JP2014224790A - 追尾式レーザー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー光が遮断される等の理由により追尾できなくなったときに、短時間かつ精度良く、再帰反射体の追尾が可能な追尾可能状態に自動的に復帰する。【解決手段】追尾制御部６２１は、レーザー干渉計５から出力された受光信号を用いて再帰反射体３の追尾制御を行う。出射方向制御部６２４は、レーザー干渉計５の位置と、再帰反射体位置検出手段７により検出された再帰反射体３の位置と、を用いて検出される、レーザー干渉計５を基準とした再帰反射体３の存在する方向に測定光が出射されるように、測定光の方向を制御する。制御切替部６２５は、レーザー干渉計５の受光信号に基づいて再帰反射体３の追尾可能状態であるか否かを判定し、追尾不可能状態となった場合に、追尾制御部６２１による制御を出射方向制御部６２４による制御に切替え、追尾可能状態となった場合に、出射方向制御部６２４による制御を追尾制御部６２１による制御に切替える。【選択図】図５

Description

本発明は、追尾式レーザー装置に関する。

追尾対象に対してレーザー光を追尾させる追尾式レーザー装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１に記載の追尾式レーザー装置は、レーザー光を測定光と参照光とに分割し、測定光を移動体に取り付けられた再帰反射体に向けて出射し、再帰反射体からの戻り光のずれ量が所定範囲内に収まるように再帰反射体を追尾する。また、追尾式レーザー装置のレーザー干渉計は、参照光を参照面で反射させ、参照面で反射された参照光と再帰反射体からの戻り光との干渉光を用いて再帰反射体（移動体）までの距離を測定する。

追尾式レーザー装置が再帰反射体を追尾できる状態とするためには、測定光が再帰反射体に入射される必要がある。本明細書では、レーザー干渉計５から出射した測定光ＬＡが再帰反射体３（移動体２）に入射されて再帰反射体３からの戻り光があるため、再帰反射体の追尾が可能な状態を追尾可能状態と称する（図１）。また、測定光ＬＡが再帰反射体３に入射されず再帰反射体３からの戻り光がないため、再帰反射体の追尾が不可能な状態を追尾不可能状態と称する（図２）。

特開２００８−１２８８９９号公報 特開２０１０−１９０６３４号公報

例えば測定光が一時的に遮断された後に測定光が再帰反射体へ再び入射されなかった場合、追尾式レーザー装置は追尾不可能状態のままであり、追尾可能状態に復帰させる必要がある。また例えば、追尾式レーザー装置を再び起動した直後に、測定光が出射される方向と、再帰反射体が存在する方向とが一致していない場合には、追尾式レーザー装置は追尾不可能状態にある。このため、追尾式レーザー装置が測定を開始又は再開するためには、追尾不可能状態から追尾可能状態へと追尾状態を変更する必要がある。

追尾不可能状態から追尾可能状態に追尾状態を変更するためには、測定光が再帰反射体に入射されるように、測定光の出射方向を変更する必要がある。そのためには、追尾式レーザー装置を使う操作者が測定光の出射方向を変更する必要があるが、この場合、操作者の人的作業が必要になるという問題がある。

この問題を解決する方法の一例として、特許文献２は、人的作業を行わず、追尾式レーザー装置が再帰反射体を自動探索することにより、追尾不可能状態から追尾可能状態に復帰する方法を開示している。

図３は、特許文献２が開示する方法を説明するための概念図である。図３では、追尾不可能状態になった場合に、レーザー干渉計５は、測定光ＬＡの出射方向を渦状パターンに変更して走査することにより再帰反射体３を探索する。再帰反射体３を探索できた場合、追尾可能状態に復帰する。

また、上記特許文献２は、図４に示すように、測定光ＬＡの方向と、レーザー干渉計５から見た再帰反射体３の方向との間の角度差が大きな場合においても、レーザー干渉計５は、測定光ＬＡの出射方向を半径が大きな渦状パターンに変更して走査することにより再帰反射体３を探索する。しかしながら、このような走査は、再帰反射体３の方向が測定光ＬＡの出射方向から大きく離れているために、探索に非常に長い時間を要するという問題がある。

