JP5878136B2 - レーザー投影システムを較正する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は概して、レーザー投影システムの較正に関し、さらに具体的には、レーザー投影システムを較正するための三次元測定性能を有するデバイス、システム及び方法に関するものである。

レーザー投影システムは、組立工程中に構成部品に可視画像を直接記録するのに使用される。ある用途においては、レーザー投影システムは、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の構成部品等の構成部品の製造及び組立中に誘導の手立てとして使用される。他の用途では、レーザー投影システムは、生産パーツ上に印をつける、また画像を作り出すために使用される。上記パーツのレーザーによる印付けにより、その後のパーツの結束した上部構造の処理及び組立てがしやすくなる。通常、レーザー投影システムは、レーザー光線を生成することができる複数のレーザープロジェクタを含む。したがって、レーザー投影システムの誘導及び印付けの用途への使用は一般に、投影されたレーザー光線の配向が相互間で適切に較正されているかどうかに左右される。現在の較正機構は通常、レーザー投影システムの多様なレーザーの配向間のオフセットを目測して、最も適合する較正値を生み出すことに依存している。人間のオペレータによる目測を使用して、製造に重要なレーザー投影システムを較正することは、時間のかかる試行錯誤であり、構成部品の生産及び組立て全体の効率性が低下する。

例えば米国特許第７９６５３９６Ｂ２号明細書（「改良されたレーザープロジェクタの較正壁」）等に開示された既知のレーザー投影システムの二次元較正壁は、既知のレーザー投影システムのレーザープロジェクタの二次元較正を行うのに使用されており、上記既知のレーザー投影システムの適切な二次元較正の判断において、目測較正法よりも効率性が改善されている。しかしながら、上記既知の二次元較正壁はそれだけでは三次元測定を行うことができず、三次元空間における画定フィーチャの測定を可能にすることができない。このため、製造用途において三次元レーザー投影を使用し、追加の種類のフィーチャベースの測定を可能にするための標準化を必要とするレーザープロジェクタを有する既知のレーザー投影システムにおいては、三次元測定性能を有し、三次元のレーザー投影システムの較正を可能にする装置、システム及び方法が必要である。

この、三次元測定性能を有し、三次元のレーザー投影システムの較正を可能にする装置、システム及び方法の必要が満たされる。以下の詳細な説明で議論されているように、改善された装置、システム及び方法の実施形態は既存のデバイス、システム及び方法よりも有意な利点をもたらしうる。

本発明の一実施形態では、レーザー投影システムを較正する装置が提供されている。この装置は、相互に直交する三つの軸に沿って延びる構造フレームアセンブリを含む。この装置はさらに、構造フレームアセンブリ上に配置された複数の移動不可能な反射ターゲットを含む。この装置はさらに、相互に直交する三つの軸各々を中心とした各構造フレームアセンブリと結合した少なくとも三つの位置付けステージを含む。少なくとも一つの移動可能な反射ターゲットが各位置付けステージ上に配置される。移動不可能な反射ターゲットと少なくとも一つの移動可能な反射ターゲットはそれぞれ、レーザー投影システムからのレーザー光線を反射するように構成されている。

本発明の別の実施形態では、三次元強化レーザー投影較正量システムが提供されている。このシステムは、相互に直交する三つの軸に沿って延びる構造フレームアセンブリを含む。構造フレームアセンブリは、二次元較正壁と、二次元較正壁部分から延びる三次元構造アセンブリを含む。構造フレームアセンブリはさらに、構造フレームアセンブリに配置された複数の移動不可能な反射ターゲットを含む。構造フレームアセンブリはさらに、相互に直交する三つの軸各々を中心に構造フレームアセンブリにそれぞれ結合した少なくとも三つの位置付けステージを含む。少なくとも一つの移動可能な反射ターゲットは、各位置付けステージに配置される。このシステムはさらに、レーザー投影システムを含む。レーザー投影システムは、較正対象のレーザープロジェクタ装置と、レーザープロジェクタ装置から投影され、選択された移動不可能な反射ターゲットと少なくとも一つの移動可能な反射ターゲットにおいて投影される複数のレーザー光線を含む。移動不可能な反射ターゲットと少なくとも一つの移動可能な反射ターゲットはそれぞれ、レーザー投影システムのレーザープロジェクタ装置からレーザー光線を反射するように構成されている。

本発明の別の実施形態では、レーザー投影システムを較正する方法が提供されている。この方法は、レーザー投影システムからの複数のレーザー光線を基準システムの相互に直交する三つの軸を中心に位置付けされた少なくとも三つの反射ターゲットのうちの同数のターゲットに投影することを含む。各反射ターゲットの他の反射ターゲットへの近接度により、所定の公差を有するレーザー投影較正システムが画定される。この方法はさらに、複数のレーザー光線から一又は複数の第１レーザー光線を各々、少なくとも三つの反射ターゲットに含まれる対応する移動不可能な反射ターゲットにセンタリングすることを含む。この方法はさらに、少なくとも三つの反射ターゲットに含まれる一又は複数の移動可能な反射ターゲットを移動して、複数のレーザー光線からの一又は複数の第２レーザー光線を各々移動可能な反射ターゲットにセンタリングすることを含む。この方法はさらに、対応する最初の位置から一又は複数の移動可能な反射ターゲットの各偏差を示す一又は複数の測定値を取得することを含む。この方法はさらに、レーザー投影システムを較正するために、少なくとも一つの偏差を対応する所定の公差と比較することを含む。

既に説明した特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態で独立に実現することが可能であるか、以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解されうる、さらに別の実施形態で組み合わせることが可能である。

本発明は、好適且つ例示的な実施形態を示す添付図面と併せて、以下の詳細な説明を参照することでよりよく理解されるが、これらの図面は必ずしも正確な縮尺で描かれているわけではない。

本発明の装置、システム及び方法の一又は複数の有利な実施形態によって較正されたレーザー投影システムを使用して組み立てられた又は製造された構成部品を含む航空機の側面図である。 航空機の製造及び保守方法を示すフロー図である。 図２で示す製造及び保守方法に従って生産された航空機のブロック図である。 本発明の装置、システム及び方法の実施形態において使用される既知の二次元較正壁の前面図である。 図４Ａの既知の二次元較正壁の側面図である。 図４Ａの既知の二次元較正壁の底面図である。 図４Ｃの既知の二次元較正壁とレーザー投影システムの底面図である。 本発明の装置、システム及び方法の実施形態において使用される２軸の位置付けステージの図である。 ｘ−ｙ軸の図である。 本発明の装置、システム及び方法の実施形態において使用される３軸の位置付けステージの図である。 ｘ−ｙ−ｚ軸の図である。 本発明の例示の装置の実施形態のうちの一つの底面図である。 図６Ａの装置の前面図である。 図６Ａの装置の側面図である。 図６Ａの装置とレーザー投影システムの底面図である。 図６Ｄの装置及びレーザー投影システムの底面図であり、この装置は移動不可能な非反射ターゲットを含む。 本発明の例示の装置の別の実施形態の底面図である。 図７Ａの装置とレーザー投影システムの底面図である。 本発明の方法の一実施形態のフロー図である。 本発明の装置の一実施形態を示すブロック図である。 本発明のシステムの一実施形態を示すブロック図である。

添付図面を参照して本発明の実施形態について以下にさらに詳細に説明するが、添付図面にはすべての実施形態が示されているわけではない。実際には、幾つかの種々の実施形態が提供可能であり、本明細書で説明した実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、この開示が徹底的かつ完全であり、当業者に本発明の範囲が十分に伝わるように、これらの実施形態を提示する。

ここで図面を参照する。図１は、装置２００（図６Ａ、９参照）、又は装置３００（図７Ａ、９参照）、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３（図６Ｄ、１０参照）、又はシステム３０３（図７Ｂ、１０）、及び方法４００（図８参照）の一又は複数の有利な実施形態によって較正されたレーザー投影システムを使用して組み立てられた又は製造された構成部品を含む航空機１０の側面図である。図１に示すように、航空機１０は機体１２、一又は複数の推進ユニット１４、翼アセンブリ１６、尾部アセンブリ１８、着陸アセンブリ２０、制御システム（図示せず）、及び航空機１０が適切に動作できるようにするその他のシステム及びサブシステムのホストを含む。例えば、翼アセンブリ１６の少なくとも一部分は、装置２００（図６Ａ、９参照）、又は装置３００（図７Ａ、９参照）、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３（図６Ｄ、１０参照）、又はシステム３０３（図７Ｂ、１０）、及び方法４００（図８参照）の一又は複数の有利な実施形態によって較正されたレーザー投影システムを使用して組み立てられた又は製造された一又は複数の構成部品を含む。 図１に示す航空機１０は概して民間旅客機を表したものであるが、開示の実施形態の教示内容は、他の旅客機、貨物航空機、軍用機、回転翼航空機、及びその他の種類の航空機又は高所作業機だけでなく、航空宇宙ビークル、衛星、航空打ち上げ機、ロケット、及びその他の航空宇宙ビークル、及びボートとその他の船、列車、自動車、トラック、バス、建造物、橋、又はその他好適な構造物に適用することができる。

