JP7478067B2 - データ補正装置、測定システム、プログラム、および補正方法 - Google Patents

データ補正装置、測定システム、プログラム、および補正方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7478067B2
JP7478067B2 JP2020145594A JP2020145594A JP7478067B2 JP 7478067 B2 JP7478067 B2 JP 7478067B2 JP 2020145594 A JP2020145594 A JP 2020145594A JP 2020145594 A JP2020145594 A JP 2020145594A JP 7478067 B2 JP7478067 B2 JP 7478067B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measurement
data
unit
frequency
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020145594A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022040743A (ja
Inventor
大希 氏原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP2020145594A priority Critical patent/JP7478067B2/ja
Priority to DE102021120166.7A priority patent/DE102021120166A1/de
Priority to CN202110895511.4A priority patent/CN114114290A/zh
Priority to US17/445,137 priority patent/US20220065993A1/en
Publication of JP2022040743A publication Critical patent/JP2022040743A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7478067B2 publication Critical patent/JP7478067B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/4808—Evaluating distance, position or velocity data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G01S17/26—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency-modulated or phase-modulated carrier wave, e.g. for pulse compression of received signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/34—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/4802—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target

Description

本発明は、データ補正装置、測定システム、プログラム、および補正方法に関する。
共振器内に周波数シフタが設けられ、時間の経過とともに発振周波数が線形に変化する複数の縦モードレーザを出力する周波数シフト帰還レーザ（ＦＳＦＬ：Frequency Shifted Feedback Laser）が知られている。また、このような周波数シフト帰還レーザを用いた光学式の距離計が知られている（例えば、特許文献１および非特許文献１を参照）。
特許第３５８３９０６号明細書
原武文，「ＦＳＦレーザによる距離センシングとその応用」，オプトニューズ，Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．３，２０１２年，ｐｐ．２５－３１
光学式距離計は、周波数シフト帰還レーザを参照光と測定光とに分岐して、測定光を計測対象物に照射して反射された反射光と参照光とを混合してビート信号を発生させていた。そして、光学式距離計は、ビート信号の周波数を特定することにより、当該光学式距離計から計測対象物までの距離を測定していた。このような光学式距離計で、例えば、計測対象物を移動させながら距離の測定を継続させることで、計測対象物の三次元形状を測定することができる。しかしながら、光は波の性質を有し、光源と計測対象物との間の相対的な速度によってドップラーシフトが生じるので、計測対象物から反射された反射光の周波数が変化してしまうことがある。この場合、ビート信号の周波数が変化してしまうので、光学式距離計の測定精度が低下してしまうという問題が生じていた。
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、光学式距離計で測定精度が低下することを抑制しつつ計測対象物の三次元形状を容易に測定できるようにすることを目的とする。
