the measurement target having a cylindrical measurement target peripheral surface on the outer periphery or the inner periphery. A method for measuring a diameter of a peripheral surface, wherein the laser tracker is installed in the vicinity of an object to be measured, and the measurement auxiliary instrument is contacted with the upper end surface contact portion of the object to be measured, and The process of installing the peripheral surface contact portion so as to contact the measurement target peripheral surface of the measurement object, the process of installing the target on the second target installation portion, and tracking the target with the laser tracker The process of moving to the first target installation unit while acquiring the spatial coordinates of the target installed in the first target installation unit by the laser tracker And the process of obtaining the spatial coordinates of the target is repeated three or more times while changing the circumferential position of the measurement auxiliary instrument with respect to the measurement object, and the diameter of the measurement target circumferential surface from the obtained three or more spatial coordinates Therefore, it is possible to easily and accurately measure the diameter of the circular measurement object.
この発明の第2の直径測定方法は、第2の測定補助器具および上記いずれかのレーザトラッカーを用いて、外周または内周に円筒面状の測定対象周面を有する測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する方法であって、前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記上端面接触部が測定対象物の上端面に接触し、かつ前記周面接触部が測定対象物の前記測定対象周面に接触するように設置する過程と、前記基準位置に位置する前記ターゲット設置部に前記ターゲットを設置する過程と、前記ターゲットを前記レーザトラッカーで追尾させながら前記ターゲット設置部を前記基準位置から前記測定位置へ移動させる過程と、前記測定位置に位置する前記ターゲット設置部に設置されている前記ターゲットの空間座標を前記レーザトラッカーにより取得する過程とを行い、前記ターゲットの空間座標を取得する過程を、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて3回以上繰り返し、取得した3点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算するため、円形である測定対象物の直径を容易にかつ精度良く測定できる。 The second diameter measuring method of the present invention uses the second measurement auxiliary instrument and any one of the above laser trackers to measure the measurement target of the measurement target having a cylindrical measurement target peripheral surface on the outer periphery or the inner periphery. A method for measuring a diameter of a peripheral surface, wherein the laser tracker is installed in the vicinity of an object to be measured, and the measurement auxiliary instrument is contacted with the upper end surface contact portion of the object to be measured, and A step of installing the peripheral surface contact portion so as to contact the measurement target peripheral surface of the measurement object; a step of installing the target on the target installation portion located at the reference position; and And moving the target installation unit from the reference position to the measurement position while tracking, and the target installed in the target installation unit located at the measurement position. And the process of acquiring the spatial coordinates of the target by the laser tracker, and the process of acquiring the spatial coordinates of the target was repeated three times or more by changing the circumferential position of the measurement auxiliary device with respect to the measurement object. Since the diameter of the circumferential surface of the measurement object is calculated from three or more spatial coordinates, the diameter of the circular measurement object can be measured easily and accurately.