図２は、航空機の製造及び保守方法３０を示すフロー図である。図３は、図２に示す製造及び保守方法３０にしたがって生産された航空機３２のブロック図である。本発明のこの実施形態は、図２に示す航空機の製造及び保守方法３０、及び図３に示す航空機３２に照らし説明することができる。製造前の段階では、例示的な方法３０は、航空機３２の仕様及び設計３４及び材料の調達３６を含みうる。製造段階では、航空機３２の構成部品及びサブアセンブリの製造３８と、システムインテグレーション４０とが行われる。その後、航空機３２は認可及び納品４２を経て運航４４される。顧客により運航される間に、航空機３２は定期的な整備及び保守４６（改造、再構成、改修なども含みうる）を受ける。

方法３０の各工程は、システムインテグレーター、第三者、及び／またはオペレーター（例えば顧客）によって実行または実施されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機メーカー、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。

図３に示すように、例示的方法３０によって生産された航空機３２は、複数のシステム５０及び内装５２を有する機体４８を含む。高レベルシステムの例には、推進システム５４、電気システム５６、油圧システム５８、及び環境システム６０のうちの一または複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、自動車産業などの他の産業にも適用しうる。

本明細書に具現化された装置、システムと方法は、製造及び保守方法３０の一又は複数の任意の段階で採用することができる。例えば、構成部品及びサブアセンブリの製造３８に対応する構成部品又はサブアセンブリは、航空機３２の運航中に生産される構成部品又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造しうる。また、一又は複数の装置の実施形態、システムの実施形態、方法の実施形態又はこれらの組み合わせは、例えば、限定しないが、航空機３２の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機３２のコストを削減することにより、構成部品及びサブアセンブリの製造３８及びシステムインテグレーション４０の段階で利用することができる。同様に、一又は複数の装置の実施形態、システムの実施形態、方法の実施形態、或いはこれらの組み合わせを、航空機３２の運航中に、例えば限定しないが、整備及び保守４６に利用することができる。

図４Ａは、装置２００（図６Ａ、９参照）、又は装置３００（図７Ａ、９参照）、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３（図６Ｄ、１０参照）、又はシステム３０３（図７Ｂ、１０）、及び方法４００（図８参照）の実施形態で使用される既知の二次元較正壁１００の前面図である。二次元較正壁１００（図４Ｄ参照）は、参照することによって全体が本明細書に組み込まれる同一出願人による米国特許第７９６５３９６ Ｂ２号明細書（「改良レーザープロジェクタの較正壁」）にさらに詳しく説明されている。

図４Ａに示すように、二次元較正壁１００は、一又は複数の直立構造部材１０４と、一又は複数の横方向構造部材１０６を有する構造フレーム１０２を含み、一又は複数の直立構造部材１０４と、一又は複数の横方向構造部材１０６は交差して横材１０７を形成する。図４Ａにさらに示すように、二次元較正壁１００は、複数の固定又は移動不可能な反射ターゲット１０８と、一又は複数の位置付けステージ１１２と、構造フレーム１０２に結合した一又は複数の車輪１１６を含む。

図４Ｂは、図４Ａの既知の二次元較正壁１００の側面図である。図４Ｂに示すように、二次元較正壁１００は、基礎部材１２０と２つの筋違材１２２を有する少なくとも１つの構造支持材１１８を含む。基礎部材１２０は付着点１２４において構造フレーム１０２に取り付けられ、付着点１２６において車輪１１６に取り付けられている。２つの筋違材１２２は付着点１２８及び１３０においてそれぞれ基礎部材１２０に取り付けられている。加えて、筋違部材１２２はさらに付着点１３２において構造フレーム１０２に結合し、構造フレーム１０２を直立位置に保つ。図４Ｂにさらに示すように、二次元較正壁１００は一又は複数の調節可能なジャッキスタンド１３４を含む。

図４Ｃは、図４Ａの既知の二次元較正壁１００の底面図である。図４Ｃに示すように、少なくとも１つのジャッキスタンド１３４は一又は複数の車輪１１６に隣接して位置付けされる。移動不可能な反射ターゲット１０８は構造フレーム１０２に装着される。二次元較正壁１００の様々な構成部品１０２〜１０８及び１１２〜１３４は、非限定的に、磁石装着、摩擦装着、機械ファスナー、接着剤、溶接、半田付け、炭素繊維積層、及び成形、又は別の好適な技術又はデバイスを含む多くの技術によって互いに結合させることができる。

図４Ｄは、レーザー投影システム１８０の二次元較正に使用される図４Ｃの既知の二次元較正壁１００の底面図である。レーザー投影システム１８０は、複数のレーザー光線１８４を構造フレーム１０２に装着された様々な移動不可能な反射ターゲット１０８に投影するレーザープロジェクタ装置１８２を含む。

本明細書に開示したのは、装置２００（図６Ａ、９参照）、又は装置３００（図７Ａ、９参照）、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３（図６Ｄ、１０参照）、又はシステム３０３（図７Ｂ、１０）、及び方法４００（図８参照）の新規設計の例示的実施形態である。図６Ａは、本発明の例示的装置２００の実施形態のうちの一つの底面図である。図９は、本発明の装置２００を示すブロック図である。本発明の一実施形態では、三次元測定性能を有し、レーザー投影システム２２８（図６Ｄ参照）を較正する三次元レーザー投影システムの較正を可能にする装置２００（図６Ａ、９参照）が提供されている。図６Ａ、９に示すように、装置２００は相互に直交する３つの軸１７０（図９参照）に沿って延びる構造フレームアセンブリ２０１を含む。相互に直交する３つの軸１７０は第１軸（ｘ軸）１５４（図５Ｂ、５Ｄ、９参照）、第２軸（ｙ軸）１５８（図５Ｂ、５Ｄ、９参照）、及び第３軸（ｚ軸）１６４（図５Ｂ、５Ｄ、９）を含むことが好ましい。

図６Ａ、９に示すように、構造フレームアセンブリ２０１は二次元較正壁１００を含む。図６Ａに示すように、二次元較正壁１００は一又は複数の車輪１１６と、一又は複数の調節可能なジャッキスタンド１３４を有する構造フレーム１０２と、一対の構造支持材１１８を含む。構造フレームアセンブリ２０１において使用される二次元較正壁１００の実施形態は上に詳しく説明されており、参照することにより本明細書に全体が組み込まれる米国特許第７９６５３９６ Ｂ２号明細書（「改良レーザープロジェクタ較正壁」）にさらに詳しく記載されている。

図６Ａに示すように、構造フレームアセンブリ２０１はさらに三次元構造アセンブリ２０２を含む。この実施形態では、図６Ａに示すように、三次元構造アセンブリ２０２は、第１の三次元構造アセンブリ２０２ａと、第２の三次元構造アセンブリ２０２ｂを含む。第１の三次元構造アセンブリ２０２ａは、二次元較正壁１００の構造フレーム１０２に取り付けられ、構造フレーム１０２から延在する時に外箱構成２０５を形成する構造部材２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃを含む。図６Ａにさらに示すように、構造部材２０４ａは付着点２０６ａにおいて二次元較正壁１００の構造フレーム１０２と結合し、構造部材２０４ｃは付着点２０６ｂにおいて二次元較正壁１００の構造フレーム１０２に結合されている。構造部材２０４ｂは構造部材２０４ａと２０４ｃの間に結合されている。第１の三次元構造アセンブリ２０２ａは、外側部分２０８ａと内側部分２０８ｂを含む。この実施形態では、三次元構造アセンブリ２０２は後方エリア２１０において二次元較正壁１００の後部又は後方へ延びている。

図６Ａにさらに示すように、第２の三次元構造アセンブリ２０２ｂはさらに、二次元較正壁１００の構造フレーム１０２に取り付けられ、構造フレーム１０２から延在する時に内箱構成２１３を形成する構造部材２１２ａ、２１２ｂ、及び２１２ｃを含む。図６Ａにさらに示すように、構造部材２１２ａは付着点２１４ａにおいて二次元較正壁１００の構造フレーム１０２と結合し、構造部材２１２ｃは付着点２１４ｂにおいて二次元較正壁１００の構造フレーム１０２に結合されている。構造部材２１２ｂは構造部材２１２ａと２１２ｃの間に結合されている。第２の三次元構造アセンブリ２０２ｂは、外側部分２１６ａと内側部分２１６ｂを含む。

図６Ａ、９に示すように、装置２００はさらに複数の反射ターゲット９８（図９参照）を含む。反射ターゲット９８は、各々反射面１０９を有する複数の移動不可能な反射ターゲット１０８を含むことが好ましく、それぞれ反射面１１５を有する一又は複数の移動可能な反射ターゲット１１４を含むことが好ましい。移動不可能な反射ターゲット１０８の各反射面１０９は例えばレーザー光線２３２（図６Ｄ参照）からのレーザー放射線を反射するように構成されていることが好ましい。例えば、移動不可能な反射ターゲット１０８は、ミズーリ州シーダーヒルのハッブスマシーン＆マニュファクチャリング社製の各種レトロ反射レーザーターゲットを含む。しかしながら、代替実施形態においてその他の種類及びメーカーの移動不可能なレーザー反射ターゲットを実装することができる。

