JP2795613B2 - 移動体の位置及び姿勢の測定方法 - Google Patents
移動体の位置及び姿勢の測定方法Info
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- JP2795613B2 JP2795613B2 JP12544494A JP12544494A JP2795613B2 JP 2795613 B2 JP2795613 B2 JP 2795613B2 JP 12544494 A JP12544494 A JP 12544494A JP 12544494 A JP12544494 A JP 12544494A JP 2795613 B2 JP2795613 B2 JP 2795613B2
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- Japan
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- time
- retroreflector
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は移動体の位置及び姿勢の
測定方法に係り、特に７台以上の追尾式レーザ干渉計を
使用して空間内を移動する移動体を追尾しながらその移
動体の３次元位置及び姿勢を測定する移動体の位置及び
姿勢の測定方法に関する。
測定方法に係り、特に７台以上の追尾式レーザ干渉計を
使用して空間内を移動する移動体を追尾しながらその移
動体の３次元位置及び姿勢を測定する移動体の位置及び
姿勢の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、４台の追尾式レーザ干渉計を移動
体に配設された１つの逆反射体（ターゲット）に常時向
け、各追尾式レーザ干渉計によって多数点における距離
変位を測定することにより、非線形の最小自乗法でター
ゲットの位置を測定する測定方法がある。しかしなが
ら、この方法では、ターゲットの３次元座標しか測定す
ることができず、例えばロボットのアーム先端等の姿勢
（空間内の方位）を測定することができない。
体に配設された１つの逆反射体（ターゲット）に常時向
け、各追尾式レーザ干渉計によって多数点における距離
変位を測定することにより、非線形の最小自乗法でター
ゲットの位置を測定する測定方法がある。しかしなが
ら、この方法では、ターゲットの３次元座標しか測定す
ることができず、例えばロボットのアーム先端等の姿勢
（空間内の方位）を測定することができない。
【０００３】そこで、アーム先端等の姿勢を見るための
望遠鏡を備えたものがある。即ち、望遠鏡が常に定点を
見るように望遠鏡を制御し、その時の望遠鏡の角度を検
出することによりアーム先端等の姿勢を測定するように
している。
望遠鏡を備えたものがある。即ち、望遠鏡が常に定点を
見るように望遠鏡を制御し、その時の望遠鏡の角度を検
出することによりアーム先端等の姿勢を測定するように
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにしてアーム先端等の姿勢を測定する場合には、望
遠鏡及びその駆動機構をアーム先端等に持たせなければ
ならず、アーム先端の構造が複雑化するとともに大型化
するという問題がある。また、４台の追尾式レーザ干渉
計を用いて測定される位置の精度に比べて、同等の精度
で姿勢を測定することができないという問題がある。
ようにしてアーム先端等の姿勢を測定する場合には、望
遠鏡及びその駆動機構をアーム先端等に持たせなければ
ならず、アーム先端の構造が複雑化するとともに大型化
するという問題がある。また、４台の追尾式レーザ干渉
計を用いて測定される位置の精度に比べて、同等の精度
で姿勢を測定することができないという問題がある。
【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、位置及び姿勢が変化する移動体側には逆反射体
のみを取り付け、その移動体を追尾しながら位置及び姿
勢を高精度で測定することができる移動体の位置及び姿
勢の測定方法を提供することを目的とする。
もので、位置及び姿勢が変化する移動体側には逆反射体
のみを取り付け、その移動体を追尾しながら位置及び姿
勢を高精度で測定することができる移動体の位置及び姿
勢の測定方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、それぞれ同一直線上にない第１、第２及び
第３の逆反射体を３次元位置及び姿勢が変化する移動体
に固定し、前記第１、第２及び第３の逆反射体のうちの
いずれかを追尾し、その追尾している逆反射体の変位を
測定する少なくとも７台の追尾式レーザ干渉計をそれぞ
れ所定位置に固定し、各追尾式レーザ干渉計をいずれか
１つの逆反射体に向け、前記移動体を移動させながら各
追尾式レーザ干渉計によってそれぞれ測定される変位に
基づいて所定の座標系における各追尾式レーザ干渉計の
位置を算出し、ある時刻ｔn における前記第１の逆反射
体の前記座標系における位置と、時刻ｔn から時刻ｔ
n+1までの間における前記第１の逆反射体を追尾する少
なくとも３台の追尾式レーザ干渉計によってそれぞれ測
定される３つ以上の変位とに基づいて時刻ｔn+1 におけ
る第１の逆反射体の位置を算出し、前記時刻ｔn におけ
る前記第２の逆反射体の前記座標系における位置と、時
刻ｔn から時刻ｔn+1 までの間における前記第２の逆反
射体を追尾する少なくとも２台の追尾式レーザ干渉計に
よってそれぞれ測定される２つ以上の変位及び前記時刻
ｔn+1 における前記第１の逆反射体の位置からの第２の
逆反射体の距離のうちの３つ以上の情報に基づいて時刻
ｔn+1 における第２の逆反射体の位置を算出し、前記時
刻ｔn における前記第３の逆反射体の前記座標系におけ
る位置と、時刻ｔn から時刻ｔn+1 までの間における前
記第２の逆反射体を追尾する少なくとも１台の追尾式レ
ーザ干渉計によって測定される１つ以上の変位、前記時
刻ｔn+1 における前記第１の逆反射体の位置からの第３
の逆反射体の距離及び前記時刻ｔn+1 における前記第２
の逆反射体の位置からの第３の逆反射体の距離のうちの
３つ以上の情報に基づいて時刻ｔn+1 における第３の逆
反射体の位置を算出し、上記のようにして算出される前
記第１、第２及び第３の逆反射体の位置から任意の時刻
における移動体の位置及び姿勢を測定することを特徴と
している。
するために、それぞれ同一直線上にない第１、第２及び
第３の逆反射体を３次元位置及び姿勢が変化する移動体
に固定し、前記第１、第２及び第３の逆反射体のうちの
いずれかを追尾し、その追尾している逆反射体の変位を
測定する少なくとも７台の追尾式レーザ干渉計をそれぞ
れ所定位置に固定し、各追尾式レーザ干渉計をいずれか
１つの逆反射体に向け、前記移動体を移動させながら各
追尾式レーザ干渉計によってそれぞれ測定される変位に
基づいて所定の座標系における各追尾式レーザ干渉計の
位置を算出し、ある時刻ｔn における前記第１の逆反射
体の前記座標系における位置と、時刻ｔn から時刻ｔ
n+1までの間における前記第１の逆反射体を追尾する少
なくとも３台の追尾式レーザ干渉計によってそれぞれ測
定される３つ以上の変位とに基づいて時刻ｔn+1 におけ
る第１の逆反射体の位置を算出し、前記時刻ｔn におけ
る前記第２の逆反射体の前記座標系における位置と、時
刻ｔn から時刻ｔn+1 までの間における前記第２の逆反
射体を追尾する少なくとも２台の追尾式レーザ干渉計に
よってそれぞれ測定される２つ以上の変位及び前記時刻
ｔn+1 における前記第１の逆反射体の位置からの第２の
逆反射体の距離のうちの３つ以上の情報に基づいて時刻
ｔn+1 における第２の逆反射体の位置を算出し、前記時