図1はこの発明の一実施形態にかかる測定補助器具の使用状態を示す図である。この測定補助器具20Aは、測定対象物Wの空間座標を測定するレーザトラッカー1Aの補助として用いられる器具であり、特に測定対象物Wが円形である場合に、その測定対象物Wの直径を測定するのに好適である。
FIG. 1 is a diagram showing a usage state of a measurement auxiliary instrument according to one embodiment of the present invention. The measurement
まず、レーザトラッカー1Aについて説明する。レーザトラッカー1Aは、測定対象物Wに設置されたターゲットTgの動きに追従し、測定対象物Wの空間座標を求める装置である。ターゲットTgとしては、例えば球状のレトロリフレクタが用いられる。ただし、球状のレトロリフレクタに限定されるものではない。
First, the
レーザトラッカー1Aは、主に、レーザ光源2a、測長器2b、受光部3、角度調整手段4、制御手段5、および演算手段6を有する。
The
レーザ光源2aは、ターゲットTgにレーザ光Lbを照射させるものであり、例えばHe−Neレーザが用いられる。測長器2bは、前記ターゲットTgで反射したレーザ光Lbを用いて前記ターゲットTgまでの距離値を検出するものであり、例えばレーザ干渉型のものが使用される。レーザ干渉型の測長器2bは、レーザトラッカー1からターゲットTgまでの絶対距離を測定するのではなく、上記距離値を用いてターゲットTgの変位量を測定する。この例では、レーザ光源2aと測長器2bとが一体化されて、レーザ測長器2として構成されている。このレーザ測長器2は、筒状のケーシング7の内部に収容されている。
The
受光部3は、レーザ光Lbの反射光の位置情報を認識するものであり、例えば、半導体位置検出素子(略称PSD)または4分割フォトダイオード等により構成される。前記反射光の位置情報とは、受光部3上での直交する2軸方向におけるレーザスポットの変位量を表す。この受光部3も、ケーシング7の内部に収容されている。
The light receiving unit 3 recognizes the position information of the reflected light of the laser light Lb, and is configured by, for example, a semiconductor position detecting element (abbreviated as PSD) or a quadrant photodiode. The position information of the reflected light represents the displacement amount of the laser spot in the two orthogonal directions on the light receiving unit 3. The light receiving unit 3 is also accommodated in the
角度調整手段4は、ハーフミラー8、θ軸モータ9、θ軸エンコーダ10、ψ軸モータ11、ψ軸エンコーダ12、およびミラー13を有する。θ軸モータ9におけるθ軸、およびψ軸モータ11におけるψ軸は互いに直交する軸である。θ軸は、前記ケーシング7の軸心と平行に配置される。
The
ケーシング7の上端部には、回転体14がθ軸回りに角変位可能に支持されている。この回転体14は、前記θ軸モータ9により回転駆動される。回転体14の角変位は、前記θ軸エンコーダ10に検出される。また、回転体14の上部に、凹形状のフレーム15を介して前記ψ軸モータ11およびψ軸エンコーダ12が支持されている。そして、ψ軸モータ11で回転させられる回転軸11に、前記ミラー13が支持されている。ψ軸モータ11の回転駆動により、ミラー13が角変位される。ミラー13の角変位は、ψ軸エンコーダ12により検出される。なお、ケーシング7の上端部、回転体14、およびフレーム15には、レーザ光(反射光も含む)Lbを通す孔hが形成されている。
A rotating
レーザ光源2aから発せられたレーザ光Lbは、ハーフミラー8を透過し、ミラー13で反射した後、前記ターゲットTgに到達する。このターゲットTgで反射したレーザ光Lbつまり反射光は、略同じ経路を通り照射元のレーザトラッカー1に戻り、ケーシング7内の前記ハーフミラー8で反射されて、受光部3に到達する。
The laser light Lb emitted from the
制御手段5は、受光部3からの信号に基づき、前記受光部3に到達した反射光が常に同受光部3の中心に戻るように、θ軸モータ9およびψ軸モータ11の各ドライバ(図示せず)に指令を出す。この指令に基づき、θ軸モータ9およびψ軸モータ11が、ミラー13を互いに直交するθ軸、ψ軸回りに角変位させる。これにより、ミラー13を常に適切な方向に向ける。
