JP5797346B2 - Laser tracker shared with a 6-DOF probe having a separable spherical reflector - Google Patents
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Description
関連出願の相互参照
本願は、2012年1月30日出願の米国仮特許出願第61/592,049号の利益を主張するものであり、その内容を参照によって本願に援用する。本願はまた、2011年3月3日出願の米国仮特許出願第61/448,823号の利益を主張する2012年2月29日出願の米国特許出願第13/407,983号の利益も主張するものであり、それらの内容を参照によって本願に援用する。米国特許出願第13/407,983号はまた、2011年2月14日出願の米国仮特許出願第61/442,452号の利益を主張する、2012年2月10日出願の米国特許出願第13/370,339号の利益も主張するものであり、それらの内容を参照によって本願に援用する。米国特許出願第13/407,983号はまた、2011年4月15日出願の米国仮特許出願第61/475,703号および2012年1月30日出願の米国仮特許出願第61/592,049号の利益も主張するものであり、それらの内容を参照によって本願に援用する。
This application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 61 / 592,049, filed Jan. 30, 2012, the contents of which are hereby incorporated by reference. This application also claims the benefit of US Patent Application No. 13 / 407,983, filed February 29, 2012, which claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 61 / 448,823, filed March 3, 2011. The contents of which are incorporated herein by reference. U.S. Patent Application No. 13 / 407,983 also claims U.S. Patent Application No. 61 / 442,452, filed Feb. 14, 2011, which claims the benefit of U.S. Provisional Patent Application No. 61 / 442,452. The benefit of 13 / 370,339 is also claimed, the contents of which are incorporated herein by reference. U.S. Patent Application No. 13 / 407,983 is also incorporated in U.S. Provisional Patent Application No. 61 / 475,703, filed Apr. 15, 2011, and U.S. Provisional Patent Application No. 61/592, filed on Jan. 30, 2012. The benefit of No. 049 is also claimed, the contents of which are incorporated herein by reference.
本願は座標測定装置に関する。1種の座標測定装置は、ある地点の三次元(3D)座標を、その地点にレーザビームを送ることによって測定する機器の分類に属する。レーザビームは、その地点に直接衝突しても、またはその地点と接触するレトロリフレクタターゲットに衝突してもよい。いずれの場合も、この機器はターゲットまでの距離と2つの角度を測定することによって、その地点の座標を判定する。距離は、絶対距離計または干渉計等の距離測定装置で測定される。角度は、角度エンコーダ等の角度測定装置で測定される。機器内のジンバル式ビームステアリング機構が、レーザビームを関心対象地点へと案内する。 The present application relates to a coordinate measuring apparatus. One type of coordinate measuring device belongs to the category of equipment that measures the three-dimensional (3D) coordinates of a point by sending a laser beam to that point. The laser beam may collide directly with the point, or impinge on a retro-reflector target that contacts the point. In either case, the instrument determines the coordinates of the point by measuring the distance to the target and two angles. The distance is measured by a distance measuring device such as an absolute distance meter or an interferometer. The angle is measured by an angle measuring device such as an angle encoder. A gimbal beam steering mechanism in the instrument guides the laser beam to the point of interest.
レーザトラッカは、それが発生する1つまたは複数のレーザビームでレトロリフレクタを追跡する、ある特定の種類の座標測定装置である。レーザトラッカと密接に関係する座標測定装置は、レーザスキャナとトータルステーションである。レーザスキャナは、1つまたは複数のレーザビームをある表面上の地点に段階式に照射する。そして、その表面からの散乱光をピックアップし、この光から各地点までの距離と2つの角度を判定する。トータルステーションは、測量用に使用されることが最も多いが、拡散的に散乱する、または回帰反射性のターゲットの座標の測定にも使用できる。以下、レーザトラッカという用語は、レーザスキャナとトータルステーションを含む広い意味で使用される。 A laser tracker is a specific type of coordinate measuring device that tracks a retro-reflector with one or more laser beams it generates. Coordinate measuring devices closely related to the laser tracker are a laser scanner and a total station. Laser scanners irradiate a point on a surface with one or more laser beams in a stepwise fashion. Then, the scattered light from the surface is picked up, and the distance from this light to each point and two angles are determined. Total stations are most often used for surveying, but can also be used to measure the coordinates of diffusely scattered or retroreflective targets. Hereinafter, the term laser tracker is used in a broad sense including a laser scanner and a total station.
通常、レーザトラッカはレーザビームをレトロリフレクタターゲットに送る。一般的な種類のレトロリフレクタターゲットは、鋼球一体加工レトロリフレクタ(spherically mounted retroreflctor(SMR))であり、これは金属球の中に埋め込まれたコーナキューブレトロリフレクタを含む。コーナキューブレトロリフレクタは、相互に垂直な3つの鏡を含む。3つの鏡の共通の交差点である頂点が、球の中心に位置する。球内にコーナキューブをこのように位置付けることによって、SMRが回転しても、頂点からSMRが載っている面までの垂直方向の距離は一定のままである。その結果、レーザトラッカはある表面の3D座標を、SMRがその表面上で移動する間にその位置に追従することによって測定できる。これを言い換えれば、レーザトラッカは3自由度(1つの半径方向の距離と2つの角度)の測定だけを行えば、ある表面の3D座標を十分に特徴付けることができる。 Usually, a laser tracker sends a laser beam to a retro-reflector target. A common type of retroreflector target is a spherically mounted retroreflector (SMR), which includes a corner cube retroreflector embedded in a metal sphere. The corner cube retro reflector includes three mirrors that are perpendicular to each other. The vertex that is the common intersection of the three mirrors is located at the center of the sphere. By positioning the corner cube in this way in the sphere, the vertical distance from the apex to the surface on which the SMR rests remains constant even when the SMR rotates. As a result, the laser tracker can measure the 3D coordinates of a surface by following its position as the SMR moves on the surface. In other words, a laser tracker can fully characterize the 3D coordinates of a surface if it only measures three degrees of freedom (one radial distance and two angles).
1種のレーザトラッカは、干渉計(IFM)だけを搭載し、絶対距離計(ADM)を持たない。ある物体がこれらのトラッカのうちの1つからのレーザビームの経路をブロックすると、IFMはその距離基準を失う。すると、オペレータはレトロリフレクタを既知の位置まで追跡することによって基準距離にリセットしてから測定を継続しなければならない。この制約を回避する方法は、ADMをトラッカの中に入れることである。ADMはポイントアンドシュート式に距離を測定でき、これについては後でより詳しく説明する。レーザトラッカの中には、干渉計がなく、ADMしか含まないものがある。その内容を参照によって本願に援用するBridgesらの米国特許第7,352,446号(以下、「‘446号特許」という)は、移動するターゲットの正確な走査が可能な、ADMのみを有する(IFMを持たない)レーザトラッカを開示している。’446号特許以前は、絶対距離計では応答速度が遅く、移動するターゲットの位置を正確に見つけることができなかった。 One type of laser tracker has only an interferometer (IFM) and no absolute distance meter (ADM). If an object blocks the path of the laser beam from one of these trackers, the IFM loses its distance criteria. The operator must then reset the reference distance by tracking the retroreflector to a known position before continuing the measurement. A way to circumvent this restriction is to put the ADM in a tracker. ADM can measure distance in a point-and-shoot manner, which will be described in more detail later. Some laser trackers do not have an interferometer and contain only ADMs. US Patent No. 7,352,446 to Bridges et al. (Hereinafter "the '446 patent"), the contents of which are incorporated herein by reference, has only an ADM capable of accurately scanning a moving target ( A laser tracker that does not have an IFM is disclosed. Prior to the '446 patent, the absolute rangefinder had a slow response speed and could not accurately locate the moving target.
レーザトラッカ内のジンバル機構を使って、レーザビームをトラッカからSMRに案内することができる。SMRにより回帰反射された光の一部がレーザトラッカに入り、位置検出器へと通貨する。レーザトラッカ内の制御システムは、位置検出器上の光の位置を利用してレーザトラッカの機械軸の回転角度を調節することにより、レーザビームをSMRの中心に保持できる。このようにして、トラッカは関心対象の物体の表面上を移動するSMRに追従(これを追跡)することができる。レーザトラッカに使用されるジンバル機構は、他の様々な用途に使用してもよい。単純な例として、レーザトラッカは、可視ポインタビームを有するが距離計を持たないジンバルステアリング装置の中で使用して、光ビームを一連のレトロリフレクタターゲットへと誘導し、ターゲットの各々の角度を測定してもよい。 A gimbal mechanism in the laser tracker can be used to guide the laser beam from the tracker to the SMR. Part of the light that is retro-reflected by the SMR enters the laser tracker and currency to the position detector. The control system in the laser tracker can maintain the laser beam at the center of the SMR by adjusting the rotation angle of the mechanical axis of the laser tracker using the position of the light on the position detector. In this way, the tracker can follow (track) the SMR moving on the surface of the object of interest. The gimbal mechanism used in the laser tracker may be used for various other applications. As a simple example, a laser tracker is used in a gimbal steering system with a visible pointer beam but no rangefinder to guide the light beam to a series of retro-reflector targets and measure the angle of each of the targets May be.
角度エンコーダ等の角度測定装置がトラッカの機械軸に取り付けられる。レーザトラッカによって行われる1つの距離測定と2つの角度測定は、SMRの三次元位置を完全に特定するのに十分である。 An angle measuring device such as an angle encoder is attached to the mechanical shaft of the tracker. One distance measurement and two angle measurements made by the laser tracker are sufficient to fully identify the three-dimensional position of the SMR.
通常の3自由度ではなく、6自由度測定のためのいくつかのレーザトラッカが入手可能であるか、これまでに提案されている。例示的な6自由度(6−degree−of−freedom(6−DOF))システムは、その内容を参照によって本願に援用するBridgesらの米国特許第7,800,758号(以下、「‘758号特許」という)と、その内容を参照によって本願に援用するBridgesらの米国特許出願公開第2010/0128259号に記載されている。 Several laser trackers are available or have been proposed so far for measuring 6 degrees of freedom rather than the usual 3 degrees of freedom. An exemplary 6-degree-of-freedom (6-DOF) system is disclosed in US Pat. No. 7,800,758 to Bridges et al. (Hereinafter “'758”), the contents of which are incorporated herein by reference. No. Patent No. 2010/0128259 by Bridges et al., The contents of which are incorporated herein by reference.
過去において、6−DOFプローブとSMRは比較的高価な別々のアクセサリであった。必要とされるのは、比較的安価で、SMRと6−DOFプローブの機能性を複合させたアクセサリである。 In the past, the 6-DOF probe and SMR were separate accessories that were relatively expensive. What is needed is an accessory that is relatively inexpensive and combines the functionality of SMR and 6-DOF probes.