刻ｔn における前記第３の逆反射体の前記座標系におけ
る位置と、時刻ｔn から時刻ｔn+1 までの間における前
記第２の逆反射体を追尾する少なくとも１台の追尾式レ
ーザ干渉計によって測定される１つ以上の変位、前記時
刻ｔn+1 における前記第１の逆反射体の位置からの第３
の逆反射体の距離及び前記時刻ｔn+1 における前記第２
の逆反射体の位置からの第３の逆反射体の距離のうちの
３つ以上の情報に基づいて時刻ｔn+1 における第３の逆
反射体の位置を算出し、上記のようにして算出される前
記第１、第２及び第３の逆反射体の位置から任意の時刻
における移動体の位置及び姿勢を測定することを特徴と
している。
【０００７】
【作用】本発明によれば、それぞれ同一直線上にない第
１、第２及び第３の逆反射体を３次元位置及び姿勢が変
化する移動体に固定し、一方、これらの逆反射体を追尾
し、その追尾している逆反射体の変位を測定する少なく
とも７台の追尾式レーザ干渉計をそれぞれ所定位置に固
定する。次に、各追尾式レーザ干渉計をいずれか１つの
逆反射体に向け、移動体を移動させながら各追尾式レー
ザ干渉計によってそれぞれ測定される変位に基づいて所
定の座標系における各追尾式レーザ干渉計の位置を算出
する。そして、ある時刻ｔn における第１の逆反射体の
前記座標系における位置と、時刻ｔn から時刻ｔn+1 ま
での間における第１の逆反射体を追尾する少なくとも３
台の追尾式レーザ干渉計によってそれぞれ測定される３
つ以上の変位とに基づいて時刻ｔn+1 における第１の逆
反射体の位置を算出し、また、時刻ｔn における第２の
逆反射体の前記座標系における位置と、時刻ｔn から時
刻ｔn+1 までの間における第２の逆反射体を追尾する少
なくとも２台の追尾式レーザ干渉計によってそれぞれ測
定される２つ以上の変位及び時刻ｔn+1 における第１の
逆反射体の位置からの第２の逆反射体の距離のうちの３
つ以上の情報に基づいて時刻ｔn+1 における第２の逆反
射体の位置を算出し、更に、時刻ｔn における第３の逆
反射体の前記座標系における位置と、時刻ｔn から時刻
ｔn+1 までの間における第２の逆反射体を追尾する少な
くとも１台の追尾式レーザ干渉計によって測定される１
つ以上の変位、時刻ｔn+1 における第１の逆反射体の位
置からの第３の逆反射体の距離及び時刻ｔn+1 における
第２の逆反射体の位置からの第３の逆反射体の距離のう
ちの３つ以上の情報に基づいて時刻ｔn+1 における第３
の逆反射体の位置を算出し、上記のようにして算出され
る第１、第２及び第３の逆反射体の位置から任意の時刻
における移動体の位置及び姿勢を測定することを特徴と
している。
１、第２及び第３の逆反射体を３次元位置及び姿勢が変
化する移動体に固定し、一方、これらの逆反射体を追尾
し、その追尾している逆反射体の変位を測定する少なく
とも７台の追尾式レーザ干渉計をそれぞれ所定位置に固
定する。次に、各追尾式レーザ干渉計をいずれか１つの
逆反射体に向け、移動体を移動させながら各追尾式レー
ザ干渉計によってそれぞれ測定される変位に基づいて所
定の座標系における各追尾式レーザ干渉計の位置を算出
する。そして、ある時刻ｔn における第１の逆反射体の
前記座標系における位置と、時刻ｔn から時刻ｔn+1 ま
での間における第１の逆反射体を追尾する少なくとも３
台の追尾式レーザ干渉計によってそれぞれ測定される３
つ以上の変位とに基づいて時刻ｔn+1 における第１の逆
反射体の位置を算出し、また、時刻ｔn における第２の
逆反射体の前記座標系における位置と、時刻ｔn から時
刻ｔn+1 までの間における第２の逆反射体を追尾する少
なくとも２台の追尾式レーザ干渉計によってそれぞれ測
定される２つ以上の変位及び時刻ｔn+1 における第１の
逆反射体の位置からの第２の逆反射体の距離のうちの３
つ以上の情報に基づいて時刻ｔn+1 における第２の逆反
射体の位置を算出し、更に、時刻ｔn における第３の逆
反射体の前記座標系における位置と、時刻ｔn から時刻
ｔn+1 までの間における第２の逆反射体を追尾する少な
くとも１台の追尾式レーザ干渉計によって測定される１
つ以上の変位、時刻ｔn+1 における第１の逆反射体の位
置からの第３の逆反射体の距離及び時刻ｔn+1 における
第２の逆反射体の位置からの第３の逆反射体の距離のう
ちの３つ以上の情報に基づいて時刻ｔn+1 における第３
の逆反射体の位置を算出し、上記のようにして算出され
る第１、第２及び第３の逆反射体の位置から任意の時刻
における移動体の位置及び姿勢を測定することを特徴と
している。
【０００８】
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る移動体の
位置及び姿勢の測定方法の好ましい実施例を詳述する。
まず、本発明に係る移動体の位置及び姿勢の測定方法に
適用する追尾式レーザ干渉計の一例について説明する。
図４は追尾式レーザ干渉計を示す斜視図である。同図に
示すように、この追尾式レーザ干渉計は、主として固定
台１００に配設された光源部１０２、検光部１０４及び
キャッツアイ１０６と、回転部１０８と、空間を移動す
る移動体（図示せず）に配設されるキャッツアイ１１０
と、４分割のフォトダイオード１１２、モータＭX , Ｍ
Y 及び制御装置１１４からなる追尾制御部とから構成さ
れている。
位置及び姿勢の測定方法の好ましい実施例を詳述する。
まず、本発明に係る移動体の位置及び姿勢の測定方法に
適用する追尾式レーザ干渉計の一例について説明する。
図４は追尾式レーザ干渉計を示す斜視図である。同図に
示すように、この追尾式レーザ干渉計は、主として固定
台１００に配設された光源部１０２、検光部１０４及び
キャッツアイ１０６と、回転部１０８と、空間を移動す
る移動体（図示せず）に配設されるキャッツアイ１１０
と、４分割のフォトダイオード１１２、モータＭX , Ｍ
Y 及び制御装置１１４からなる追尾制御部とから構成さ
れている。
【０００９】上記回転部１０８は、支持枠１２０との間
に設けられた軸受け１２２、１２４を介してＸ軸の回り
に回動自在に支持され、支持枠１２０は、固定台１００
との間に設けられた軸受け１２６を介してＹ軸の回りに
回動自在に支持されている。従って、回転部１０８は固
定台１００に対してＸ軸及びＹ軸の回りにそれぞれ回動
自在に支持される。
に設けられた軸受け１２２、１２４を介してＸ軸の回り
に回動自在に支持され、支持枠１２０は、固定台１００
との間に設けられた軸受け１２６を介してＹ軸の回りに
回動自在に支持されている。従って、回転部１０８は固
定台１００に対してＸ軸及びＹ軸の回りにそれぞれ回動
自在に支持される。
【００１０】制御装置１１４は、４分割のフォトダイオ
ード１１２からの出力信号（この信号の詳細については
後述する）に基づいて、レーザビームが測定光用のキャ
ッツアイ１１０に入射するように回転部１０８を回動さ
せるモータＭX 及び支持枠１２０を回動させるモータＭ
Y を駆動制御する。光源部１０２と検光部１０４とはユ
ニット化されており、光源部１０２は図示しないレーザ
光源から光ファイバ１２３を介してレーザビームが加え
られており、このレーザビームを平行光にして出射す
る。検光部１０４は後述する干渉光を光電変換したの
ち、信号ケーブル１２５を介して図示しない信号処理部
に出力する。
ード１１２からの出力信号（この信号の詳細については
後述する）に基づいて、レーザビームが測定光用のキャ
ッツアイ１１０に入射するように回転部１０８を回動さ
せるモータＭX 及び支持枠１２０を回動させるモータＭ
Y を駆動制御する。光源部１０２と検光部１０４とはユ
ニット化されており、光源部１０２は図示しないレーザ
光源から光ファイバ１２３を介してレーザビームが加え
られており、このレーザビームを平行光にして出射す
る。検光部１０４は後述する干渉光を光電変換したの