Based on the signal from the light receiving unit 3, the control means 5 controls each driver of the θ-axis motor 9 and the ψ-
レーザトラッカー1に戻ったレーザ光Lbの一部は、ハーフミラー8で反射されずに測長器2bに入る。測長器2bは、レーザ光Lbの反射光を受光し、レーザ光源2aの投光するレーザ光Lbと受光した反射光とから、ターゲットTbの距離値を取得する。
A part of the laser beam Lb returned to the
演算手段6は、前記測長器2bが取得したターゲットTbの移動前と移動後の距離値と、θ軸エンコーダ10およびψ軸エンコーダ12の測定値とより、ターゲットTgの空間座標(3次元位置情報)を求める。
The calculation means 6 calculates the spatial coordinates (three-dimensional position) of the target Tg from the distance values before and after the movement of the target Tb acquired by the
次に、図1〜図3と共に測定補助器具20Aについて説明する。測定補助器具20Aは、上端面接触部21と、周面接触部22と、第1および第2のターゲット設置部23,24とを備える。
Next, the measurement
上端面接触部21は、その底面21を測定対象物Wの上端面に接触させる部位であり、この例では、平面形状が小判形の板状とされている。周面接触部22は、その外周面22aを測定対象物Wの周面に接触させる部位であり、上端面接触部21よりも短径部の径よりも小径の円板状である。周面接触部22は、上端面接触部21から下方に延びる軸25の下端に設けられている。
The upper end
第1のターゲット設置部23は、上端面接触部21の一部で構成され、上方に開口した円すい状の凹部23aを有する。この第1のターゲット設置部23の中心と周面接触部22の中心とは、軸の中心が一致する。つまり、第1のターゲット設置部23の中心は、周面接触部22の中心軸O上に位置する。第2のターゲット設置部24は、上端面接触部21の上面に固定されており、上方に開口した円すい状の凹部24aを有する。このように第1および第2のターゲット設置部23,24は、円すい状の凹部23a,24aを有する形状であるため、ターゲットTgを載せるだけで、ターゲットTgを正確に位置決めして設置できる。第1のターゲット設置部23と第2のターゲット設置部24間の距離cは、既知である。
The first
上記レーザトラッカー1と測定補助器具20Aとを使用して、円形である測定対象物Wの直径を測定する直径測定方法を説明する。図2に示すように、測定対象物Wは例えば軸受、または軸受の軌道輪である内輪や外輪であり、外周の直径ΦD2を測定するものとする。測定は、以下の方法で行う(図1参照)。
A diameter measuring method for measuring the diameter of the circular measuring object W using the
(1)レーザトラッカー1を測定対象物Wの近傍に設置する
(2)測定補助器具20Aを、上端面接触部21の底面21aが測定対象物Wの上端面Waに接触し、かつ周面接触部22の外周面22aが測定対象物Wの外周面Wbに接触するように設置する。
(3)測定補助器具20Aの第2のターゲット設置部24にターゲットTgを設置する。このとき、作業者は、レーザトラッカー1から測定対象物WまでのターゲットTgをレーザ光Lbで追尾させる必要がない。
(4)レーザ光LbをターゲットTgに向けて照射し、追尾を開始する。
(5)第2のターゲット設置部24でのターゲットTgの位置座標(距離値u、角度値θ1,ψ1)を取得する。
(6)ターゲットTgを第2のターゲット設置部24から第1のターゲット設置部23へ移動させ、第1のターゲット設置部23でのターゲットTgの位置座標(距離値v、角度値θ2,ψ2)を取得する。ターゲットTgの移動はレーザ光Lbにより追尾しながら行うが、第2のターゲット設置部24と第1のターゲット設置部23の距離は非常に短いので、追尾を失敗する可能性は極めて少ない。
(7)上記(5),(6)で取得した位置座標の距離値u,vと、第1のターゲット設置部23と第2のターゲット設置部24間の距離cとから、点A(ミラー13)から第1のターゲット設置部23に設置されたターゲットTgまでの絶対距離wを算出する。
(1) The
(3) The target Tg is installed in the second
(4) Irradiate the laser beam Lb toward the target Tg and start tracking.
