JP2014515107A5 - - Google Patents

Claims (18)

1. 対象物面上の３つ以上の面セットを座標測定デバイスおよびターゲットスキャナを用いて測定する方法を含み、前記３つ以上の面セットのそれぞれがデバイス基準フレーム内の前記対象物面上の点の３次元座標であり、各面セットが３つの値を含み、前記デバイス基準フレームが前記座標測定デバイスと関連付けられる方法において、
   本体、第１の逆反射体、プロジェクタ、カメラおよびスキャナプロセッサを有する前記ターゲットスキャナを用意するステップを含み、
   前記第１の逆反射体、プロジェクタおよびカメラが前記本体に堅固に取り付けられ、前記ターゲットスキャナが前記座標測定デバイスから機械的に取り外され、
   前記プロジェクタが光源パターンを含み、前記光源パターンが光源面に置かれて、同一直線上にない少なくとも３つのパターン要素を含み、前記プロジェクタが、前記光源パターンを前記対象物上に投射して対象物光パターンを前記対象物上に形成するように構成され、前記同一直線上にない少なくとも３つのパターン要素のそれぞれが少なくとも１つの面セットに対応し、
   前記カメラがカメラレンズおよび感光アレイを含み、前記カメラレンズが、前記対象物光パターンを前記感光アレイ上に像光パターンとして投影するように構成され、前記感光アレイがカメラ画素を含み、前記感光アレイが前記像光パターンから前記カメラ画素で受光した光の量に応じた対応画素デジタル値をカメラ画素ごとに生成するように構成されており、
   さらに、前記座標測定デバイスを用意するステップであって、前記座標測定デバイスが、第１のモータ、第２のモータ、第１の角度測定デバイス、第２の角度測定デバイス、距離計、位置検出器、制御システム、およびデバイスプロセッサを含み、前記座標測定デバイスは、前記第１の逆反射体に第１の光ビームを送るとともに前記第２の逆反射体から前記第１の光ビームの一部である第２の光ビームを受けとるように構成され、前記第１のモータおよび前記第２のモータが共に、前記第１の光ビームを第１の方向に向けるように構成され、前記第１の方向が、第１の軸のまわりの第１の回転角、および第２の軸のまわりの第２の回転角によって決まり、前記第１の回転角が前記第１のモータによって生成され、前記第２の回転角が前記第２のモータによって生成され、前記第１の角度測定デバイスが前記第１の回転角を測定するように構成され、前記第２の角度測定デバイスが前記第２の回転角を測定するように構成され、前記距離計が、前記座標測定デバイスから前記第１の逆反射体までの第１の距離を測定するように構成され、前記位置検出器が、前記第２の光ビームの第２の部分を受け取って、第１の信号を前記制御システムへ送出するように構成され、前記第１の信号が、前記位置検出器上の第２の部分の位置に対応して生成され、前記制御システムが、前記第１のモータへ第２の信号を送出し、前記第２のモータへ第３の信号を送出し、前記第１の逆反射体の空間内の前記位置に向けて前記第１の光ビームの前記第１の方向を調整するように構成され、前記第２の信号および前記第３の信号が前記第１の信号に少なくとも一部は基づき、前記デバイスプロセッサが、前記平行移動セットおよび前記方位セットを決定するように構成され、前記平行移動セットが、前記デバイス基準フレーム内の前記ターゲットスキャナの３平行移動自由度の値であり、前記方位セットが前記デバイス基準フレーム内の前記ターゲットスキャナの３方位自由度の値であり、前記平行移動セットおよび前記方位セットが空間内の前記ターゲットスキャナの位置および方位を実質的に規定し、前記平行移動セットは、ステップを含み、前記第１の距離、前記第１の回転角、および前記第２の回転角の少なくとも一部に基づく、ステップを含み、
   前記スキャナプロセッサと前記デバイスプロセッサが、前記３つ以上の面セットを決定するように一緒に構成され、前記面セットのそれぞれが少なくとも一部は前記平行移動セット、前記方位セットおよび前記画素デジタル値に基づいており、
   さらに、
   前記光源パターンを選択するステップと、
   前記光源パターンを前記対象物上に投射して前記対象物光パターンを生成するステップと、
   前記対象物光パターンを前記感光アレイ上に投影して前記像光パターンを得るステップと、
   前記像光パターンの前記画素デジタル値を得るステップと、
   前記第１の光ビームを前記座標測定デバイスから前記第１の逆反射体へ送出するステップと、
   前記座標測定デバイスにより前記第２の光ビームを前記第１の逆反射体から受け取るステップと、
   前記座標測定デバイスにより前記方位セットおよび前記平行移動セットを決定するステップであって、前記平行移動セットが前記第２の光ビームに少なくとも一部は基づく、ステップと、
   同一直線上にない前記少なくとも３つのパターン要素のそれぞれに対応する前記面セットを決定するステップと、
   前記面セットを保管するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記プロジェクタが実質上の光透視中心およびプロジェクタ基準軸を有し、前記プロジェクタ基準軸が前記プロジェクタの実質上の光透視中心を通り、前記投射された光源パターンが前記実質上の光透視中心から発するように見え、
   前記カメラレンズが、カメラレンズ透視中心およびカメラ基準軸を有し、前記カメラ基準軸が前記カメラレンズ透視中心を通り、
   前記ターゲットスキャナが基線、基線長、基線プロジェクタ角、および基線カメラ角を有し、前記基線が、前記実質上の光透視中心と前記カメラレンズ透視中心を結ぶ線分であり、前記基線長が前記基線の長さであり、前記基線プロジェクタ角が、前記プロジェクタ基準軸と前記基線の間の角度であり、前記基線カメラ角が、前記基線と前記カメラ基準軸の間の角度であり、