本発明の第１の態様においては、周波数変調レーザ光を用いて基準位置から計測対象物までの距離を測定する測定装置であって、前記計測対象物と前記測定装置の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させつつ前記距離を定期的に測定可能な前記測定装置から、前記距離の第１測定結果が時系列に並び、かつ前記計測対象物および前記測定装置が静止している状態で前記距離を測定した第２測定結果が前記第１測定結果の先頭または末尾に配置された測定データを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記測定データを前記測定装置の測定結果の時間微分に基づく漸化式に適用して、前記測定データに含まれている前記計測対象物と前記測定装置の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させたことに基づく誤差を補正する補正部とを備える、データ補正装置を提供する。
前記補正部は、前記測定装置が用いる前記周波数変調レーザ光の単位時間当たりの周波数の変化率に基づくチャープレートの正負に対応して、異なる漸化式を用いてもよい。
前記チャープレートが負の場合、前記取得部は、前記第２測定結果が前記第１測定結果の先頭に配置された前記測定データを取得し、前記補正部は、前記取得部が取得した時系列に並ぶ前記測定データを時系列に並ぶ順に補正する漸化式を用いてもよい。
前記チャープレートが正の場合、前記取得部は、前記第２測定結果が前記第１測定結果の末尾に配置された前記測定データを取得し、前記補正部は、前記取得部が取得した時系列に並ぶ前記測定データを時系列に並ぶ順の逆順に補正する漸化式を用いてもよい。
前記取得部は、前記計測対象物および前記測定装置が静止している状態で前記距離を測定した前記第２測定結果が先頭からｍ個または末尾からｍ個の第２データとして配置されるように、前記測定データを取得し、前記補正部は、ｍ個の前記第２データと前記第１測定結果に含まれているｐ個の第１データとを含む前記測定データを前記漸化式に適用して、ｐ個の前記第１データに含まれている前記誤差を補正してもよい。
本発明の第２の態様においては、基準位置から前記計測対象物までの前記距離を測定する前記測定装置であって、前記周波数変調レーザ光を出力するレーザ装置と、前記レーザ装置が出力する前記周波数変調レーザ光を、前記周波数変調レーザ光の一部の参照光と、残りの少なくとも一部の測定光とに分岐させる分岐部と、前記測定光を前記計測対象物に照射して反射された反射光と、前記参照光とを混合してビート信号を発生させるビート信号発生部と、前記ビート信号を周波数解析する周波数解析部と、前記周波数解析部が前記ビート信号を周波数解析した結果に基づき、前記基準位置および前記計測対象物の間の前記距離を算出する算出部とを備える前記測定装置と、第１の態様の前記データ補正装置とを備え、前記測定装置は、前記計測対象物と前記測定装置の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させつつ前記距離を定期的に測定した第１測定結果が時系列に並び、かつ前記計測対象物および前記測定装置が静止している状態で前記距離を測定した第２測定結果が前記第１測定結果の先頭または末尾に配置された前記測定データを生成する、測定システムを提供する。
本発明の第３の態様においては、コンピュータにより実行されると、前記コンピュータを第１の態様の前記データ補正装置として機能させる、プログラムを提供する。
本発明の第４の態様においては、コンピュータが実行する、周波数変調レーザ光を用いて基準位置から計測対象物までの距離を測定する測定装置から、前記計測対象物と前記測定装置の少なくとも一部とのうち、少なくとも一方を移動させつつ前記距離を定期的に測定した第１測定結果が時系列に並び、かつ前記計測対象物および前記測定装置が静止している状態で前記距離を測定した第２測定結果が前記第１測定結果の先頭または末尾に配置された測定データを取得するステップと、前記測定データを前記測定装置の測定結果の時間微分に基づく漸化式に適用して、前記測定データに含まれている前記計測対象物と前記測定装置の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させたことに基づく誤差を補正するステップとを有する補正方法を提供する。
本発明によれば、光学式距離計で測定精度が低下することを抑制しつつ計測対象物の三次元形状を容易に測定できるという効果を奏する。
本実施形態に係る測定システム１０００の構成例を計測対象物１０と共に示す。 本実施形態に係る測定装置１００およびデータ補正装置４００の構成例を示す。 本実施形態に係るレーザ装置１１０の構成例を示す。 本実施形態に係るレーザ装置１１０が出力するレーザ光の一例を示す。
［測定システム１０００の構成例］
図１は、本実施形態に係る測定システム１０００の構成例を計測対象物１０と共に示す。測定システム１０００は、ドップラーシフトによる測定精度の低下を抑制しつつ、計測対象物１０の三次元形状を測定する。測定システム１０００は、測定装置１００と、データ補正装置４００とを備える。
測定装置１００は、基準位置から計測対象物１０までの距離を光学的に測定する。そして、測定装置１００は、計測対象物１０と当該測定装置１００の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させつつ距離を定期的に測定して、計測対象物１０の三次元的な形状を計測可能な装置である。ここで、基準位置は、例えば、測定装置１００内部の位置である。基準位置は、一例として、距離を測定するために計測対象物１０にレーザ光を照射する光ヘッド部１４０のレーザ光の出射端である。
例えば、測定装置１００は、光ヘッド部１４０が計測対象物１０の表面を照射する位置を走査させるように、光ヘッド部１４０を移動させる。この場合、光ヘッド部１４０は、計測対象物１０に対して平行に移動できるように設けられていることが望ましい。