プローブ中心の三次元座標を測定する方法は、鋼球一体加工レトロリフレクタを提供するステップを含み、鋼球一体加工レトロリフレクタは、レトロリフレクタ本体に取り付けられたレトロリフレクタを含み、レトロリフレクタ本体が、その外面の第一の部分に第一の球状体を有し、第一の部分はターゲット中心を有し、レトロリフレクタは、第一の光ビームを受け取って第二の光ビームを返すように構成され、第二の光ビームは第一の光ビームの一部であり、第二の光ビームは第一の光ビームの方向と実質的に反対の方向に進む。この方法はまた、プローブアセンブリを提供するステップを含み、プローブアセンブリはプローブスタイラスと、プローブヘッドと、を含み、プローブスタイラスはプローブ先端を含み、プローブ先端はその表面の第二の部分に第二の球状体を有し、第二の部分はプローブ中心を有し、プローブヘッドは、鋼球一体加工レトロリフレクタを受け、鋼球一体加工レトロリフレクタがターゲット中心の周囲で回転できるようにし、その間、ターゲット中心をプローブアセンブリに関して実質的に一定の位置に保つように構成される。方法は、方位センサを提供するステップであって、方位センサがプローブアセンブリの3方位自由度測定を行うように構成されているようなステップと、座標測定装置を提供するステップと、をさらに含み、座標測定装置は第一のモータと、第二のモータと、第一の角度測定装置と、第二の角度測定装置と、距離計と、位置検出器と、制御システムと、プロセッサと、含み、第一のモータと第二のモータは協働で第一の光ビームを第一の方向に案内するように構成され、第一の方向は第一の軸の周囲での第一の回転角度と第二の軸の周囲での第二の回転角度により決定され、第一の回転角度は第一のモータによって生成され、第二の回転角度は第二のモータによって生成され、第一の角度測定装置は第一の回転角度を測定するように構成され、第二の角度測定装置は第二の回転角度を測定するように構成され、距離計は、座標測定装置から鋼球一体加工レトロリフレクタまでの第一の距離を、少なくとも一部に、第一の光検出器が受け取った第二の光ビームの第三の部分に基づいて測定するように構成され、位置検出器は、位置検出器上の第二の光ビームの第四の部分の位置に応答して第一の信号を生成するように構成され、制御システムは、第一のモータに第二の信号を、および第二のモータに第三の信号を送信するように構成され、第二の信号と第三の信号は、少なくとも一部に、第一の信号に基づいており、制御システムは、第一の光ビームの第一の方向を、鋼球一体加工レトロリフレクタの空間内の位置に合わせて調節するように構成され、プロセッサは、プローブ中心の三次元座標を判定するように構成され、三次元座標は、少なくとも一部に、第一の距離、第一の回転角度、第二の回転角度、3方位自由度に基づく。方法はまた、鋼球一体加工レトロリフレクタをプローブヘッドに設置するステップと、第一の光ビームを座標測定装置から鋼球一体加工レトロリフレクタへと案内するステップと、第一の距離を測定するステップと、第一の回転角度を測定するステップと、第二の回転角度を測定するステップと、3方位自由度測定を、少なくとも一部に、方位センサにより供給される情報に基づいて行うステップと、プローブ中心の三次元座標を、少なくとも一部に、第一の距離、第一の回転角度、第二の回転角度、3方位自由度に基づいて計算するステップと、プローブ中心の三次元座標を保存するステップと、を含む。 A method for measuring three-dimensional coordinates of a probe center includes providing a steel ball integrated retroreflector, the steel ball integrated retroreflector including a retro reflector attached to the retroreflector body, wherein the retroreflector body is The first portion of the outer surface has a first sphere, the first portion has a target center, and the retroreflector is configured to receive the first light beam and return the second light beam. The second light beam is part of the first light beam, and the second light beam travels in a direction substantially opposite to the direction of the first light beam. The method also includes providing a probe assembly, the probe assembly including a probe stylus and a probe head, the probe stylus including a probe tip, and the probe tip is a second portion of the surface thereof. The second part has a probe center, the probe head receives a steel ball integrated retroreflector and allows the steel ball integrated retroreflector to rotate around the target center while the target It is configured to keep the center in a substantially constant position with respect to the probe assembly. The method further includes providing an orientation sensor, wherein the orientation sensor is configured to perform a three orientation degree of freedom measurement of the probe assembly, and providing a coordinate measurement device; The coordinate measuring device includes a first motor, a second motor, a first angle measuring device, a second angle measuring device, a distance meter, a position detector, a control system, and a processor, The first motor and the second motor are configured to cooperate to guide the first light beam in the first direction, the first direction being a first rotation angle about the first axis and Determined by a second rotation angle about a second axis, the first rotation angle is generated by the first motor, the second rotation angle is generated by the second motor, and the first angle measurement The device is configured to measure the first rotation angle The second angle measuring device is configured to measure a second rotation angle, and the distance meter includes, at least in part, a first distance from the coordinate measuring device to the steel ball integrated retroreflector. The photodetector is configured to measure based on the third portion of the second light beam received, and the position detector is responsive to the position of the fourth portion of the second light beam on the position detector. And the control system is configured to transmit the second signal to the first motor and the third signal to the second motor, and The signal and the third signal are based at least in part on the first signal, and the control system directs the first direction of the first light beam to a position in the space of the steel ball integrated retroreflector. Configured to adjust to match, the processor is centered on the probe It is configured to determine dimension coordinates, three-dimensional coordinates, on at least a portion, a first distance, the first rotation angle, the second angle of rotation, based on the 3 orientation degrees of freedom. The method also includes installing a steel ball integrated retroreflector on the probe head, guiding a first light beam from the coordinate measuring device to the steel ball integrated retroreflector, and measuring a first distance. Measuring a first rotation angle; measuring a second rotation angle; performing a three azimuth degree of freedom measurement based at least in part on information provided by an azimuth sensor; Calculate the probe center three-dimensional coordinates based at least in part on the first distance, the first rotation angle, the second rotation angle, and the three degrees of freedom, and store the probe center three-dimensional coordinates Including the steps of:
ここで、図を参照すると、例示的実施形態が示されているが、これらは開示の全体的範囲に関して限定的であると解釈するべきではなく、また、複数の図面を通じて、図中の要素の番号は同様とした。 Referring now to the drawings, there are shown exemplary embodiments, which should not be construed as limiting with respect to the overall scope of the disclosure, and that through the drawings, The numbers were the same.
図1に示される例示的レーザトラッカシステム5は、レーザトラッカ10と、レトロリフレクタターゲット26と、任意選択による補助ユニットプロセッサ50と、任意選択による補助コンピュータ60と、を含む。レーザトラッカ10の例示的なジンバルビームステアリング機構12はゼニスキャリッジ14を含み、これはアジマスベース16に取り付けられ、アジマス軸20の周囲で回転する。ペイロード15がゼニスキャリッジ14に装着され、ゼニス軸18の周囲で回転する。ゼニス軸18とアジマス軸20はトラッカ10の中でジンバル点22において直交し、これは一般に距離測定の原点となる。レーザビーム46は事実上、ジンバル点22を通り、ゼニス軸18に直角の向きとなる。換言すれば、レーザビーム46はゼニス軸18に対して略垂直で、アジマス軸20を通る平面内にある。射出レーザビーム46は、ゼニス軸18の周囲でのペイロード15の回転とアジマス軸20の周囲でのゼニスキャリッジ14の回転によって所望の方向に向けられる。ゼニス角度エンコーダはトラッカの内部にあり、ゼニス軸18と整列するゼニス機械軸に取り付けられる。アジマス角度エンコーダはトラッカの内部にあり、アジマス軸20と整列するアジマス機械軸に取り付けられる。ゼニスおよびアジマス角度エンコーダは、比較的高い精度でセニス回転角度とアジマス回転角度を測定する。射出レーザビーム46は鋼球一体加工レトロリフレクタターゲット26へと進み、これは例えば、前述のような鋼球一体加工レトロリフレクタ(SMR)であってもよい。ジンバル点22とレトロリフレクタ26の間の半径方向の距離、ゼニス軸18の周囲での回転角度とアジマス軸20の周囲での回転角度を測定することにより、レトロリフレクタ26の位置がトラッカの球面座標系の中で特定される。
The exemplary
射出レーザビーム46は1つまたは複数のレーザ波長を含んでいてもよく、これについては後述する。明瞭化と単純化のために、以下の説明では図1に示されている種類のステアリング機構を前提とする。しかしながら、それ以外の種類のステアリング機構も使用可能である。例えば、レーザビームを、アジマスおよびセニス軸の周囲で回転するミラーで反射させることができる。本明細書に記載の技術は、ステアリング機構の種類に関係なく適用可能である。
The emitted
磁気ネスト17をレーザトラッカに含めてもよく、これは大きさの異なるSMR、例えば1、5、7/8、1/2インチSMRの「ホーム」ポジションにレーザトラッカをリセットするためのものである。トラッカ上のレトロリフレクタ19を使用して、トラッカを基準距離にリセットしてもよい。これに加えて、図1の図では見えていないトラッカ上のミラーをトラッカ上のレトロリフレクタと共用し、自己補正機能を可能にしてもよく、これは米国特許第7,327,446号に記載されており、その内容を参照によって本願に援用する。
A magnetic nest 17 may be included in the laser tracker, for resetting the laser tracker to the “home” position of different sized SMRs, eg 1, 5, 7/8, 1/2 inch SMR. . A
図2は例示的なレーザトラッカシステム7を示しており、これは図1のレーザトラッカシステム5と同様であるが、レトロリフレクタターゲット26の代わりに6−DOFプローブ1000が使用されている点が異なる。図1では、他の種類のレトロリフレクタターゲットを使用してもよい。例えば、光がガラス構造の反射性の裏面にある小さな光のスポットに合焦するガラス製レトロリフレクタであるキャットアイレトロリフレクタが使用されることもある。
FIG. 2 shows an exemplary
図3は、レーザトラッカの実施形態における光学および電気要素を示すブロック図である。これは、2つの波長、すなわちADM用の第一の波長および可視ポインタとトラッキング用の第二の波長の光を発するレーザトラッカの要素を示している。可視ポインタによって、使用者にはトラッカにより発せられるレーザビームスポットの位置が見える。2種類の波長は、自由空間ビームスプリッタを使って合成される。電気光学(EO)システム100は可視光源110と、アイソレータ115と、任意選択による第一のファイバ射出部170と、任意選択による干渉計(IFM)120と、ビームエクスパンダ140と、第一のビームスプリッタ145と、位置検出アセンブリ150と、第二のビームスプリッタ155と、ADM 160と、第二のファイバ入射射出部170と、を含む。
FIG. 3 is a block diagram illustrating optical and electrical elements in an embodiment of a laser tracker. This shows an element of a laser tracker that emits light of two wavelengths: a first wavelength for ADM and a visible pointer and a second wavelength for tracking. The visible pointer allows the user to see the position of the laser beam spot emitted by the tracker. The two types of wavelengths are combined using a free space beam splitter. The electro-optic (EO)
可視光源110はレーザ、スーパールミネセントダイオード、その他の発光装置であってよい。アイソレータ115は、ファラデーアイソレータ、減衰器、または光源へと後方反射する光を減少させることのできるその他の装置であってもよい。任意選択によるIFMは様々な方法で構成できる。可能な実施の具体例として、IFMはビームスプリッタ122と、レトロリフレクタ126と、四分の一波長板124、130と、位相アナライザ128と、を含んでいてもよい。可視光源110は光を自由空間へと射出してもよく、その後、この光は自由空間内を、アイソレータ115と任意選択によるIFM 120を通って進む。あるいは、アイソレータ115は光ファイバケーブルによって可視光源110に連結されていてもよい。この場合、アイソレータからの光は第一の光ファイバ入射射出部170を通って自由空間内へと射出されてもよく、これについては図5に関して後述する。
The visible
ビームエクスパンダ140は様々なレンズ構成を使って構築できるが、一般的に使用される2つの先行技術の構成が図4A、4Bに示されている。図4Aは、マイナスレンズ141Aとプラスレンズ142Aの使用に基づく構成140Aを示している。マイナスレンズ141Aに入射したコリメート光ビーム220Aは、プラスレンズ142Aから、より大きなコリメート光ビーム230Aとして出る。図4Bは、2枚のプラスレンズ141B、142Bの使用に基づく構成140Bを示している。第一のプラスレンズ141Bに入射したコリメート光ビーム220Bは第二のプラスレンズ142Bから、より大きなコリメート光ビーム230Bとして出る。ビームエクスパンダ140から出た光のうち、少量がトラッカから出るまでの途中にビームスプリッタ145、155で反射されて失われる。光のうちビームスプリッタ155を通過した部分は、ADM 160からの光と合成されて複合光ビーム188を形成し、それがレーザトラッカから出て、レトロリフレクタ90へと進む。
Although
ADM 160は、光源162と、ADM電子部品164と、ファイバ網166と、相互接続電気ケーブル165と、相互接続光ファイバ168、169、184、186と、を含む。ADM電子部品は電気的変調およびバイアス電圧を光源162に送信し、これは、例えば約1550nmの波長で動作する分散型フィードバックレーザであってもよい。ある実施形態において、ファイバ網166は、図8Aに示される先行技術の光ファイバ網420Aであってもよい。この実施形態では、図3の光源162からの光は、図8Aの光ファイバ432と同等の光ファイバ184上を進む。