なお、測定光ＬＡの方向と、レーザー干渉計５から見た再帰反射体３の方向との間の角度差が大きな場合において、再帰反射体３の探索に要する時間を短縮するために、上記の渦状パターンの間隔を粗くすることも考えられる。しかしながら、渦状パターンの間隔を粗くすると、再帰反射体３を確実に探索することが困難になるという問題がある。

本発明は、以上のような課題に鑑みて、短時間かつ精度良く、再帰反射体の追尾が可能な追尾可能状態に自動的に復帰できる追尾式レーザー装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る追尾式レーザー装置は、移動体と、前記移動体に取り付けられた再帰反射体と、光源からのレーザー光を測定光として前記再帰反射体に向けて出射するレーザー干渉計と、前記再帰反射体からの戻り光を受光して前記再帰反射体の変化量に応じた受光信号を出力する測長光学系と、前記戻り光を受光して前記戻り光のずれ量に応じた受光信号を出力する追尾光学系と、前記レーザー干渉計からの前記測定光の出射方向を変更する変更機構と、前記再帰反射体の位置を検出する再帰反射体位置検出手段と、前記測長光学系から出力された受光信号を用いて、所定の基準点から前記再帰反射体までの距離を算出する距離算出手段と、前記追尾光学系から出力された受光信号を用いて、前記戻り光のずれ量が所定範囲内に収まるように前記変更機構を制御し、前記変更機構に前記再帰反射体を追尾させる追尾制御部と、前記レーザー干渉計の位置と、前記再帰反射体位置検出手段により検出された前記再帰反射体の位置と、を用いて、前記レーザー干渉計を基準とした前記再帰反射体の存在する方向を検出して出力する再帰反射体方向検出部と、前記再帰反射体方向検出部から出力された前記方向を指令方向として、前記指令方向に前記測定光が出射されるように、前記変更機構を制御する出射方向制御部と、前記測長光学系から出力された受光信号及び前記追尾光学系から出力された受光信号の少なくとも１つに基づいて前記再帰反射体の追尾が可能な状態であるか否かを判定し、追尾が可能な状態から追尾が不可能な状態となった場合に、前記追尾制御部による制御を前記出射方向制御部による制御に切替え、追尾が不可能な状態から追尾が可能な状態となった場合に、前記出射方向制御部による制御を前記追尾制御部による制御に切替える制御切替部と、を備える。

また、前記測定光の出射予定軌跡として所定形状のパターンが予め格納されたパターン格納部と、前記出射方向制御部により前記測定光の方向が前記再帰反射体方向に向くように制御された後に、前記制御切替部により依然として前記再帰反射体の追尾が不可能な状態にあると判定された場合、前記出射方向制御部への出力を、前記再帰反射体方向検出部からの出力から前記パターン格納部に格納された前記パターンに切替えて出力する出射方向指令値切替部と、を更に備えるようにしてもよい。

さらにまた、前記パターン格納部は、前記所定形状のパターンとして渦状のパターンを格納するようにしてもよい。

また、前記移動体は、前記移動体の所定の位置を検出する内界センサを備え、前記再帰反射体位置検出手段は、前記内界センサの出力信号を用いて前記再帰反射体の位置を取得するようにしてもよい。