光ヘッド部１４０は、例えば、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に移動可能である。また、光ヘッド部１４０は、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のうち少なくとも１つの方向を軸として回転可能に設けられている。これに代えて、または、これに加えて、光ヘッド部１４０は、ミラー、レンズ等の光学部品が移動することにより、計測対象物１０にレーザ光を照射する位置を走査させてもよい。
これに代えて、または、これに加えて、測定装置１００が移動可能に構成されていてもよい。この場合、測定装置１００は、当該測定装置１００を搭載する装置ステージを更に備え、装置ステージを移動させることにより、計測対象物１０にレーザ光を照射する位置を走査する。装置ステージは、例えば、測定装置１００をＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に移動させる。また、装置ステージは、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のうち少なくとも１つの方向を軸として測定装置１００を回転できてもよい。
これに代えて、または、これに加えて、計測対象物１０が移動可能であってもよい。この場合、測定装置１００は、計測対象物１０を搭載する対象物ステージを更に備え、対象物ステージを移動させることにより、計測対象物１０にレーザ光を照射する位置を走査する。対象物ステージは、例えば、計測対象物１０をＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に移動させる。また、対象物ステージは、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のうち少なくとも１つの方向を軸としてステージを回転できてもよい。
以上のように測定装置１００は、計測対象物１０と当該測定装置１００の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させて計測対象物１０に照射するレーザ光の位置を走査しつつ距離の測定を継続させることで、計測対象物１０の三次元形状を測定する。そして、データ補正装置４００は、測定装置１００の測定結果を補正する。このような測定装置１００およびデータ補正装置４００の詳細について次に説明する。
［測定装置１００の構成例］
図２は、本実施形態に係る測定装置１００およびデータ補正装置４００の構成例を示す。測定装置１００は、レーザ装置１１０と、分岐部１２０と、光サーキュレータ１３０と、光ヘッド部１４０と、ビート信号発生部１５０と、周波数解析部１６０と、算出部１７０と、表示部１８０と、制御部１９０とを備える。
レーザ装置１１０は、レーザ共振器を有し、複数のモードの周波数変調レーザ光を出力する。レーザ装置１１０は、共振器内に周波数シフタが設けられ、時間の経過とともに発振周波数が線形に変化する複数の縦モードレーザを出力する。レーザ装置１１０は、一例として、周波数シフト帰還レーザである。周波数シフト帰還レーザについては後述する。
分岐部１２０は、レーザ装置１１０が出力する周波数変調レーザ光を、周波数変調レーザ光の一部の参照光と、残りの少なくとも一部の測定光とに分岐させる。分岐部１２０は、一例として、１入力２出力の光ファイバ型の光カプラである。図２の例において、分岐部１２０は、測定光を光サーキュレータ１３０に供給し、参照光をビート信号発生部１５０に供給する。
光サーキュレータ１３０は、複数の入出力ポートを有する。光サーキュレータ１３０は、例えば、一のポートに入力した光を次のポートから出力させ、当該次のポートから入力する光を更に次のポートから出力させる。図２は、光サーキュレータ１３０が３つの入出力ポートを有する例を示す。この場合、光サーキュレータ１３０は、分岐部１２０から供給される測定光を光ヘッド部１４０に出力する。また、光サーキュレータ１３０は、光ヘッド部１４０から入力する光をビート信号発生部１５０へと出力する。
光ヘッド部１４０は、光サーキュレータ１３０から入力する光を計測対象物１０に向けて照射する。光ヘッド部１４０は、一例として、コリメータレンズを有する。この場合、光ヘッド部１４０は、光ファイバを介して光サーキュレータ１３０から入力する光をコリメータレンズでビーム状に調節してから出力する。
また、光ヘッド部１４０は、計測対象物１０に照射した測定光の反射光を受光する。光ヘッド部１４０は、受光した反射光をコリメータレンズで光ファイバに集光して光サーキュレータ１３０に供給する。この場合、光ヘッド部１４０は、共通の１つのコリメータレンズを有し、当該コリメータレンズで、測定光を計測対象物１０に照射し、また、計測対象物１０からの反射光を受光してよい。なお、光ヘッド部１４０および計測対象物１０の間の距離をＬとする。
これに代えて、光ヘッド部１４０は、集光レンズを有してもよい。この場合、光ヘッド部１４０は、光ファイバを介して光サーキュレータ１３０から入力する光を計測対象物１０の表面に集光する。そして、光ヘッド部１４０は、計測対象物１０の表面で反射した反射光の少なくとも一部を受光する。光ヘッド部１４０は、受光した反射光を集光レンズで光ファイバに集光して光サーキュレータ１３０に供給する。この場合においても、光ヘッド部１４０は、共通の１つの集光レンズを有し、当該集光レンズで、測定光を計測対象物１０に照射し、また、計測対象物１０からの反射光を受光してよい。
ビート信号発生部１５０は、測定光を計測対象物１０に照射して反射された反射光を光サーキュレータ１３０から受けとる。また、ビート信号発生部１５０は、分岐部１２０から参照光を受けとる。ビート信号発生部１５０は、光カプラ等を有し、反射光および参照光を混合してビート信号を発生させる。ビート信号発生部１５０は、例えば、光電変換素子を有し、ビート信号を電気信号に変換して出力する。また、ビート信号発生部１５０は、反射光および参照光を直交検波してもよい。