The
図8Aのファイバ網は、第一のファイバカプラ430と、第二のファイバカプラ436と、低伝送リフレクタ435、440と、を含む。光は第一のファイバカプラ430を通り、2つの経路、すなわち光ファイバ433を通じて第二のファイバカプラ436に至る第一の経路と、光ファイバ433とファイバ長イコライザ423を通る第二の経路に分かれる。ファイバ長イコライザ423は図3のファイバ長168につながり、これはADM電子部品164の参照チャネルへと進む。ファイバ長イコライザ423の目的は、参照チャネル内で光が移動する光ファイバの長さを、測定チャネル内で光が移動する光ファイバの長さと一致させることである。このようにしてファイバ長を一致させることにより、周囲温度の変化によって生じるADMのエラーが減少する。このようなエラーは、光ファイバの有効光路長が光のファイバの平均屈折率にファイバ長を乗じたものと等しいために発生する可能性がある。光ファイバの屈折率はファイバの温度に依存するため、光ファイバの温度の変化は、測定および参照チャネルの有効光路長を変化させる。測定チャネルの光ファイバの有効光路長が参照チャネルの光ファイバの有効光路長に関して変化すると、その結果、レトロリフレクタターゲット90が静止したままに保たれたとしても、レトロリフレクタの位置が明白に変化する。この問題を回避するために、2つのステップがとられる。第一に、参照チャネルのファイバ長を測定チャネルのファイバ長にできるだけ一致させる。第二に、測定および参照ファイバを可能なかぎり並べて引き回すことにより、これら2つのチャネル内の光ファイバの温度変化が確実にほとんど同じになるようにする。
The fiber network of FIG. 8A includes a
光は第二の光ファイバカプラ436を通り、2つの経路、すなわち低反射ファイバ終端器440への第一の光路と、光ファイバ438への第二の経路に分かれ、そこから光は図3の光ファイバ186へと進む。光ファイバ186上の光は第二のファイバ入射射出部170を通って進む。
The light passes through the second
ある実施形態において、ファイバ入射射出部170は先行技術の図5に示されている。図3の光ファイバ186からの光は、図5のファイバ172へと進む。ファイバ入射射出部170は、光ファイバ172と、フェルール174と、レンズ176と、を含む。光ファイバ172はフェルール174に取り付けられ、これはレーザトラッカ10の中の構造体に安定に取り付けられる。所望に応じて、光ファイバの端をある角度で研磨して、後方反射を低減させてもよい。光250はファイバのコアから発せられ、ファイバは、直径が使用される光の波長と光ファイバの特定の種類に応じて4〜12マイクロメートルであるシングルモード光ファイバであってもよい。光250はある角度で発散し、レンズ176に入り、それによって平行にされる。ADMシステム内の単独の光ファイバを通じて光信号を送信し、受信する方法は‘758号特許の中で図3に関して説明されている。
In one embodiment, the fiber entrance and
図3を参照すると、ビームスプリッタ155はダイクロイックビームスプリッタであってもよく、これはそれが反射するものと異なる波長を透過させる。ある実施形態において、ADM 160からの光はダイクロイックビームスプリッタ155で反射され、可視レーザ110からの、ダイクロイックビームスプリッタ155を透過した光と合成される。合成光ビーム188は、第一のビームとしてレーザトラッカから出て、レトロリフレクタ90へと進み、これが光の一部を第二のビームとして戻す。第二のビームのうち、ADM波長の部分はダイクロイックビームスプリッタ155で反射され、第二のファイバ入射射出部170に戻り、これは光を光ファイバ186に再び結合する。
Referring to FIG. 3, the
ある実施形態において、光ファイバ186は図8Aの光ファイバ438に対応する。戻る光は光ファイバ438から第二のファイバカプラ436を通過し、2つの経路に分かれる。第一の経路は光ファイバ424に至り、これはある実施形態において、図3のADM電子部品164の測定チャネルに至る光ファイバ169に対応する。第二の経路は光ファイバ433に、その後、第一のファイバカプラ430に至る。第一のファイバカプラ430から出た光は2つの経路、すなわち光ファイバ432への第一の経路と低反射終端部435への第二の経路に分かれる。ある実施形態において、光ファイバ432は光ファイバ184に対応し、これは図3の光源162に至る。ほとんどの場合、光源162は内蔵ファラデーアイソレータを含み、これは光ファイバ432から光源に入る光の量を最小限にする。反対方向にレーザに供給される光が多すぎると、レーザが不安定となる可能性がある。
In certain embodiments, the
ファイバ網166からの光は光ファイバ168、169を通じてADM電子部品164に入る。先行技術のADM電子部品のある実施形態が図7に示されている。図3の光ファイバ168は、図7の光ファイバ3232に対応し、図3の光ファイバ169は図7の光ファイバ3230に対応する。ここで図7を参照すると、ADM電子部品3300は、周波数基準3302と、合成装置3304と、測定検出器3306と、参照検出器3308と、測定ミキサ3310と、参照ミキサ3312と、コンディショニング電子部品3314、3316、3318、3320と、N分周プリスケーラ3324と、アナログデジタルコンバータ(ADC)3322と、を含む。周波数基準は、例えば恒温槽水晶振動子(OCXO)であってもよく、10MHzとしうる基準周波数fREFを例えば合成装置に送信し、これが2種類の電気信号、すなわち周波数fRFの1つの信号と周波数fLOの2つの信号を生成する。信号fRFは光源3102に供給され、これは図3光源162に対応する。周波数fLOの2つの信号は測定ミキサ1110と参照ミキサ3312に供給される。図3の光ファイバ168、169からの光は、それぞれ図7のファイバ3232、3230上に現れ、それぞれ参照および測定チャネルに入る。参照検出器3308と測定検出器3306は、光信号を電気信号に変換する。これらの信号は、それぞれ電気構成部品3316、3314によってコンディショニングされ、それぞれミキサ3312、3310に送信される。ミキサは、fLO−fRFの絶対値と等しい周波数fIFを生成する。信号fRFは比較的高い周波数、例えば2GHであってもよく、その一方で信号fIFは比較的低い周波数、例えば10kHzであってもよい。
Light from the
参照周波数fREFはプリスケーラ3324に送信され、これがその周波数を整数値で分周する。例えば、10MHzの周波数は40で分周されて、250kHzの出力周波数が得られる。この例では、ADC 3322に入る10kHzの信号は250kHzの速度でサンプリングされ、それによって1サイクルあたり25のサンプルが生成される。ADC 3322からの信号はデータプロセッサ3400に送信され、これは、例えば図3のADM電子部品164の中に設置される1つまたは複数のデジタル信号プロセッサ(DSP)ユニットであってもよい。
The reference frequency f REF is transmitted to the
ある距離を抽出する方法は、参照および測定チャネル用のADC信号の位相の計算に基づく。この方法は、Bridgesらの米国特許第7,701,559号(以下、「‘ 559号特許」という)に詳しく記載されており、その内容を参照によって本願に援用する。計算は、‘559号特許の式(1)〜(8)の使用を含む。これに加えて、ADMが最初にレトロリフレクタの測定を開始すると、合成装置によって生成される周波数は、何度か(例えば、3回)変更され、毎回、ありうるADM距離が計算される。選択された周波数の各々についてのありうるADM距離を比較することによって、ADM測定値の不明確さが排除される。‘599号特許の式(1)〜(8)に‘559号特許の図5に関して説明された同期方法および‘559号特許に記載されているカルマンフィルタ方式を組み合わせることにより、ADMは移動するターゲットを測定できる。他の実施形態においては、他の方法、例えば位相差ではなくパルス式飛行時間を使用することにより、絶対距離測定値を得てもよい。 The method of extracting a distance is based on the calculation of the phase of the ADC signal for the reference and measurement channels. This method is described in detail in US Pat. No. 7,701,559 (hereinafter referred to as the “'559 patent”) by Bridges et al., The contents of which are incorporated herein by reference. The calculation includes the use of equations (1)-(8) of the '559 patent. In addition to this, when the ADM first starts measuring the retro-reflector, the frequency generated by the synthesizer is changed several times (eg, three times) and the possible ADM distance is calculated each time. By comparing the possible ADM distances for each of the selected frequencies, the ambiguity of the ADM measurement is eliminated. By combining the formulas (1)-(8) of the '599 patent with the synchronization method described with respect to FIG. 5 of the' 559 patent and the Kalman filter scheme described in the '559 patent, the ADM moves the moving target. It can be measured. In other embodiments, absolute distance measurements may be obtained by other methods, such as using pulsed time of flight rather than phase difference.
ビームスプリッタ155を通る回帰光ビーム190の一部はビームスプリッタ145に到達し、これが光の一部をビームスプリッタ140に、また光の別の部分を位置検出器アセンブリ150に送信する。レーザトラッカ10またはEOシステム100から発せられる光は第一のビームと考えてもよく、その光の、レトロリフレクタ90または26で反射された部分は第二のビームと考えてもよい。反射ビームの一部はEOシステム100の異なる機能要素に送られる。例えば、第一の部分は図3のADM 160等の距離計に送られてもよい。第二の部分は、位置検出器アセンブリ150に送られてもよい。場合により、第三の部分は、任意選択による干渉計120等の他の機能ユニットに送信されてもよい。重要な点として、図3の例では、第二のビームの第一の部分と第二の部分がそれぞれビームスプリッタ155と145で反射された後に距離計と位置検出器に送信されるが、反射ではなく、光を距離計または位置検出器へと光を透過させることも可能であると理解すべきである。
A portion of the
先行技術の位置検出器アセンブリ150A〜150Dの4つの例が図6A〜Dに示されている。図6Aは最も単純な例を示しており、位置検出器アセンブリは位置センサ151を含み、これは回路板152上に取り付けられ、それが電子ボックス350から電源を得て、また信号をそこに戻し、これが表すのはレーザトラッカ10、補助ユニット50、または外部コンピュータ60の中の何れかの位置における電子処理機能であってよい。図6Bは光フィルタ154を含み、これは不要な光波長が位置センサ151に到達しないようにブロックする。不要な光波長はまた、たとえばビームスプリッタ145または位置センサ151の表面を適当なフィルムで被覆することによってブロックしてもよい。図6Cはレンズ153を含み、これは光ビームの大きさを縮小する。図6Dは、光フィルタ154とレンズ153の両方を含む。
Four examples of prior art
図6Eは、本発明のある実施形態による位置検出アセンブリを示し、これは光学コンディショナ149Eを含む。光学コンディショナはレンズ153を含み、また、任意選択による波長フィルタ154も含んでいてよい。そのほかに、拡散板156と空間フィルタ157の少なくとも一方を含む。前述のように、一般的な種類のレトロリフレクタはコーナキューブレトロリフレクタである。1種のコーナキューブレトロリフレクタは3つのミラーで構成され、各々、残りの2つのミラーと直角に連結される。これら3つのミラーが連結される交線は有限厚を有していてもよく、光は完全にはトラッカに反射されない。有限厚を有する線は、これらが伝播する間に回折し、位置検出器に到達した時に、これらが位置検出器にある時とまったく同じには見えないかもしれない。しかしながら、回折光パターンは一般に、完璧な対称からずれている。その結果、位置検出器151に当たる光には、例えば回折した線の付近で光パワー(ホットスポット)の増減があるかもしれない。レトロリフレクタからの光の均一性はレトロリフレクタごとに異なる可能性があるため、また位置検出器上の光の分散が、レトロリフレクタの回転または傾きに伴って変化する可能性があるため、拡散板156を含めることにより、位置検出器151に当たる光の平滑さを改善することが有利でありうる。理想的な位置検出器は重心に応答するはずであり、理想的な拡散板はスポットを対称に広げるはずであるため、位置検出器は結果として得られた位置に影響を与えないはずであると主張することができる。しかしながら、実際には、拡散板は位置検出器アセンブリの性能を改善することが観察され、これはおそらく、位置検出器151とレンズ153の非線形性(不完全性)の効果による。ガラス製のコーナキューブレトロリフレクタはまた、位置検出器151において不均一な光スポットを生成してもよい。位置検出器における光のスポットのばらつきは、6−DOFターゲットの中のコーナキューブから反射される光から特に顕著であるかもしれず、これは本願と共通の譲受人に譲渡された、2012年2月10日出願の米国特許出願第13/370,339号(以下、「‘339号出願」という)と2012年2月29日出願の同第13/407,983号(以下、「‘983号出願」という)からより明らかに理解されるかもしれず、これらの内容を参照によって本願に援用する。ある実施形態において、拡散板156はホログラフィックディフューザである。ホログラフィックディフューザは、制御された均質な光を指定された拡散角度で供給する。他の実施形態では、他の種類の拡散板、例えばすりガラス、または「オパール」拡散板が使用される。
FIG. 6E illustrates a position sensing assembly according to an embodiment of the present invention, which includes an
位置検出器アセンブリ150Eの空間フィルタ157の目的は、例えば光学的平面での不要な反射により生じうるゴーストビームが位置検出器151に当たらないようにブロックすることである。空間フィルタは、アパーチャを有するプレート157を含む。空間フィルタ157をレンズから、レンズの焦点距離と略等しい距離だけ離れた位置に設置することにより、回帰光243Eは、それがその最も狭い、ビームのウエストの付近にある時に空間フィルタを通過する。例えば光学要素の反射の結果として異なる角度で進んでいるビームは、アパーチャから離れた位置で空間フィルタに当たり、位置検出器151に到達しないようにブロックされる。一例が図6Eに示されており、その中では不要なゴーストビーム244Eがビームスプリッタ145の表面で反射され、空間フィルタ157へと進み、そこでブロックされる。空間フィルタがないと、ゴーストビーム244Eは位置検出器151に到達しており、それによって位置検出器151上のビーム243Eの位置が不正確に判定されることになるであろう。たとえ弱いゴーストビームであっても、そのゴーストビームが主要な光スポットから比較的大きな距離だけ離れている場合、位置検出器151上の重心の位置を大きく変化させる可能性がある。
The purpose of the spatial filter 157 of the position detector assembly 150E is to block the ghost beam, which may be caused by unwanted reflections in the optical plane, from hitting the
ここに記載された種類のレトロリフレクタ、例えばコーナキューブまたはキャットアイレトロリフレクタは、レトロリフレクタに、入射光線に平行な方向に入射する光線を反射する特性を有する。これに加えて、入射および反射光線はレトロリフレクタの対称点の周囲に対称に置かれてもよい。例えば、オープンエアコーナキューブレトロリフレクタの場合、レトロリフレクタの対称点はコーナキューブの頂点である。ガラス製コーナキューブレトロリフレクタでは、対称点はまた頂点であるが、この場合、ガラスと空気の界面において光が曲がることを考慮する必要がある。屈折率が2.0のキャットアイレトロリフレクタでは、対称点は球心にある。共通平面上に対称に設置された2つのガラス製半球から作られるキャットアイレトロリフレクタでは、対称点はその平面上の、各半球の球心に位置する点である。重要な点は、レーザトラッカと通常使用されるレトロリフレクタの種類に関して、レトロリフレクタによってトラッカに戻される光は、入射レーザビームに関して頂点の反対側にシフトする。 Retroreflectors of the type described herein, such as corner cubes or cat eye retroreflectors, have the property of reflecting light incident on the retroreflector in a direction parallel to the incident light. In addition, incident and reflected rays may be placed symmetrically around the symmetry point of the retroreflector. For example, in the case of an open air corner cube retroreflector, the symmetry point of the retroreflector is the vertex of the corner cube. In a glass corner cube retroreflector, the symmetry point is also the apex, but in this case it is necessary to consider that light bends at the glass-air interface. In a cat-eye retroreflector with a refractive index of 2.0, the symmetry point is at the center of the sphere. In a cat-eye retroreflector made of two glass hemispheres placed symmetrically on a common plane, the symmetry point is a point located at the center of each hemisphere on that plane. Importantly, with respect to the type of retroreflector normally used with laser trackers, the light returned by the retroreflector to the tracker is shifted to the opposite side of the apex with respect to the incident laser beam.