移動不可能な反射ターゲット１０８は、構造フレームアセンブリ２０１の様々なエリアに配置されることが好ましい。様々な実施形態によれば、移動不可能な反射ターゲット１０８を二次元較正壁１００の構造フレーム１０２に装着することができ、第１の三次元構造アセンブリ２０２ａに装着することができ、及び／又は第２の三次元構造アセンブリ２０２ｂに装着することができる。移動不可能な反射ターゲット１０８は、移動不可能な反射ターゲット１０８各々の各反射面１０９が同一平面に、又はできる限り同一平面近くに配置されるように装着される。例えば、二次元較正壁１００の構造フレーム１０２に装着された移動不可能な反射ターゲット１０８の、例えば配列線（図６Ｂ参照）によって示される線形配列が形成される。上記装着法により、レーザー投影システム２２８（図６Ｄ参照）の適切な較正が促進される。

図６Ａに示すように、移動不可能な反射ターゲット１０８を第１の三次元構造アセンブリ２０２ａの様々な構造部材２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃに直接装着することができる、及び／又は第２の三次元構造アセンブリ２０２ｂの様々な構造部材２１２ａ、２１２ｂ、及び２１２ｃに直接装着することができる。その他の場合では、移動不可能な反射ターゲット１０８を、第１の三次元構造アセンブリ２０２ａの様々な構造部材２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃ、及び／又は第２の三次元構造アセンブリ２０２ｂの様々な構造部材２１２ａ、２１２ｂ、及び２１２ｃに装着されている中間構成部品（図示せず）に装着することができる。

図６Ａ、９に示すように、装置２００はさらに、相互に直交する３つの軸１７０（図９参照）各々を中心にそれぞれ構造フレームアセンブリ２０１に結合した少なくとも３つの位置づけステージ１１２を含む。少なくとも一つの移動可能な反射ターゲット１１４（図６Ａ、６Ｂ参照）が各位置づけステージ１１２に配置されることが好ましい。本明細書で使用する「移動可能」とは、移動可能な反射ターゲット１１４が位置づけステージ１１２に装着されているために、移動可能な反射ターゲット１１４が構造フレーム１０２及び／又は三次元構造アセンブリ２０２に対して移動することができることを意味する。移動可能な反射ターゲット１１４は各々反射面１１５を有する（図６Ａ、６Ｂ参照）。移動可能な反射ターゲット１１４の各反射面１１５は、レーザー投影システム２２８（図６Ｄ参照）からのレーザー光線２３２（図６Ｄ参照）を反射するように構成されることが好ましい。移動可能な反射ターゲット１１４は移動不可能な反射ターゲット１０８と同じ種類のものであってよい。例えば、移動可能な反射ターゲット１１４は、ミズーリ州シーダーヒルのハッブスマシーン＆マニュファクチャリング社製の各種レトロ反射レーザーターゲットを含む。しかしながら、代替実施形態において、その他の種類及びメーカーの移動可能なレーザー反射ターゲットを実装可能である。

図６Ａに示すように、一又は複数の位置づけステージ１１２を二次元較正壁１００の構造フレーム１０２に結合させることができ、第１の三次元構造アセンブリ２０２ａに結合させることができ、及び／又は第２の三次元構造アセンブリ２０２ｂに結合させることができる。一実施形態では、位置づけステージ１１２は２軸の位置づけステージ１１２ａ（図５Ａ参照）を含む。別の実施形態では、位置づけステージ１１２は３軸の位置づけステージ１１２ｂ（図５Ｃ参照）を含む。その他の実施形態では、位置づけステージ１１２は別の好適な位置づけステージを含む。

図５Ａは、装置２００（図６Ａ参照）、又は装置３００（図７Ａ参照）、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３（図６Ｄ参照）、又はシステム３０３（図７Ｂ参照）、及び方法４００（図８参照）の実施形態において使用される２軸の位置づけステージ１１２ａを示す。図５Ａは、位置づけステージ１１２に装着された反射面１１５を有する移動可能な反射ターゲット１１４を示し、位置づけステージ１１２は２軸の位置づけステージ１１２ａの形態である。図５Ｂは、ｘ軸（左から右）等の第１軸１５４を有し、ｙ軸（上から下）等の第２軸１５８を有するｘ−ｙ軸１５５を示す。

図５Ａに示すように、２軸の位置づけステージ１１２ａの形態の位置づけステージ１１２は、移動不可能な反射ターゲット１０８を有する二次元較正壁１００に装着される。２軸の位置づけステージ１１２ａの形態の位置づけステージ１１２は、ステージアセンブリ部分１５０、ステージアセンブリ部分１５０と結合した第１の横方向移動部分１５２と、ステージアセンブリ部分１５０と結合した第２の横方向移動部分１５６を含む。第１の横方向移動部分１５２はｘ軸（左から右）等の第１軸１５４に沿って位置づけステージ１１２ａの基部１５３に対して横方向に移動し、第２の横方向移動部分１５６はｙ軸（上から下）等の第２軸１５８に沿って第１の横方向移動部分１５２に対して横方向に移動する。この実施形態では、第２軸１５８は第１軸１５４に対して垂直である。２軸の位置づけステージ１１２ａはさらに、第１の横方向移動部分１５２と結合した第１マイクロメータ１６０ａと、第２の横方向移動部分１５６と結合した第２マイクロメータ１６０ｂを含む。第１及び第２マイクロメータ１６０ａ、１６０ｂは、予め指定された開始点又は最初の位置に対してそれぞれ第１及び第２の横方向移動部分１５２、１５６の横方向の変位を測定するように構成されることが好ましい。第１及び第２マイクロメータ１６０ａ、１６０ｂは手動で操作する、又は動力付きアクチュエータ等でモータ駆動させることができる。動力付きアクチュエータは非限定的に、電気機械アクチュエータ、油圧アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ、又は別の好適な動力付きアクチュエータを含むことを認識すべきである。位置づけステージ１１２として使用するのに好適な例示的２軸の位置づけステージ１１２ａは、カリフォルニア州アーバインのニューポート社製の４６０Ａ−ＸＹモデル薄型統合ボールベアリング直線ステージを含む。しかしながら、代替実施形態において、その他の種類及びメーカーの２軸の位置づけステージも実装可能である。

図５Ｃは、装置２００（図６Ａ参照）、又は装置３００（図７Ａ参照）、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３（図６Ｄ参照）、又はシステム３０３（図７Ｂ参照）、及び方法４００（図８参照）の実施形態において使用される３軸の位置づけステージ１１２ｂを示す。図５Ｃは、位置づけステージ１１２に装着された反射面１１５を各々有する移動可能な反射ターゲット１１４を示し、位置づけステージ１１２は３軸の位置づけステージ１１２ａの形態である。図５Ｄは、ｘ軸（左から右）等の第１軸１５４を有し、ｙ軸（上から下）等の第２軸１５８を有し、ｚ軸（中及び外）等の第３軸を有するｘ−ｙ−ｚ軸１５７を示す。図５Ｃに示すように、３軸の位置づけステージ１１２ｂの形態の位置づけステージ１１２は、ステージアセンブリ部分１５０、ステージアセンブリ部分１５０と結合した第１の横方向移動部分１５２と、ステージアセンブリ部分１５０と結合した第２の横方向移動部分１５６、及びステージアセンブリ部分１５０と結合した第３の横方向移動部分１６２を含む。第１の横方向移動部分１５２はｘ軸（左から右）等の第１軸１５４に沿って３軸の位置づけステージ１１２ｂの基部面１５３に対して横方向に移動する。第２の横方向移動部分１５６はｙ軸（上及び下）等の第２軸１５８に沿って第１の横方向移動部分１５２に対して横方向に移動する。第３の横方向移動部分１６２はｚ軸（中及び外）等の第３軸１６４に沿って第２の横方向移動部分１５６に対して横方向に移動する。この実施形態では、第２軸１５８は第１軸１５４に対して垂直であり、第３軸１６４は第１軸１５４及び第２軸１５８の両方に対して垂直である。３軸の位置づけステージ１１２ｂはさらに、第１の横方向移動部分１５２と結合した第１マイクロメータ１６０ａと、第２の横方向移動部分１５６と結合した第２マイクロメータ１６０ｂ、及び第３の横方向移動部分１６２と結合した第３マイクロメータ１６０ｃを含む。第１、第２及び第３マイクロメータ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃは、予め指定された開始点又は最初の位置に対してそれぞれ第１、第２及び第３の横方向移動部分１５２、１５６、１６２それぞれの横方向の変位又は移動を測定するようにそれぞれ構成されることが好ましい。第１、第２及び第３マイクロメータ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃは手動で操作する、又は動力付きアクチュエータ等でモータ駆動させることができる。動力付きアクチュエータは非限定的に、電気機械アクチュエータ、油圧アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ、又は別の好適な動力付きアクチュエータを含むことを認識すべきである。位置づけステージ１１２として使用するのに好適な例示的３軸の位置づけステージ１１２ｂは、カリフォルニア州アーバインのニューポート社製の４６０Ａ−ＸＹＺモデル薄型統合ボールベアリング直線ステージを含む。しかしながら、代替実施形態において、その他の種類及びメーカーの３軸の位置づけステージを実装可能である。