ここで、反射光は、光ヘッド部１４０から計測対象物１０までの距離を往復しているので、参照光と比較して少なくとも距離２Ｌに応じた伝搬距離の差が生じることになる。レーザ装置１１０が出力する光は、時間の経過とともに発振周波数が線形に変化するので、参照光および反射光の発振周波数は、当該伝搬距離の差に対応する伝搬遅延に応じた周波数差が生じる。ビート信号発生部１５０は、このような周波数差に対応するビート信号を発生させる。
周波数解析部１６０は、ビート信号発生部１５０が発生させたビート信号を周波数解析する。周波数解析部１６０は、例えば、ビート信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を周波数信号に周波数変換する。そして、周波数解析部１６０は、周波数変換した周波数信号を解析してビート信号の周波数を検出する。周波数解析部１６０は、例えば、ビート信号のピーク周波数を検出する。ここで、ビート信号の周波数をνＢとする。
算出部１７０は、周波数解析部１６０がビート信号を周波数解析した結果に基づき、参照光と測定光との伝搬距離の差を検出する。算出部１７０は、ビート信号の周波数νＢに基づき、光ヘッド部１４０から計測対象物１０までの距離Ｌを算出する。
表示部１８０は、算出部１７０の算出結果を表示する。表示部１８０は、ディスプレイ等を有し、算出結果を表示してよい。また、表示部１８０は、記憶部等に算出結果を記憶させてもよい。表示部１８０は、ネットワーク等を介して外部に算出結果を供給してもよい。
制御部１９０は、測定装置１００内の各部を制御する。制御部１９０は、例えば、レーザ装置１１０を制御して、周波数変調レーザ光を出力させる。また、制御部１９０は、周波数解析部１６０および算出部１７０を制御して、光ヘッド部１４０から計測対象物１０までの距離Ｌを算出させる。制御部１９０は、表示部１８０を制御して距離Ｌの算出結果を表示させてもよい。また、制御部１９０は、データ補正装置４００と測定データを授受してもよい。例えば、制御部１９０は、データ補正装置４００に測定データを供給する。また、制御部１９０は、データ補正装置４００が補正した測定データを受け取る。
周波数解析部１６０、算出部１７０、および制御部１９０の少なくとも一部は、集積回路等で構成されていることが望ましい。周波数解析部１６０、算出部１７０、および制御部１９０の少なくとも一部は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、および／またはＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む。また、周波数解析部１６０、算出部１７０、および制御部１９０は、一体に形成されていてもよい。このような制御部１９０は、記憶部を有する。
記憶部は、周波数解析部１６０、算出部１７０、および制御部１９０が動作の過程で生成する、または動作の過程で利用する、中間データ、算出結果、設定値、閾値、およびパラメータ等を記憶してもよい。記憶部は、測定装置１００内の各部の要求に応じて、記憶したデータを要求元に供給してもよい。
記憶部は、ＣＰＵ等が周波数解析部１６０、算出部１７０、および制御部１９０の少なくとも一部として動作する場合、周波数解析部１６０、算出部１７０、および制御部１９０として機能するＯＳ（Operating System）、およびプログラムの情報を格納してもよい。また、記憶部は、当該プログラムの実行時に参照されるデータベースを含む種々の情報を格納してもよい。例えば、コンピュータは、記憶部に記憶されたプログラムを実行することによって、周波数解析部１６０、算出部１７０、および制御部１９０として機能する。
記憶部は、例えば、コンピュータ等のＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、および作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。また、記憶部は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）および／またはＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置を含んでもよい。また、コンピュータは、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等を更に備えてもよい。
以上の測定装置１００は、計測対象物１０に照射した測定光の反射光と、参照光との間の周波数差を解析することにより、測定装置１００および計測対象物１０の間の距離Ｌを測定可能とする。即ち、測定装置１００は、非接触および非破壊の光学式距離計を構成できる。
［レーザ装置１１０の構成例］
図３は、本実施形態に係るレーザ装置１１０の構成例を示す。図３のレーザ装置１１０は、周波数シフト帰還レーザの一例を示す。レーザ装置１１０は、レーザ共振器を有し、当該レーザ共振器内でレーザ光を発振させる。レーザ装置１１０のレーザ共振器は、周波数シフタ１１２と、増幅媒体１１４と、ＷＤＭカプラ１１６と、ポンプ光源１１７と、出力カプラ１１８とを含むレーザ共振器を有する。
周波数シフタ１１２は、入力する光の周波数を略一定の周波数だけシフトする。周波数シフタ１１２は、一例として、音響光学素子を有するＡＯＦＳ（Acousto-Optic Frequency Shifter）である。ここで、周波数シフタ１１２による周波数シフト量を＋νｓとする。即ち、周波数シフタ１１２は、共振器を周回する光の周波数を、１周回毎にνｓだけ周波数が増加するようにシフトさせる。