図3のレトロリフレクタ90のこの挙動は、レーザトラッカによるレトロリフレクタのトラッキングの根拠である。位置センサは、その表面上に理想的な引き返し点を有する。理想的な引き返し点は、レトロリフレクタの対称点(例えば、SMRの中のコーナキューブレトロリフレクタの頂点)に送られたレーザビームが戻る点である。通常、引き返し点は位置センサの中心付近にある。レーザビームがレトロリフレクタの片側に送られる場合、これは反対側に後方反射し、位置センサの引き返し点からずれて見える。位置センサ上の光回帰ビームの位置を知ることによって、レーザトラッカ10の制御システムは、モータに光ビームをレトロリフレクタの対称点に向かって移動させることができる。
This behavior of the
レトロリフレクタがトラッカを一定の速度で横切ると、レトロリフレクタでのビームは(過渡応答が落ち着いた後)、レトロリフレクタの対称点から一定の距離だけずれてレトロリフレクタに当たる。レーザトラッカは、制御された測定から得られるスケール係数に基づいて、および位置センサ上の光ビームから理想的な引き返し点までの距離に基づいて、このずれの距離を考慮した補正を行う。 As the retroreflector traverses the tracker at a constant speed, the beam at the retroreflector (after the transient response has settled) strikes the retroreflector a certain distance away from the retroreflector's symmetry point. The laser tracker performs a correction considering the distance of this deviation based on the scale factor obtained from the controlled measurement and based on the distance from the light beam on the position sensor to the ideal return point.
上で説明したように、位置検出器は2つの重要な機能を果たす。すなわち、トラッキングを可能にすることと、レトロリフレクタの移動を考慮して測定値を補正することである。位置検出器内の位置センサは、位置を測定できればどの種類の装置であってもよい。たとえば、位置センサは位置感知検出器でも、感光素子アレイでもよい。位置感知検出器は、例えばラテラルエフェクト検出器であっても、4分割検出器であってもよい。感光素子アレイは、例えばCMOSまたはCCDアレイであってもよい。 As explained above, the position detector performs two important functions. That is, enabling tracking and correcting the measured value in consideration of the movement of the retroreflector. The position sensor in the position detector may be any kind of device as long as the position can be measured. For example, the position sensor may be a position sensitive detector or a photosensitive element array. The position sensitive detector may be, for example, a lateral effect detector or a quadrant detector. The photosensitive element array may be, for example, a CMOS or CCD array.
ある実施形態において、ビームスプリッタ145で反射されない回帰光はビームエクスパンダ140を通過し、それによってより小さくなる。他の実施形態において、位置検出器と距離計の位置が逆転され、それによってビームスプリッタ145によって反射された光は距離計へと進み、ビームスプリッタを透過した光は位置検出器へと進む。
In some embodiments, the regressed light that is not reflected by the
光は任意選択によるIFMを通り、アイソレータを通り、可視光源110に入る。この段階で、光パワーは十分に小さいため、可視光源110を不安定にしない。
The light passes through the optional IFM, through the isolator, and enters the visible
ある実施形態において、可視光源110からの光は図5のビーム入射射出部170を通じて射出される。ファイバ入射射出部は、光源110の出力またはアイソレータ115の光ファイバ出力に取り付けられてもよい。
In an embodiment, the light from the visible
ある実施形態において、図3のファイバ網166は図8Bの先行技術のファイバ網420Bである。ここで、図3の光ファイバ184、186、168、169は、図8Bの光ファイバ443、444、424、422に対応する。図8Bのファイバ網は図8Aのファイバ網と同様であるが、図8Bのファイバ網は2つのファイバカプラの代わりに1つのファイバカプラを有する。図8Bの図8Aと比較した利点は単純さであるが、図8Bのほうが、不要な光の後方反射が光ファイバ422と424に入る可能性がより高い。
In some embodiments, the
ある実施形態において、図3のファイバ網166は図8Cのファイバ網420Cである。ここで、図3の光ファイバ184、186、168、169は図8Cの光ファイバ447、455、423、424に対応する。ファイバ網420Cは、第一のファイバカプラ445と第二のファイバカプラ451を含む。第一のファイバカプラ445は2×2カプラであり、2つの入力ポートと2つの出力ポートを有する。この種のカプラは通常、2つのファイバコアを密接に近付けて設置し、その後加熱しながら線引きすることによって製作される。このようにして、ファイバ間のエバネッセント結合によって、光の所望の部分を隣接するファイバに分けることができる。第二のファイバカプラ451はサーキュレータと呼ばれる種類である。これは3つのポートを有し、その各々が光を送信または受信できるが、指定された方向に限られる。例えば、光ファイバ448上の光はポート453に入り、矢印で示されるようにポート454に運ばれる。ポート454では、光は光ファイバ455に送信されてもよい。同様に、光ファイバ455上で送られる光はポート454に入り、矢印の方向でポート456に向かって伝送されてもよく、ここで一部の光が光ファイバ424に伝送されてもよい。必要なポートが3つのみでよい場合、サーキュレータ451の光パワーの損失は、2×2カプラの場合より小さくなる可能性がある。他方で、サーキュレータ451は2×2カプラより高価でありえ、また、偏波モード分散が生じる可能性があり、これは状況によっては問題となりうる。
In some embodiments, the
図9と10は、参照によって本願に援用されるBridgeらの米国特許出願公開第2010/0128259号の図2と3に示される先行技術のレーザトラッカ2100の、それぞれ分解図と断面図を示す。アジマスアセンブリ2110は、支柱筐体2112と、アジマスエンコーダアセンブリ2120と、下側および上側アジマスベアリング2114A、2114Bと、アジマスモータアセンブリ2125と、アジマススリップリングアセンブリ2130と、アジマス回路板2135と、を含む。
FIGS. 9 and 10 show an exploded view and a cross-sectional view, respectively, of the prior
アジマスエンコーダアセンブリ2120の目的は、支柱筐体2112に関するヨーク2142の回転角度を正確に測定することである。アジマスエンコーダアセンブリ2120は、エンコーダディスク2121と、読取ヘッドアセンブリ2122と、を含む。エンコーダディスク2121は、ヨーク筐体2142のシャフトに取り付けられ、読取ヘッドアセンブリ2122はポストアセンブリ2110に取り付けられる。読取ヘッドアセンブリ2122は回路板を含み、その上に1つまたは複数の読取ヘッドが固定される。読取ヘッドから送られたレーザ光は、エンコーダディスク2121の微細格子線で反射される。エンコーダの読取ヘッド上の検出器によりピックアップされる反射光は処理されて、固定された読取ヘッドに関して回転するエンコーダディスクの角度が特定される。
The purpose of the
アジマスモータアセンブリ2125は、アジマスモータロータ2126と、アジマスモータステータ2127と、を含む。アジマスモータロータは、ヨーク筐体2142のシャフトに直接取り付けられた永久磁石を含む。アジマスモータステータ2127は磁界巻線を含み、これが所定の磁界を生成する。この磁界がアジマスモータロータ2126の磁石と相互作用して、所望の回転運動を発生させる。アジマスモータステータ2127は、支柱フレーム2112に取り付けられる。
The
アジマス回路板2135は、エンコーダやモータ等のアジマス構成部品によって必要とされる電気的機能を提供する1つまたは複数の回路板を表す。アジマススリップリングアセンブリ2130は、外側部分2131と内側部分2132を含む。ある実施形態において、ワイヤ束2138は、補助ユニットプロセッサ50から出る。ワイヤ束2138は、トラッカへの電源または、トラッカへの、およびそこからの信号を伝送してもよい。ワイヤ束2138のワイヤの一部は回路板上のコネクタに案内されてもよい。図10に示される例において、ワイヤはアジマス回路板2135、エンコーダ読取ヘッドアセンブリ2122、アジマスモータアセンブリ2125に引き回される。他のワイヤは、スリップリングアセンブリ2130の内側部分2132に引き回される。内側部分2132は、支柱アセンブリ2110に取り付けられ、その結果、静止したままとなる。外側部分2131はヨーク筐体2140に取り付けられ、したがって、内側部分2132に関して回転する。スリップリングアセンブリ2130は、外側部分2131が内側部分2132に関して回転する際に、低インピーダンス電気接触を可能にするように設計される。
The
セニスアセンブリ2140は、ヨーク筐体2142と、セニスエンコーダアセンブリ2150と、左右のゼニスベアリング2144A、2144Bと、ゼニスモータアセンブリ2155と、セニススリップリングアセンブリ2160と、ゼニス回路板2165と、を含む。
The
ゼニスエンコーダアセンブリ2150の目的は、ペイロードフレーム2172のヨーク筐体2142に関する回転角度を正確に測定することである。ゼニスエンコーダアセンブリ2150は、ゼニスエンコーダディスク2151と、ゼニス読取ヘッドアセンブリ2152と、を含む。エンコーダディスク2151はペイロード筐体2142に取り付けられ、読取ヘッドアセンブリ2152はヨーク筐体2142に取り付けられる。ゼニス読取ヘッドアセンブリ2152は回路板を含み、その上に1つまたは複数の読取ヘッドが固定される。読取ヘッドから送られたれレーザ光は、エンコーダディスク2151上の微細格子線で反射される。エンコーダ読取ヘッド上の検出器によってピックアップされた反射光は処理されて、固定された読取ヘッドに関して回転するエンコーダディスクの角度が特定される。
The purpose of the
ゼニスモータアセンブリ2155は、ゼニスモータロータ2156と、ゼニスモータステータ2157と、を含む。ゼニスモータロータ2156は、ペイロードフレーム2172のシャフトに直接取り付けられた永久磁石を含む。ゼニスモータステータ2157は磁界巻線を含み、これが所定の磁界を生成する。この磁界はロータ磁石と相互作用して、所望の回転運動を発生させる。ゼニスモータステータ2157はヨークフレーム2142に取り付けられる。
ゼニス回路板2165は1つまたは複数の回路板を表し、これはエンコーダやモータ等のゼニス構成要素により必要とされる電気的機能を提供する。ゼニススリップリングアセンブリ2160は、外側部分2161と内側部分2162を含む。ワイヤ束2168は、アジマス外側スリップリング2131から出て、電源または信号を伝えてもよい。ワイヤ束2168のワイヤの一部は、回路板上のコネクタに案内されてもよい。図10に示される例において、ワイヤはゼニス回路板2165、ゼニスモータアセンブリ2150、エンコーダ読取ヘッドアセンブリ2152に引き回される。その他のワイヤは、スリップリングアセンブリ2160の内側部分2162に引き回される。内側部分2162はヨークフレーム2142に取り付けられ、その結果、アジマス角度だけで回転し、セニス角度では回転しない。外側部分2161はペイロードフレーム2172に取り付けられ、その結果、ゼニスおよびアジマス角度の両方に回転する。スリップリングアセンブリ2160は、外側部分2161が内側部分2162に関して回転する時に低インピーダンス電気コンタクトが可能となるように設計される。ペイロードアセンブリ2170は、主要光学系アセンブリ2180と、二次的光学系アセンブリ2190と、を含む。
図11は、寸法測定電子部品処理システム1500を示すブロック図であり、これはレーザトラッカ電子部品処理システム1510と、周辺要素1582、1584、1586の処理システムと、コンピュータ1590と、ここでは雲で示されているその他のネットワーク接続された構成部品1600と、を含む。例示的なレーザトラッカ電子部品処理システム1510は、マスタプロセッサ1520と、ペイロード機能電子部品1530と、アジマスエンコーダ電子部品1540と、ゼニスエンコーダ電子部品1550と、ディスプレイおよびユーザインタフェース(UI)電子部品1560と、取り外し可能な記憶ハードウェア1565と、無線周波数識別(RFID)電子機器と、アンテナ1572と、を含む。ペイロード機能電子部品1530は多数の副機能を含み、これには6−DOF電子部品1531と、カメラ電子部品1532と、ADM電子部品1533と、位置検出器(PSD)電子部品1534と、レベル電子部品1535と、が含まれる。副機能のほとんどは少なくとも1つのプロセッサユニットを有し、これは例えばデジタル信号プロセッサ(DSP)またはフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)であってもよい。電子部品ユニット1530、1540、1550は図のように分離しており、それはレーザトラッカ内のその位置による。ある実施形態では、ペイロード機能1530は図9、10のペイロード2170の中にあり、アジマスエンコーダ電子部品1540はアジマスアセンブリ2110の中にあり、ゼニスエンコーダ電子部品1550はゼニスアセンブリ2140の中にある。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a dimensioning electronic