各位置づけステージ１１２は、複数軸の位置づけステージ１１３であることが好ましい（図５Ａ、５Ｃ参照）。少なくとも３つの位置づけステージ１１２が各々、２軸の位置づけステージ１１２ａ（図５Ａ参照）又は３軸の位置づけステージ１１２ｂ（図５Ｃ参照）のうちの一つであることがさらに好ましい。様々な実装形態によれば、２軸の位置づけステージ１１２ａ（図５Ａ参照）及び３軸の位置づけステージ１１２ｂの形態等の一又は複数の位置づけステージ１１２は、２軸の位置づけステージ１１２ａ及び３軸の位置づけステージ１１２ｂ（図５Ａ、５Ｃ）の基部１５３を介して構造フレーム１０２及び／又は三次元構造アセンブリ２０２に結合することが好ましく、これにより、２軸の位置づけステージ１１２ａそれぞれの第１及び第２の横方向移動部分１５２及び１５６、３軸の位置づけステージ１１２ｂそれぞれの第１、第２、及び第３の横方向移動部分１５２、１５６、及び１６２が制限なく移動できるようになる。

図６Ａ、９に示すように、装置２００はさらに装着要素２１８を含む。装着要素２１８は、構造フレームアセンブリ２０１と各々結合した第１装着要素２１８ａ及び第２装着要素２１８ｂ（図６Ａ参照）を含む。図６Ａに示すように、第１装着要素２１８ａは付着点２２０ａにおいて二次元較正壁１００の構造フレーム１０２に結合させることができ、第２装着要素２１８ｂを付着点２２０ｂにおいて二次元較正壁１００の構造フレーム１０２に結合させることができる。しかしながら、追加の測定エリアが所望される場合に、必要に応じて第１及び第２装着要素２１８ａ、２１８ｂを、構造フレームアセンブリ２０１の他の部分にも装着することができる。第１及び第２装着要素２１８ａ及び２１８ｂは各々、各第１及び第２装着要素２１８ａ、２１８ｂに装着される一又は複数の移動不可能な反射ターゲット１０８（図６Ａ参照）を有する。図６Ａに示すように、移動不可能な反射ターゲット１０８が測定エリアの中心部分２２２に位置づけされるように、第１及び第２装着要素２１８ａ、２１８ｂが追加される。

図６Ｂは、図６Ａの装置２００の前面図であり、図６Ｂは、構造フレームアセンブリ２０１を含む装置２００を示す。構造フレームアセンブリ２０１は、二次元較正壁１００と、三次元構造アセンブリ２０２を含む。図６Ｂは、いずれも移動不可能な反射ターゲット１０８を有する第１の三次元構造アセンブリ２０２ａと、第２の三次元構造アセンブリ２０２ｂを示す。図６Ｂはさらに、一又は複数の直立構造部材１０４と一又は複数の横方向の構造部材１０６を有する構造フレーム１０２を示し、一又は複数の直立構造部材１０４と一又は複数の横方向の構造部材１０６は交差して横材フレーム１０７を形成する。一又は複数の直立構造部材１０４、一又は複数の横方向構造部材１０６、及び三次元構造アセンブリ２０２は直線、又はほぼ直線である。

一又は複数の直立構造部材１０４、一又は複数の横方向構造部材１０６、及び三次元構造アセンブリ２０２は、例えば非限定的に、木、鋼鉄、アルミニウム、ポリマー、グラスファイバー、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の様々な金属材料、複合材料、自然材料、又はハイブリッド材料から製造される。ある実施形態では、一又は複数の直立構造部材１０４、一又は複数の横方向構造部材１０６、及び三次元構造アセンブリ２０２には表面処理加工が施されており、この表面処理により、一又は複数の直立構造部材１０４、一又は複数の横方向構造部材１０６、及び三次元構造アセンブリ２０２の耐久性及び寿命が改善される。例えば、金属製の直立構造部材１０４、横方向構造部材１０６、及び三次元構造アセンブリ２０２をエナメル仕上げ剤で覆うことができる。

構造フレーム１０２が複数の直立構造部材１０４と、複数の横方向構造部材１０６からできている実施形態では、少なくとも幾つかの直立構造部材１０４及び少なくとも幾つかの横方向構造部材１０６が互いに対して垂直に、又はほぼ垂直に配置される。例えば、一又は複数の直立構造部材１０４と一又は複数の横方向構造部材１０６は、方形構造で構造フレーム１０２を形成するように構成される。その他の実施形態では、構造フレーム１０２は垂直又はほぼ垂直以外の角度をなして互いに交差する複数の直立構造部材１０４と横方向構造部材１０６から構成される。さらに、複数の直立構造部材１０４と横方向構造部材１０６はさらに、直線、ほぼ直線、及び／又は非直線構造部材を含む。

図６Ｂ、９にさらに示すように、装置２００は構造フレームアセンブリ２０１に配置された複数の移動不可能な反射ターゲット１０８、構造フレームアセンブリ２０１と結合した少なくとも３つの位置づけステージ１１２、及び各位置づけステージ１１２に配置された少なくとも一つの移動可能な反射ターゲット１１４を含む。図６Ｂはさらに、構造フレームアセンブリ２０１に取り付けられた車輪１１６を示す。

図６Ｃは、図６Ａの装置２００の側面図であり、図６Ｃは構造フレームアセンブリ２０１を含む装置２００を示す。構造フレームアセンブリ２０１は、二次元較正壁１００と三次元構造アセンブリ２０２を含む。二次元較正壁１００は、少なくとも一つの構造支持材１１８を介して構造フレーム１０２に取り付けられる一又は複数の車輪１１６を示す。少なくとも一つの構造支持材１１８は、基礎部材１２０と２つの筋違部材１２２を含む。基礎部材１２０は、構造フレーム１０２の付着点１２４、及び一又は複数の車輪１１６の付着点１２６となるように構成することが好ましい。２つの筋違部材１２２はそれぞれ付着点１２８及び１３０において基礎部材１２０に取り付けられる。加えて、筋違部材１２２はさらに、付着点１３２において構造フレーム１０２と結合し、構造フレーム１０２を直立位置に保つ。

一又は複数の車輪１１６と少なくとも一つの構造支持材１１８が組み合わさって構造フレーム１０２を直立位置に保つように構成されており、これにより移動不可能な反射ターゲット１０８の反射面１０９（図６Ｂ、６Ｃ参照）、及び移動可能な反射ターゲット１１４（図６Ｂ参照）の反射面１１５（図６Ｂ参照）が水平面１１９（図６Ｂ参照）に対して垂直、又はほぼ垂直になる。このように、一又は複数の車輪１１６により、二次元較正壁１００が直立位置にある間、二次元較正壁１００が適所間を移動しやすくなる。

図６Ｃにさらに示すように、二次元較正壁１００は二次元較正壁１００と結合した一又は複数の調節可能なジャッキスタンド１３４を含む。幾つかの実施形態によれば、調節可能な一又は複数のジャッキスタンド１３４は構造フレーム１０２と結合した支持構造１１８と結合する。その他の実施形態では、調節可能な一又は複数のジャッキスタンド１３４を構造フレーム１０２に直接結合する。調節可能な一又は複数のジャッキスタンド１３４は、少なくとも２つの移動不可能な反射ターゲット１０８が例えば水平面１１９（図６Ｂ）に平行する配列線１１０（図６Ｂ）等の直線上におおよそ配列されるように、二次元較正壁１００の下の表面に対し二次元較正壁１００をオフセットするように調節される。

図６Ｃはさらに、いずれも二次元較正壁１００から延びる第１の三次元構造アセンブリ２０２ａ及び第２の三次元構造アセンブリ２０２ｂを示す。各々反射面１０９を有する移動不可能な反射ターゲット１０８は、第１の三次元構造アセンブリ２０２ａ及び第２の三次元構造アセンブリ２０２ｂに装着されることが好ましい。

図６Ｄは、レーザー投影システム２２８で使用される図６Ａの装置２００の底面図である。本発明の別の実施形態では、図６Ｄに示すように、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３が提供されている。図１０は、本発明の三次元強化レーザー投影較正量システム２０３を示すブロック図である。図１０に示すように、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３は相互に直交する３つの軸１７０に沿って延びる構造フレームアセンブリ２０１を含む。構造フレームアセンブリ２０１は、較正壁１００から延びる二次元較正壁１００と、三次元構造アセンブリ２０２を含む。図６Ｄに示すように、三次元構造アセンブリ２０２は第１の三次元構造アセンブリ２０２ａと第２の三次元構造アセンブリ２０２ｂを含む。図６Ｄはさらに、二次元較正壁１００の構造フレーム１０２に取り付けられ構造フレーム１００から延びる時に、外箱構成２０５を形成する構造部材２０４ａ、２０４ｂ、及び２０４ｃを示し、さらに二次元較正壁１００の構造フレーム１０２に取り付けられ構造フレーム１０２から延びた時に、内箱構成２１３を形成する構造部材２１２ａ、２１２ｂ、及び２１２ｃを示す。