ち、信号ケーブル１２５を介して図示しない信号処理部
に出力する。
【００１１】さて、光源部１０２から出射されたレーザ
ビームは４５度傾いた偏光面を持つ直線偏光であり、こ
れは同一位相の垂直偏光成分と水平偏光成分に分けて考
えることができる。この２つの直線偏光はプリズム１３
０を介して無偏光ビームスプリッタ１３２に入射する。
無偏光ビームスプリッタ１３２で分割されたレーザビー
ムは、１／４波長板１３４を通過することにより右回り
の円偏光と左回りの円偏光に変換され、この２つの円偏
光のレーザビームはプリズム１３６、支持枠１２０の中
空軸１３８、支持枠１２０に固定されたプリズム１４
０、１４２、１４４を介してＸ軸と同軸上の回転部１０
８の中空軸１４６に入射される。この中空軸１４６の入
射端には１／４波長板１４８が設けられており、前記２
つの円偏光のレーザビームはこの１／４波長板１４８を
通過することにより再び進行方向に垂直な面内で互いに
直角方向に振動する２つの直線偏光に変換される。
ビームは４５度傾いた偏光面を持つ直線偏光であり、こ
れは同一位相の垂直偏光成分と水平偏光成分に分けて考
えることができる。この２つの直線偏光はプリズム１３
０を介して無偏光ビームスプリッタ１３２に入射する。
無偏光ビームスプリッタ１３２で分割されたレーザビー
ムは、１／４波長板１３４を通過することにより右回り
の円偏光と左回りの円偏光に変換され、この２つの円偏
光のレーザビームはプリズム１３６、支持枠１２０の中
空軸１３８、支持枠１２０に固定されたプリズム１４
０、１４２、１４４を介してＸ軸と同軸上の回転部１０
８の中空軸１４６に入射される。この中空軸１４６の入
射端には１／４波長板１４８が設けられており、前記２
つの円偏光のレーザビームはこの１／４波長板１４８を
通過することにより再び進行方向に垂直な面内で互いに
直角方向に振動する２つの直線偏光に変換される。
【００１２】２つの直線偏光に変換されたレーザビーム
は、回転部１０８の中空軸１４６を介して回転部１０８
の同一平面上に設けられた光学系に入射される。即ち、
レーザビームはＸ軸上に設けられたプリズム１５０によ
ってＸ軸と直交する方向に折り曲げられ、その後、プリ
ズム１５２を介して偏光ビームスプリッタ１５４に入射
される。２つの直線偏光のレーザビームは、偏光ビーム
スプリッタ１５４によって進行方向に垂直な面内で互い
に直角方向に振動する２つの直線偏光に分割され、偏光
ビームスプリッタ１５４によって反射される一方の直線
偏光は、レンズ群１５６によって細いビームにされたの
ちキャッツアイ１０６に入射する。
は、回転部１０８の中空軸１４６を介して回転部１０８
の同一平面上に設けられた光学系に入射される。即ち、
レーザビームはＸ軸上に設けられたプリズム１５０によ
ってＸ軸と直交する方向に折り曲げられ、その後、プリ
ズム１５２を介して偏光ビームスプリッタ１５４に入射
される。２つの直線偏光のレーザビームは、偏光ビーム
スプリッタ１５４によって進行方向に垂直な面内で互い
に直角方向に振動する２つの直線偏光に分割され、偏光
ビームスプリッタ１５４によって反射される一方の直線
偏光は、レンズ群１５６によって細いビームにされたの
ちキャッツアイ１０６に入射する。
【００１３】キャッツアイ１０６は、例えば屈折率２の
真球で、その半球面に反射鏡が形成されて成り、その球
心がＸ軸とＹ軸との交点位置にくるように固定台１００
に配設されている。このキャッツアイ１０６は、所定の
入射範囲で入射するレーザビームを入射方向と同方向に
反射することができる。尚、レンズ群１５６によってレ
ーザビームを収束させるようにすれば、キャッツアイ１
０６の屈折率を２よりも小さくすることができる。
真球で、その半球面に反射鏡が形成されて成り、その球
心がＸ軸とＹ軸との交点位置にくるように固定台１００
に配設されている。このキャッツアイ１０６は、所定の
入射範囲で入射するレーザビームを入射方向と同方向に
反射することができる。尚、レンズ群１５６によってレ
ーザビームを収束させるようにすれば、キャッツアイ１
０６の屈折率を２よりも小さくすることができる。
【００１４】上記キャッツアイ１０６によって反射した
反射光は、参照光としてその入射光路と逆方向に戻され
る。一方、偏光ビームスプリッタ１５４を透過する他方
の直線偏光は、プリズム１５８、１６０、１６２、及び
１／４波長板１６４を介して移動体に配設されるキャッ
ツアイ１１０に出射され、キャッツアイ１１０によって
反射した反射光は、測定光としてその入射光路と逆方向
に戻される。
反射光は、参照光としてその入射光路と逆方向に戻され
る。一方、偏光ビームスプリッタ１５４を透過する他方
の直線偏光は、プリズム１５８、１６０、１６２、及び
１／４波長板１６４を介して移動体に配設されるキャッ
ツアイ１１０に出射され、キャッツアイ１１０によって
反射した反射光は、測定光としてその入射光路と逆方向
に戻される。
【００１５】１／４波長板１６４は追尾制御用の反射光
を取り出すためのもので、直線偏光のレーザビームの偏
光面を僅かに回転する。その結果、キャッツアイ１１０
からの反射光は、その一部が偏光ビームスプリッタ１５
４によって反射され、干渉フィルタ１６６を介して４分
割のフォトダイオード１１２に投影される。尚、レーザ
ビームがキャッツアイ１１０の球心に向かって入射して
いる場合には、その反射光はフォトダイオード１１２の
受光面の中心に入射するようになっている。
を取り出すためのもので、直線偏光のレーザビームの偏
光面を僅かに回転する。その結果、キャッツアイ１１０
からの反射光は、その一部が偏光ビームスプリッタ１５
４によって反射され、干渉フィルタ１６６を介して４分
割のフォトダイオード１１２に投影される。尚、レーザ
ビームがキャッツアイ１１０の球心に向かって入射して
いる場合には、その反射光はフォトダイオード１１２の
受光面の中心に入射するようになっている。
【００１６】ここで、移動体の移動に伴ってレーザビー
ムがキャッツアイ１１０の球心からずれてキャッツアイ
１１０に入射すると、その反射光はそのずれ方向及びず
れ量に応じてフォトダイオード１１２の受光面の中心か
らずれて入射することになる。４分割のフォトダイオー
ド１１２は、その受光面が上下左右に４分割されてお
り、各分割面に入射するレーザビームの光量に応じた４
つの電気信号を制御装置１１４に出力する。制御装置１
１４は、入力する４つの電気信号のうち、上下の分割面
に対応する電気信号のレベルが一致するようにモータＭ
X を駆動するとともに、左右の分割面に対応する電気信
号のレベルが一致するようにモータＭY を駆動する。こ
れにより回転部１０８は、Ｘ軸及びＹ軸の回りに回動制
御され、その結果、レーザビームは常時キャッツアイ１
１０に入射するようにその出射方向が制御される。
ムがキャッツアイ１１０の球心からずれてキャッツアイ
１１０に入射すると、その反射光はそのずれ方向及びず
れ量に応じてフォトダイオード１１２の受光面の中心か
らずれて入射することになる。４分割のフォトダイオー
ド１１２は、その受光面が上下左右に４分割されてお
り、各分割面に入射するレーザビームの光量に応じた４
つの電気信号を制御装置１１４に出力する。制御装置１
１４は、入力する４つの電気信号のうち、上下の分割面
に対応する電気信号のレベルが一致するようにモータＭ
X を駆動するとともに、左右の分割面に対応する電気信
号のレベルが一致するようにモータＭY を駆動する。こ
れにより回転部１０８は、Ｘ軸及びＹ軸の回りに回動制
御され、その結果、レーザビームは常時キャッツアイ１
１０に入射するようにその出射方向が制御される。
【００１７】さて、偏光ビームスプリッタ１５４を介し
て重ね合わされた参照光と測定光は、プリズム１５２、
１５０、１／４波長板１４８、プリズム１４４、１４
２、１４０１３６、及び１／４波長板１３４を介して無