多くの種類の周辺機器が可能であるが、ここではそのような機器が3つ示されている。すなわち、温度センサ1582と、6−DOFプローブ1584と、例えばスマートフォンであってもよい携帯情報端末1586である。レーザトラッカは周辺機器と様々な方法で通信してもよく、これにはアンテナ1572を通じた無線通信、カメラ等の視覚的シスムによる方法、6−DOFプローブ1584等の協働ターゲットまでの距離と角度読取値による方法等が含まれる。周辺機器はプロセッサを含んでいてもよい。6−DOF用アクセサリとしては、6−DOFプローブアセンブリ、6−DOFスキャナ、6−DOFプロジェクタ、6−DOSセンサ、6−DOFインディケータ等が含まれていてもよい。これらの6−DOF機器のプロセッサは、レーザトラッカ内の処理装置および外部コンピュータおよびクラウド処理リソースと共用されてもよい。一般に、レーザトラッカプロセッサまたは測定機器プロセッサという用語が使用される場合、これは可能な外部コンピュータとクラウドサポート機能を含むものとする。
Many types of peripheral devices are possible, but three such devices are shown here. That is, a
ある実施形態において、別の通信バスはマスタプロセッサ1520から電子部品ユニット1530、1540、1550、1560、1565、1570の各々に至る。各通信線は例えば、3つのシリアル回線を有していてもよく、これにはデータ線、クロック線、フレーム線が含まれる。フレーム線は、電子機器ユニットがクロック線に注意を払うべきか否かを示す。それが、注意を払うべきであることを示している場合、電子部品ユニットは、各クロック信号でのデータ線の電流値を読み取る。クロック信号は、例えばクロックパルスの立ち上がりエッジに対応してもよい。ある実施形態において、情報はパケットの形態でデータ線により伝送される。ある実施形態において、各パケットはアドレス、数値、データメッセージ、チェックサムを含む。アドレスは、電子部品ユニットの中で、データメッセージの送信先となる場所を示す。その位置は、例えば電子部品ユニット内のプロセッササブルーチンに対応していてもよい。数値は、データメッセージの長さを示す。データメッセージには、電子部品ユニットが伝送するべきデータまたは命令が含まれる。チェックサムは、エラーが通信線に伝送される機会を最小限にするために使用される数値である。
In some embodiments, another communication bus extends from the
ある実施形態において、マスタプロセッサ1520は、バス1610上でペイロード機能電子部品1530に、バス1611上でアジマスエンコーダ電子部品1540に、バス1612上でゼニスエンコーダ電子部品1550に、バス1613上でディスプレイとUI電子部品1560に、バス1614上で取り外し可能な記憶ハードウェア1565に、バス1616上でRFIDおよび無線電子部品1570に情報パケットを送信する。
In some embodiments, the
ある実施形態において、マスタプロセッサ1520はまた、synchバス1630上でsynch(同期)パルスを電子部品ユニットの各々に同時に送信する。synchパルスにより、レーザトラッカの測定機能によって収集される数値を同期することができる。例えば、アジマスエンコーダ電子部品1540とゼニス電子部品1550は、synchパルスを受信するとすぐにそのエンコーダの値をラッチする。同様に、ペイロード機能電子部品1530は、ペイロードに含まれる電子部品により収集されるデータをラッチする。6−DOF、ADM、位置検出器はすべて、synchパルスが供給されるとデータをラッチする。ほとんどの場合、カメラと傾斜計はsynchパルス繰り返し数より低速でデータを収集するが、synchパルス周期の倍数でデータをラッチしてもよい。
In some embodiments, the
アジマスエンコーダ電子部品1540とゼニスエンコーダ電子部品1550は、相互に、およびペイロード電子部品1530から、図9、10に示されるスリップリング2130、2160によって分離される。そのために、図11ではバス線1610、1611、1612が別々のバス線として描かれている。
レーザトラッカ電子部品処理システム1510は、外部コンピュータ1590と通信しても、レーザトラッカ内の演算、ディスプレイ、UI機能を提供してもよい。レーザトラッカは、例えばイーサネット(登録商標)回線または無線通信等とすることのできる通信リンク1606上でコンピュータ1590と通信してもよい。レーザトラッカはまた、雲により示されるその他の要素1600と、イーサネットケーブル、1つまたは複数の無線接続等の通信リンク1602と通信してもよい。要素1600の一例は、他の三次元試験機器、例えば関節アーム式CMMであり、これはレーザトラッカによって移動されてもよい。コンピュータ1590と要素1600の間の通信リンク1604は、有線(例えば、イーサネット)でも無線でもよい。遠隔コンピュータ1590の前に座っているオペレータは、雲1600で示されているインターネットにイーサネットまたは無線により接続してもよく、これらはイーサネットまたは無線でマスタプロセッサ1520に接続されている。このようにして、使用者は遠隔レーザトラッカの動作を制御できる。
The laser tracker electronic
レーザトラッカでは今日、1つの可視波長(通常、赤)と1つの赤外波長がADMに使用されている。赤波長は干渉計での使用と赤ポインタビームの提供のための使用に適した周波数安定化ヘリウムネオン(HeNe)レーザにより供給されてもよい。あるいは、赤波長は、ポインタビームとしての役割を果たすダイオードレーザにより供給されてもよい。2つの光源を使用する場合の欠点は、追加の光源、ビームスプリッタ、アイソレータ、その他の構成部品によって必要となる余分な空間とコスト増大である。2つの光源を使用する場合の他の欠点は、ビームが進む経路全体にわたって2つの光ビームを完璧に整合させるのは難しいことである。これは様々な問題の原因となりえ、例えば、異なる波長で動作する異なるサブシステムから良好な性能を同時に得ることができない。1つの光源を使用し、それによって上記の欠点を排除したシステムが、図12Aの光電子システム500に示されている。
Laser trackers today use one visible wavelength (usually red) and one infrared wavelength for ADM. The red wavelength may be supplied by a frequency stabilized helium neon (HeNe) laser suitable for use in an interferometer and for providing a red pointer beam. Alternatively, the red wavelength may be supplied by a diode laser that serves as a pointer beam. The disadvantage of using two light sources is the extra space and cost required by the additional light sources, beam splitters, isolators, and other components. Another drawback when using two light sources is that it is difficult to perfectly align the two light beams over the entire path they travel. This can cause various problems, for example, good performance cannot be obtained simultaneously from different subsystems operating at different wavelengths. A system that uses one light source and thereby eliminates the above disadvantages is shown in the
図12Aは、可視光源110と、アイソレータ115と、ファイバ網420と、ADM電子部品530と、ファイバ入射射出部170と、ビームスプリッタ145と、位置検出器150と、を含む。可視光源110は、例えば赤または緑ダイオードレーザまたは垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)であってもよい。アイソレータは、ファラデーアイソレータ、減衰器、または、光源に戻される光の量を十分に減少させることのできるその他の機器の何れであってもよい。アイソレータ115からの光はファイバ網420へと進み、これはある実施形態において、図8Aのファイバ網420Aである。
FIG. 12A includes a visible
図12Bは、光電子システム400のある実施形態を示しており、その中では単一波長の光が使用されているが、変調は光源の直接変調によらず、光の電気光学的変調によって行われる。光電子システム400は、可視光源110と、アイソレータ115と、電気光学的変調器410と、ADM電子部品475と、ファイバ網420と、ファイバ入射射出部170と、ビームスプリッタ145と、位置検出器150と、を含む。可視光源110は、例えば赤または緑のレーザダイオードであってもよい。レーザ光はアイソレータ115を通じて送られ、これは例えばファラデーアイソレータまたは減衰器であってもよい。アイソレータ115は、その入力および出力ポートにおいて結合されるファイバであってもよい。アイソレータ115は光を電気光学的変調器410に送り、これは光を、最大10GHzまたは所望に応じてそれ以上の選択された周波数に変調する。ADM電子部品475からの電気信号476は、電気光学的変調器410の中の変調を駆動する。電気光学的変調器410からの変調光はファイバ網420へと進み、これは前述のようなネットワーク420A、420B、420Cまたは420Dであってもよい。光の一部は光ファイバ422を通じてADM電子部品475の参照チャネルへと進む。光の別の部分はトラッカから出て、レトロリフレクタ90で反射され、トラッカに戻り、ビームスプリッタ145に到達する。光のうちの少量がビームスプリッタで反射され、位置検出器150へと進み、これについては図6A〜Fに関して上述した。光の一部はビームスプリッタ145を通ってファイバ入射射出部170に入り、ファイバ網420を通じて光ファイバ424に入り、また、ADM電子部品475の測定チャネルに入る。一般に、図12Aのシステム500は、図12Bのシステム400より安価に製造できるが、電気光学的変調器410は、より高い変調周波数を実現できる可能性があり、これは場合によっては有利となりうる。
FIG. 12B shows an embodiment of an
図13は、ロケータカメラシステム950と光電子システム900のある実施形態を示しており、方位カメラ910が3Dレーザトラッカの高電子機能と組み合わされて、6自由度測定を行う。光電子システム900は、可視光源905と、アイソレータ910と、任意選択による電気光学的変調器410と、ADM電子部品715と、ファイバ網420と、ファイバ入射射出部170と、ビームスプリッタ145と、位置検出器150と、ビームスプリッタ922と、方位カメラ910と、を含む。可視光源からの光は光ファイバ980の中に発生され、アイソレータ910を通って進み、これは入力および出力ポートに連結された光ファイバであってもよい。光は電気光学的変調器410を通って進み、ADM電子部品715からの電気信号716によって変調される。あるいは、ADM電子部品715は、ケーブル717上で電気信号を送信し、可視光源905を変調する。ファイバ網に入る光の一部は、ファイバ長イコライザ423と光ファイバ422を通じて進み、ADM電子部品715の参照チャネルに入る。電気信号469は任意選択によってファイバ網420に供給されてもよく、これはファイバ網420内の光ファイバスイッチに切り替え信号を供給する。光の一部はファイバネットワークからファイバ入射射出部170へと進み、これは光ファイバ上で光を自由空間に光ビーム982として送る。光のうちの少量がビームスプリッタ145で反射されて失われる。光の一部はビームスプリッタ145を通り、ビームスプリッタ922を通り、トラッカから出て、6自由度(DOF)装置4000へと進む。6−DOF装置4000は、プローブ、スキャナ、プロジェクタ、センサまたはその他の機器であってもよい。
FIG. 13 shows an embodiment of a
6−DOF装置4000からの光は、その回帰路上で光電子システム900に入り、ビームスプリッタ922に到達する。光の一部はビームスプリッタ922で反射され、方位カメラ910に入る。方位カメラ910が、レトロリフレクタターゲットに設けられたいくつかのマークの位置を記録する。これらのマークから6−DOFプローブの方位角(すなわち、3自由度)が特定される。方位カメラの原理は、本願においては以下に、また‘58号特許においても説明されている。ビームスプリッタ145では光の一部がビームスプリッタを通って進み、ファイバ入射射出部170によって光ファイバに載せられる。光はファイバ網420へと進む。この光の一部は、光ファイバ424へと進み、そこからADM電子部品715の測定チャネルに入る。
Light from the 6-
ロケータカメラシステム950は、カメラ960と、1つまたは複数の光源970と、を含む。ロケータカメラシステムは図1にも示されており、そこではカメラが要素52であり、光源が要素54である。カメラは、レンズシステム962と、感光素子アレイ964と、本体966と、を含む。ロケータカメラシステム950の1つの用途は、レトロリフレクタターゲットを作業空間内で位置特定することである。それは、光源970を点滅させることによって行われ、カメラが感光素子アレイ964上の明るいスポットとしてこれをピックアップする。ロケータカメラシステム950の第二の用途は、6−DOF装置4000上のリフレクタスポットまたはLEDの観察位置に基づいて、6−DOF装置4000の大まかな方位を確定することである。2つまたはそれ以上のロケータカメラシステムをレーザトラッカ上で利用できる場合は、作業空間内での各レトロリフレクタターゲットの方向は、角測量の原理を使って計算してもよい。1つのロケータカメラを、レーザトラッカの光軸に沿って反射された光をピックアップするように設置した場合、各レトロリフレクタまでの方向が特定できる。1つのカメラをレーザトラッカの光軸から外して設置した場合、感光素子アレイ上の画像から、レトロリフレクタターゲットまでの大体の方向をすぐに得ることができる。この場合、ターゲットまでのより正確な方向は、レーザの機械軸を複数の方向に回転させて、感光素子アレイ上のスポット位置の変化を観察することによって特定できる。