図６Ｄに示すように、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３はさらに、構造フレームアセンブリ２０１（図１０参照）に配置された反射面１０９を各々有する複数の移動不可能な反射ターゲット１０８を含む。構造フレームアセンブリ２０１はさらに、相互に直交する３つの軸１７０の各々を中心にそれぞれ構造フレームアセンブリ２０１と結合した少なくとも３つの位置づけステージ１１２（図６Ｄ、１０参照）と、各位置づけステージ１１２に配置された反射面１１５（図１０参照）を有する少なくとも一つの移動可能な反射ターゲット１１４（図１０参照）を含む。

図６Ｄ、１０に示すように、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３はさらに、レーザー投影システム２２８を含む。レーザー投影システム２２８は、較正されるレーザープロジェクタ装置２３０を含む。較正されるレーザープロジェクタ装置２３０は、較正される三次元レーザープロジェクタ装置２３４を含むことが好ましい。レーザー投影システム２２８はさらに、レーザープロジェクタ装置２３０から投影され選択された移動不可能な反射ターゲット１０８において投影される複数のレーザー光線２３２と、少なくとも一つの移動可能な反射ターゲット１１４（図６Ｄ）を含む。移動不可能な反射ターゲット１０８と、少なくとも一つの移動可能な反射ターゲット１１４は各々、レーザー投影システム２２８のレーザープロジェクタ装置２３０からのレーザー光線２３２を反射するように構成される。三次元強化レーザー投影較正量システム２０３はさらに、第１装着要素２１８ａと第２装着要素２１８ｂ等の一又は複数の装着要素２１８を含む。図６Ｄに示すように、第１装着要素２１８ａは付着点２２０ａにおいて構造フレーム１０２と結合し、第２装着要素２１８ｂは付着点２２０ｂにおいて構造フレーム１０２と結合する。

図６Ｅは、図６Ｄの装置２００と、レーザー投影システム２２８の底面図であり、装置２００は移動不可能な非反射ターゲット２３８を含む。図６Ｅ、９、１０に示すように、装置２００はさらに、構造フレームアセンブリ２０１に配置された少なくとも一つの移動不可能な非反射ターゲット２３８を含む。一実施形態では、少なくとも一つの移動不可能な非反射ターゲット２３８は、第１標的面２４０（図６Ｅ、９参照）、例えば一又は複数の平坦な立方面２４２（図９参照）を含む。図６Ｅに示すように、第１標的面２４０、例えば一又は複数の平坦な立方面２４２は構造フレームアセンブリ２０１の第１部分２４６に配置される。第１標的面２４０、例えば一又は複数の平坦な立方面２４２は、第１フィーチャベースのパターン２４４（図６Ｅ参照）及び／又は第２フィーチャベースのパターン２４８（図６Ｅ）を含む。別の実施形態では、少なくとも一つの移動不可能な非反射ターゲット２３８は、第２標的面２５０（図６Ｅ、９参照）、例えば湾曲した球面２５２（図６Ｅ参照）を含む。図６Ｅに示すように、第２標的面２５０、例えば湾曲した球面２５２は構造フレームアセンブリ２０１の第２部分２５６に配置される。第２標的面２５０、例えば湾曲した球面２５２は、経度線パターン２５４（図６Ｅ参照）と、緯線パターン２５８（図６Ｅ参照）を含む。その他の実施形態では、少なくとも一つの移動不可能な非反射ターゲット２３８は、他の好適な標的面、又は成形面を含む。

レーザー投影システム２２８の三次元投影性能を検証し、レーザープロジェクタ装置２３０（図６Ｅ参照）の例えば、経度線パターン２５４及び緯度線パターン２５８等のパターン又は特徴を異なる種類の面、例えば湾曲面、平坦面、又はその他の成形面に投影する性能を明示するために、例えば一又は複数の平坦な立方面２４２等の第１標的面２４０と、湾曲した球面２５２等の第２標的面２５０の形態であることが好ましい移動不可能な非反射ターゲット２３８は、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３に固定される面の実施形態を表す。経度線パターン２５４及び緯度線パターン２５８等の上記パターン又は特徴を測定対象のオブジェクト又はパーツ（図示せず）に投影して、三次元投影性能を検証することができる。加えて、移動不可能な非反射ターゲット２３８は、フィーチャベースの測定ができるレーザー投影システム２２８のターゲットとして機能する。図６Ｅに示すように、レーザー光線２３２ａは例えば平坦な立方面２４２の形態の第１標的面２４０において、例えば三次元レーザープロジェクタ装置２３４の形態のレーザープロジェクタ装置２３０から投影される。さらに、図６Ｅに示すように、レーザー光線２３２ｂは例えば湾曲した球面２５２の形態の第２標的面２５０において、例えば三次元レーザープロジェクタ装置２３４の形態のレーザープロジェクタ装置２３０から投影される。

図１０に示すように、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３は、相互に直交する３つの軸１７０に沿って延びる構造フレームアセンブリ２０１を含む。構造フレームアセンブリ２０１は、二次元較正壁１００（図６Ｅ、１０参照）、及び二次元較正壁１００から延びる三次元構造アセンブリ２０２（図１０参照）を含む。図６Ｅに示すように、三次元構造アセンブリ２０２は、二次元較正壁１００の後部に延びる。構造フレームアセンブリ２０１はさらに、構造フレームアセンブリ２０１に配置された反射面１０９（図６Ｅ、１０参照）を各々有する複数の移動不可能な反射ターゲット１０８（図６Ｅ、１０参照）を含む。構造フレームアセンブリ２０１はさらに、相互に直交する３つの軸１７０の各々を中心とした各構造フレームアセンブリ２０１と結合した少なくとも３つの位置付けステージ１１２（図６Ｅ、１０参照）と、各位置付けステージ１１２に配置された反射面１１５（図６Ｅ、１０）を有する少なくとも１つの移動可能な反射ターゲット１１４（図６Ｅ、１０参照）を含む。位置付けステージ１１２は、２軸の位置付けステージ（図１０参照）又は３軸の位置付けステージ（図１０参照）を含む。三次元強化レーザー投影較正量システム２０３はさらに、構造フレームアセンブリ２０１に配置された第１標的面２４０（図６Ｅ、１０参照）及び／又は第２標的面２５０（図６Ｅ、１０参照）を含む移動不可能な非反射ターゲット２３８（図６Ｅ、１０参照）を含む。三次元強化レーザー投影較正量システム２０３はさらに、構造フレームアセンブリ２０１に装着された一又は複数の装着要素２１８（図６Ｅ、１０参照）を含む。

図１０に示すように、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３はさらにレーザー投影システム２２８を含む。レーザー投影システム２２８は、較正対象のレーザープロジェクタ装置２３０と、レーザープロジェクタ装置２３０から投影され、選択された移動不可能な反射ターゲット１０８において投影される複数のレーザー光線２３２と、少なくとも１つの移動可能な反射ターゲット１１４を含む。移動不可能な反射ターゲット１０８と、少なくとも１つの移動可能な反射ターゲット１１４は各々レーザー投影システム２２８のレーザープロジェクタ装置２３０からのレーザー光線２３２を反射するように構成されている。

図７Ａは、本発明の例示的装置３００の別の実施形態の底面図である。図７Ｂは、レーザー投影システム２２８とともに使用される図７Ａの装置３００の底面図である。図９は、本発明の装置３００の実施形態を示すブロック図である。図１０は、三次元強化レーザー投影較正量システム３０３の実施形態を示すブロック図である。

図７Ａ、９に示すように、装置３００は相互に直交する３つの軸１７０（図９参照）に沿って延びる構造フレームアセンブリ３０１を含む。相互に直交する３つの軸１７０は、第１軸（ｘ軸）１５４（図５Ｂ、５Ｄ、９参照）、第２軸（ｙ軸）１５８（図５Ｂ、５Ｄ、９参照）、及び第３軸（ｚ軸）１６４（図５Ｂ、５Ｄ、９参照）を含んでいることが好ましい。

図７Ａ、９に示すように、構造フレームアセンブリ３０１は二次元較正壁１００を含む。図７Ａに示すように、二次元較正壁１００は、構造フレーム１０２と、一又は複数の車輪１１６と一又は複数の調節可能アンテナシステムジャッキスタンド１３４を有する一対の構造支持材１１８を含む。構造フレームアセンブリ２０１に使用される二次元較正壁１００の一実施形態は、上に詳細に説明されており、参照されることによって全体が本明細書に組み込まれる米国特許第７９６５３９６ Ｂ２号明細書（「改良レーザープロジェクタの較正壁」）にさらに詳細に記載されている。