偏光ビームスプリッタ１３２に入射し、無偏光ビームス
プリッタ１３４を透過する参照光と測定光は、検光部１
０４に入射する。
て重ね合わされた参照光と測定光は、プリズム１５２、
１５０、１／４波長板１４８、プリズム１４４、１４
２、１４０１３６、及び１／４波長板１３４を介して無
偏光ビームスプリッタ１３２に入射し、無偏光ビームス
プリッタ１３４を透過する参照光と測定光は、検光部１
０４に入射する。
【００１８】検光部１０４では、互いに直角方向に振動
する２つの直線偏光である上記参照光と測定光を適切な
手段で干渉させることにより干渉縞を発生させ、その干
渉縞を光電変換して信号ケーブル１２５を介して図示し
ない信号処理部に出力する。信号処理部では、周知のよ
うに干渉縞を示す電気信号に基づいて干渉縞の数及び位
相を求めることにより、移動体の変位を検出する。
する２つの直線偏光である上記参照光と測定光を適切な
手段で干渉させることにより干渉縞を発生させ、その干
渉縞を光電変換して信号ケーブル１２５を介して図示し
ない信号処理部に出力する。信号処理部では、周知のよ
うに干渉縞を示す電気信号に基づいて干渉縞の数及び位
相を求めることにより、移動体の変位を検出する。
【００１９】尚、追尾式レーザ干渉計としては、上記フ
リンジカウント方式の干渉計に限らず、例えばヘテロダ
イン方式の干渉計を使用するようにしてもよい。次に、
本発明に係る移動体の位置及び姿勢の測定方法について
説明する。図１に示すように、Ｌ字バー１０に３つのキ
ャッツアツ（ターゲット）Ｔ1 ,Ｔ2 , Ｔ3 を固定し、
更にターゲットＴ1 とＴ2 の延長上にガイドレス３次元
のプローブ１２が取り付ける。上記ターゲットＴ1 , Ｔ
2 , Ｔ3 及びプローブ１２が取り付けられたＬ字バー１
０を、ロボット、工作機械、測定機等の最終運動軸の先
端１４（即ち、測定対象である移動体）に固定する。
尚、上記最終運動軸の先端１４は、３次元位置（ｘ，
ｙ，ｚ）及び姿勢（ローリング、ピッチング、ヨーイン
グ）に関して６自由度を有するものとする。
リンジカウント方式の干渉計に限らず、例えばヘテロダ
イン方式の干渉計を使用するようにしてもよい。次に、
本発明に係る移動体の位置及び姿勢の測定方法について
説明する。図１に示すように、Ｌ字バー１０に３つのキ
ャッツアツ（ターゲット）Ｔ1 ,Ｔ2 , Ｔ3 を固定し、
更にターゲットＴ1 とＴ2 の延長上にガイドレス３次元
のプローブ１２が取り付ける。上記ターゲットＴ1 , Ｔ
2 , Ｔ3 及びプローブ１２が取り付けられたＬ字バー１
０を、ロボット、工作機械、測定機等の最終運動軸の先
端１４（即ち、測定対象である移動体）に固定する。
尚、上記最終運動軸の先端１４は、３次元位置（ｘ，
ｙ，ｚ）及び姿勢（ローリング、ピッチング、ヨーイン
グ）に関して６自由度を有するものとする。
【００２０】一方、１２台の追尾式レーザ干渉計（以
下、単にステーションという）Ｓ11〜Ｓ34をそれぞれ所
定の位置に配設する。１２台のステーションＳ11〜Ｓ34
は、それぞれ追尾しているターゲットの変位を示す変位
データを演算処理部１６に出力し、演算処理部１６では
入力する変位データを処理することにより移動体の位置
及び姿勢、或いはプローブ１２の先端の座標を測定す
る。
下、単にステーションという）Ｓ11〜Ｓ34をそれぞれ所
定の位置に配設する。１２台のステーションＳ11〜Ｓ34
は、それぞれ追尾しているターゲットの変位を示す変位
データを演算処理部１６に出力し、演算処理部１６では
入力する変位データを処理することにより移動体の位置
及び姿勢、或いはプローブ１２の先端の座標を測定す
る。
【００２１】次に、図２に示すフローチャートを参照し
ながら移動体の位置及び姿勢の測定方法の一実施例につ
いて説明する。先ず、１２台のステーションＳ11〜Ｓ34
をそれぞれターゲットＴ1 に向ける（ステップ２０
０）。尚、１２台のステーションＳ11〜Ｓ34を向けるタ
ーゲットはターゲットＴ1 に限らず、ターゲットＴ2 又
はＴ3 でもよいが、１つのターゲットに向ける必要があ
る。続いて、最終運動軸の先端１４（即ち、ターゲット
Ｔ1〜Ｔ3 ）を移動させるとともに、各ステーションＳ
11〜Ｓ34から移動中における多数点間の変位データを入
力する（ステップ２０２）。ターゲットＴ1 〜Ｔ3 は連
続的に移動させてもよいし、変位測定毎に停止させるよ
うにしてもよい。
ながら移動体の位置及び姿勢の測定方法の一実施例につ
いて説明する。先ず、１２台のステーションＳ11〜Ｓ34
をそれぞれターゲットＴ1 に向ける（ステップ２０
０）。尚、１２台のステーションＳ11〜Ｓ34を向けるタ
ーゲットはターゲットＴ1 に限らず、ターゲットＴ2 又
はＴ3 でもよいが、１つのターゲットに向ける必要があ
る。続いて、最終運動軸の先端１４（即ち、ターゲット
Ｔ1〜Ｔ3 ）を移動させるとともに、各ステーションＳ
11〜Ｓ34から移動中における多数点間の変位データを入
力する（ステップ２０２）。ターゲットＴ1 〜Ｔ3 は連
続的に移動させてもよいし、変位測定毎に停止させるよ
うにしてもよい。
【００２２】次に、ステップ２０２で入力した各ステー
ションＳ11〜Ｓ34からの多数点間の変位データを使って
演算処理し、未知数（１２台のステーションＳ11〜Ｓ34
の位置及びターゲットＴ1 の位置（初期位置）を求める
（ステップ２０４）。尚、上記各位置は、例えばステー
ションＳ11を基準位置（０，０，０）として、それぞれ
同一座標系における座標位置として求める。
ションＳ11〜Ｓ34からの多数点間の変位データを使って
演算処理し、未知数（１２台のステーションＳ11〜Ｓ34
の位置及びターゲットＴ1 の位置（初期位置）を求める
（ステップ２０４）。尚、上記各位置は、例えばステー
ションＳ11を基準位置（０，０，０）として、それぞれ
同一座標系における座標位置として求める。
【００２３】次に、図１の点線に示すようにステーショ
ンＳ11〜Ｓ14をターゲットＴ1 に向けたままの状態で、
図１の一点鎖線に示すようにステーションＳ21〜Ｓ24を
ターゲットＴ2 に向け、図１の二点鎖線に示すようにス
テーションＳ31〜Ｓ34をターゲットＴ3 に向け（ステッ
プ２０６）、続いて、ターゲットＴ1 〜Ｔ3 を移動させ
るとともに、各ステーションＳ11〜Ｓ34から移動中にお
ける多数点間の変位データを入力する（ステップ２０
８）。
ンＳ11〜Ｓ14をターゲットＴ1 に向けたままの状態で、
図１の一点鎖線に示すようにステーションＳ21〜Ｓ24を
ターゲットＴ2 に向け、図１の二点鎖線に示すようにス
テーションＳ31〜Ｓ34をターゲットＴ3 に向け（ステッ
プ２０６）、続いて、ターゲットＴ1 〜Ｔ3 を移動させ
るとともに、各ステーションＳ11〜Ｓ34から移動中にお
ける多数点間の変位データを入力する（ステップ２０
８）。
【００２４】そして、ステップ２１０では、ステップ２
０４で求めたターゲットＴ1 の初期位置とステップ２０
８で入力したステーションＳ11〜Ｓ14からの変位データ
に基づいてターゲットＴ1 の位置を逐次算出する。尚、
ターゲットＴ1 の初期位置が求められているため、ステ
ーションＳ11〜Ｓ14からの４つの変位データのうちの少
なくとも３つの変位データがあれば、ターゲットＴ1 の
位置を求めることができるが、４つの変位データを使用
すれば、冗長性を持たせることができ、或いは１つのス
テーションとターゲットＴ1 との間の光路に障害物があ
っても測定を行うことができる。また、上記のようにし
てターゲットＴ1 の位置を逐次算出しながら、ステップ
２０８で入力したステーションＳ21〜Ｓ24からの多数点
間の変位データを使って演算処理し、ターゲットＴ2 の
位置（初期位置）を求め、同様にしてステップ２０８で
入力したステーションＳ31〜Ｓ34からの多数点間の変位
データを使って演算処理し、ターゲットＴ3 の位置（初