さらにまた、前記再帰反射体位置検出手段と前記再帰反射体方向検出部の間の情報伝達を、無線通信により行うようにしてもよい。

本発明によれば、短時間かつ精度良く、再帰反射体の追尾が可能な追尾可能状態に自動的に復帰できる追尾式レーザー装置を提供することができる。

本発明に係る追尾可能状態を説明するための図である。 本発明に係る追尾不可能状態を説明するための図である。 従来技術に係る再帰反射体の探索方法を説明するための図である。 従来技術に係る再帰反射体の探索方法を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る追尾式レーザー装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る追尾式レーザー装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る再帰反射体の探索方法を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る追尾式レーザー装置の概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る追尾式レーザー装置の概略構成図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞
図５は、本実施の形態に係る追尾式レーザー装置１の構成図である。
追尾式レーザー装置１は、図５に示すように、再帰反射体３と、光源４と、レーザー干渉計５と、レーザー干渉計５を制御する制御装置６と、再帰反射体３の位置を検出する再帰反射体位置検出手段７と、を備えている。以下、従来の構成要素については説明を省略するが、上記要素の機能と従来の構成要素の変更について説明する。なお、再帰反射体３と、光源４と、レーザー干渉計５との構成については、例えば特開２００８−１２８８９９号公報や特開２０１０−１９０６３４号公報にも詳細に記載されており、公知であるので簡略に説明する。

再帰反射体３は、移動体２に取り付けられている。再帰反射体３は、入射した光と反射された光とが平行となるとともに、入射した光と反射された光とが再帰反射体３の中心に対して点対称となるように入射した光を反射する。従って、中心から離れた位置に光が入射した場合には、入射した光と反射された光とは、ずれることとなる。光源４は、レーザー光を発生させる。

レーザー干渉計５は、測長光学系５１と、追尾光学系５２と、変更機構５３と、を備えている。光源４により発生したレーザー光が、測長光学系５１及び追尾光学系５２に対して入射される。レーザー干渉計５は、光源４からのレーザー光を測定光ＬＡとして、再帰反射体３に向けて出射する。

測長光学系５１は、再帰反射体３からの戻り光を受光して再帰反射体３の変化量に応じた受光信号を出力する。再帰反射体３の位置が変化した場合には、レーザー干渉計５と再帰反射体３との間の距離も変化するため、測長光学系５１は、その変化量に応じた受光信号を出力する。

追尾光学系５２は、戻り光を受光して戻り光のずれ量に応じた受光信号を出力する。追尾光学系５２は、レーザー干渉計５から出射された測定光と、再帰反射体３で反射されて戻ってきた測定光ＬＡとのずれ量（測定光ＬＡに直交する方向のずれ量）を検出し、そのずれ量に応じた受光信号を出力する。

変更機構５３は、互いに直交する２軸の回転機構を備えている。より具体的には、変更機構５３は、測定光ＬＡの方位角を変更する回転機構と、測定光ＬＡの仰角を変更する回転機構とを備えている。変更機構５３は、各回転機構を駆動し、測定光ＬＡの出射方向（方位角および仰角）を変更する。各回転機構には、各回転機構の回転軸の回転角度、即ち、測定光ＬＡの方位角および仰角を検出し、制御装置６に出力するセンサが取り付けられている。また、各回転機構の回転軸が交わる点は基準点ｃとされる。制御装置６は、この基準点ｃから再帰反射体３までの距離を測定する。

制御装置６は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)等により構成される。制御装置６は、距離算出手段６１と、変更機構制御手段６２と、を備えている。
距離算出手段６１は、測長光学系５１から出力された受光信号（即ち、再帰反射体３の変化量に応じた受光信号）を用いて、基準点ｃから再帰反射体３（移動体２）までの距離を算出する。

変更機構制御手段６２は、変更機構５３に再帰反射体３を追尾させるための制御を行う。変更機構制御手段６２は、追尾制御部６２１と、追尾機構位置検出部６２２と、再帰反射体方向検出部６２３と、出射方向制御部６２４と、制御切替部６２５と、メモリ等により構成される記憶部６２６と、を備えている。

追尾制御部６２１は、追尾光学系５２から出力された受光信号（即ち、戻り光のずれ量に応じた受光信号）を用いて、戻り光のずれ量が所定範囲内に収まるように変更機構５３を制御し、変更機構５３に再帰反射体３を追尾させる。具体的に、追尾制御部６２１は、変更機構５３を駆動して測定光ＬＡの仰角を変更するとともに、変更機構５３を駆動して測定光ＬＡの方位角を変更することにより、測定光ＬＡが常に再帰反射体３の中心に向けて出射されるようにする。