図７Ａ、９に示すように、構造フレームアセンブリ３０１はさらに、三次元構造アセンブリ３０２を含む。この実施形態では、図７Ａに示すように、三次元構造アセンブリ３０２はそれぞれ付着点３０４ａ、３０４ｂにおいて二次元較正壁１００の構造フレーム１０２と結合した構造部材３０３ａ、３０３ｂを含む。三次元構造アセンブリ３０２は、それぞれ付着点３０８ａ、３０８ｂにおいて二次元較正壁１００の構造フレーム１０２と結合した構造部材３０６ａ、３０６ｂを含む。三次元構造アセンブリ３０２はさらに、例えばそれぞれ付着点３１２ａ、３１２ｂにおいて二次元較正壁１００の構造フレーム１０２と結合した第１装着要素３１０ａ及び第２装着要素３１０ｂ（図７Ａ参照）等の一又は複数の装着要素３１０（図７Ａ、９参照）を含む。しかしながら、第１及び第２装着要素３１０ａ、３１０ｂはまた、追加の測定エリアを所望する場合に必要に応じて、構造フレームアセンブリ３０１のその他の部分に装着される。第１及び第２装着要素３１０ａ、３１０ｂは、移動不可能な反射ターゲット１０８が測定対象エリアの中央部分２２２に位置付けされるように追加される。この実施形態では、三次元構造アセンブリ３０２は前方エリア３１４において二次元較正壁１００の前に延在することが好ましい。

図７Ａ及び９に示すように、装置３００はさらに複数の反射ターゲット９８（図９参照）を含む。反射ターゲット９８は、各々反射面１０９（図７Ａ、９参照）を有する複数の移動不可能な反射ターゲット１０８（図７Ａ、９参照）を含むことが好ましく、各々反射面１１５（図７Ａ、９参照）を有する一又は複数の移動可能な反射ターゲット１１４（図７Ａ、９参照）を含むことが好ましい。移動不可能な反射ターゲット１０８の各反射面１０９は、例えばレーザー光線２３２（図７Ｂ参照）からのレーザー照射を反射するように構成されることが好ましい。

移動不可能な反射ターゲット１０８は、構造フレームアセンブリ３０１の様々なエリアに配置されることが好ましい。様々な実施形態によれば、移動不可能な反射ターゲット１０８は、二次元較正壁１００の構造フレーム１０２に装着され、また三次元構造アセンブリ３０２に装着される。図７Ａに示すように、移動不可能な反射ターゲット１０８は、三次元構造アセンブリ３０２の様々な構造部材３０３ａ、３０３ｂ、３０６ａ及び３０６ｂに直接装着される。移動不可能な反射ターゲット１０８は、各移動不可能な反射ターゲット１０８の各反射面１０９が同一平面内、又はできる限り同一平面近くに位置するように装着される。

図７Ａ、９に示すように、装置３００はさらに、相互に直交する３つの軸１７０（図９参照）それぞれを中心として構造フレームアセンブリ３０１と結合した少なくとも３つの位置付けステージ１１２を含む。少なくとも１つの移動可能な反射ターゲット１１４（図７Ａ、９参照）は各位置付けステージ１１２に配置されることが好ましい。移動可能な反射ターゲット１１４は各々反射面１１５を有する（図７Ａ、９参照）。

図７Ａに示すように、一又は複数の位置付けステージ１１２は二次元較正壁１００の構造フレーム１０２と結合する、及び／又は三次元構造アセンブリ３０２と結合する。ある実施形態では、位置付けステージ１１２は、２軸の位置付けステージ１１２ａ（図９参照）を含む。別の実施形態では、位置づけステージ１１２は３軸の位置付けステージ１１２ｂ（図９参照）を含む。その他の実施形態では、位置づけステージ１１２は別の好適な位置付けステージを含む。

図７Ｂは、レーザー投影システム２２８とともに使用される図７Ａの装置３００の底面図である。レーザー投影システム２２８は、較正対象のレーザープロジェクタ装置２３０（図７Ｂ参照）を含む。較正対象のレーザープロジェクタ装置２３０は、較正対象の三次元レーザープロジェクタ装置２３４（図７Ｂ参照）を含むことが好ましい。レーザー投影システム２２８はさらに、レーザープロジェクタ装置２３０から投影され、選択された移動不可能な反射ターゲット１０８から投影される複数のレーザー光線２３２（図７Ｂ参照）と、少なくとも１つの移動可能な反射ターゲット１１４を含む。移動不可能な反射ターゲット１０８と少なくとも１つの移動可能な反射ターゲット１１４は各々、レーザー投影システム２２８のレーザープロジェクタ装置２３０からのレーザー光線２３２を反射するように構成される。

本発明の別の実施形態では、図７Ｂ、１０に示すように、三次元強化レーザー投影較正量システム３０３が提供されている。図１０は、本発明の三次元強化レーザー投影較正量システム３０３を示すブロック図を示している。図１０に示すように、三次元強化レーザー投影較正量システム３０３は、相互に直交する３つの軸１７０に沿って延びている構造フレームアセンブリ３０１を含む。構造フレームアセンブリ３０１は、二次元較正壁１００と、較正壁１００から延びる三次元構造アセンブリ３０２を含む。図１０に示すように、三次元強化レーザー投影較正量システム３０３は、上述したように、移動不可能な反射ターゲット１０８と一又は複数の移動可能な反射ターゲット１１４を含む反射ターゲット９８と、位置付けステージ１１２、一又は複数の任意の移動不可能な非反射ターゲット２３８、及び任意の装着要素３１０を含む。図７Ｂ、１０に示すように、三次元強化レーザー投影較正量システム３０３はさらに、レーザープロジェクタ装置２３０を有するレーザー投影システム２２８と、複数のレーザー光線２３２を含む。

本発明の別の実施形態では、レーザー投影システム２２８を較正する方法４００が提供されている。図８は、本発明の方法４００の実施形態のうちの一つのフロー図を示している。図８に示すように、方法４００は、レーザー投影システム２２８（図６Ｄ、７Ｂ参照）からの複数のレーザー光線２３２（図６Ｄ、７Ｂ、１０参照）を基準システム１４０（図１０参照）の相互に直交する３つの軸１７０（図１０参照）を中心として位置付けされた少なくとも３つの反射ターゲット９８（図１０参照）のうちの同数のターゲットに投影するステップ４０２を含む。各反射ターゲット９８の他の反射ターゲット９８への近接度により、所定の公差２２６（図１０参照）を有するレーザー投影較正システム２２９（図１０参照）が画定される。

方法４００はさらに、複数のレーザー光線２３２（図１０参照）からの一又は複数の第１レーザー光線３３６（図１０参照）の各々を、少なくとも３つの反射ターゲット９８に含まれる対応する移動不可能な反射ターゲット１０８（図６Ｄ、７Ｂ、１０参照）にセンタリングするステップ４０４を含む。方法４００はさらに、複数のレーザー光線２３２からの一又は複数の第２レーザー光線３３７（図１０参照）が各々、移動可能な反射ターゲット１１４にセンタリングされるように、少なくとも３つの反射ターゲット９８に含まれる一又は複数の移動可能な反射ターゲット１１４（図６Ｄ、７Ｂ、１０参照）を移動させるステップ４０６を含む。

方法４００はさらに、移動可能な反射ターゲット１１４の対応する最初の位置１４６（図１０参照）からの一又は複数の移動可能な反射ターゲット１１４各々の偏差１４４（図１０参照）を示す一又は複数の測定値１４２（図１０参照）を取得するステップ４０８を含む。方法４００はさらに、少なくとも一つの偏差１４４（図１０参照）を対応する所定の公差２２６ａ（図１０参照）と比較して、レーザー投影システム２２８（図１０参照）を較正するステップ４１０を含む。

方法４００はさらに、一又は複数の移動不可能な非反射ターゲット２３８への三次元投射性能を検証するために、一又は複数の移動不可能な非反射ターゲット２３８（図６Ｅ、１０参照）を提供することを含む。方法４００はさらに、偏差１４４が対応する所定の公差２２６ａ内である場合に、レーザー投影システム２２８が使用可能であることを決定し、少なくとも一つの偏差１４４が一又は複数の対応する所定の公差２２６ａ外である場合に、レーザー投影システム２２８が使用不可能であることを決定することを含む。一又は複数の移動可能な反射ターゲット１１４を移動するステップは、移動可能な反射ターゲット１１４を各々第１軸１５４（図５Ｂ参照）に沿って横方向に、第１軸１５４に対して垂直の第２軸１５８（図５Ｂ参照）に沿って横方向に移動させることを含む。一又は複数の移動可能な反射ターゲット１１４を移動するステップはさらに、移動可能な反射ターゲット１１４を各々第１軸１５４に対して垂直であり、第２軸１５８に対して垂直の第３軸１６４（図５Ｄ参照）に沿って横方向に移動させることを含む。移動不可能な反射ターゲット１０８により基準が確立されレーザー投影システム２２８の配列が提供されることが好ましく、移動可能な反射ターゲット１１４によりレーザー投影システム２２８の投影精度の測定値が決定されることが好ましい。