期位置）を求める。
０４で求めたターゲットＴ1 の初期位置とステップ２０
８で入力したステーションＳ11〜Ｓ14からの変位データ
に基づいてターゲットＴ1 の位置を逐次算出する。尚、
ターゲットＴ1 の初期位置が求められているため、ステ
ーションＳ11〜Ｓ14からの４つの変位データのうちの少
なくとも３つの変位データがあれば、ターゲットＴ1 の
位置を求めることができるが、４つの変位データを使用
すれば、冗長性を持たせることができ、或いは１つのス
テーションとターゲットＴ1 との間の光路に障害物があ
っても測定を行うことができる。また、上記のようにし
てターゲットＴ1 の位置を逐次算出しながら、ステップ
２０８で入力したステーションＳ21〜Ｓ24からの多数点
間の変位データを使って演算処理し、ターゲットＴ2 の
位置（初期位置）を求め、同様にしてステップ２０８で
入力したステーションＳ31〜Ｓ34からの多数点間の変位
データを使って演算処理し、ターゲットＴ3 の位置（初
期位置）を求める。
【００２５】ステップ２１２では、移動体の位置及び姿
勢を逐次測定する。即ち、上記ステップ２１０の処理が
行われた段階では、ある時刻ｔn における３つのターゲ
ットの位置Ｔ1 （ｘ1,ｙ1,ｚ1 ）, Ｔ2 （ｘ2,ｙ
2,ｚ2 ）, Ｔ3 （ｘ3,ｙ3,ｚ3 ）が求められている。従
って、その後、ターゲットＴ1 〜Ｔ3 を移動させらなが
ら各ターゲットに向けられている４つのステーションか
ら変位データを取り込むことにより、３つのターゲット
Ｔ1 〜Ｔ3 の位置を逐次算出することができる。即ち、
時刻ｔn におけるターゲットＴ1 の位置と、時刻ｔn か
ら時刻ｔn+1 において測定されるステーションＳ11〜Ｓ
14からの少なくとも３つの変位データに基づいて時刻ｔ
n+1 におけるターゲットＴ1 の位置を算出することがで
きる。同様にして、時刻ｔn におけるターゲットＴ2 の
位置と、時刻ｔn から時刻ｔn+1 において測定されるス
テーションＳ21〜Ｓ24からの少なくとも３つの変位デー
タに基づいて時刻ｔn+1 におけるターゲットＴ2 の位置
を算出することができ、時刻ｔnにおけるターゲットＴ
3 の位置と、時刻ｔn から時刻ｔn+1 において測定され
るステーションＳ31〜Ｓ34からの少なくとも３つの変位
データに基づいて時刻ｔn+ 1 におけるターゲットＴ3 の
位置を算出することができる。
勢を逐次測定する。即ち、上記ステップ２１０の処理が
行われた段階では、ある時刻ｔn における３つのターゲ
ットの位置Ｔ1 （ｘ1,ｙ1,ｚ1 ）, Ｔ2 （ｘ2,ｙ
2,ｚ2 ）, Ｔ3 （ｘ3,ｙ3,ｚ3 ）が求められている。従
って、その後、ターゲットＴ1 〜Ｔ3 を移動させらなが
ら各ターゲットに向けられている４つのステーションか
ら変位データを取り込むことにより、３つのターゲット
Ｔ1 〜Ｔ3 の位置を逐次算出することができる。即ち、
時刻ｔn におけるターゲットＴ1 の位置と、時刻ｔn か
ら時刻ｔn+1 において測定されるステーションＳ11〜Ｓ
14からの少なくとも３つの変位データに基づいて時刻ｔ
n+1 におけるターゲットＴ1 の位置を算出することがで
きる。同様にして、時刻ｔn におけるターゲットＴ2 の
位置と、時刻ｔn から時刻ｔn+1 において測定されるス
テーションＳ21〜Ｓ24からの少なくとも３つの変位デー
タに基づいて時刻ｔn+1 におけるターゲットＴ2 の位置
を算出することができ、時刻ｔnにおけるターゲットＴ
3 の位置と、時刻ｔn から時刻ｔn+1 において測定され
るステーションＳ31〜Ｓ34からの少なくとも３つの変位
データに基づいて時刻ｔn+ 1 におけるターゲットＴ3 の
位置を算出することができる。
【００２６】このようにして３つのターゲットＴ1 〜Ｔ
3 の位置が測定されれば、Ｌ字バー１０或いはＬ字バー
１０に一定の関係で固定されているプローブ１２の姿勢
を求めることができ、例えばプローブ１２が測定物に接
触したときの上記３つのターゲットＴ1 〜Ｔ3 の位置か
ら測定物の接触点の座標を求めることができる。また、
ロボット等の最終運動軸に設けられたアーム先端の３次
元位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び姿勢（ローリング、ピッチン
グ、ヨーイング）を求めることができ、これによりロボ
ット等が指令通りの移動しているか否かの性能試験等を
行うことができる。
3 の位置が測定されれば、Ｌ字バー１０或いはＬ字バー
１０に一定の関係で固定されているプローブ１２の姿勢
を求めることができ、例えばプローブ１２が測定物に接
触したときの上記３つのターゲットＴ1 〜Ｔ3 の位置か
ら測定物の接触点の座標を求めることができる。また、
ロボット等の最終運動軸に設けられたアーム先端の３次
元位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び姿勢（ローリング、ピッチン
グ、ヨーイング）を求めることができ、これによりロボ
ット等が指令通りの移動しているか否かの性能試験等を
行うことができる。
【００２７】尚、上記実施例では、ステップ２０４でタ
ーゲットＴ1 の初期位置を算出するようにしたが、これ
に限らず、ステップ２１０でターゲットＴ2,ターゲット
Ｔ3と同様にしてターゲットＴ1 の初期位置を求めるよ
うにしてもよい。次に、図３に示すフローチャートを参
照しながら移動体の位置及び姿勢の測定方法の他の実施
例について説明する。尚、この実施例では、９台のステ
ーションＳ11〜Ｓ14, Ｓ21〜Ｓ23, Ｓ31, 及びＳ32を使
用するようにしている。
ーゲットＴ1 の初期位置を算出するようにしたが、これ
に限らず、ステップ２１０でターゲットＴ2,ターゲット
Ｔ3と同様にしてターゲットＴ1 の初期位置を求めるよ
うにしてもよい。次に、図３に示すフローチャートを参
照しながら移動体の位置及び姿勢の測定方法の他の実施
例について説明する。尚、この実施例では、９台のステ
ーションＳ11〜Ｓ14, Ｓ21〜Ｓ23, Ｓ31, 及びＳ32を使
用するようにしている。
【００２８】先ず、９台のステーションＳ11〜Ｓ14, Ｓ
21〜Ｓ23, Ｓ31, Ｓ32をそれぞれターゲットＴ1 に向け
（ステップ３００）、ターゲットＴ1 〜Ｔ3 を移動させ
るとともに、各ステーションから移動中における多数点
間の変位データを入力する（ステップ３０２）。続い
て、ステップ３０２で入力した各ステーションからの多
数点間の変位データを使って演算処理し、９台のステー
ションの位置及びターゲットＴ1 の位置（初期位置）を
求める（ステップ３０４）。
21〜Ｓ23, Ｓ31, Ｓ32をそれぞれターゲットＴ1 に向け
（ステップ３００）、ターゲットＴ1 〜Ｔ3 を移動させ
るとともに、各ステーションから移動中における多数点
間の変位データを入力する（ステップ３０２）。続い
て、ステップ３０２で入力した各ステーションからの多
数点間の変位データを使って演算処理し、９台のステー
ションの位置及びターゲットＴ1 の位置（初期位置）を
求める（ステップ３０４）。
【００２９】次に、４台のステーションＳ21〜Ｓ23, Ｓ
14をターゲットＴ2 に向け（ステップ３０６）、残りの
ステーションはターゲットＴ1 に向けたままの状態でタ
ーゲットＴ1 〜Ｔ3 を移動させるとともに、各ステーシ
ョンから移動中における多数点間の変位データを入力す
る（ステップ３０８）。そして、ステップ３１０では、
ステップ３０４で求めたターゲットＴ1 の初期位置とス
テップ３０８で入力した少なくともステーションＳ11〜
Ｓ13からの変位データに基づいてターゲットＴ 1 の位置
を逐次算出するとともに、４つのステーションＳ21〜Ｓ
23, Ｓ14からの多数点間の変位データを使って演算処理
し、ターゲットＴ2 の位置（初期位置）を求め、更に、