図14Aは、6−DOFプローブ4400のある実施形態を示す。プローブ4400は、強力な磁石44433を有する磁気ネスト4432の上に設置された6−DOF SMR 4434を含む。6−DOFプローブ4400は、スタイラス4410と、本体4420と、ヘッド4430と、を含む。スタイラス4410は、プローブ先端4414と、プローブシャフト4412とを含む。ヘッド4430は、磁気ネスト4432を含み、これは、6−DOF SMR 4434をSMR中心の周囲で回転させるが、SMR中心を平行移動させないように構成される。6−DOF SMR 4434は、自立式のターゲットとして有利に使用してもよい。このようにすれば、6−DOF SMR 4434と6−DOFプローブ4400の両方を6−DOF SMRのみの場合とほとんど同じ価格で得られる。ある実施形態において、6−DOF SMRは反射面間に交線を含み、この交線はカメラ910等の方位カメラによって見える。6−DOF SMRの態様については、‘339号および‘983号特許出願においてより詳しく説明されている。一般に、6−DOFレーザトラッカは、レトロリフレクタターゲットを持つプローブの6自由度測定能力を有する。このような6−DOF測定値を得る1つの方法は、前述のように、マークをコーナキューブレトロリフレクタに組み込み、これらのマークを方位カメラで観察して、6−DOF SMRまたは6−DOFプローブの3方位自由度判定を行うことである。
FIG. 14A shows an embodiment of a 6-
3方位自由度判定を行うための他の方法も使用してよい。本願において、方位センサという用語は、レーザトラッカと共用して、3方位自由度判定を行うことが可能な機器のすべてを指すものとする。3方位自由度判定を行うための他の方法の第一の例は、少なくとも3つの光の点を、レトロリフレクタを含むプローブ上に置くことである。光の点を観察することにより、ある構成によって、3方位自由度判定が可能となる。3方位自由度判定のための代替的方法の第二の例は、2つのセンサ方法の組み合わせを使用するものである。第一のセンサ方法は、コーナキューブレトロリフレクタに衝突した光のうちの少量がレトロリフレクタを通過して位置検出器に当たるようにすることであり、位置検出器は例えばCMOSアレイまたは位置感知検出器であってもよい。このような方法により、ある実施形態においてはプローブアセンブリに取り付けられるレトロリフレクタのピッチおよびヨー角度を判定できる。第二のセンサ方法は、角度エンコーダに連結された機械的振り子を使って、重力ベクトルに関するプローブの方位を測定することである。この測定により、プローブのロール角度に密接に関係する角度が得られる。第一のセンサと第二のセンサの結果を合わせることによって、3方位自由度が得られる。どの方法が使用するかにかかわらず、測定装置から分離可能なSMRを組み込むというアイディアは適用可能である。何れの場合においても、方位センサという用語は、3方位自由度測定に必要な装置を表す。 Other methods for making a three azimuth degree of freedom determination may also be used. In the present application, the term azimuth sensor is used in common with a laser tracker and refers to all devices capable of performing a three azimuth degree of freedom determination. A first example of another method for making a three azimuth degree of freedom determination is to place at least three points of light on a probe that includes a retroreflector. By observing the point of light, it is possible to determine the degree of freedom in three directions with a certain configuration. A second example of an alternative method for determining three orientation degrees of freedom uses a combination of two sensor methods. The first sensor method is to allow a small amount of light impinging on the corner cube retroreflector to pass through the retroreflector and hit the position detector, which can be a CMOS array or a position sensitive detector, for example. There may be. In this way, in some embodiments, the pitch and yaw angle of the retro reflector attached to the probe assembly can be determined. The second sensor method is to measure the orientation of the probe with respect to the gravity vector using a mechanical pendulum coupled to an angle encoder. This measurement provides an angle closely related to the probe roll angle. By combining the results of the first sensor and the second sensor, three degrees of freedom can be obtained. Regardless of which method is used, the idea of incorporating an SMR that is separable from the measuring device is applicable. In any case, the term azimuth sensor refers to the device required for measuring three azimuth degrees of freedom.
図14Bは、6−DOFプローブ4450のある実施形態を示す。これは、6−DOFプローブ4400と同様であるが、それが拘束手段4460を含む点が異なる。拘束手段は、6−DOF SMR 4434と接触する要素を含み、これは例えば、機械加工された金属片、プラスチックカバー、ストラップである。拘束手段4460は固定機構4464によって6−DOF SMR 4434ときつく物理的に接触する。適当な固定機構の例には、フック式クランプやねじクランプがある。締付固定機構を含めることによる、考えられる2つの利点は、後述の補正手順を繰り返す必要を生じさせることになる、6−DOF SMRが移動する機会が減ることと、SMRがプローブにぶつかって床に落ちる機会が減ることである。図14Bに示される磁石4433は任意選択で設置してもよい。
FIG. 14B shows an embodiment of a 6-
図14A〜Bに示されるプローブの実施形態の利点は、6−DOF探索機能を6−DOF SMR機能にごく安価で追加できることである。他の利点は、これらの実施形態には電源が不要であることであり、これは、所望により、6−DOF SMRを完全に受動式に使用できるからである。 An advantage of the probe embodiment shown in FIGS. 14A-B is that a 6-DOF search function can be added to the 6-DOF SMR function at a very low cost. Another advantage is that these embodiments do not require a power supply because 6-DOF SMR can be used completely passively if desired.
6−DOFプローブ4200のある実施形態が図15Aに示されている。プローブは、プローブヘッド4240と、プローブ本体4220と、プローブスタイラス4210と、を含む。6−DOF SMR4234は拘束手段4260によって所定の場所に保持される。拘束手段4260は、6−DOF SMR 4234と接触する要素4262を含む。要素4262は例えば、機械加工された金属片、プラスチックカバー、またはストラップであってもよい。拘束手段4260は、固定機構4264によって6−DOF SMR 4234ときつく物理的に接触する。適当な固定機構の例には、フック式クランプやねじ式クランプがある。6−DOF SMR 4234はネストベース4332の上に設置され、これはある実施形態においては磁石式である。プローブ本体4220は筐体4224と、任意選択によるアクチュエータボタン4226、4227と、任意選択によるネスト収容部4228と、を含む。プローブ筐体4224は手で持ちやすい輪郭形状である。プローブスタイラス4210は、プローブ先端4214と、プローブシャフト4212と、プローブコネクタ4216と、プローブクランプ4218と、を含む。プローブクランプによって、長さ、角度、形状の異なる様々なスタイラスを6−DOFプローブに取り付けることができる。
One embodiment of a 6-
ある実施形態において、図17の6−DOF SMR 4480は断続回転位置割出機能4471を含み、プローブヘッド4475は嵌合機能4473を含む嵌合構造4772を含む。断続回転位置割出機能と嵌合機能は、6−DOF SMRの向きをネスト4432の中で固定し、SMRの球心が6−DOFプローブアセンブリに関して動かないように構成される。図17の断続回転位置割出および嵌合機能の用途は、これらにより、トラッカを工場から、または以前実施した補正手順から得られたプローブ補正パラメータに基づいてすぐに使用できるようにすることである。
In certain embodiments, the 6-
他の実施形態において、トラッカからプローブ本体4420への光ビームの角度は、6−DOF SMR 4434、4234を本体に関して回転させることによって変更される。これは、6−DOF SMR 4434、4234をネスト4432、4232上で回転させることによって行うことができる。6−DOF SMRの回転角度を特定するために、補正手順を素早く実行してもよく、その際、プローブは図15Aに示されるように、固定されたネスト4250の中に設置される。図14Aと14Bのプローブは同等に、本明細書に記載の補正手順にうまく利用できる。図15Aにおいて、プローブ先端4214は固定されたネスト4250の上に設置される。オペレータは、固定されたネストを都合の良い面に載せ、これを片手で所定の位置に保持しながら、反対の手で6−DOF プローブ4200を移動させてもよく、この移動は後述の方法に従って行われる。
In other embodiments, the angle of the light beam from the tracker to the
固定されたネストは、いくつかの種類の何れであってもよい。1種の固定ネスト4250は、図15Bの断面図4280で示されており、本体4255を含み、その上に3つの小さな球(そのうちの2つは4251A、4251Bである)が埋め込まれ、これらは120度離して設けられて、プローブ先端4214または4414を支持する。小型磁石4249が固定ネスト4250の中に設置されてもよく、これがプローブ先端4214、4414に下方向の力を供給する。3つの小さな球は、球形プローブ先端の中心を空間内に固定された状態で保持するが、それによって6−DOFプローブ4200、4400または4450は何れの所望の角度にも回転できる。プローブ先端の中心が固定されたままであるため、プローブ先端の計算値は6−DOFプローブの回転角度に関係なく一定のままであるはずである。これによって、プローブの残りの部分に関する6−DOF SMRの方位を求めることが可能となる。120度離れた3つの小さな球を含むネストの別名は「三面凹部(trihedral hollow)」である。
The fixed nest can be any of several types. One type of fixed
また別の種類のネスト構成を使用してもよい。ある実施形態において、小さな突起が小さな球の代わりに使用される。このような突起は、例えば図1のネスト17に使用される。他の実施形態では、固定されたネストは円錐形の座を含む。名前が示しているように、円錐形の座は円錐を含み、一般に円錐の領域はプローブ先端と接触するようになされる。正しく設計すれば、図17に示される種類のネストまたは円錐形の座として形成されるネストは、高い性能を提供できる。通常、三面凹部により最善の性能が得られる。 Other types of nested configurations may be used. In some embodiments, small protrusions are used instead of small spheres. Such a protrusion is used, for example, in the nest 17 of FIG. In other embodiments, the fixed nest includes a conical seat. As the name suggests, the conical seat includes a cone, and generally the conical region is adapted to contact the probe tip. If designed correctly, a nest of the type shown in FIG. 17 or a nest formed as a conical seat can provide high performance. Usually, the best performance is obtained by a three-sided recess.