(5) The position coordinates (distance value u, angle values θ1, ψ1) of the target Tg in the second
(6) The target Tg is moved from the second
(7) From the distance values u and v of the position coordinates acquired in the above (5) and (6) and the distance c between the first
上記絶対距離の算出の原理を、図3を用いて説明する。実際には3次元空間の話であるが、簡略化のため2次元で説明する。第2のターゲット設置部24に設置されたターゲットTgをレーザ干渉型の測長器2bで測定した距離値をu、θ軸エンコーダ10(ψ軸エンコーダ12)の角度値をθ1(ψ1)、第1のターゲット設置部23に設置されたターゲットTgをレーザ干渉型の測長器2bで測定した距離値をv、θ軸エンコーダ10(ψ軸エンコーダ12)の角度値をθ2(ψ2)とすると、三角形の余弦定理より、
c2=w2+(w+(v−u))2−2×w×(w+(v−u))×cos(θ)・・・式1
ここでθ=θ2−θ1(ψ=ψ2−ψ1)
の関係がある。この式1から、絶対距離wを計算することができる。
The principle of calculating the absolute distance will be described with reference to FIG. Although it is actually a 3D space, it will be described in 2D for simplicity. The distance value obtained by measuring the target Tg installed in the second
c 2 = w 2 + (w + (v−u)) 2 −2 × w × (w + (v−u)) × cos (θ)
Here, θ = θ2-θ1 (ψ = ψ2-ψ1)
There is a relationship. From this
(8)(7)で算出した絶対距離wと(6)で測定した角度情報θ,ψから、第1のターゲット設置部23に設置されたターゲットTgの空間座標が決定する。
(9)図4のように、測定対象物Wに対する測定補助器具20Aの円周方向位置を変えて、(6)〜(8)の操作を3回以上行う。
(10)取得した3点以上の空間座標から、ターゲットTgの位置での直径ΦD1を演算する。
(11)(10)で求めた直径ΦD1から、測定対象物Wに対するターゲットTgの径方向のオフセット量Lを引いて、測定対象物Wの直径ΦD2を求める(式2)。
ΦD2=ΦD1−(2×L)・・・式2
(8) From the absolute distance w calculated in (7) and the angle information θ, ψ measured in (6), the spatial coordinates of the target Tg installed in the first
(9) As shown in FIG. 4, the circumferential position of the measurement
(10) The diameter ΦD1 at the position of the target Tg is calculated from the acquired three or more spatial coordinates.
(11) The diameter ΦD2 of the measurement object W is obtained by subtracting the radial offset amount L of the target Tg with respect to the measurement object W from the diameter ΦD1 obtained in (10) (Formula 2).
ΦD2 = ΦD1- (2 × L)
この直径測定方法では、レーザトラッカー1から測定対象物Wまでの距離が長くても、その間を追尾制御する必要がないため、測定に失敗する可能性が低く、作業者の熟練を必要としない。
In this diameter measuring method, even if the distance from the
周面接触部22は円板状であり、その中心軸Oが上下方向に沿い、かつ第1のターゲット設置部21を通るように配置されているため、周面接触部22の外周面22aのどの円周方向箇所を測定対象物Wの外周面Wbに接触させても良い。そのため、測定対象物Wに対する測定補助器具20Aの設置が容易である。
Since the peripheral
上端面接触部21よりも上に位置する第1および第2のターゲット設置部23,24にターゲットTgが設置されるため、レーザトラッカー1から見て反対側に測定補助器具20Aが位置する場合でも、レーザトラッカー1から出射されるレーザ光Lbが、測定対象物Wによって遮断されることなく、ターゲットTgに当たる。そのため、レーザトラッカー1により、このレーザトラッカー1から見て手前側の面だけでなく反対側の面の空間座標も測定することができる。
Since the target Tg is installed in the first and second
上記測定例では、リング形状である測定対象物Wの測定対象周面が外周面Wbであり外周直径を測定する場合を示すが、測定対象周面を内周面Wcとして内周直径を測定することもできる。その場合、測定補助器具20Aを、周面接触部22の外周面22aが測定対象物Wの内周面Wcに接触するように設置する。他は、外周直径を測定する場合と同じである。つまり、円柱形状やリング形状等の円形である測定対象物Wの外周直径や内周直径を測定する場合、本発明の測定補助器具20Aを使用することで、測定対象物Wの端面から指定された任意の位置での直径を測定することができる。
In the measurement example, the measurement target peripheral surface of the ring-shaped measurement target W is the outer peripheral surface Wb, and the outer peripheral diameter is measured. The inner peripheral diameter is measured using the measurement target peripheral surface as the inner peripheral surface Wc. You can also. In that case, the measurement