装置２００、３００、三次元強化レーザー投影較正量システム２０３、３０３、及び方法４００の開示の実施形態は、三次元測定性能を提供し、レーザー投影システムを較正するための三次元レーザー投影システムの較正を可能にし、既知の二次元較正壁法を避けて特定メーカーの製造用途で使用される三次元投影法を基本的な較正により活用することによって、高い精度と速度を有しフィーチャベースの測定を行うことができ、特定の三次元レーザープロジェクタが実際にどのように使用されるかをより良く表し、また追加の種類のフィーチャベースの測定を可能にする基準を含む三次元較正を提供し、三次元レーザープロジェクタを有するレーザー投影システムの異なるメーカーの業績を解析する共通の方法を提供し、製造で使用されるのと同じやり方でレーザープロジェクタを較正するために改良された性能を提供し、これらが使用される際に、レーザープロジェクタの較正を行うエンティティ、また設計及び／又は較正中に製品を正確に測定することを望むレーザープロジェクタメーカーの実施を可能にし、三次元効果を作り出すために構造フレームアセンブリ２０１又は３０１が追加された既知の二次元較正壁１００を備え、偏差１４４又は誤差を測定するために位置づけステージ１１２のそれぞれに移動可能な反射ターゲット１１４を含み、レーザープロジェクタの表面として機能し緯度線及び経度線等のフィーチャに投影するレーザープロジェクタの性能を実証する、又はフィーチャベースの測定ができるレーザー投影システムのターゲットとして機能する移動不可能な非反射ターゲット２３８を任意に含む装置、システム及び方法を提供する。

下記は、上記本文及び図面において開示した説明の態様、変形例、事例、及び実施例である。一態様では、レーザー投影システム１８０、２２８を較正する装置が開示されており、この装置は、相互に直交する３つの軸１７０に沿って延びる構造フレームアセンブリ２０１、３０１と、構造フレームアセンブリ２０１、３０１に配置された複数の移動不可能な反射ターゲット１０８、２３８と、相互に直交する３つの軸１７０各々を中心としてそれぞれ構造フレームアセンブリ２０１、３０１と結合した少なくとも３つの位置づけステージ１１２と、各位置づけステージ１１２に配置された少なくとも一つの移動可能な反射ターゲット１１４を含み、移動不可能な反射ターゲット１０８、２３８及び少なくとも一つの移動可能な反射ターゲット１１４は各々レーザー投影システム１８０、２２８からのレーザー光線を反射するように構成されている。一変形例では、装置はさらに、構造フレームアセンブリ２０１、３０１に配置された少なくとも一つの移動不可能な非反射ターゲット１０８を含む。別の変形例では、装置はさらに、構造フレームアセンブリ２０１、３０１と結合した一又は複数の装着要素を含む。さらに別の変形例では、装置において、構造フレームアセンブリ２０１、３０１は二次元較正壁１００と、二次元較正壁１００の後部に延びる三次元構造アセンブリ２０２、３０２を含む。 ある実例では、この装置において、構造フレームアセンブリ２０１、３０１は二次元較正壁１００と、二次元較正壁１００の前部に延びる三次元構造アセンブリ２０２、３０２を含む。別の実例では、この装置において、少なくとも３つの位置づけステージ１１２は各々、２軸の位置づけステージ１１２ａ、又は３軸の位置づけステージ１１２ｂのうちの一つである。さらに別の実例では、この装置において、レーザー投影システム１８０、２２８は、この装置によって較正される三次元レーザープロジェクタ装置２３４を含む。

さらに別の態様では、三次元強化レーザー投影較正量システムが開示されており、このシステムは、相互に直交する３つの軸１７０に沿って延びる構造フレームアセンブリ２０１、３０１であって、二次元較正壁１００、及び二次元較正壁１００から延びる三次元構造アセンブリ２０２、３０２を含む構造フレームアセンブリ２０１、３０１と、構造フレームアセンブリ２０１、３０１に配置された複数の移動不可能な反射ターゲット１０８、２３８と、相互に直交する３つの軸１７０各々を中心としてそれぞれ構造フレームアセンブリ２０１、３０１と結合した少なくとも３つの位置づけステージ１１２と、各位置づけステージ１１２に配置された少なくとも一つの移動可能な反射ターゲット１１４と、較正対象のレーザープロジェクタ装置２３０、及びレーザープロジェクタ装置２３０から投影され、選択された移動不可能な反射ターゲット１０８、２３８において投影される複数のレーザー光線を含むレーザー投影較正システム２２９と、少なくとも一つの移動可能な反射ターゲット１１４とを含み、移動不可能な反射ターゲット１０８、２３８及び少なくとも一つの移動可能な反射ターゲット１０８は、レーザー投影較正システム２２９のレーザープロジェクタ装置２３０からのレーザー光線を各々反射するように構成されている。一変形例では、システムはさらに、構造フレームアセンブリ２０１、３０１に配置された少なくとも一つの移動不可能な非反射ターゲット１０８を含む。別の変形例では、システムはさらに、構造フレームアセンブリ２０１、３０１と結合した一又は複数の装着要素を含む。さらに別の変形例では、システムにおいて、三次元構造アセンブリ２０２、３０２は二次元較正壁１００の後部に延在する。さらに別の変形例では、システムにおいて、三次元構造アセンブリ２０２、３０２は二次元較正壁１００の前部に延在する。ある実施例では、システムにおいて、少なくとも３つの位置づけステージ１１２は各々、２軸の位置づけステージ１１２ａ又は３軸の位置づけステージ１１２ｂのうちの一つである。別の実施例では、システムにおいて、較正されるレーザープロジェクタ装置２３０は、較正される三次元レーザープロジェクタ装置２３４である。

一態様では、レーザー投影システム１８０、２２８を較正する方法が開示されており、この方法は、基準システムの相互に直交する３つの軸１７０を中心として位置づけされた同数の少なくとも３つの反射ターゲットに、レーザー投影システム１８０、２２８から複数のレーザー光線を投影するステップであって、各反射ターゲットの他の反射ターゲットへの近接度により、所定の公差を有するレーザー投影較正システム２２９が画定されるステップと、複数のレーザー光線からの一又は複数の第１レーザー光線を各々、少なくとも３つの反射ターゲットに含まれる対応する移動不可能な反射ターゲット１０８にセンタリングするステップと、複数のレーザー光線からの一又は複数の第２レーザー光線が各々、移動可能な反射ターゲット１１４にセンタリングされるように、少なくとも３つの反射ターゲットに含まれる一又は複数の移動可能な反射ターゲット１０８を移動させるステップと、一又は複数の移動可能な反射ターゲット１１４各々の対応する最初の位置からの偏差を示す一又は複数の測定値を取得するステップと、少なくとも一つの偏差を対応する所定の公差と比較してレーザー投影システム１８０、２２８を較正するステップを含む。ある変形例では、方法はさらに、一又は複数の移動不可能な非反射ターゲット１０８を提供して、一又は複数の移動不可能な非反射ターゲット１０８の三次元投影性能を検証することを含む。別の変形例では、方法はさらに、偏差が対応する所定の公差内にある場合にレーザー投影システム１８０、２２８が使用可能であることを決定し、少なくとも一つの偏差が一又は複数の対応する所定の公差外である場合にレーザー投影システム１８０、２２８が使用不可能であることを決定することを含む。ある実施例では、この方法において、一又は複数の移動可能な反射ターゲット１０８を移動させるステップが、移動可能な反射ターゲット１１４を各々第１軸に沿って横方向に、また第１軸に対して垂直な第２軸に沿って横方向に移動させることを含む。別の実施例では、この方法において、一又は複数の移動可能な反射ターゲット１１４を移動させるステップがさらに、移動可能な反射ターゲット１１４を各々第１軸に対して垂直であり、第２軸に対して垂直な第３軸に沿って横方向に移動させることを含む。さらに別の実施例では、この方法において、移動不可能な反射ターゲット１０８、２３８により基準フレームが確立され、レーザー投影システム１８０、２２８の配列が提供され、移動可能な反射ターゲット１１４により、レーザー投影システム１８０、２２８の投影精度測定値が決定される。

上述の説明及び関連する図面に示した教示の利点を有するこのような発明に関連する当業者であれば、本発明の多数の変形例および他の実施形態が想起されよう。本明細書に記載した実施形態は、例示することを意図したものであって、限定的又は網羅的であることを意図していない。本明細書では特定の用語を使用しているが、それらは、一般的及び説明的な意味でのみ使用されており、限定を目的として使用されているものではない。

