JP2013524248A - 自動目標検出を有する座標測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
移動する目標点の位置を測定するために、しばしばレーザトラッカと称される座標測定装置が用いられる。レーザトラッカの用語は、集光レーザビーム(以下の説明においては、測定ビームとも称される。)を用いて動作する少なくとも1つの距離計を備える装置を意味することが意図される。2軸周りに回転することができるミラーを用いて、たとえば、測定ビームの方向が目標点へと調整されるとともに、回転軸に割り当てられた角度変換器によって記録される。測定されるべき目標点には、再帰反射体(retro-reflector)(特別なコーナーキューブプリズムまたは互いに直交して配置された3つのミラーの配列)が設けられ、再帰反射体は、その上のレーザトラッカ事象の測定ビームを反射して、後者(レーザトラッカ)に戻す。この場合、反射された測定ビームは、測定ビームが反射体のちょうど中心に当たったときには照射された測定ビームと同軸状に進み、測定ビームが反射体の中心に当たらなかったときには照射された測定ビームと平行に進む。トラッカ(絶対距離計または干渉計)の実施形態に応じて、レーザトラッカと目標点との間の絶対距離、および/または、この距離の変化が、照射レーザ光と反射レーザ光との比較から推定される。トラッカに対する反射体または目標点の位置は、角度変換器によって記録された角度および距離計によって検出された距離から計算される。
・照射前に、レーザダイオードによって照射された光はマルチモードファイバを通して案内され、モードにわたって予め定められた光エネルギ分布を生成する周波数帯変換器を構成する。
・照射光のデコヒーレンスは、MHzからGHzの範囲におけるレーザダイオードの無線周波数変調によって達成される。
・空間的に移動可能な測定補助器までの距離を測定するための、少なくとも1つの光学距離測定装置、
・直接的にまたは光学素子を介して光を照射するための少なくとも1つの光源であり、この光は、測定補助器によって反射されると、目標点として視認可能であり、
・位置検出センサ上の目標点の画像の位置として、位置を決定するための少なくとも1つの目標検出部と、
・閉ループ制御配列は、精密位置および粗位置に応じて、キャリアの少なくとも2つの軸の周りの回転によって、キャリアを測定補助器に位置合わせするように適合され、
・光源は、高輝度発光ダイオード(SLED)である。
・光源として、好ましくは赤外線領域であるSLEDの形態の第1の光源と、第1の目標ビームとして第1の光源から光を照射するための光学素子とを備え、目標ビームは、測定補助器によって反射されると第1の目標点として視認可能であり、
・第1の位置検出センサ上における第1の目標点の画像の位置として、精密位置を決定するための精密目標検出部をさらに備え、精密目標検出部および距離測定装置は共通の出口光学素子を含む。
・光源として、好ましくは少なくとも赤外線領域の光を照射する、SLEDの形態の第2の光源をさらに備え、光は測定補助器によって反射されると、第2の目標点として視認可能であり、
・第2の位置検出センサ上において第2の目標点の画像の位置として粗位置を決定するための粗目標検出部をさらに備える。
図1は、本発明の好ましい実施形態における座標測定装置1のビーム経路を概略的に示す。座標測定装置1の不可欠な要素は、キャリア6の上および中に配列され、好ましくは共通の筺体内に配列される。精密目標検出部2は、第1の目標ビーム、好ましくは赤外線目標ビーム24を生成し、距離測定装置4は、測定光ビーム44を生成する。2つのビームは、共通の出口光学素子63を通して現れ、好ましくは、測定軸60に沿って同軸状に進む。キャリア上に、第2の光源33および観測カメラ9を備えた粗目標検出部3がさらに配列される。閉ループおよび開ループ制御部7は、さまざまな解の測定値を検出するとともに処理し、キャリア6の位置合わせのために軸方向位置モータを制御する。表示装置8は、測定および装置状態についての情報を示し、設けられた画像センサの1つ、特に観測カメラ9の画像も表示することができる。
1 座標測定装置、2 精密目標検出部、3 粗目標検出部、4 距離測定装置、5 測定補助器、6 キャリア、7 開ループ,閉ループ制御、8 表示装置、9 観測カメラ、20 第1のバンドパスフィルタ、21 第1の位置検出センサ、22 精密位置、23 赤外線光源、23a ペルチェ冷却素子、24 赤外線目標ビーム、25 赤外線目標点、26 第1の入力カップリング、27 ポインタ光源、28 第2の入力カップリング、29 ビーム拡張器、30 第2のバンドパスフィルタ,照射光学素子、31 第2の位置検出センサ、32 粗位置、33 第2の光源、35 第2の目標点、41 ビームスプリッタ,半透明ミラー、43 測定光源、44 測定光ビーム、45 センサ部、46 電気光学変調器、47 1/4波長平面、48 ビーム拡張器、49 変位ミラー、60 測定軸、61 スイベル軸、62 ティルト軸、63 出口光学素子,カバーディスク、64 中間キャリア、65 ベース、91 観測カメラ用照明。