増幅媒体１１４は、ポンプ光が供給され、入力光を増幅する。増幅媒体１１４は、一例として、不純物が添加された光ファイバである。不純物は、例えば、エルビウム、ネオジウム、イッテルビウム、テルビウム、ツリウム等の希土類元素である。また、増幅媒体１１４は、ＷＤＭカプラ１１６を介してポンプ光源１１７からポンプ光が供給される。出力カプラ１１８は、共振器内でレーザ発振した光の一部を外部に出力する。
即ち、図３に示すレーザ装置１１０は、共振器内に周波数シフタ１１２を有するファイバリングレーザを構成する。レーザ装置１１０は、共振器内にアイソレータを更に有することが望ましい。また、レーザ装置１１０は、予め定められた波長帯域の光を通過させる光バンドパスフィルタを共振器内に有してもよい。このようなレーザ装置１１０が出力するレーザ光の周波数特性について次に説明する。
図４は、本実施形態に係るレーザ装置１１０が出力するレーザ光の一例を示す。図４は、時刻ｔ０においてレーザ装置１１０が出力するレーザ光の光スペクトルを左側に示す。当該光スペクトルにおいては、横軸が光強度、縦軸が光の周波数を示す。また、光スペクトルの複数の縦モードを番号ｑで示す。複数の縦モードの周波数は、略一定の周波数間隔で並ぶ。ここで、光が共振器を１周する時間をτＲＴ（＝１／νＣ）とすると、複数の縦モードは、次式のように１／τＲＴ（＝νＣ）間隔で並ぶことになる。なお、ν０は、時刻ｔ０における光スペクトルの初期周波数とする。また、νＣは、レーザ共振器の共振周波数νｃである。
Figure 0007478067000001
図４は、レーザ装置１１０が出力する複数の縦モードの時間経過にともなう周波数の変化を右側に示す。図４の右側においては、横軸が時間、縦軸が周波数を示す。即ち、図４は、レーザ装置１１０が出力するレーザ光の周波数の時間的な変化を右側に示し、当該レーザ光の時刻ｔ０における瞬時周波数を左側に示したものである。
レーザ装置１１０は、共振器内の光が共振器を１周する毎に、周波数シフタ１１２が周回する光の周波数をνｓだけ増加させる。即ち、時間がτＲＴ経過する毎に、各モードの周波数はνｓだけ増加するので、周波数の時間変化ｄν／ｄｔは、νｓ／τＲＴと略等しくなる。したがって、（数１）式で示した複数の縦モードは、時間ｔの経過に伴って、次式のように変化する。
Figure 0007478067000002
［距離測定処理の詳細］
本実施形態に係る測定装置１００は、（数２）式で示すような周波数成分を出力するレーザ装置１１０を用いて、例えば、光ヘッド部１４０および計測対象物１０の間の距離Ｌを測定する。ここで、参照光および反射光の間の光路差が、距離Ｌを往復した距離２Ｌだけであり、距離２Ｌに対応する伝搬遅延をΔｔとする。即ち、時刻ｔにおいて、測定光が計測対象物１０から反射して戻ってきた場合、戻ってきた反射光は、時刻ｔよりも時間Δｔだけ過去の周波数と略一致するので、次式で示すことができる。
Figure 0007478067000003
一方、時刻ｔにおける参照光は、（数２）式と同様に次式で示すことができる。ここで、参照光をνｑ’（ｔ）とした。
Figure 0007478067000004
ビート信号発生部１５０は、このような反射光および参照光を重畳させるので、（数３）式の複数の縦モードと（数４）式で示す複数の縦モードとの間の複数のビート信号が発生することになる。このようなビート信号の周波数をνＢとすると、νＢは、（数３）式および（数４）式より次式で示すことができる。なお、Ｍを縦モード番号の間隔（＝ｑ－ｑ’）とし、Δｔ＝２Ｌ／ｃ、ｃ＝ｃ０／ｎ、１／τＲＴ＝νＣとした。なお、γ（＝νＳ・νＣ）は周波数変調レーザ光の単位時間当たりの周波数の変化率に基づくパラメータであり、チャープレートと呼ぶ。また、ｎは空気の屈折率、ｃ０は真空長の光の速度である。また、簡単のため、Ｍ＝０の場合について説明する。
Figure 0007478067000005
（数５）式より、距離Ｌは、次式のように示される。
Figure 0007478067000006
（数６）式より、ビート信号の周波数νＢの観測結果から距離Ｌを算出できることがわかる。なお、間隔Ｍが０でない場合は、レーザ装置１１０の周波数シフト量νｓを変化させた場合のビート信号の変化を検出することで、Ｍの値を特定して距離Ｌを算出することができる。このような間隔Ｍの判別方法は、特許文献１等に記載されているように既知であるから、ここでは詳細な説明を省略する。
以上のように、測定装置１００は、光ヘッド部１４０から計測対象物１０までの距離Ｌを測定することができる。また、測定装置１００は、距離Ｌに基準位置に対応するオフセット値を加算して、基準位置から計測対象物１０までの距離を算出して出力してもよい。
このような測定装置１００を用いて、上述のように計測対象物１０の三次元形状を測定することができる。しかしながら、レーザ光は波の性質を有するので、光ヘッド部１４０と計測対象物１０との間の相対的な速度によってドップラーシフトが生じ、計測対象物１０から反射された反射光の周波数が変化してしまうことがある。この場合、測定装置１００は、上述のように、参照光と反射光との周波数差に基づいて距離を測定するので、反射光の周波数が変化すると測定精度が低下してしまう。
一般的に、光の周波数のドップラーシフト量νＤは、次式のように示される。ここで、Ｖは光源と観測者との間の相対速度であり、光源と観測者とが近づく方向を正の値としている。また、λは光の波長である。
Figure 0007478067000007
測定装置１００は、周波数シフト帰還レーザを光ヘッド部１４０および計測対象物１０の間を往復させているので、反射光の周波数のドップラーシフト量νＤは、次式のように示される。
Figure 0007478067000008
ここで、ドップラーシフトが生じている場合のビート信号の周波数をνＢ’とすると、νＢ’は次式で示される。
Figure 0007478067000009
ここで、（数９）式に（数６）式および（数８）式を代入して整理することにより、次式を得る。ここで、Ｌ’はドップラーシフトの影響を受けた場合の測定装置１００の測定結果を示し、ｋ＝２ｃ０／λｎγとした。