6−DOF SMRは、図14A、14B、または15Aの中のその位置において、並進移動の自由度は持たないが、3方位自由度を有する。ある実施形態において、プローブは、3つの異なる軸の周囲で回転されて、3方位自由度の数値を判定するために必要な情報を得る。便宜上、3つの角度自由度をヨー角、ピッチ角、ロール角とすることができる。ヨー角4263は、6−DOFプローブの参照方向を通過する軸4261の周囲での回転角度である。ある実施形態において、参照軸は本体4220の中心とスタイラス4210の中心を通る。しかしながら、スタイラスはこのように配置する必要はなく、その代わりに何れの所望の角度に設置してもよい。ピッチ角は図16Bに示されるように、軸4265の周囲の角度4266である。ロール角は、4268を通る点の周囲の角度4270であり、軸4261と4265に対して垂直である。この場合のロール角は、6−DOF SMRのロール角ではなく、システムレベルのロール角である。しかしながら、図16A、16B、16Cのように回転させることから得られる情報は、6−DOF SMRの、プローブアセンブリの残りの部分に関する方位を判定するのに十分である。一般に、ヨー、ピッチ、ロール角等の3つの角度をカバーするように回転させて、プローブアセンブリ上の6−DOF SMRの方位の判定に十分な情報を得ることが重要であり、それが今度は、プローブが加工物の表面上の地点まで移動した時にプローブの座標を判定するために必要となる。
The 6-DOF SMR does not have translational freedom at that position in FIG. 14A, 14B, or 15A, but has three degrees of freedom. In one embodiment, the probe is rotated around three different axes to obtain the information necessary to determine the numerical value of the three azimuth degrees of freedom. For convenience, the three angular degrees of freedom can be a yaw angle, a pitch angle, and a roll angle. The
プローブアセンブリは便利な点として、6−DOFプローブが測定を実行するために使用される間に、6−DOS本体に取り付けて、収容してもよい。図15Aは、プローブ本他4220上の位置4228に磁気で付着された固定ネスト4250Bを示している。プローブ本体をテザーまたは機械的スナップでプローブに取り付けることもまた可能である。もちろん、固定ネスト4250は、単純にその付近に保持され、必要に応じて利用できるようにしてもよい。
The probe assembly may conveniently be attached and housed in the 6-DOS body while the 6-DOF probe is used to perform measurements. FIG. 15A shows a fixed nest 4250B magnetically attached to
図18は、プローブ中心の三次元座標を測定するための方法4900のフロー図である。ステップ4905は、鋼球一体加工レトロリフレクタを提供し、鋼球一体加工レトロリフレクタはレトロリフレクタ本体に装着されたレトロリフレクタを含み、レトロリフレクタ本体は、その外面の第一の部分に第一の球状体を有し、第一の部分はターゲット中心を有し、レトロリフレクタは第一の光ヒームを受けて、第二の光ビームを戻すように構成され、第二の光ビームは第一の光ビームの一部であり、第二の光ビームは第一の光ビームの方向と実質的に反対に進む。
FIG. 18 is a flow diagram of a
ステップ4910は、プローブアセンブリを提供し、プローブアセンブリはプローブスタイラスと、プローブヘッドと、を含み、プローブスタイラスはプローブ先端を含み、プローブ先端はその表面の第二の部分に第二の球状体を有し、第二の部分はプローブ中心を有し、プローブヘッドは、鋼球一体加工レトロリフレクタを受けて鋼球一体加工レトロリフレクタをターゲット中心の周囲で回転させ、その一方でターゲット中心をプローブアセンブリに関して実質的に一定の位置に保持するように構成される。
ステップ4915は、方位センサを提供し、方位センサはプローブアセンブリの3方位自由度測定を行うように構成される。
ステップ4920は、座標測定装置を提供し、座標測定装置は、第一のモータと、第二もモータと、第一の角度測定装置と、第二の角度測定装置と、距離計と、位置検出器と、制御システムと、プロセッサと、を含み、第一のモータと第二のモータは、協働で第一の光ビームを第一の方向に案内するように構成され、第一の方向は第一の軸の周囲の第一の回転角度と第二の軸の周囲の第二の回転角度によって決定され、第一の回転角度は第一のモータによって生成され、第二の回転角度は第二のモータによって生成され、第一の角度測定装置は第一の回転角度を測定するように構成され、第二の角度測定装置は第二の回転角度を測定するように構成され、距離計は座標測定装置から鋼球一体加工レトロリフレクタまでの第一の距離を、少なくとも一部に、第一の光検出器が受けた第二の光ビームの第三の部分に基づいて測定するように構成され、位置検出器は、位置検出器への第二の光ビームの第四の部分の位置に応答して第一の信号を生成するように構成され、制御システムは、第一のモータに第二の信号を、第二のモータに第三の信号を送信するように構成され、第二の信号と第三の信号は、少なくとも一部に、第一の信号に基づき、制御システムは、第一の光ビームの鋼球一体加工レトロリフレクタの空間位置への第一の方向を調節するように構成され、プロセッサは、プローブ中心の三次元座標を判定するように構成され、三次元座標は、少なくとも一部に、第一の距離、第一の回転角度、第二の回転角度、3方位自由度に基づく。
ステップ4925は、鋼球一体加工レトロリフレクタをプローブヘッドに設置する。
ステップ4930は、座標測定装置の第一の光ビームを鋼球一体加工レトロリフレクタに案内する。
ステップ4935は、第一の距離を測定する。
ステップ4940は、第一の回転角度を測定する。
ステップ4945は、第二の回転角度を測定する。
ステップ4950は、少なくとも一部に、方位センサによって提供される情報に基づいて3方位自由度測定を行う。
ステップ4955は、プローブ中心の三次元座標を、少なくとも一部に、第一の距離、第一の回転角度、第二の回転角度、3方位自由度に基づいて計算する。
ステップ4960は、プローブ中心の三次元座標を保存する。方法4900は参照記号Aで終了する。
図19は、図18の参照記号Aから始まる方法5000のフローチャートであり、さらにプローブ補正パラメータを測定するステップを含み、プローブ補正パラメータは、少なくともプローブアセンブリに関する鋼球一体加工レトロリフレクタの方位を示す情報を含む。
FIG. 19 is a flowchart of a
図20は、図19の参照記号Bから始まる方法5100のフロー図であり、ステップ5105は、プローブ先端を受け入れるように構成されたネストを提供し、ネストはさらに、プローブ先端をプローブ中心の周囲で回転させるように構成され、プローブ中心は、実質的に固定された空間地点に保持される。ステップ5110は、プローブ先端をネストに設置する。ステップ5115は、プローブ先端を回転させる。ステップ5120は、数量群を測定し、数量群は第一の距離、第一の回転角度、第二の回転角度、3方位自由度を含み、測定値の各々は、プローブ先端の複数の異なる回転に関して得られる。ステップ5125は、少なくとも一部に、数量群に基づいてプローブ補正パラメータを計算する。
FIG. 20 is a flow diagram of a
図21は、図18の参照記号Aから始まる方法5200のフロー図である。ステップ5205は、プローブヘッドから鋼球一体加工レトロリフレクタを取り外す。ステップ5210は、第一の光ビームを座標測定装置から鋼球一体加工レトロリフレクタに案内する。ステップ5215は第一の距離を測定する。ステップ5220は第一の回転角度を測定する。ステップ5225は第二の回転角度を測定する。ステップ5230は、ターゲット中心の三次元座標を測定する。
FIG. 21 is a flow diagram of a
図22は、図21の参照記号Cから始まる方法5300のフロー図である。ステップ5305は、プローブヘッドに鋼球一体加工レトロリフレクタを設置する。ステップ5310は、第一の光ビームを座標測定装置から鋼球一体加工レトロリフレクタに案内する。ステップ5315は第一の距離を測定する。ステップ5320は第一の回転角度を測定する。ステップ5325は第二の回転角度を測定する。ステップ5330は3方位自由度測定を行う。ステップ5335は、少なくとも一部に、第一の距離、第一の回転角度、第二の回転角度、3方位自由度に基づいてプローブ中心の三次元座標を計算する。
FIG. 22 is a flow diagram of a
図23は、図18の参照記号Aから始まる方法5400のフロー図である。ステップ5405はレトロリフレクタにパターンを組み込む。ステップ5410は、レンズと感光素子アレイを含む光学システムを提供し、レンズは少なくともパターニングされたレトロリフレクタの少なくとも一部の像を感光アレイ上に形成するように構成される。ステップ5415は画像をデジタルデータセットに変換する。ステップ5420は、少なくとも一部に、デジタルデータセットに基づいて3方位自由度計算を行う。
FIG. 23 is a flow diagram of a
本発明は例示的実施形態に関して説明したが、当業者にとっては当然のことながら、本発明の範囲から逸脱することなく、各種の変更を加え、均等物をその要素と置換してもよい。これに加えて、本発明の基本的範囲から逸脱することなく、多くの改変を行い、具体的な状況や材料を本発明の教示に合わせて採用してもよい。したがって、本発明は本発明を実施するための最良の態様として開示され特定の実施形態に限定されることは意図されず、本発明は付属の特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を含む。さらに、第一の、第二の、等の用語の使用は、いかなる順序または重要性も意味せず、第一の、第二の、等の用語は、1つの要素を他の要素から区別するために使用される。さらに、ある(a、an)等の用語の使用は、数量を限定するのではなく、示された項目が少なくとも1つ存在することを示す。 Although the invention has been described with reference to exemplary embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that various changes may be made and equivalents substituted for the elements without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made and specific circumstances and materials may be employed in accordance with the teachings of the present invention without departing from the basic scope thereof. Accordingly, the present invention is disclosed as the best mode for carrying out the invention and is not intended to be limited to particular embodiments, but the invention includes all embodiments that fall within the scope of the appended claims. . Furthermore, the use of terms such as first, second, etc. does not imply any order or significance, and terms such as first, second, etc. distinguish one element from another. Used for. Furthermore, the use of certain terms such as (a, an) does not limit the quantity, but indicates that there is at least one item shown.