追尾機構位置検出部６２２は、レーザー干渉計５の位置を検出する。追尾機構位置検出部６２２は、レーザー干渉計５に設定された基準位置を検出し、記憶部６２６に記憶する。追尾機構位置検出部６２２は、レーザー干渉計５に設定された基準位置として、例えば基準点ｃの３次元位置を記憶する。なお、レーザー干渉計５に設定された基準位置が固定されており、追尾式レーザー装置１の使用中に変化しない場合には、追尾機構位置検出部６２２によりレーザー干渉計５の位置を検出することに代えて、その固定されたレーザー干渉計５の基準位置を、予め記憶部６２６に記憶するものとしてもよい。以下、検出されたレーザー干渉計５の位置を追尾機構位置と称する。

再帰反射体方向検出部６２３は、追尾機構位置検出部６２２により検出されたレーザー干渉計５の位置（追尾機構位置）と、再帰反射体位置検出手段７により検出された再帰反射体３の位置（以下、再帰反射体位置と称する。）と、を用いて、レーザー干渉計５を基準とした再帰反射体３の存在する方向（以下、再帰反射体方向と称する。）を検出する。より具体的には、再帰反射体方向検出部６２３は、追尾機構位置及び再帰反射体位置の３次元位置の差分を求めることにより、レーザー干渉計５から見た再帰反射体３が存在する方向を検出する。再帰反射体方向検出部６２３は、検出した方向を出射方向制御部６２４に出力する。

出射方向制御部６２４は、再帰反射体方向検出部６２４から出力された再帰反射体方向を指令方向として、その指令方向に測定光ＬＡが出射されるように、変更機構５３を制御する。より具体的には、出射方向制御部６２４は、変更機構５３を駆動して測定光ＬＡの仰角を変更するとともに、変更機構５３を駆動して測定光ＬＡの方位角を変更することにより、測定光ＬＡが、再帰反射体方向検出部６２４により指令される方向に向けて出射されるようにする。

制御切替部６２５は、測長光学系５１から出力された受光信号及び追尾光学系５２から出力された受光信号の少なくとも１つに基づいて追尾式レーザー装置１が追尾可能状態であるか否かを判定し、追尾可能状態から追尾不可能状態となった場合に、追尾制御部６２１による制御を出射方向制御部６２４による制御に切替える。また、制御切替部６２５は、追尾不可能状態から追尾可能状態となった場合に、出射方向制御部６２４による制御を追尾制御部６２１による制御に切替える。

再帰反射体位置検出手段７は、再帰反射体３の位置を検出する。再帰反射体位置検出手段７は、再帰反射体３に設定された基準位置を検出し、記憶部６２６に記憶する。再帰反射体位置検出手段７は、再帰反射体３に設定された基準位置として、例えば再帰反射体３の中心点の３次元位置を記憶する。再帰反射体３は、追尾式レーザー装置１を使用している間、再帰反射体３の位置を常に検出して記憶部６２６に記憶する。なお、再帰反射体位置検出手段７は、例えば３次元位置を取得する周知の位置センサを用いて構成することができる。

以下、追尾可能状態において、追尾式レーザー装置１が再帰反射体３の追尾を継続する方法を説明する。なお、追尾式レーザー装置１による変位の測定と追尾方法の詳細については、従来例と同一であるので省略する。

制御切替部６２５は、追尾式レーザー装置１が追尾可能状態にある場合、追尾制御部６２１による制御を選択する。そして、追尾制御部６２１は、前記ずれ量が所定範囲内に収まるように変更機構５３を制御するため、再帰反射体３の追尾を継続することができる。