このようにして求めたターゲットＴ1 とＴ2 との位置か
らターゲットＴ1,Ｔ2 間の距離Ｌ1 （図１参照）を算出
する。
14をターゲットＴ2 に向け（ステップ３０６）、残りの
ステーションはターゲットＴ1 に向けたままの状態でタ
ーゲットＴ1 〜Ｔ3 を移動させるとともに、各ステーシ
ョンから移動中における多数点間の変位データを入力す
る（ステップ３０８）。そして、ステップ３１０では、
ステップ３０４で求めたターゲットＴ1 の初期位置とス
テップ３０８で入力した少なくともステーションＳ11〜
Ｓ13からの変位データに基づいてターゲットＴ 1 の位置
を逐次算出するとともに、４つのステーションＳ21〜Ｓ
23, Ｓ14からの多数点間の変位データを使って演算処理
し、ターゲットＴ2 の位置（初期位置）を求め、更に、
このようにして求めたターゲットＴ1 とＴ2 との位置か
らターゲットＴ1,Ｔ2 間の距離Ｌ1 （図１参照）を算出
する。
【００３０】次に、４台のステーションＳ31, Ｓ32, Ｓ
23, Ｓ14をターゲットＴ2 に向け（ステップ３１２）、
残りのステーションＳ11〜Ｓ13はターゲットＴ1 に向
け、ステーションＳ21, Ｓ22はターゲットＴ2 に向けた
ままの状態でターゲットＴ1 〜Ｔ3 を移動させるととも
に、各ステーションから移動中における多数点間の変位
データを入力する（ステップ３１４）。
23, Ｓ14をターゲットＴ2 に向け（ステップ３１２）、
残りのステーションＳ11〜Ｓ13はターゲットＴ1 に向
け、ステーションＳ21, Ｓ22はターゲットＴ2 に向けた
ままの状態でターゲットＴ1 〜Ｔ3 を移動させるととも
に、各ステーションから移動中における多数点間の変位
データを入力する（ステップ３１４）。
【００３１】ステップ３１６では、先ず３つのステーシ
ョンＳ11〜Ｓ13からの変位データに基づいてターゲット
Ｔ1 の位置を算出する。一方、ターゲットＴ2 の位置
は、上記のようにして算出されるターゲットＴ1 の位置
から距離Ｌ1 の所にある。従って、ターゲットＴ2 の位
置は、ターゲットＴ1 の位置と距離Ｌ1 、及び２つのス
テーションＳ21, Ｓ22からの変位データに基づいて算出
する。更に、４つのステーションＳ21〜Ｓ23, Ｓ14から
の多数点間の変位データを使って演算処理し、ターゲッ
トＴ3 の位置（初期位置）を求める。更にまた、このよ
うにして求めた３つのターゲットＴ1 〜Ｔ3 の位置から
ターゲットＴ2,Ｔ3 間の距離Ｌ2 及びターゲットＴ1,Ｔ
3 間の距離Ｌ3 を算出する（図１参照）。
ョンＳ11〜Ｓ13からの変位データに基づいてターゲット
Ｔ1 の位置を算出する。一方、ターゲットＴ2 の位置
は、上記のようにして算出されるターゲットＴ1 の位置
から距離Ｌ1 の所にある。従って、ターゲットＴ2 の位
置は、ターゲットＴ1 の位置と距離Ｌ1 、及び２つのス
テーションＳ21, Ｓ22からの変位データに基づいて算出
する。更に、４つのステーションＳ21〜Ｓ23, Ｓ14から
の多数点間の変位データを使って演算処理し、ターゲッ
トＴ3 の位置（初期位置）を求める。更にまた、このよ
うにして求めた３つのターゲットＴ1 〜Ｔ3 の位置から
ターゲットＴ2,Ｔ3 間の距離Ｌ2 及びターゲットＴ1,Ｔ
3 間の距離Ｌ3 を算出する（図１参照）。
【００３２】次に、ステーションＳ14をターゲットＴ1
に向け、ステーションＳ23をターゲットＴ2 に向ける
（ステップ３１８）。従って、４つのステーションＳ11
〜14はターゲットＴ1 に向けられ、３つのステーション
Ｓ21〜Ｓ23はターゲットＴ2 に向けられ、２つのステー
ションＳ31, Ｔ32はターゲットＴ3 に向けられる。ステ
ップ３２０では、移動体の位置及び姿勢を逐次測定す
る。即ち、上記ステ上記ステップ３１６の処理が行われ
た段階では、ある時刻ｔn における３つのターゲットの
位置Ｔ1 （ｘ1,ｙ1,ｚ1 ）, Ｔ2 （ｘ2,ｙ2,ｚ2 ）, Ｔ
3 （ｘ3,ｙ 3,ｚ3 ）が求められている。従って、その
後、ターゲットＴ1 〜Ｔ3 を移動させらながら、上記の
ように各ターゲットに向けられている９つのステーショ
ンから変位データを取り込むことにより、３つのターゲ
ットＴ1 〜Ｔ3 の位置を逐次算出することができる。
に向け、ステーションＳ23をターゲットＴ2 に向ける
（ステップ３１８）。従って、４つのステーションＳ11
〜14はターゲットＴ1 に向けられ、３つのステーション
Ｓ21〜Ｓ23はターゲットＴ2 に向けられ、２つのステー
ションＳ31, Ｔ32はターゲットＴ3 に向けられる。ステ
ップ３２０では、移動体の位置及び姿勢を逐次測定す
る。即ち、上記ステ上記ステップ３１６の処理が行われ
た段階では、ある時刻ｔn における３つのターゲットの
位置Ｔ1 （ｘ1,ｙ1,ｚ1 ）, Ｔ2 （ｘ2,ｙ2,ｚ2 ）, Ｔ
3 （ｘ3,ｙ 3,ｚ3 ）が求められている。従って、その
後、ターゲットＴ1 〜Ｔ3 を移動させらながら、上記の
ように各ターゲットに向けられている９つのステーショ
ンから変位データを取り込むことにより、３つのターゲ
ットＴ1 〜Ｔ3 の位置を逐次算出することができる。
【００３３】即ち、ターゲットＴ1 の位置は、変位前の
既知の位置と、４つのステーションＳ11〜14からの少な
くとも３つの変位データに基づいて算出され、ターゲッ
トＴ 2 の位置は、変位前の既知の位置と、３つのステー
ションＳ21〜Ｓ23からの３つの変位データ、及びターゲ
ットＴ1 の位置と距離Ｌ1 のうちの少なくとも３つの情
報に基づいて算出され、ターゲットＴ3 の位置は、変位
前の既知の位置と、２つのステーションＳ31，Ｓ32から
の２つの変位データ、ターゲットＴ2 の位置と距離
Ｌ2 、及びターゲットＴ1 の位置と距離Ｌ3 のうちの少
なくとも３つの情報に基づいて算出される。尚、各ター
ゲットの位置算出に際し、それぞれ位置算出に必要な情
報よりも１つ多くの情報を有するため、この情報を冗長
性を持たせるために使用することができる。また、ある
時刻における３つのターゲットＴ1 〜Ｔ3 の位置を算出
したのち、９台のステーションを各ターゲットに３つず
つ振り分けるようにしてもよい。
既知の位置と、４つのステーションＳ11〜14からの少な
くとも３つの変位データに基づいて算出され、ターゲッ
トＴ 2 の位置は、変位前の既知の位置と、３つのステー
ションＳ21〜Ｓ23からの３つの変位データ、及びターゲ
ットＴ1 の位置と距離Ｌ1 のうちの少なくとも３つの情
報に基づいて算出され、ターゲットＴ3 の位置は、変位
前の既知の位置と、２つのステーションＳ31，Ｓ32から
の２つの変位データ、ターゲットＴ2 の位置と距離
Ｌ2 、及びターゲットＴ1 の位置と距離Ｌ3 のうちの少
なくとも３つの情報に基づいて算出される。尚、各ター
ゲットの位置算出に際し、それぞれ位置算出に必要な情
報よりも１つ多くの情報を有するため、この情報を冗長
性を持たせるために使用することができる。また、ある
時刻における３つのターゲットＴ1 〜Ｔ3 の位置を算出
したのち、９台のステーションを各ターゲットに３つず
つ振り分けるようにしてもよい。
【００３４】このようにして、３つのターゲットＴ1 〜
Ｔ3 の位置が測定されれば、前述したように移動体の位
置及び姿勢を測定することができる。次に、本発明に係
る移動体の位置及び姿勢の測定方法を実施するために必
要な最小のステーション数は、ステーションＳ11〜Ｓ
14, Ｓ21，Ｓ22, 及びＳ31の７台とすることができる。
Ｔ3 の位置が測定されれば、前述したように移動体の位
置及び姿勢を測定することができる。次に、本発明に係
る移動体の位置及び姿勢の測定方法を実施するために必
要な最小のステーション数は、ステーションＳ11〜Ｓ
14, Ｓ21，Ｓ22, 及びＳ31の７台とすることができる。