Claims (13)
鋼球一体加工レトロリフレクタ(4234、4434)を提供するステップであって、鋼球一体加工レトロリフレクタが、レトロリフレクタ本体に取り付けられたレトロリフレクタを含み、レトロリフレクタ本体が、その外面の第一の部分に第一の球状体を有し、第一の部分がターゲット中心を有し、レトロリフレクタが、第一の光ビーム(46、984)を受け取って第二の光ビーム(47、986)を返すように構成され、第二の光ビームが第一の光ビームの一部であり、第二の光ビームが第一の光ビームの方向と実質的に反対の方向に進むようなステップ(4905)と、
プローブアセンブリ(4200、4400、4450、4480)を提供するステップであって、プローブアセンブリがプローブスタイラス(4210、4410)と、プローブヘッド(4240、4430、4440、4475)と、を含み、プローブスタイラスがプローブ先端(4214、4414)を含み、プローブ先端がその表面の第二の部分に第二の球状体を有し、第二の部分がプローブ中心を有し、プローブヘッドが、鋼球一体加工レトロリフレクタを受け、鋼球一体加工レトロリフレクタがターゲット中心の周囲で回転できるようにし、その間、ターゲット中心をプローブアセンブリに関して実質的に一定の位置に保つように構成されるようなステップ(4910)と、
座標測定装置(10)を提供するステップであって、座標測定装置が第一のモータ(2125)と、第二のモータ(2155)と、第一の角度測定装置(2120)と、第二の角度測定装置(2150)と、距離計(120、160)と、位置検出器(151)と、制御システム(1520、1530、1540、1550)と、方位センサ(910)と、プロセッサ(1520、1530、1531、1532、1533、1534、1535、1540、1550、1560、1565、1570、1590)と、含み、
第一のモータと第二のモータが、協働で第一の光ビームを第一の方向に案内するように構成され、第一の方向が第一の軸(20)の周囲での第一の回転角度と第二の軸(18)の周囲での第二の回転角度により決定され、第一の回転角度が第一のモータによって生成され、第二の回転角度が第二のモータによって生成され、
第一の角度測定装置が第一の回転角度を測定するように構成され、第二の角度測定装置が第二の回転角度を測定するように構成され、
距離計が、座標測定装置から鋼球一体加工レトロリフレクタまでの第一の距離を、少なくとも一部に、第一の光検出器が受け取った第二の光ビームの第三の部分に基づいて測定するように構成され、
位置検出器が、位置検出器上の第二の光ビームの第四の部分の位置に応答して第一の信号を生成するように構成され、
制御システムが、第一のモータに第二の信号を、および第二のモータに第三の信号を送信するように構成され、第二の信号と第三の信号は、少なくとも一部に、第一の信号に基づいており、制御システムは、第一の光ビームの第一の方向を、鋼球一体加工レトロリフレクタの空間内の位置に合わせて調節するように構成され、
方位センサがプローブアセンブリの3方位自由度(4263、4265、4270)測定を行うように構成され(4915)、
プロセッサが、プローブ中心の三次元座標を判定するように構成され、三次元座標が、少なくとも一部に、第一の距離、第一の回転角度、第二の回転角度、3方位自由度に基づくようなステップ(4920)と、
鋼球一体加工レトロリフレクタをプローブヘッドに設置するステップ(4925)と、
プローブ中心を第一の地点まで移動させるステップと、
第一の光ビームを座標測定装置から鋼球一体加工レトロリフレクタへと案内するステップ(4930)と、
第一の距離を測定するステップ(4935)と、
第一の回転角度を測定するステップ(4940)と、
第二の回転角度を測定するステップ(4945)と、
3方位自由度測定を、少なくとも一部に、方位センサにより供給される情報に基づいて行うステップ(4950)と、
プローブ中心の第1セットの三次元座標を、少なくとも一部に、第一の距離、第一の回転角度、第二の回転角度、3方位自由度に基づいて計算するステップ(4955)と、
プローブ中心の第1セットの三次元座標を保存するステップ(4960)と、
鋼球一体加工レトロリフレクタをプローブヘッドから取り外すステップ(5205)と、
鋼球一体加工レトロリフレクタをプローブヘッドから取り外した後にターゲット中心を第二の地点まで移動させるステップと、
第一の光ビームを座標測定装置から前記第二の地点の鋼球一体加工レトロリフレクタへと案内するステップ(5210)と、
第二の地点のターゲット中心の第二の距離を測定するステップ(5215)と、
第二の地点のターゲット中心の第三の回転角度を測定するステップ(5220)と、
第二の地点のターゲット中心の第四の回転角度を測定するステップ(5225)と、
少なくとも一部に、第二の距離、第三の回転角度、第四の回転角度に基づいて、ターゲット中心の第2セットの三次元座標を判定するステップ(5230)と、
ターゲット中心の第2セットの三次元座標を保存するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 In the method (4900) of measuring the three-dimensional coordinates of the first point and the second point,
Providing a steel ball integrated retroreflector (4234, 4434), the steel ball integrated retroreflector including a retroreflector attached to the retroreflector body, wherein the retroreflector body is a first of the outer surfaces thereof. The part has a first sphere, the first part has a target center, and the retroreflector receives the first light beam (46,984) and receives the second light beam (47,986). Step (4905), wherein the second light beam is part of the first light beam and the second light beam travels in a direction substantially opposite to the direction of the first light beam. )When,
Providing a probe assembly (4200, 4400, 4450, 4480), the probe assembly comprising a probe stylus (4210, 4410) and a probe head (4240, 4430, 4440, 4475), wherein the probe stylus comprises Including a probe tip (4214, 4414), the probe tip having a second sphere on a second portion of its surface, the second portion having a probe center, and a probe head having a steel ball integrated retro Receiving the reflector and allowing the steel ball integrated retroreflector to rotate about the target center, while being configured to maintain the target center in a substantially constant position with respect to the probe assembly; (4910);
Providing a coordinate measuring device (10), the coordinate measuring device comprising a first motor (2125), a second motor (2155), a first angle measuring device (2120), and a second Angle measuring device (2150), distance meter (120, 160), position detector (151), control system (1520, 1530, 1540, 1550), direction sensor (910), and processor (1520, 1530) 1531, 1532, 1533, 1534, 1535, 1540, 1550, 1560, 1565, 1570, 1590),
The first motor and the second motor are configured to cooperate to guide the first light beam in the first direction, the first direction being the first around the first axis (20). And the second rotation angle around the second axis (18), the first rotation angle is generated by the first motor and the second rotation angle is generated by the second motor And
The first angle measuring device is configured to measure the first rotation angle, the second angle measuring device is configured to measure the second rotation angle, and
A rangefinder measures a first distance from the coordinate measuring device to the steel ball integrated retroreflector based at least in part on the third portion of the second light beam received by the first photodetector. Configured to
A position detector is configured to generate a first signal in response to the position of the fourth portion of the second light beam on the position detector;
The control system is configured to send a second signal to the first motor and a third signal to the second motor, wherein the second signal and the third signal are at least in part, And the control system is configured to adjust the first direction of the first light beam to the position in the space of the steel ball integrated retroreflector,
An azimuth sensor is configured (4915) to perform three orientation degrees of freedom (4263, 4265, 4270) measurement of the probe assembly
A processor is configured to determine a three-dimensional coordinate of the probe center, the three-dimensional coordinate based at least in part on the first distance, the first rotation angle, the second rotation angle, and the three azimuth degrees of freedom. Such step (4920),
Installing a steel ball integrated machining retro-reflector on the probe head (4925);
Moving the probe center to the first point;
Guiding the first light beam from the coordinate measuring device to the steel ball integrated retroreflector (4930);
Measuring a first distance (4935);
Measuring a first rotation angle (4940);
Measuring a second rotation angle (4945);
Performing 3 orientation degrees of freedom measurement based at least in part on information provided by the orientation sensor (4950);
Calculating (4955) a first set of three-dimensional coordinates of the probe center based, at least in part, on a first distance, a first rotation angle, a second rotation angle, and three azimuth degrees of freedom;
Storing (4960) a first set of three-dimensional coordinates of the probe center;
Removing the steel ball integrated retro reflector from the probe head (5205);
Moving the target center to a second point after removing the steel ball integrated retroreflector from the probe head;
Guiding the first light beam from the coordinate measuring device to the steel ball integrated retroreflector at the second point (5210);
Measuring a second distance of the target center of the second point (5215);
Measuring (5220) a third rotation angle of the target center at the second point;
Measuring a fourth rotation angle of the center of the target at the second point (5225);
Determining (5230) a second set of three-dimensional coordinates of the target center based at least in part on the second distance, the third rotation angle, and the fourth rotation angle;
Storing a second set of three-dimensional coordinates of the target center;
A method comprising the steps of:
鋼球一体加工レトロリフレクタをプローブヘッドに設置するステップがさらに、鋼球一体加工レトロリフレクタを割出位置に設置するステップを含むことを特徴とする方法。 The method of claim 1, wherein
The method of installing the steel ball integrated retroreflector on the probe head further comprises installing the steel ball integrated retroreflector at the index position.
鋼球一体加工レトロリフレクタを提供するステップがさらに、鋼球一体加工レトロリフレクタにカラーを設けるステップを含み、カラーが断続回転位置割出機能(4471)を含み、
プローブアセンブリを提供するステップがさらに、プローブヘッドに嵌合構造(4472)を設けるステップを含み、嵌合構造は嵌合機能(4473)を有し、
鋼球一体加工レトロリフレクタをプローブヘッドに設置するステップがさらに、鋼球一体加工レトロリフレクタを、断続回転位置割出機能を嵌合機能と位置合わせすることによって、割出位置に移動させるステップを含む
ことを特徴とする方法。 The method of claim 2, wherein
Providing the steel ball integrated retro-reflector further includes providing a collar on the steel ball integrated retro-reflector, the collar including an intermittent rotational position indexing function (4471);
Providing the probe assembly further comprises providing a mating structure (4472) on the probe head, the mating structure having a mating function (4473);
The step of installing the steel ball integrated retro-reflector on the probe head further includes the step of moving the steel ball integrated retro-reflector to the indexing position by aligning the intermittent rotational position indexing function with the mating function. A method characterized by that.
鋼球一体加工レトロリフレクタをプローブヘッドに設置するステップがさらに、ターゲット中心を移すことなく鋼球一体加工レトロリフレクタをプローブヘッドに対して所望の方位に回転させるステップを含むことを特徴とする方法。 The method of claim 1, wherein
The method of installing the steel ball integrated retroreflector on the probe head further comprises rotating the steel ball integrated retroreflector in a desired orientation relative to the probe head without shifting the target center.
プローブアセンブリを提供するステップがさらに、プローブヘッドに締付固定装置(4461)を設けるステップを含み、締付固定装置が、鋼球一体加工レトロリフレクタを固定された方位に保持するように構成され、
鋼球一体加工レトロリフレクタを設置するステップがさらに、鋼球一体加工レトロリフレクタを所望の方位に締付固定するステップを含む
ことを特徴とする方法。 The method of claim 4, wherein
Providing the probe assembly further comprises providing a clamping device (4461) on the probe head, the clamping device configured to hold the steel ball integrated retroreflector in a fixed orientation;
The method of installing the steel ball integrated retro reflector further comprises the step of clamping and fixing the steel ball integrated retro reflector in a desired orientation.
プローブ補正パラメータを決定するステップ(5005)をさらに含み、プローブ補正パラメータが少なくとも、プローブアセンブリに関する鋼球一体加工レトロリフレクタの方位を示す情報を含むことを特徴とする方法。 The method (5000) of claim 4,
Determining a probe correction parameter (5005), wherein the probe correction parameter includes at least information indicative of the orientation of the steel ball integrated retroreflector with respect to the probe assembly.
プローブ補正パラメータを決定するステップがさらに、
プローブ先端を受け入れるように構成されたネスト(4250、4280)を提供するステップであって、ネストがさらに、プローブ先端をプローブ中心の周囲で回転させるように構成され、プローブ中心が、実質的に固定された空間地点に保持されるようなステップ(5105)と、
プローブ先端をネストに設置するステップ(5110)と、
プローブ先端を回転させるステップ(5115)と、
数量群を測定するステップであって、数量群が第一の距離、第一の回転角度、第二の回転角度、3方位自由度を含み、測定値の各々が、プローブ先端の複数の異なる回転に関して得られるようなステップ(5120)と、
少なくとも一部に、数量群に基づいてプローブ補正パラメータを計算するステップ(5125)と、
を含むことを特徴とする方法。 The method (5100) of claim 6, wherein:
Determining the probe correction parameter further comprises:
Providing a nest (4250, 4280) configured to receive a probe tip, wherein the nest is further configured to rotate the probe tip about the probe center, wherein the probe center is substantially fixed. A step (5105) to be held at the designated spatial point;
Placing the probe tip into the nest (5110);
Rotating the probe tip (5115);
Measuring a quantity group, wherein the quantity group includes a first distance, a first rotation angle, a second rotation angle, and three azimuth degrees of freedom, each of which is a plurality of different rotations of the probe tip A step (5120) as obtained with respect to
Calculating (5125) a probe correction parameter based at least in part on the quantity group;
A method comprising the steps of:
レトロリフレクタにパターンを組み込むステップ(5405)と、
レンズと感光素子アレイを含む光学システムを提供するステップであって、レンズが少なくともパターニングされたレトロリフレクタの少なくとも一部の像を感光アレイ上に形成するように構成されるようなステップ(5410)と、
画像をデジタルデータセットに変換するステップ(5415)と、
少なくとも一部に、デジタルデータセットに基づいて3方位自由度計算を行うステップ(5420)と、
を含むことを特徴とする方法。 The method (5400) of claim 1, further comprising:
Incorporating a pattern into the retro-reflector (5405);
Providing an optical system including a lens and a photosensitive element array, wherein the lens is configured to form an image of at least a portion of at least a patterned retroreflector on the photosensitive array (5410); ,
Converting the image into a digital data set (5415);
Performing at least in part a calculation of 5 degrees of freedom based on the digital data set (5420);
A method comprising the steps of:
鋼球一体加工レトロリフレクタを提供するステップにおいて、レトロリフレクタがガラス製コーナキューブレトロリフレクタであることを特徴とする方法。 The method of claim 8, wherein
A method of providing a steel ball integrated retroreflector, wherein the retroreflector is a glass corner cube retroreflector.
プローブアセンブリを提供するステップにおいて、プローブアセンブリが電力を使用せずに動作することを特徴とする方法。 The method of claim 1, wherein
Providing the probe assembly, wherein the probe assembly operates without using power.
プローブアセンブリがアクチュエータボタン(4226、4227)を含むことを特徴とする方法。 The method of claim 1, wherein
The method wherein the probe assembly includes an actuator button (4226, 4227).
プローブアセンブリを提供するステップにおいて、プローブスタイラスが取り除かれ、第二のプローブスタイラスに交換されることを特徴とする方法。 The method of claim 1, wherein
Providing the probe assembly, wherein the probe stylus is removed and replaced with a second probe stylus.
硬球一体加工レトロリフレクタをプローブヘッドに設置するステップは、硬球一体加工レトロリフレクタをプローブヘッドに磁気結合させることを含むことを特徴とする方法。 The method of claim 1, wherein
Installing the hard ball integrated retro-reflector on the probe head comprises magnetically coupling the hard ball integrated retro-reflector to the probe head.
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