Claims (12)
- 座標測定装置(1)であって、
ベースに対して少なくとも2つの軸(61,62)の周りを回転することができるキャリア(6)を備え、前記キャリア(6)は、閉ループ制御配列(7)を用いて、これらの少なくとも2つの軸(61,62)の周りの回転によって、空間的に移動可能な測定補助器(5)に自動的に位置合わせ可能であり、
以下のユニットの出口光学素子および/または入口光学素子の少なくとも1つの組が、前記光学素子が前記キャリア(6)とともに移動することができるようにそれぞれ配列され、
・空間的に移動可能な測定補助器(5)までの距離を測定するための、少なくとも1つの光学距離測定装置(4)、
・直接的にまたは光学素子(28,29,41,63)を介して光を照射するための少なくとも1つの光源(23,33)であり、この光は、前記測定補助器(5)によって反射されると、目標点(25,35)として視認可能であり、
・位置検出センサ(21,31)上の前記目標点(25,35)の画像の位置として、位置(22,32)を決定するための少なくとも1つの目標検出部(2,3)と、
・前記閉ループ制御配列(7)は、精密位置(22)および粗位置(23)に応じて、前記キャリアの少なくとも2つの軸(61,62)の周りの回転によって、前記キャリア(6)を前記測定補助器(5)に位置合わせするように適合され、
・前記光源(23,33)は、高輝度発光ダイオード(SLED)である、
座標測定装置。 - ・光源として、好ましくは赤外線領域であるSLEDの形態の第1の光源(23)と、第1の目標ビーム(24)として前記第1の光源(23)から光を照射するための光学素子(28,29,41,63)とを備え、前記目標ビーム(24)は、前記測定補助器(5)によって反射されると第1の目標点(25)として視認可能であり、
・第1の位置検出センサ(21)上における前記第1の目標点(25)の画像の位置として、精密位置(22)を決定するための精密目標検出部(2)をさらに備え、前記精密目標検出部(2)および前記距離測定装置(4)は共通の出口光学素子(63)を含む、請求項1に記載の座標測定装置。 - ・光源として、好ましくは少なくとも前記赤外線領域の光を照射する、SLEDの形態の第2の光源(33)をさらに備え、この光は前記測定補助器(5)によって反射されると、第2の目標点(35)として視認可能であり、
・第2の位置検出センサ(31)上において前記第2の目標点(35)の画像の位置として粗位置(32)を決定するための粗目標検出部(3)をさらに備える、請求項1または2に記載の座標測定装置。 - 前記粗目標検出部(3)は、前記赤外線領域の光にのみ反応する、請求項3に記載の座標測定装置。
- 前記光学距離測定装置(4)は、絶対距離測定装置または干渉計、あるいはその2つの組合せである、先行する請求項のいずれか1つの記載の座標測定装置。
- 前記赤外線光源(23)によって照射された光は、目標ビーム(24)として、前記距離測定装置(4)および前記精密目標検出部(2)の共通のビーム経路に結合される、請求項2〜5のいずれか1項に記載の座標測定装置。
- 前記精密目標検出部(2)の光軸は、共通の測定軸(60)上において、前記距離測定装置(4)の光軸と同軸状に、前記座標測定装置(1)の外側に伸延する、請求項6に記載の座標測定装置。
- 前記精密目標検出部(2)の光軸および前記粗目標検出部(3)の光軸は、前記キャリア(6)の外側に同軸状に伸延していない、請求項6に記載の座標測定装置。
- 前記精密目標検出部(2)は、1°よりも小さい、または2°よりも小さい、または3°よりも小さい開口角を有する、先行する請求項のいずれか1項に記載の座標測定装置。
- 前記粗目標検出部(3)は、3°よりも大きい、または10°よりも大きい、または15°よりも大きい開口角を有する、先行する請求項のいずれか1項に記載の座標測定装置。
- 前記精密目標検出部(2)および前記粗目標検出部(3)は、前記赤外線スペクトルの互いに離れた領域において反応し、
前記精密目標検出部(2)は、前記赤外線光源(23)の光に反応し、
前記粗目標検出部(3)は、前記第2の光源(33)の光に反応する、先行する請求項のいずれか1項に記載の座標測定装置。 - 前記精密目標検出部(2)は、第1の伝達範囲を有する第1のバンドパスフィルタ(20)を含み、
前記粗目標検出部(3)は、第2の伝達範囲を有する第2のバンドパスフィルタ(30)を含み、
前記2つの伝達範囲は重なり合っておらず、
前記第1のバンドパスフィルタ(20)は、前記距離測定装置(4)の測定光を除去する、請求項11に記載の座標測定装置。
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