本実施の形態では、制御切替部６２５は、例えば、測長光学系５１から出力された受光信号及び追尾光学系５２から出力された受光信号に基づいて、それら受光信号の受光量が、それぞれ設定された所定の閾値以上であるか否かを判定する。制御装置６は、それら受光信号の受光量が、共に所定の閾値より小さいと判定した場合、追尾式レーザー装置１が追尾不可能状態にあると判定し、そうでない場合、追尾式レーザー装置１が追尾可能状態にあると判定する。

制御切替部６２５により追尾式レーザー装置１が追尾可能状態にあると判定された場合、距離算出手段６１は、基準点ｃから再帰反射体３（移動体２）までの距離を算出し、そして、追尾制御部６２１による制御が実行される。

次に、追尾式レーザー装置１が、追尾不可能状態から追尾可能状態へと復帰する方法を説明する。
追尾式レーザー装置１が追尾可能状態であるときに、測定光ＬＡが遮断された等の理由のために、測定光ＬＡが再帰反射体３に入射されなくなると同時に、再帰反射体３が反射した測定光ＬＡがレーザー干渉計５へと戻らなくなる。このため、制御切替部６２５は、測長光学系５１から出力された受光信号及び追尾光学系５２から出力された受光信号のそれぞれの受光量が、共に所定の閾値より小さいと判定し、追尾式レーザー装置１が追尾不可能状態にあると判定する。

制御切替部６２５は、追尾式レーザー装置１が追尾不可能状態になった場合、出射方向制御部６２４による制御を選択する。
出射方向制御部６２４は、再帰反射体方向検出部６２４により指令される方向に測定光ＬＡが出射されるように、変更機構５３を制御する。再帰反射体方向検出部６２４は、記憶部６２６に記憶されている追尾機構位置及び再帰反射体位置を用いて、現在の再帰反射体方向を検出し、検出した方向を出射方向制御部６２４に指令として出力する。これにより、測定光ＬＡの方向が再帰反射体方向に向くように制御される。

そして、制御切替部６２５は、測長光学系５１から出力された受光信号及び追尾光学系５２から出力された受光信号のそれぞれの受光量が、共に所定の閾値以上になったと判定した場合、即ち、再帰反射体３が検出された場合、追尾式レーザー装置１が追尾可能状態になったと判定する。制御切替部６２５は、追尾式レーザー装置１が追尾不可能状態から追尾可能状態へと復帰した後、追尾制御部６２１による制御を再び選択して、再帰反射体３の追従を再開する。このようにして、追尾不可能状態から追尾可能状態へと自動的に復帰することできる。

以上のような本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）追尾式レーザー装置１が追尾不可能状態になった場合においても、人的作業を必要とせず、追尾式レーザー装置１を追尾可能状態に自動的に復帰させることができる。このため、測定を短時間に復帰すると共に作業の省力化に繋がる。

（２）追尾式レーザー装置１が追尾不可能状態になったときに、追尾機構位置及び再帰反射体位置を検出し、それら位置に基づいて現在の再帰反射体方向を検出し、測定光ＬＡの方向が再帰反射体方向に向くように制御されるため、再帰反射体３と測定光ＬＡの出射方向から大きく離れている場合においても、再帰反射体３が存在する方向へと測定光ＬＡの方向を効率かつ精度良く制御することができる。このため、再帰反射体３を短時間かつ精度良く探索することができる。

＜実施の形態２＞
上記実施の形態１に示した追尾式レーザー装置１は、変更機構制御手段６２の位置決め誤差のために、測定光ＬＡを再帰反射体３の方向へ向けたとしても、測定光ＬＡが再帰反射体３に入射できない場合がある。これに対して、本実施の形態に示す追尾式レーザー装置１を用いることにより、測定光ＬＡを再帰反射体３に対してより確実に入射させることができる。

図６は、本実施の形態に係る追尾式レーザー装置１の構成図である。なお、以降の実施形態の説明に当たり、すでに説明した構成については同符号を付し、その説明を省略、又は簡略化する。図６に示すように、本実施の形態に係る追尾式レーザー装置１の変更機構制御手段６２は、さらに、出射方向指令値切替部６２７及びパターン格納部６２８を備える。