１０ 航空機
１２ 機体
１４ 推進ユニット
１６ 翼アセンブリ
１８ 尾部アセンブリ
２０ 着陸アセンブリ
９８ 反射ターゲット
１００ 二次元較正壁
１０２ 構造フレーム
１０４ 直立構造部材
１０６ 横方向構造部材
１０７ 横材
１０８ 移動不可能な反射ターゲット
１０９ 反射面
１１２ 位置付けステージ
１１２ａ ２軸の位置付けステージ
１１３ 複数軸の位置付けステージ
１１４ 反射ターゲット
１１５ 反射面
１１６ 車輪
１１８ 構造支持材
１１９ 水平面
１２０ 基礎部材
１２２ 筋違材
１２４ 付着点
１２６ 付着点
１２８ 付着点
１３０ 付着点
１３２ 付着点
１３４ ジャッキスタンド
１５０ ステージアセンブリ部分
１５２ 第１の横方向移動部分
１５３ 位置付けステージの基部
１５４ 第１軸
１５６ 第２の横方向移動部分
１５７ ｘ−ｙ−ｚ軸
１５８ 第２軸
１６０ａ 第１マイクロメータ
１６０ｂ 第２マイクロメータ
１６０ｃ 第３マイクロメータ
１６２ 第３の横方向移動部分
１６４ 第３軸
１７０ 相互に直交する３つの軸
１８０ レーザー投影システム
１８４ レーザー光線
２００ 装置
２０１ 構造フレームアセンブリ
２０２ 三次元構造アセンブリ
２０２ａ 第１の三次元構造アセンブリ
２０２ｂ 第２の三次元構造アセンブリ
２０３ 三次元強化レーザー投影較正量システム
２０４ａ 構造部材
２０４ｂ 構造部材
２０４ｃ 構造部材
２０５ 外箱構成
２０６ｂ 付着点
２０８ａ 外側部分
２０８ｂ 内側部分
２１０ 後方エリア
２１２ａ 構造部材
２１２ｂ 構造部材
２１２ｃ 構造部材
２１３ 内箱構成
２１４ａ 付着点
２１４ｂ 付着点
２１６ａ 外側部分
２１６ｂ 内側部分
２１８ 装着要素
２１８ａ 第１装着要素
２１８ｂ 第２装着要素
２２０ａ 付着点
２２０ｂ 付着点
２２２ 測定エリアの中心部分
２２８ レーザー投影システム
２３０ レーザープロジェクタ装置
２３２ レーザー光線
２３２ａ レーザー光線
２３２ｂ レーザー光線
２３４ 三次元レーザープロジェクタ装置
２３８ 移動不可能な非反射ターゲット
２４０ 第１標的面
２４２ 平坦の立方面
２４４ 第１フィーチャベースのパターン
２４６ 構造フレームアセンブリの第１部分
２４８ 第２フィーチャベースのパターン
２５０ 第２標的面
２５２ 湾曲した球面
２５４ 経度線パターン
２５６ 構造フレームアセンブリの第２部分
２５８ 緯度線パターン
３００ 装置
３０１ 構造フレームアセンブリ
３０２ 三次元構造アセンブリ
３０３ 三次元強化レーザー投影較正量システム
３０３ａ 構造部材
３０３ｂ 構造部材
３０４ａ 付着点
３０４ｂ 付着点
３０６ａ 構造部材
３０６ｂ 構造部材
３０８ａ 付着点
３０８ｂ 付着点
３１０ 装着要素
３１０ａ 第１装着要素
３１０ｂ 第２装着要素
３１２ａ 付着点
３１２ｂ 付着点
３１４ 前方エリア
４００ 方法

Claims (20)

1. レーザー投影システムを較正する装置であって、
   一対の構造支持材が取り付けられた二次元較正壁を備え、さらに前記二次元較正壁から延びる三次元構造アセンブリを備えた構造フレームアセンブリであって、前記三次元構造アセンブリは第２の三次元構造アセンブリの外側に位置づけされた第１の三次元構造アセンブリを備える、前記構造フレームアセンブリと、
   前記構造フレームアセンブリの前記二次元較正壁、前記第１の三次元構造アセンブリおよび前記第２の三次元構造アセンブリ上に配置された複数の移動不可能な反射ターゲットと、
   相互に直交する３つの軸を各々中心としてそれぞれ前記構造フレームアセンブリと結合した少なくとも３つの位置づけステージと、
   各位置づけステージ上に配置された少なくとも一つの移動可能な反射ターゲットと
   を備え、
   前記移動不可能な反射ターゲットと前記少なくとも一つの移動可能な反射ターゲットは各々、レーザー投影システムからのレーザー光線を反射するように構成されている装置。
2. 前記構造フレームアセンブリに配置された少なくとも一つの移動不可能な非反射ターゲットをさらに備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記構造フレームアセンブリと結合した一又は複数の装着要素をさらに備える、請求項１に記載の装置。
4. 前記三次元構造アセンブリは、前記二次元較正壁の後部に延在する、請求項１に記載の装置。
5. 前記三次元構造アセンブリは、前記二次元較正壁の前部に延在する、請求項１に記載の装置。
6. 前記少なくとも３つの位置づけステージは各々、２軸の位置づけステージ又は３軸の位置づけステージのうちの一つである、請求項１に記載の装置。
7. 前記レーザー投影システムは、前記較正する装置によって較正されるべき三次元レーザープロジェクタ装置を備える、請求項１に記載の装置。
8. 三次元強化レーザー投影較正量システムであって、
   相互に直交する３つの軸に沿って延びる構造フレームアセンブリを備え、前記構造フレームアセンブリは、
   一対の構造支持体が各端に取り付けられた二次元較正壁と、
   前記二次元較正壁から延びる三次元構造アセンブリであって、第２の三次元構造アセンブリの外側に位置づけされた第１の三次元構造アセンブリを備える、前記三次元構造アセンブリと
   を備え、前記三次元強化レーザー投影較正量システムはさらに、
   前記構造フレームアセンブリの前記二次元較正壁、前記第１の三次元構造アセンブリおよび前記第２の三次元構造アセンブリ上に配置された複数の移動不可能な反射ターゲットと、
   前記相互に直交する３つの軸を各々中心としてそれぞれ前記構造フレームアセンブリと結合した少なくとも３つの位置づけステージと、
   各位置づけステージ上に配置された少なくとも一つの移動可能な反射ターゲットと、
   レーザー投影較正システムと
   を備え、前記レーザー投影較正システムは、
   較正されるべきレーザー投影装置と、
   前記レーザー投影装置から投影され、選択された移動不可能な反射ターゲットと前記少なくとも一つの移動可能な反射ターゲットにおいて投影される複数のレーザー光線と
   を備え、
   前記移動不可能な反射ターゲットと前記少なくとも一つの移動可能な反射ターゲットは各々、前記レーザー投影較正システムの前記レーザー投影装置からのレーザー光線を反射するように構成されている、システム。
9. 少なくとも一つの移動不可能な非反射ターゲットをさらに備える、請求項８に記載のシステム。
10. 前記構造フレームアセンブリと結合した一又は複数の装着要素をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
11. 前記三次元構造アセンブリは、前記二次元較正壁の後部に延在する、請求項８に記載のシステム。
12. 前記三次元構造アセンブリは、前記二次元較正壁の前部に延在する、請求項８に記載のシステム。
13. 前記少なくとも３つの位置づけステージは各々、２軸の位置づけステージ又は３軸の位置づけステージのうちの一つである、請求項８に記載のシステム。
14. 前記較正されるべきレーザー投影装置は、較正されるべき三次元レーザープロジェクタ装置である、請求項８に記載のシステム。
15. レーザー投影システムを較正する方法であって、
    レーザー投影システムからの複数のレーザー光線を、基準システムの相互に直交する３つの軸に沿って延びる構造フレームアセンブリ上に位置づけされた対応する数の少なくとも３つの反射ターゲットに投影するステップであって、前記構造フレームアセンブリは、一対の構造支持材が取り付けられた二次元較正壁を備え、さらに前記二次元較正壁から延びる三次元構造アセンブリを備え、前記三次元構造アセンブリは第２の三次元構造アセンブリの外側に位置づけされた第１の三次元構造アセンブリを備え、前記少なくとも３つの反射ターゲットは前記構造フレームアセンブリの前記二次元較正壁、前記第１の三次元構造アセンブリおよび前記第２の三次元構造アセンブリ上に配置され、各反射ターゲットの他の反射ターゲットへの近接度により、所定の公差を有するレーザー投影較正システムが画定されるステップと、
    前記複数のレーザー光線からの一又は複数の第１レーザー光線の各々を、前記少なくとも３つの反射ターゲットに含まれる対応する移動不可能な反射ターゲットにセンタリングするステップと、
    前記複数のレーザー光線からの一又は複数の第２レーザー光線の各々が移動可能な反射ターゲットにセンタリングされるように、前記少なくとも３つの反射ターゲットに含まれる一又は複数の移動可能な反射ターゲットを移動させるステップと、
    前記一又は複数の移動可能な反射ターゲットの各々の対応する最初の位置からの偏差を示す一又は複数の測定値を取得するステップと、
    少なくとも一つの偏差を対応する所定の公差と比較して、前記レーザー投影システムを較正するステップと
    を含む方法。
16. 一又は複数の移動不可能な非反射ターゲットを提供して、前記一又は複数の移動不可能な非反射ターゲットへの三次元投影性能を検証することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記偏差が前記対応する所定の公差内である場合に、前記レーザー投影システムが使用可能であることを決定し、少なくとも一つの偏差が一又は複数の前記対応する所定の公差外である場合に、前記レーザー投影システムが使用不可能であることを決定することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記一又は複数の移動可能な反射ターゲットを移動させるステップが、移動可能な反射ターゲットを各々、第１軸に沿って横方向に、及び前記第１軸に対して垂直な第２軸に沿って横方向に移動させることを含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記一又は複数の移動可能な反射ターゲットを移動させるステップが、移動可能な反射ターゲットを各々、前記第１軸に対して垂直であり且つ前記第２軸に対して垂直である第３軸に沿って横方向に移動させることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記移動不可能な反射ターゲットにより基準フレームが確立され、前記レーザー投影システムの配列が提供され、前記移動可能な反射ターゲットにより前記レーザー投影システムの投影精度測定値が決定される、請求項１５に記載の方法。

Images