Figure 0007478067000010
以上のように、計測対象物１０と測定装置１００の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させて、測定装置１００による距離の測定を実行すると、測定結果にはドップラーシフトに基づく誤差が含まれてしまうことがわかる。このような誤差を低減すべく、計測対象物１０、測定装置１００の少なくとも一部等の移動速度を検出し、検出結果に基づいてドップラーシフト量を算出して補正することが考えられる。しかしながら、測定装置１００が速度計等を更に搭載することはコストが上がり、装置規模が増加してしまう。
［データ補正装置４００の構成例］
そこで、本実施形態に係るデータ補正装置４００は、速度系統の測定結果を用いることなく、ドップラーシフトに基づく測定装置１００の測定結果に含まれている誤差を補正する。データ補正装置４００は、例えば、測定装置１００に組み込まれており、測定装置１００と一体に形成されている。この場合、データ補正装置４００は、制御部１９０等と同様に、集積回路等で構成されていることが望ましい。また、データ補正装置４００は、制御部１９０等と一体に形成されていてもよい。この場合、例えば、測定装置１００は、測定装置１００の記憶部に記憶されたプログラムを実行することによって、算出部１７０、制御部１９０、およびデータ補正装置４００として機能する。
これに代えて、データ補正装置４００は、測定装置１００とは別個独立の装置であってもよい。この場合、データ補正装置４００は、プロセッサを有するコンピュータで構成されていることが望ましい。データ補正装置４００は、図１に示すように、取得部４１０と、記憶部４２０と、補正部４３０とを備える。
取得部４１０は、測定装置１００が計測対象物１０と当該測定装置１００の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させつつ、基準位置から計測対象物１０までの距離を定期的に測定した測定データを取得する。なお、測定装置１００が距離を測定する時間間隔をΔｔとする。また、測定装置１００が当該測定装置１００および計測対象物１０の相対位置を移動させた期間を含む測定期間中に、測定装置１００が出力する距離の測定結果を第１測定結果とする。
ここで、取得部４１０が取得する測定データの先頭および末尾の少なくとも一方のデータは、計測対象物１０および測定装置１００が静止している状態で距離を測定した結果を示すデータとする。このように、計測対象物１０および測定装置１００が静止している状態で測定装置１００が距離を測定した結果を第２測定結果とする。そして取得部４１０は、第１測定結果が時系列に並び、かつ第２測定結果が第１測定結果の先頭または末尾に配置された測定データを取得する。
言い換えると、測定装置１００は、計測対象物１０と測定装置１００の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させつつ距離を定期的に測定した第１測定結果が時系列に並び、かつ計測対象物１０および測定装置１００が静止している状態で距離を測定した第２測定結果が第１測定結果の先頭または末尾に配置された測定データを生成する。取得部４１０は、このような測定データを測定装置１００から取得してもよく、これに代えて、外部のデータベース等から取得してもよい。この場合、取得部４１０は、ネットワークを介してデータベースに接続されていることが望ましい。
記憶部４２０は、データ補正装置４００が動作の過程で生成する、および動作の過程で利用する、中間データ、算出結果、設定値、閾値、およびパラメータ等の少なくとも一部を記憶する。記憶部４２０は、例えば、取得部４１０が取得した測定データを記憶する。記憶部４２０は、データ補正装置４００内の各部の要求に応じて、記憶したデータを要求元に供給してもよい。
記憶部４２０は、ＣＰＵ等が取得部４１０および補正部４３０の少なくとも一部として動作する場合、取得部４１０および補正部４３０として機能するＯＳ（Operating System）、およびプログラムの情報を格納してもよい。また、記憶部４２０は、当該プログラムの実行時に参照されるデータベースを含む種々の情報を格納してもよい。例えば、コンピュータは、記憶部４２０に記憶されたプログラムを実行することによって、取得部４１０および補正部４３０として機能する。
記憶部４２０は、例えば、コンピュータ等のＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、および作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。また、記憶部は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）および／またはＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置を含んでもよい。また、コンピュータは、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等を更に備えてもよい。なお、記憶部４２０は、測定装置１００の記憶部の少なくとも一部の機能を有してもよい。例えば、測定装置１００とデータ補正装置４００とが一体に形成されている場合、記憶部４２０は、測定装置１００の記憶部として動作することが望ましい。
［補正部４３０による誤差の補正例］
補正部４３０は、取得部４１０が取得した測定データを漸化式に適用して、測定データに含まれている計測対象物１０と測定装置１００の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させたことに基づく誤差を補正する。補正部４３０が用いる予め定められた漸化式について、説明する。一般に、関数ｆ（ｘ）のｘについての微分は、前進差分法により次式のように近似できる。