出射方向指令値切替部６２７は、出射方向制御部６２４により測定光ＬＡの方向が再帰反射体方向に向くように制御された後に測定光ＬＡが再帰反射体３に依然として入射されないために、制御切替部６２５により追尾式レーザー装置１が依然として追尾可能状態にあると判定された場合、出射方向制御部６２４に入力される指令値を、再帰反射体方向検出部６２３からの出力（再帰反射体方向）から、パターン格納部６２８に格納されたパターンへと切替えて出射方向制御部６２４に出力する。

パターン格納部６２８は、測定光ＬＡの出射予定軌跡として所定形状のパターンが予め格納される。所定形状のパターンとして、例えば渦状のパターンが格納されている。なお、渦状のパターンに限定されず、例えば矩形状のパターンやラスター走査時における走査パターンなど、任意の形状のパターンを使用することができる。

次に、追尾式レーザー装置１が、追尾不可能状態から追尾可能状態へと復帰する方法を説明する。
制御切替部６２５は、追尾式レーザー装置１が追尾不可能状態になった場合、まずは、上述した実施の形態１と同様の方法により、追尾不可能状態から追尾可能状態への復帰を試みる。即ち、制御切替部６２５は、追尾式レーザー装置１が追尾不可能状態になった場合、出射方向制御部６２４による制御を選択する。このとき、出射方向指令値切替部６２７は、再帰反射体方向検出部６２３により指令される方向を選択し、再帰反射体方向検出部６２３により検出された再帰反射体方向を、出射方向制御部６２４に出力している。

制御切替部６２５は、測定光ＬＡの方向が再帰反射体方向に向くように制御された後に、測長光学系５１から出力された受光信号及び追尾光学系５２から出力された受光信号のそれぞれの受光量が、共に所定の閾値より依然として小さいと判定した場合、即ち、測定光が再帰反射体３に依然として入射されていない場合、再帰反射体３は依然として検出されていないと判定する。出射方向指令値切替部６２７は、パターン格納部６２８に格納されたパターンを選択し、選択したパターンを出射方向制御部６２４に指令として出力する。出射方向制御部６２４は、出射方向指令値切替部６２７により指令されるパターンに従って測定光ＬＡが出射されるように、変更機構５３を制御する。これにより、測定光ＬＡの方向がパターン格納部６２８に格納されたパターンに従って出射されるように変更され、再帰反射体３が探索される。

そして、制御切替部６２５は、測長光学系５１から出力された受光信号及び追尾光学系５２から出力された受光信号のそれぞれの受光量が、共に所定の閾値以上になったと判定した場合、即ち、再帰反射体３検出された場合、追尾式レーザー装置１が追尾可能状態になったと判定する。制御切替部６２５は、追尾式レーザー装置１が追尾不可能状態から追尾可能状態へと復帰した後、追尾制御部６２１による制御を再び選択して、再帰反射体３の追従を再開する。このようにして、追尾不可能状態から追尾可能状態へと自動的に復帰することできる。

図７を参照して、出射方向指令値切替部６２７による測定光ＬＡの方向の変更を説明する。図７では、パターン格納部６２８に格納された渦状のパターンを選択する場合を例に説明する。まず、追尾不可能状態になった場合、追尾式レーザー装置１は、測定光ＬＡの方向を、再帰反射体２が存在する方向に向くように制御する。例えば、追尾式レーザー装置１は、測定光ＬＡの方向を、実線により示す方向から破線により示す方向に向くように制御する。そして、追尾式レーザー装置１は、測定光ＬＡの方向が再帰反射体方向に向くように制御した後に、再帰反射体３を依然として検出していないと判定した場合、測定光ＬＡの方向がパターン格納部６２８に格納されたパターンに従って出射されるように変更する。例えば、追尾式レーザー装置１は、測定光ＬＡの方向を、破線により示す渦状のパターンに従って測定光ＬＡを出射する。