【００３５】この場合には、図２の実施例でも説明した
ように各ターゲット間の３つの距離を利用する。各ター
ゲット間の３つの距離Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 は、予め測定し
ておいてもよいし、或いは以下のよういして測定するこ
とができる。即ち、７台のステーションがあれば、ある
ターゲットに３台のステーションを向け、他の１つのタ
ーゲットに４台のステーションを向けることにより、あ
るターゲットの位置を逐次算出するとともに、他のター
ゲットに向けられている４つのステーションからの多数
点間の変位データを使って演算処理することにより、他
のターゲットの位置（初期位置）を求めることができ
る。このようにして、同一時刻における２つのターゲッ
トの位置を算出することにより、各ターゲット間の距離
を求めることができる。
ように各ターゲット間の３つの距離を利用する。各ター
ゲット間の３つの距離Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 は、予め測定し
ておいてもよいし、或いは以下のよういして測定するこ
とができる。即ち、７台のステーションがあれば、ある
ターゲットに３台のステーションを向け、他の１つのタ
ーゲットに４台のステーションを向けることにより、あ
るターゲットの位置を逐次算出するとともに、他のター
ゲットに向けられている４つのステーションからの多数
点間の変位データを使って演算処理することにより、他
のターゲットの位置（初期位置）を求めることができ
る。このようにして、同一時刻における２つのターゲッ
トの位置を算出することにより、各ターゲット間の距離
を求めることができる。
【００３６】さて、同一時刻における２つのターゲット
の位置を求める場合には、上記のようにして行うことが
できるが、同一時刻における３つのターゲットの位置を
求める場合には、各ターゲット間の３つの距離を有効に
使用する。今、ターゲットＴ1 及びＴ2 の位置が既知の
状態とすると、ターゲットＴ1 に３つのステーションＳ
11〜Ｓ13を向け、ターゲットＴ2 に２つのステーション
Ｓ 21，Ｓ22を向け、ターゲットＴ3 に２つのステーショ
ンＳ14, Ｓ31を向ける。そして、ターゲットＴ1 〜Ｔ3
を移動させるとともに、各ステーションから移動中にお
ける多数点間の変位データを入力する。ターゲットＴ1
の位置は、３つのステーションＳ11〜Ｓ13からの変位デ
ータに基づいて算出でき、ターゲットＴ2 の位置は、２
つのステーションＳ21，Ｓ22からの変位データと、上記
のようにして算出されるターゲットＴ1 の位置及び距離
Ｌ1 から算出できる。
の位置を求める場合には、上記のようにして行うことが
できるが、同一時刻における３つのターゲットの位置を
求める場合には、各ターゲット間の３つの距離を有効に
使用する。今、ターゲットＴ1 及びＴ2 の位置が既知の
状態とすると、ターゲットＴ1 に３つのステーションＳ
11〜Ｓ13を向け、ターゲットＴ2 に２つのステーション
Ｓ 21，Ｓ22を向け、ターゲットＴ3 に２つのステーショ
ンＳ14, Ｓ31を向ける。そして、ターゲットＴ1 〜Ｔ3
を移動させるとともに、各ステーションから移動中にお
ける多数点間の変位データを入力する。ターゲットＴ1
の位置は、３つのステーションＳ11〜Ｓ13からの変位デ
ータに基づいて算出でき、ターゲットＴ2 の位置は、２
つのステーションＳ21，Ｓ22からの変位データと、上記
のようにして算出されるターゲットＴ1 の位置及び距離
Ｌ1 から算出できる。
【００３７】一方、ターゲットＴ3 の位置（初期位置）
は、２つのステーションＳ14, Ｓ31からの変位データ
と、上記のようにして算出されるターゲットＴ2 の位置
及び距離Ｌ2 、ターゲットＴ1 の位置及び距離Ｌ3 の４
つの多数点間の情報を使って演算処理することにより求
めることができる。このようにして同一時刻における３
つのターゲットＴ1 〜Ｔ3 の位置が求められると、７台
のステーションからの７つの変位データと、３つの距離
Ｌ1 〜Ｌ3 の合計１０個のデータがあるため、３つのタ
ーゲットＴ1 〜Ｔ3 を追尾しながら各ターゲットの位置
を求める場合には、１つ余る。この場合には、最も測定
精度に影響があるターゲット、例えばターゲットＴ1 に
４台のステーションＳ11〜Ｓ14を向け、ターゲットＴ1
の位置測定に冗長性を持たせるのが好ましい。
は、２つのステーションＳ14, Ｓ31からの変位データ
と、上記のようにして算出されるターゲットＴ2 の位置
及び距離Ｌ2 、ターゲットＴ1 の位置及び距離Ｌ3 の４
つの多数点間の情報を使って演算処理することにより求
めることができる。このようにして同一時刻における３
つのターゲットＴ1 〜Ｔ3 の位置が求められると、７台
のステーションからの７つの変位データと、３つの距離
Ｌ1 〜Ｌ3 の合計１０個のデータがあるため、３つのタ
ーゲットＴ1 〜Ｔ3 を追尾しながら各ターゲットの位置
を求める場合には、１つ余る。この場合には、最も測定
精度に影響があるターゲット、例えばターゲットＴ1 に
４台のステーションＳ11〜Ｓ14を向け、ターゲットＴ1
の位置測定に冗長性を持たせるのが好ましい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る移動体
の位置及び姿勢の測定方法によれば、移動体側には同一
直線上にない３つの逆反射体を持たせるだけでよく、移
動体を追尾しながらその移動体の位置及び姿勢を高精度
に測定することができる。
の位置及び姿勢の測定方法によれば、移動体側には同一
直線上にない３つの逆反射体を持たせるだけでよく、移
動体を追尾しながらその移動体の位置及び姿勢を高精度
に測定することができる。
【図１】図１は本発明に係る移動体の位置及び姿勢の測
定方法を説明するために用いた全体の概略構成図であ
る。
定方法を説明するために用いた全体の概略構成図であ
る。
【図２】図２は本発明に係る測定方法の一実施例を説明
するために用いたフローチャートである。
するために用いたフローチャートである。
【図３】図３は本発明に係る測定方法の他の実施例を説
明するために用いたフローチャートである。
明するために用いたフローチャートである。
【図４】図４は追尾式レーザ干渉計（ステーション）の
一例を説明するために用いた斜視図である。
一例を説明するために用いた斜視図である。
１０…Ｌ字バー １２…プローブ １４…最終運動軸の先端 １６…演算処理部 Ｔ1 〜Ｔ3 …ターゲット Ｓ11〜Ｓ34…追尾式レーザ干渉計（ステーション）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊田 幸司 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院 計量研究所内 (72)発明者 谷村 吉久 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業 技術院 計量研究所内 (72)発明者 中俣 透 東京都三鷹市下連雀９丁目７番１号 株 式会社東京精密内 (72)発明者 黒沢 俊郎 東京都三鷹市下連雀９丁目７番１号 株 式会社東京精密内 (72)発明者 高井 望 東京都三鷹市下連雀９丁目７番１号 株 式会社東京精密内 審査官 岡田 卓弥 (56)参考文献 特開 平２−159504（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 9/00 - 9/10 G01B 11/00 - 11/30
Claims (2)
- 【請求項１】 それぞれ同一直線上にない第１、第２及
び第３の逆反射体を３次元位置及び姿勢が変化する移動
体に固定し、 前記第１、第２及び第３の逆反射体のうちのいずれかを