Figure 0007478067000011
また、関数ｆ（ｘ）のｘについての微分は、後退差分法により次式のようにも近似できる。
Figure 0007478067000012
（数１１）式を用いることにより、ｎ番目の距離の測定データＬｎの時間微分データｄＬｎ／ｄΔｔは、次式のように示される。
Figure 0007478067000013
 同様に、（数１２）式を用いることにより、時間微分データｄＬｎ／ｄΔｔは、次式のように示される。
Figure 0007478067000014
（数１３）式および（数１４）式をそれぞれ（数１０）式に代入して整理することにより、次式を得る。
Figure 0007478067000015
Figure 0007478067000016
ここで、チャープレートγ＞０の場合、ｓ＝ｋ／Δｔとして（数１５）式および（数１６）式をそれぞれ整理することで次式を得る。なお、（数１８）式は、ｎ→ｎ＋１の置換を用いた結果を示す。
Figure 0007478067000017
Figure 0007478067000018
補正部４３０は、（数１７）式および（数１８）式のように、測定装置１００の測定結果の時間微分に基づく漸化式を用いて、測定データに含まれている誤差を補正する。（数１７）式および（数１８）式に示す漸化式は、ｎ＋１番目の距離の測定データＬｎ＋１を用いて、ｎ番目の距離の測定データＬｎを補正するために用いられる式である。ある測定データの補正をするために、次の測定データが用いられるので、測定データのうち少なくとも最後の１点のデータは、計測対象物１０および測定装置１００が静止している状態で距離を測定した第２測定結果であることが望ましい。
言い換えると、チャープレートγが正の場合、取得部４１０は、第２測定結果が第１測定結果の末尾に配置された測定データを取得し、補正部４３０は、取得部４１０が取得した時系列に並ぶ測定データを時系列に並ぶ順の逆順に補正する漸化式を用いる。この場合、データ補正装置４００は、測定装置１００が全ての測定データを生成してから当該測定データを補正する。
補正部４３０が（数１７）式を漸化式として測定データを補正する場合のより具体的な例を次式に示す。なお、次式のＬｎ’は、第２測定結果である例を示す。
Figure 0007478067000019
以上のように、本実施形態に係るデータ補正装置４００は、測定データを予め定められている漸化式に適用することで、ドップラーシフトに基づく誤差を低減できる。したがって、データ補正装置４００は、速度計等を用いることなく、簡便に誤差を低減できる。なお、第１測定結果には、計測対象物１０および測定装置１００が静止している状態で距離を測定した測定結果、計測対象物１０および測定装置１００の相対速度の方向が変化した場合の測定結果等が含まれてもよいことは言うまでもない。
以上のデータ補正装置４００において、チャープレートγが正である例を説明したが、これに限定されることはない。例えば、チャープレートγが負の場合（γ＜０）、ｓ＝－ｋ／Δｔとして（数１５）式および（数１６）式をそれぞれ整理することで次式を得る。なお、（数２０）式は、ｎ→ｎ－１の置換を用いた結果を示す。
Figure 0007478067000020
Figure 0007478067000021
補正部４３０は、（数２０）式および（数２１）式のように、測定装置１００の測定結果の時間微分に基づく漸化式を用いて、測定データに含まれている誤差を補正する。このように、補正部４３０は、測定装置１００が用いる周波数変調レーザ光のチャープレートの正負に対応して、異なる漸化式を用いる。（数２０）式および（数２１）式に示す漸化式は、ｎ－１番目の距離の測定データＬｎ－１を用いて、ｎ番目の距離の測定データＬｎを補正するために用いられる式である。ある測定データの補正をするために、一つ前の測定データが用いられるので、測定データのうち少なくとも最初の１点のデータは、計測対象物１０および測定装置１００が静止している状態で距離を測定した第２測定結果であることが望ましい。
言い換えると、チャープレートγが負の場合、取得部４１０は、第２測定結果が第１測定結果の先頭に配置された測定データを取得し、補正部４３０は、取得部４１０が取得した時系列に並ぶ測定データを時系列に並ぶ順に補正する漸化式を用いる。この場合、データ補正装置４００は、例えば、測定装置１００が全ての測定データを生成してから当該測定データを取得して補正する。
これに代えて、測定装置１００は距離を測定しつつ測定結果を生成し、データ補正装置４００は、測定装置１００が生成済みの測定結果を取得して順次補正してもよい。これにより、データ補正装置４００は、測定装置１００が複数回の距離の測定をしている間に測定結果を順次補正することができるので、測定開始から補正結果を出力するまでの間の時間を短縮することができる。
補正部４３０が（数２１）式を漸化式として測定データを補正する場合のより具体的な例を次式に示す。なお、次式のＬ１’は、第２測定結果である例を示す。
Figure 0007478067000022
以上の本実施形態に係るデータ補正装置４００は、（数１３）式および（数１４）式に示す時間微分データｄＬｎ／ｄΔｔに基づく漸化式を用いる例を説明したが、これに限定されることはない。データ補正装置４００は、ｍ次精度差分法を用いて時間微分データｄＬｎ／ｄΔｔを近似の精度をより高くしてもよい。ｍ次精度差分法は、関数ｆ（ｘ）のｘについての微分を次式のように近似する。
Figure 0007478067000023
 または
Figure 0007478067000024
