JP6619823B2 - 自由空間位置ファインダー - Google Patents
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Description
Claims (9)
- 第1機械部品(4)の位置を第2機械部品(5)の位置に対して変更する可動キャリア(3)を有するコンピュータ制御機械(2)用のセンサ装置(1)であって、
前記センサ装置(1)は、
前記第1機械部品(4)に取り付け可能なパターン発生器(6)と、
前記第1機械部品(4)または前記第2機械部品(5)のいずれかに取り付け可能であり、空間の光の3次元パターン(8)を共同で生成するために、前記パターン発生器(6)をコヒーレント光で照明するように光学的に構成されているコヒーレント光照明器(7)の第1の照明器(7A)と、
前記第2機械部品(5)に取り付け可能であり、空間の光の前記3次元パターンのパターン画像を記録するように光学的に構成されたカメラの第1のカメラ(9A)とを含み、
前記センサ装置(1)は、
a)前記カメラ(9)の第2のカメラ(9B)と、前記コヒーレント光照明器の第1の照明器(7A)と前記カメラの第1のカメラ(9A)との組み合わせを用いて空間の光の3次元パターン(8)の第1画像、および前記コヒーレント光照明器の第1の照明器(7A)と前記カメラの第2のカメラ(9B)との組み合わせを用いて空間の光の3次元パターン(8)の第2画像を取り込むために前記センサ装置(1)を構成するセンサ装置構成手段とを含み、前記パターン発生器(6)を介して前記第1の照明器(7A)から前記第1画像を取り込むための前記第1のカメラへの光路に沿って光が伝搬する第1光学構成(11A)の有効光学距離の範囲は、前記第1の照明器(7A)から前記パターン発生器(6)を介して前記第2画像を取り込むための前記第2のカメラへの光路に沿って光が伝搬する第2光学構成(11B)の有効光学距離の範囲と重ならず、前記第1の照明器(7A)は、前記光学構成(11A、11B)のそれぞれの中の最大光路長差よりも長いコヒーレンス長の光で前記パターン発生器(6)を照明するように構成され、または
b)前記コヒーレント光照明器(7)の第2の照明器(7B)と、前記カメラの前記第1のカメラ(9A)と前記コヒーレント光照明器の第1の照明器(7A)との組み合わせを使用して、空間の光の3次元パターンの第1画像と、前記カメラの前記第1のカメラ(9A)と前記コヒーレント光照明器の前記第2の照明器(7B)との組み合わせを使用して、空間の光の3次元パターン(8)の第2画像を取り込むように前記センサ装置(1)を構成するセンサ装置構成手段とを含み、前記パターン発生器(6)を介して前記第1の照明器(7A)から前記第1画像を取り込むための前記第1のカメラへの光路に沿って光が伝搬する第1光学構成(11A)の有効光学距離の範囲は、第2の照明器(7B)から前記パターン発生器(6)を介して前記第2画像を取り込むための前記第2のカメラへの光路に沿って光が伝搬する第2光学構成(11B)の有効光学距離の範囲と重ならず、前記第1(7A)または前記第2(7B)の照明器の各々は、前記光学構成(11A、11B)のそれぞれの中の最大光路長差よりも長いコヒーレンス長のコヒーレント長さで前記パターン発生器(6)を照明するように構成され、または
c)前記カメラ(9)の第2のカメラ(9B)と、前記コヒーレント光照明器(7)の第2の照明器(7B)と、および前記カメラの第1のカメラ(9A)と前記コヒーレント光照明器の第1の照明器(7A)との組み合わせを用いて空間の光の3次元パターン(8)の第1画像、および前記コヒーレント光照明器の第2の照明器(7B)と前記カメラの第2のカメラ(9B)との組み合わせを用いて空間の光の3次元パターン(8)の第2画像を取り込むために前記センサ装置(1)を構成するセンサ装置構成手段とを含み、前記パターン発生器(6)を介して前記第1の照明器(7A)から前記第1画像を取り込むための前記第1のカメラへの光路に沿って光が伝搬する第1光学構成(11A)の有効光学距離の範囲は、前記第2の照明器(7B)から前記パターン発生器(6)を介して前記第2画像を取り込むための前記第2のカメラへの光路に沿って光が伝搬する第2光学構成(11B)の有効光学距離の範囲と重ならず、前記第1(7A)または第2(7B)前記第1及び第2の照明器の各々は、前記光学構成(11A、11B)のそれぞれの中の最大光路長差よりも長いコヒーレンス長のコヒーレント光で前記パターン発生器(6)を照明するように構成され、
前記センサ装置(1)はさらに、
複数の位置の各々に対して前記第2機械部品の位置に対する前記第1機械部品の位置が変化するように前記キャリアを複数のキャリア位置に移動させ、前記キャリア位置で、前記キャリア位置に関連する位置データを記録し、前記第1および前記第2光学構成のそれぞれにおける空間の前記3次元光パターンの第1および第2画像の対を記録するセンサを動作させ、前記記録された画像データを、前記パターン発生器の空間の光の3次元光パターンに関連する相互関係のある画像および位置データを含む参照データベースの画像データと比較し、類似した画像の対を見つける手段と、
類似画像の各対について画像並進オフセットデータを導出し、前記光学構成(11A、11B)に関連する画像並進オフセットデータに基づいて、前記コンピュータ制御機械の位置決めを改善する、または較正用の並進および回転データを導出する手段と、を含む
センサ装置(1)。 - 前記第1および第2の照明器(7A、7B)は、複数の異なる発散中心を生成するように適合されている請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記第1および第2のカメラ(9A、9B)の感光部品は、1次元(1D)ラインカメラである請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記第1および第2のカメラ(9A、9B)の感光部品は、2次元(2D)領域カメラセンサである、請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記第1および第2のカメラ(9A、9B)が、高速度1次元(1D)ライン画像、または2次元(2D)領域画像を少なくとも毎秒1000個の画像サンプリングレートで取り込むように適合されている、請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記光学構成(11)において、前記第1および第2の照明器(7A、7B)の光軸はそれぞれ、同じ前記光学構成(11)の前記カメラ(9)の光軸と同軸である、請求項1に記載のセンサ装置。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のセンサ装置(1)と、参照データベースを保持する記憶手段(10)とを含み、参照データベースは、前記パターン発生器(6−R)および対応するキャリア(3−1−R、3−2−R)位置データ(31−R、32−R)に関連付けられた空間の光の3次元パターン(8)の相互関係のある画像を含む、システム。
- 前記画像データの記録された対を前記参照データベースの画像データの対と比較し、類似画像の対を見出し、類似画像の各対についての画像並進オフセットデータを導出し、複数の異なる光学構成(11)に関連する画像並進オフセットデータに基づいて前記コンピュータ制御機械(2)の位置較正のための並進および回転データを導出するように構成された処理手段(12)をさらに含む、請求項7に記載のシステム。
- 第2機械部品の位置に対する第1機械部品の位置を変更するための可動キャリアを含むコンピュータ制御機械の較正または位置決めを向上させるためのデータを導出する方法であって、
請求項1に記載のセンサ装置を提供するステップを含む、方法。
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