   前記座標測定デバイスを用意する前記ステップが、前記３つ以上の面セットを決定するように、前記座標測定デバイスに、前記スキャナプロセッサと一緒に構成された前記デバイスプロセッサを設け、前記面セットのそれぞれが少なくとも一部は前記基線長、前記カメラ基線角および前記プロジェクタ基線角にさらに基づくステップをさらに含むことを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、前記ターゲットスキャナを用意する前記ステップが、前記光源パターンを投射するように構成されたプロジェクタレンズを用意するステップをさらに含み、前記実質上の光透視中心が前記プロジェクタレンズの透視中心であり、前記プロジェクタ基準軸がプロジェクタレンズ光軸であり、前記カメラ基準軸がカメラレンズ光軸であることを特徴とする方法。
4. 請求項２に記載の方法であって、前記光源パターンを選択する前記ステップが、前記光源パターンを選択して、前記光源パターン内のパターン要素として存在する少なくとも３つのコード化特徴部を含むステップをさらに含み、前記３つのコード化特徴部が、前記像光パターン内で特定可能であることを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、前記光源パターンを選択する前記ステップが、前記コード化特徴部の群を前記光源面上のエピポーララインに対して所定の方向に一直線に合わせるステップをさらに含み、前記光源面上の前記エピポーララインが、前記光源面とエピポーラ面との交差ラインであり、前記エピポーラ平面が、前記実質上の光透視中心および前記カメラレンズ透視中心を含む平面であることを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、
   前記光源パターンを選択するステップが、コード化特徴部の各群を固有のエピポーララインに沿って一直線に合わせるステップをさらに含み、
   前記面セットを決定するステップが、コード化特徴部の各群について、前記固有のエピポーララインのそれぞれに沿った前記コード化特徴部の位置を示すステップをさらに含むことを特徴とする方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、
   前記光源パターンを選択する前記ステップが、前記光源パターンの少なくとも３つのインスタンス、少なくとも第１のインスタンス、第２のインスタンス、および第３のインスタンスを選択するステップをさらに含み、各インスタンスの前記光源パターンが、第１の空間周波数で周期的に変化する光パワーを有し、各インスタンスについて、前記光源パターンが他のインスタンスに対して位相シフトされ、
   前記光源パターンを投射する前記ステップが、前記光源パターンの前記第１のインスタンスを１回目に第１の位相で投射して前記対象物光パターンの第１のインスタンスを得るステップ、前記光源パターンの前記第２のインスタンスを２回目に第２の位相で投射して前記対象物光パターンの第２のインスタンスを得るステップ、および前記光源パターンの前記第３のインスタンスを３回目に第３の位相で投射して前記対象物光パターンの第３のインスタンスを得るステップをさらに含み、
   前記対象物光パターンを投影する前記ステップが、前記対象物光パターンの前記第１のインスタンスを前記感光アレイ上に投影して前記像光パターンの第１のインスタンスを得るステップ、前記対象物光パターンの前記第２のインスタンスを前記感光アレイ上に投影して前記像光パターンの第２のインスタンスを得るステップ、および前記対象物光パターンの前記第３のインスタンスを前記感光アレイ上に投影して前記像光パターンの第３のインスタンスを得るステップをさらに含み、
   前記画素デジタル値を得る前記ステップが、前記像光パターンの前記第１のインスタンスに対する前記画素デジタル値の第１のインスタンスを得るステップ、前記像光パターンの前記第２のインスタンスに対する前記画素デジタル値の第２のインスタンスを得るステップ、および前記像光パターンの前記第３のインスタンスに対する前記画素デジタル値の第３のインスタンスを得るステップを含み、
   同一線上にない前記少なくとも３つのパターン要素のそれぞれの前記面セットを決定する前記ステップが、同一線上にない前記３つのパターン要素のそれぞれの前記面セットを、前記第１の空間周波数、前記第１の位相、前記第２の位相、前記第３の位相、前記画素デジタル値の前記第１のインスタンス、前記画素デジタル値の前記第２のインスタンス、および前記画素デジタル値の前記第３のインスタンスに少なくとも一部は基づいて決定するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   前記光源パターンを選択する前記ステップが、第２の光源パターンの少なくとも３つのインスタンス、少なくとも第４のインスタンス、第５のインスタンス、および第６のインスタンスを選択するステップをさらに含み、各インスタンスの前記第２の光源パターンが、第２の空間周波数で周期的に変化する光パワーを有し、各インスタンスについて、前記第２の光源パターンが他のインスタンスに対して位相シフトされ、
   前記第２の光源パターンを投射する前記ステップが、前記第２の光源パターンの前記第４のインスタンスを４回目に第４の位相で投射して前記対象物光パターンの第４のインスタンスを得るステップ、前記第２の光源パターンの前記第５のインスタンスを５回目に第５の位相で投射して前記対象物光パターンの第５のインスタンスを得るステップ、および前記光源パターンの前記第６のインスタンスを６回目に第６の位相で投射して前記対象物光パターンの第６のインスタンスを得るステップをさらに含み、