図5は、測定補助器具の異なる実施形態を示す。この測定補助器具20Bも、前記実施形態と同様の上端面接触部21および周面接触部と22を備える。前記実施形態と異なる点は、上端面接触部21の上方にターゲット設置部27を一つだけ有し、このターゲット設置部27を、案内部材28の案内により測定位置P1と基準位置P2間で移動自在としたことである。測定位置P1は測定対象物Wを測定するための位置であり、基準位置P2はレーザトラッカー1の点Aと測定位置P1間の絶対距離を計算するための位置である。基準位置P2は、測定位置P1に対して既知の距離cにある。前記案内部材28は、この例では、上端面接触部21の上面に固定されたガイド部28aと、このガイド部28aに沿って移動自在な可動部28bとからなるリニアガイドであり、可動部28bにターゲット設置部27が設けられている。
FIG. 5 shows a different embodiment of the measuring aid. This measurement
この構成の測定補助器具20Bを用いた場合、前記直径測定方法における(3)〜(6)の過程に代えて、以下に示す(a)〜(d)の過程を行う。
(a)測定補助器具20Bのターゲット設置部27を基準位置P2に位置させ、そのターゲット設置部27にターゲットTgを設置する。前記同様、このときに作業者が、レーザトラッカー1から測定対象物WまでのターゲットTgをレーザ光Lbで追尾させる必要がない。
(b)レーザ光LbをターゲットTgに向けて照射し、追尾を開始する。
(c)ターゲット設置部24が基準位置P2にあるときのターゲットTgの位置座標(距離値u、角度値θ1,ψ1)を取得する。
(d)ターゲット設置部27を基準位置P2から測定位置P1まで移動させ、測定位置P1でのターゲットTgの位置座標(距離値v、角度値θ2,ψ2)を取得する。ターゲット設置部27の移動はターゲットTgをレーザ光Lbにより追尾しながら行うが、基準位置P1と測定位置P2の距離は非常に短いので、追尾を失敗する可能性は極めて少ない。また、案内部材28による案内でターゲット設置部27ごとターゲットTgを移動させるため、ターゲットTgの移動が容易である。
When the measurement
(A) The
(B) The laser beam Lb is irradiated toward the target Tg, and tracking is started.
(C) The position coordinates (distance value u, angle values θ1, ψ1) of the target Tg when the
(D) The
そして、上記(c),(d)で取得した位置座標の距離値u,vと、既知の値である基準位置P1と測定位置P2間の距離cから、レーザトラッカー1から測定位置P1にあるターゲットTgまでの絶対距離wを算出する。算出手法は、前記同様である。また、測定対象物Wの空間座標の求め方も、前記同様である。
Then, from the distance values u and v of the position coordinates acquired in (c) and (d) above, and the distance c between the reference position P1 and the measurement position P2, which are known values, the
図6の測定補助器具20Cは、上記測定補助器具20Bに、ターゲット設置部27を基準位置P2と測定位置P1間で移動させる移動駆動源30を付加したものである。移動駆動源30は例えばモータであり、案内部材28の案内部28aに固定した支持台31の上に設置されている。移動駆動源30の回転運動は運動変換機構32により直進運動に変換されてターゲット設置部27へ伝達される。運動変換機構32は、例えばねじ軸32aとナット(図示せず)からなるボールねじ機構とされる。このように移動駆動源30を設けると、人手でターゲットTgを移動させなくてよいので、測定作業が容易になる。
The measurement auxiliary instrument 20C in FIG. 6 is obtained by adding a moving
図7は、測定補助器具のさらに異なる実施形態を示す。この測定補助器具20Dは、ターゲット設置部27の下方に延びるロッド部27aを有し、このロッド部27aが案内部材33により上下方向に案内される。そして、ターゲット設置部27の移動範囲の上端が基準位置P2(同図(B))とされ、下端が測定位置P1(同図(A))とされている。このように基準位置P2と測定位置P1を上下に配置しても、前記同様に、測定位置P1でのターゲットTgの位置座標を取得することができる。
FIG. 7 shows a further different embodiment of the measuring aid. The measurement
図8は、レーザトラッカーの異なる実施形態を示す。このレーザトラッカー1Aは、測長と追尾に用いられるレーザ光源2aとは別に、レーザ光源2aから出射されるレーザ光Lbよりも出射される光51の光束径が大きい追尾専用の光出射源50が設けられている。光出射源50としては、He−Ne等のレーザに比べて比較的安価な半導体レーザか、またはLED照明等が利用される。光出射源50はハウジング7の内部に設けられており、出射された光51をレーザ光源2aによるレーザ光Lbと同じ光軸上を進むよう反射するミラー52が設けられている。
FIG. 8 shows a different embodiment of the laser tracker. This
光出射源50から出射した光51は、ミラー52で反射して、レーザ光源2aからのレーザ光Lbとまったく同じ光軸に入り、その後ターゲットTgで反射して、同じ経路を通ってレーザトラッカー1に戻り、ハーフミラー8で反射され、受光部3に到達する。光出射源50からの光51は、レーザ光源2aからのレーザ光Lbよりも光束径が大きいため、ターゲットTgへの入射位置が多少ずれても、戻り光を受光部3で検出することができる。
The light 51 emitted from the