追尾し、その追尾している逆反射体の変位を測定する少
なくとも７台の追尾式レーザ干渉計をそれぞれ所定位置
に固定し、 各追尾式レーザ干渉計をいずれか１つの逆反射体に向
け、前記移動体を移動させながら各追尾式レーザ干渉計
によってそれぞれ測定される変位に基づいて所定の座標
系における各追尾式レーザ干渉計の位置を算出し、 ある時刻ｔn における前記第１の逆反射体の前記座標系
における位置と、時刻ｔn から時刻ｔn+1 までの間にお
ける前記第１の逆反射体を追尾する少なくとも３台の追
尾式レーザ干渉計によってそれぞれ測定される３つ以上
の変位とに基づいて時刻ｔn+1 における第１の逆反射体
の位置を算出し、 前記時刻ｔn における前記第２の逆反射体の前記座標系
における位置と、時刻ｔn から時刻ｔn+1 までの間にお
ける前記第２の逆反射体を追尾する少なくとも２台の追
尾式レーザ干渉計によってそれぞれ測定される２つ以上
の変位及び前記時刻ｔn+1 における前記第１の逆反射体
の位置からの第２の逆反射体の距離のうちの３つ以上の
情報に基づいて時刻ｔn+1 における第２の逆反射体の位
置を算出し、 前記時刻ｔn における前記第３の逆反射体の前記座標系
における位置と、時刻ｔn から時刻ｔn+1 までの間にお
ける前記第２の逆反射体を追尾する少なくとも１台の追
尾式レーザ干渉計によって測定される１つ以上の変位、
前記時刻ｔn+1における前記第１の逆反射体の位置から
の第３の逆反射体の距離及び前記時刻ｔ n+1 における前
記第２の逆反射体の位置からの第３の逆反射体の距離の
うちの３つ以上の情報に基づいて時刻ｔn+1 における第
３の逆反射体の位置を算出し、 上記のようにして算出される前記第１、第２及び第３の
逆反射体の位置から任意の時刻における移動体の位置及
び姿勢を測定することを特徴とする移動体の位置及び姿
勢の測定方法。 - 【請求項２】 各逆反射体間の距離は、同一時刻におけ
る各逆反射体の位置に基づいて算出することを特徴とす
る請求項１の移動体の位置及び姿勢の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12544494A JP2795613B2 (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 移動体の位置及び姿勢の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12544494A JP2795613B2 (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 移動体の位置及び姿勢の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07332923A JPH07332923A (ja) | 1995-12-22 |
| JP2795613B2 true JP2795613B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=14910244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12544494A Expired - Lifetime JP2795613B2 (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 移動体の位置及び姿勢の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2795613B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6563569B2 (en) | 2000-09-25 | 2003-05-13 | Agency Of Industrial Science & Technology, Ministry Of International Trade & Industry | Laser tracking interferometric length measuring instrument and method of measuring length and coordinates using the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7800758B1 (en) | 1999-07-23 | 2010-09-21 | Faro Laser Trackers, Llc | Laser-based coordinate measuring device and laser-based method for measuring coordinates |
| DE10118392A1 (de) | 2001-04-13 | 2002-11-07 | Zeiss Carl | System und Verfahren zum Bestimmen einer Position oder/und Orientierung zweier Objekte relativ zueinander sowie Strahlführungsanordnung, Interferometeranordnung und Vorrichtung zum Ändern einer optischen Weglänge zum Einsatz in einem solchen System und Verfahren |
| KR100421428B1 (ko) * | 2001-04-24 | 2004-03-09 | 한국과학기술원 | 반사체를 이용한 미소 6자유도 운동 측정 장치 |
| JP5244339B2 (ja) * | 2007-06-20 | 2013-07-24 | 株式会社ミツトヨ | 追尾式レーザ干渉計および追尾式レーザ干渉計の復帰方法 |
| WO2023170877A1 (ja) * | 2022-03-10 | 2023-09-14 | 株式会社ニコン | 測定装置、ロボットシステム、管理方法、ターゲット部材、および測定方法 |
-
1994
- 1994-06-07 JP JP12544494A patent/JP2795613B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6563569B2 (en) | 2000-09-25 | 2003-05-13 | Agency Of Industrial Science & Technology, Ministry Of International Trade & Industry | Laser tracking interferometric length measuring instrument and method of measuring length and coordinates using the same |
| US6870605B2 (en) | 2000-09-25 | 2005-03-22 | Agency Of Industrial Science And Technology, Ministry Of International Trade And Industry | Method of measuring length and coordinates using laser tracking interferometric length measuring instruments |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07332923A (ja) | 1995-12-22 |
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