   前記対象物光パターンを投影する前記ステップが、前記対象物光パターンの前記第４のインスタンスを前記感光アレイ上に投影して前記像光パターンの第４のインスタンスを得るステップ、前記対象物光パターンの前記第５のインスタンスを前記感光アレイ上に投影して前記像光パターンの第５のインスタンスを得るステップ、および前記対象物光パターンの前記第６のインスタンスを前記感光アレイ上に投影して前記像光パターンの第６のインスタンスを得るステップをさらに含み、
   前記画素デジタル値を得る前記ステップが、前記像光パターンの前記第４のインスタンスに対する画素デジタル値の第４のインスタンスを得るステップ、前記像光パターンの前記第５のインスタンスに対する前記画素デジタル値の第５のインスタンスを得るステップ、および前記像光パターンの前記第６のインスタンスに対する前記画素デジタル値の第６のインスタンスを得るステップをさらに含み、
   同一線上にない前記少なくとも３つのパターン要素のそれぞれの前記面セットを決定する前記ステップが、同一線上にない前記３つのパターン要素のそれぞれの前記面セットを、少なくとも一部は前記第２の空間周波数、前記第４の位相、前記第５の位相、前記第６の位相、前記画素デジタル値の前記第４のインスタンス、前記画素デジタル値の前記第５のインスタンス、および前記画素デジタル値の前記第６のインスタンスにさらに基づいて決定するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、前記ターゲットスキャナを用意する前記ステップが、前記本体に堅固に取り付けられた固定具を用意するステップをさらに含み、前記固定具が前記デバイス基準フレームに対して固定されていることを特徴とする方法。
10. 請求項１に記載の方法であって、前記ターゲットスキャナを用意する前記ステップが、拡大しなければ小さすぎて人間の眼に見えない特徴部を測定するように倍率設定された前記プロジェクタおよび前記カメラを用意するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
11. 請求項１に記載の方法であって、
    前記ターゲットスキャナを用意するステップが、前記本体に堅固に取り付けられる第２の逆反射体を用意するステップをさらに含み、
    前記平行移動セットおよび前記方位セットを前記座標測定デバイスを用いて測定する前記ステップが、前記ターゲットスキャナを回転させて、前記第２の逆反射体が前記座標測定デバイスからの前記第１の光ビームを得るステップをさらに含むことを特徴とする方法。
12. 請求項１に記載の方法であって、前記ターゲットスキャナを用意する前記ステップが、前記ターゲットスキャナ上に取っ手を設けるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
13. 請求項１に記載の方法であって、前記ターゲットスキャナを用意する前記ステップで、前記ターゲットスキャナが、前記本体に堅固に取り付けられた触覚感知プローブをさらに含むことを特徴とする方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記触覚感知プローブを前記対象物面に接触させるステップと、
    前記平行移動セットおよび前記方位セットを測定するステップと、
    第２の面セットを、前記平行移動セットおよび前記方位セットに少なくとも一部は基づいて決定するステップと
    をさらに含むことを特徴とする方法。
15. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記面セットを評価するステップと、
    前記対象物面の一領域が前記評価された面セットに少なくとも一部は基づき前記触覚感知プローブを用いて測定されるべきことを使用者に知らせるステップと
    をさらに含むことを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の方法であって、前記面セットを評価する前記ステップが、前記面セットのうちの少なくとも１つに関して低光パワーの光を受け取ること、前記面セットのうちの少なくとも１つを縁部に有すること、前記面セットのうちの少なくとも１つにマルチパス干渉が存在し得るとの判定をすること、およびこれらの組合せからなる群から選択された評価基準に基づいて前記面セットを評価するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
17. 請求項１５に記載の方法であって、前記対象物面の一領域が前記触覚感知プローブを用いて測定されるべきことを使用者に知らせる前記ステップが、前記プロジェクタから投射される光で前記領域を照らすこと、照らされるべき前記領域をディスプレイ上に表示すること、およびこれらの組合せからなる群から選択させる表示をさらに含むことを特徴とする方法。
18. 請求項１に記載の方法であって、
    パターンを前記第１の逆反射体に組み込むステップと、
    第２のレンズおよび前記第２の感光アレイを含む第２の光学系を用意するステップであって、前記第２のレンズが前記第１の逆反射体の少なくとも一部分の第２の像を前記第２の感光アレイ上に形成するように構成されたステップと
    前記第２の像を第２のデジタルデータセットに変換するステップと、
    前記方位セットを少なくとも一部は前記第２のデジタルデータセットに基づいて計算するステップと
    を含むことを特徴とする方法。