光出射源50からの光51は、測長には使用されない。つまり、光51は、レーザ光Lbで位置を検出できなかったターゲットTgを発見し、追尾動作を開始する役割を担っている。ターゲットTgを発見した後は、レーザ光Lbによる精密な追尾に切り替わる。このように、光束の直径が大きい追尾専用の光出射源50を設けることにより、遠く離れた位置からでも、容易にレーザ光Lbでの追尾を開始できるようになる。
The light 51 from the
1,1A,1B…レーザトラッカー
2a…レーザ光源
20A,20B,20C,20D,40…測定補助器具
21…上端面接触部
22…周面接触部
23…第1のターゲット設置部
24…第2のターゲット設置部
27…ターゲット設置部
28…案内部材
30…移動駆動源
50…光出射源
51…光
Lb…レーザ光
O…中心軸
P1…測定位置
P2…基準位置
Tg…ターゲット
W…測定対象物
Wa…上端面
Wb…外周面(測定対象周面)
DESCRIPTION OF
Claims (9)
測定対象物の上端面に接触させる上端面接触部と、
この上端面接触部から下方に延びて設けられ測定対象物の周面に接触させる周面接触部と、
前記上端面接触部の上部に設けられ、測定対象物測定用に前記ターゲットが設置される第1のターゲット設置部と、
前記上端面接触部の上部で前記第1のターゲット設置部から既知の距離に設けられ、前記レーザトラッカーから前記第1のターゲット設置部に設置されたターゲットまでの絶対距離計算用に前記ターゲットが設置される第2のターゲット設置部とを備えることを特徴とする測定補助器具。 A measurement auxiliary instrument that is used as an aid to a laser tracker that irradiates a target placed on a measurement object with laser light and finds the spatial coordinates of the target while tracking the position of the target from the reflected light,
An upper end surface contact portion to be brought into contact with the upper end surface of the measurement object;
A peripheral surface contact portion that extends downward from the upper end surface contact portion and makes contact with the peripheral surface of the measurement object;
A first target installation unit provided on an upper portion of the upper end surface contact unit, and the target is installed for measurement of an object to be measured;
The target is installed at a known distance from the first target installation part above the upper end surface contact part, and the target is installed for calculating the absolute distance from the laser tracker to the target installed in the first target installation part. And a second target installation portion.
測定対象物の上端面に接触させる上端面接触部と、
この上端面接触部から下方に延びて設けられ測定対象物の周面に接触させる周面接触部と、
前記上端面接触部の上方に位置し、前記ターゲットが設置されるターゲット設置部と、
このターゲット設置部を、測定対象物測定用の測定位置と、この測定位置から既知の距離にある絶対距離計算用の基準位置との間で移動自在に案内する案内部材とを備えることを特徴とする測定補助器具。 A measurement auxiliary instrument that is used as an aid to a laser tracker that irradiates a target placed on a measurement object with laser light and finds the spatial coordinates of the target while tracking the position of the target from the reflected light,
An upper end surface contact portion to be brought into contact with the upper end surface of the measurement object;
A peripheral surface contact portion that extends downward from the upper end surface contact portion and makes contact with the peripheral surface of the measurement object;
A target installation part which is located above the upper end surface contact part and in which the target is installed;
The target installation unit includes a guide member that freely moves between a measurement position for measuring a measurement object and a reference position for calculating an absolute distance at a known distance from the measurement position. Measuring aids to do.