以上のような本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）上記実施の形態１に係る追尾式レーザー装置１において、測定光ＬＡが再帰反射体３に入射できずに追尾に復帰できない状況においても、再帰反射体２が存在する方向に測定光ＬＡが向くように制御した後に、更に、測定光ＬＡの方向が所定形状のパターンに従って出射されるように変更して探索することで、測定光ＬＡを再帰反射体３により確実に入射させることができる。

（２）図３及び図４に示した従来技術と比較して、本実施の形態によれば、まず、再帰反射体２が存在する方向に測定光が向くように制御した後に、更に、測定光ＬＡの方向が所定形状のパターンに従って出射されるように変更して探索するため、再帰反射体３をより短時間かつより精度良く探索することができる。

＜実施の形態３＞
上記実施の形態１、２に示した追尾式レーザー装置１は、再帰反射体位置検出手段７と再帰反射体方向検出部６２３の間の情報伝達を、有線通信により構成したものである。本実施の形態に係る追尾式レーザー装置１は、再帰反射体位置検出手段７と再帰反射体方向検出部６２３の間の情報伝達を、無線通信により構成したものである。

図８は、本実施の形態に係る追尾式レーザー装置１の構成図である。図８に示すように、上記実施の形態１、２に示した追尾式レーザー装置１と比較して、本実施の形態に係る追尾式レーザー装置１においては、再帰反射体位置検出手段７と再帰反射体方向検出部６２３の間の情報伝達が無線通信である点のみが異なる。

以上のような本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
再帰反射体位置検出手段７と再帰反射体方向検出部６２３の間が有線接続である場合、再帰反射体３が取り付けられている移動体２の移動範囲を制限してしまうことある。これに対して本実施の形態によれば、有線接続に代えて無線接続としたので、移動体３の移動範囲を制限することがなく、使い勝手を向上することができる。

＜実施の形態４＞
図９は、本実施の形態に係る追尾式レーザー装置１の構成図である。なお、以降の実施形態の説明に当たり、すでに説明した構成については同符号を付し、その説明を省略、又は簡略化する。

図９に示すように、本実施の形態に係る追尾式レーザー装置１の移動体２は、例えば移動体２を移動させることで対象物を測定または加工する産業機械に設けられ、該産業機械により駆動される。産業機械としては例えば三次元測定機やＮＣ工作機械などが挙げられ、移動体２としては、例えば対象物を測定するためのプローブが取り付けられた三次元測定機のスライダが挙げられる。再帰反射体３は、前記機械上の所定の代表位置に取り付けられる。前記機械は、複数の内界センサ２１、２２、２３を備えている。内界センサ２１、２２、２３は、例えばリニアスケールやロータリエンコーダなどの周知の位置センサである。前記機械は、内界センサ２１、２２、２３を用いて、前記機械の所定の位置を取得することができる。

再帰反射体位置検出手段７は、内界センサ２１、２２、２３の出力信号を用いて、移動体２に取り付けられた再帰反射体３の位置を取得することができる。

本実施の形態によれば、移動体２が備える内界センサ２１、２２、２３を用いて再帰反射体３の位置を検出することで、再帰反射体位置検出手段７を構成するためのセンサを移動体２に新たに取り付ける必要がなくなるため、装置の簡素化およびコストダウンにつながる。