前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記上端面接触部が測定対象物の上端面に接触し、かつ前記周面接触部が測定対象物の前記測定対象周面に接触するように設置する過程と、
前記第2のターゲット設置部に前記ターゲットを設置する過程と、
前記ターゲットを前記レーザトラッカーで追尾させながら前記第1のターゲット設置部へ移動させる過程と、
前記第1のターゲット設置部に設置されている前記ターゲットの空間座標を前記レーザトラッカーにより取得する過程とを行い、
前記ターゲットの空間座標を取得する過程を、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて3回以上繰り返し、取得した3点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算することを特徴とする直径測定方法。 The measurement target circumference of a measurement object having a cylindrical measurement target peripheral surface on the outer periphery or the inner periphery using the measurement auxiliary instrument according to claim 1 and the laser tracker according to claim 5 or 6. A diameter measuring method for measuring the diameter of a surface,
In the state where the laser tracker is installed in the vicinity of the measurement object, the measurement auxiliary instrument is configured such that the upper end surface contact portion is in contact with the upper end surface of the measurement object and the peripheral surface contact portion is the measurement of the measurement object. A process of installing the target peripheral surface in contact with the target peripheral surface;
Installing the target in the second target installation section;
Moving the target to the first target installation section while tracking the target with the laser tracker;
Performing the process of acquiring the spatial coordinates of the target installed in the first target installation unit by the laser tracker,
The process of acquiring the spatial coordinates of the target is repeated three or more times while changing the circumferential position of the measurement auxiliary tool with respect to the measurement object, and the diameter of the measurement target circumferential surface is calculated from the acquired three or more spatial coordinates. The diameter measuring method characterized by the above-mentioned.
前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記上端面接触部が測定対象物の上端面に接触し、かつ前記周面接触部が測定対象物の前記測定対象周面に接触するように設置する過程と、
前記基準位置に位置する前記ターゲット設置部に前記ターゲットを設置する過程と、
前記ターゲットを前記レーザトラッカーで追尾させながら前記ターゲット設置部を前記基準位置から前記測定位置へ移動させる過程と、
前記測定位置に位置する前記ターゲット設置部に設置されている前記ターゲットの空間座標を前記レーザトラッカーにより取得する過程とを行い、
前記ターゲットの空間座標を取得する過程を、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて3回以上繰り返し、取得した3点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算することを特徴とする直径測定方法。 Using the measurement auxiliary instrument according to any one of claims 2 to 4 and the laser tracker according to claim 5 or 6, a cylindrical measurement target peripheral surface is formed on the outer periphery or the inner periphery. A diameter measurement method for measuring a diameter of the measurement object peripheral surface of a measurement object comprising:
In the state where the laser tracker is installed in the vicinity of the measurement object, the measurement auxiliary instrument is configured such that the upper end surface contact portion is in contact with the upper end surface of the measurement object and the peripheral surface contact portion is the measurement of the measurement object. A process of installing the target peripheral surface in contact with the target peripheral surface;
Installing the target on the target installation unit located at the reference position;
Moving the target installation unit from the reference position to the measurement position while tracking the target with the laser tracker;
Performing the process of acquiring the spatial coordinates of the target installed in the target installation unit located at the measurement position by the laser tracker,
The process of acquiring the spatial coordinates of the target is repeated three or more times while changing the circumferential position of the measurement auxiliary tool with respect to the measurement object, and the diameter of the measurement target circumferential surface is calculated from the acquired three or more spatial coordinates. The diameter measuring method characterized by the above-mentioned.
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