＜他の実施の形態＞
上述した実施の形態では、追尾式レーザー装置１が追尾可能状態であるか否かの判定に関して、測長光学系５１から出力された受光信号及び追尾光学系５２から出力された受光信号のそれぞれの受光量が、共に所定の閾値以上であるか否かにより判定するものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、それら受光信号のうち少なくとも１つに基づく他の判定処理を実行するものとしてもよい。例えば、距離算出手段６１が測長光学系５１から出力された受光信号に基づいて距離を算出した場合に、その算出した距離が所定の閾値を越えるような異常値となった場合に、追尾式レーザー装置１が追尾不可能状態になったものと判定するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、所定形状のパターンがパターン格納部２２７に予め格納されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、上述した所定形状のパターンを、例えば出射方向指令値切替部変６２７が生成するものとしてもよい。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 追尾式レーザー装置、
２ 移動体、
２１、２２、２３ 内界センサ、
３ 再帰反射体、
４ 光源、
５ レーザー干渉計、
５１ 測長光学系、
５２ 追尾光学系、
５３ 変更機構、
６ 制御装置、
６１ 距離算出手段、
６２ 変更機構制御手段、
６２１ 追尾制御部、
６２２ 追尾機構位置検出部、
６２３ 再帰反射体方向検出部、
６２４ 出射方向制御部、
６２５ 制御切替部、
６２６ 記憶部、
６２７ 出射方向指令値切替部、
６２８ パターン格納部、
７ 再帰反射体位置検出手段、
ＬＡ 測定光、

Claims (5)

1. 移動体と、
   前記移動体に取り付けられた再帰反射体と、
   光源からのレーザー光を測定光として前記再帰反射体に向けて出射するレーザー干渉計と、
   前記再帰反射体からの戻り光を受光して前記再帰反射体の変化量に応じた受光信号を出力する測長光学系と、
   前記戻り光を受光して前記戻り光のずれ量に応じた受光信号を出力する追尾光学系と、
   前記レーザー干渉計からの前記測定光の出射方向を変更する変更機構と、
   前記再帰反射体の位置を検出する再帰反射体位置検出手段と、
   前記測長光学系から出力された受光信号を用いて、所定の基準点から前記再帰反射体までの距離を算出する距離算出手段と、
   前記追尾光学系から出力された受光信号を用いて、前記戻り光のずれ量が所定範囲内に収まるように前記変更機構を制御し、前記変更機構に前記再帰反射体を追尾させる追尾制御部と、
   前記レーザー干渉計の位置と、前記再帰反射体位置検出手段により検出された前記再帰反射体の位置と、を用いて、前記レーザー干渉計を基準とした前記再帰反射体の存在する方向を検出して出力する再帰反射体方向検出部と、
   前記再帰反射体方向検出部から出力された前記方向を指令方向として、前記指令方向に前記測定光が出射されるように、前記変更機構を制御する出射方向制御部と、
   前記測長光学系から出力された受光信号及び前記追尾光学系から出力された受光信号の少なくとも１つに基づいて前記再帰反射体の追尾が可能な状態であるか否かを判定し、追尾が可能な状態から追尾が不可能な状態となった場合に、前記追尾制御部による制御を前記出射方向制御部による制御に切替え、追尾が不可能な状態から追尾が可能な状態となった場合に、前記出射方向制御部による制御を前記追尾制御部による制御に切替える制御切替部と、
   を備える追尾式レーザー装置。
2. 前記測定光の出射予定軌跡として所定形状のパターンが予め格納されたパターン格納部と、
   前記出射方向制御部により前記測定光の方向が前記再帰反射体方向に向くように制御された後に、前記制御切替部により依然として前記再帰反射体の追尾が不可能な状態にあると判定された場合、前記出射方向制御部への出力を、前記再帰反射体方向検出部からの出力から前記パターン格納部に格納された前記パターンに切替えて出力する出射方向指令値切替部と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の追尾式レーザー装置。
3. 前記パターン格納部は、前記所定形状のパターンとして渦状のパターンを格納する
   ことを特徴とする請求項２に記載の追尾式レーザー装置。
4. 前記移動体は、前記移動体の所定の位置を検出する内界センサを備え、
   前記再帰反射体位置検出手段は、前記内界センサの出力信号を用いて前記再帰反射体の位置を取得する
   ことを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の追尾式レーザー装置。
5. 前記再帰反射体位置検出手段と前記再帰反射体方向検出部の間の情報伝達を、無線通信により行う
   ことを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の追尾式レーザー装置。

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