係数（ａ０，ａ１，・・・，ａｍ，ｂ）の組み合わせは一般的に知られており、例えば、ｍ＝２の場合、（－３，４，－１，２）である。補正部４３０は、（数２３）式および（数２４）式に基づく漸化式を用いることにより、ドップラーシフトによる誤差をより精度よく補正できる。（数２３）式および（数２４）式に基づく漸化式は、上述のように、チャープレートγの正負に対応して、それぞれ異なる漸化式となる。
例えば、チャープレートγが正の場合、対応する漸化式は、（数２３）式を（数１０）式に代入して整理することで次式のように示される。ここで、ｓ＝ｋ／Δｔとした。
Figure 0007478067000025
また、チャープレートγが負の場合、対応する漸化式は、（数２４）式を（数１０）式に代入して整理することで次式のように示される。ここで、ｓ＝－ｋ／Δｔとした。
Figure 0007478067000026
以上のｍ次精度差分法を用いる場合、取得部４１０は、第２測定結果が先頭からｍ個または末尾からｍ個の第２データとして配置されるように、測定データを取得する。例えば、測定装置１００は、計測対象物１０および測定装置１００が静止している状態で距離をｍ回測定して、ｍ個の第２データが第１測定結果の先頭または末尾に配置された測定データを生成する。そして、取得部４１０は、このような測定データを取得する。
より具体的には、チャープレートγが正の場合、取得部４１０は、ｍ個の第２データが第１測定結果の末尾に配置された測定データを取得し、補正部４３０は、取得部４１０が取得した時系列に並ぶ測定データを時系列に並ぶ順の逆順に補正する漸化式を用いる。また、チャープレートγが負の場合、取得部４１０は、ｍ個の第２データが第１測定結果の先頭に配置された測定データを取得し、補正部４３０は、取得部４１０が取得した時系列に並ぶ測定データを時系列に並ぶ順に補正する漸化式を用いる。
補正部４３０が（数２５）式を漸化式として測定データを補正する場合のより具体的な例を次式に示す。なお、次式は、ｍ＝２とし、次式のＬｎ’およびＬｎ－１’は、第２測定結果である例を示す。
Figure 0007478067000027
補正部４３０が（数２６）式を漸化式として測定データを補正する場合のより具体的な例を次式に示す。なお、次式は、ｍ＝２とし、次式のＬ１’およびＬ２’は、第２測定結果である例を示す。
Figure 0007478067000028
なお、測定装置１００は、計測対象物１０および測定装置１００が静止している状態で距離をｍ回未満のｍ’回だけ測定して（０＜ｍ’＜ｍ）、ｍ’個の第２データを含む測定データを生成してもよい。この場合、取得部４１０は、例えば、ｍ’個の第２データに含まれているデータをｍ－ｍ’個だけ複製し、合計ｍ個のデータを第１測定結果の先頭または末尾に配置した測定データを生成する。
ここで、測定装置１００は、ｐ個の第１データを含む第１測定データの末尾に１個の第２データを配置した測定データを生成する例を説明する。この場合、制御部１９０は、１個の第２データが測定データの末尾に位置することを取得部４１０に通知してもよい。取得部４１０は、１＋ｐ個のデータを含む測定データを測定装置１００から取得し、末尾の１個の第２データを４個だけ複製し、合計５個の第２データを第１測定結果の末尾に配置した５＋ｐ個のデータを含む測定データを生成する。
これにより、補正部４３０は、ｍ（＝５）個の第２データと第１測定結果に含まれているｐ個の第１データとを含む測定データを（数２５）式のｍ＝５とした場合の漸化式に適用して、ｐ個の第１データに含まれている誤差を補正できる。言い換えると、測定装置１００が第２測定結果に含まれる第２データの個数を２以上に増加させなくても、データ補正装置４００は、第２データを複製することにより、ｍ次精度差分法を用いてより補正の精度を高めることができる。
補正部４３０は、補正した測定データを測定装置１００に供給する。測定装置１００は、補正後の測定データを表示部１８０に表示する。また、データ補正装置４００は、表示装置を更に備え、補正した測定データを表示してもよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
１０ 計測対象物
１００ 測定装置
１１０ レーザ装置
１１２ 周波数シフタ
１１４ 増幅媒体
１１６ ＷＤＭカプラ
１１７ ポンプ光源
１１８ 出力カプラ
１２０ 分岐部
１３０ 光サーキュレータ
１４０ 光ヘッド部
１５０ ビート信号発生部
１６０ 周波数解析部
１７０ 算出部
１８０ 表示部
１９０ 制御部
４００ データ補正装置
４１０ 取得部
４２０ 記憶部
４３０ 補正部
１０００ 測定システム

Claims (8)

  1. 周波数変調レーザ光を用いて基準位置から計測対象物までの距離を測定する測定装置であって、前記計測対象物と前記測定装置の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させつつ前記距離を定期的に測定可能な前記測定装置から、前記距離の第１測定結果が時系列に並び、かつ前記計測対象物および前記測定装置が静止している状態で前記距離を測定した第２測定結果が前記第１測定結果の先頭または末尾に配置された測定データを取得する取得部と、
    前記取得部が取得した前記測定データを前記測定装置の測定結果の時間微分に基づく漸化式に適用して、前記測定データに含まれている前記計測対象物と前記測定装置の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させたことに基づく誤差を補正する補正部と
    を備える、データ補正装置。
  2. 前記補正部は、前記測定装置が用いる前記周波数変調レーザ光の単位時間当たりの周波数の変化率に基づくチャープレートの正負に対応して、異なる漸化式を用いる、請求項１に記載のデータ補正装置。
  3. 前記チャープレートが負の場合、
    前記取得部は、前記第２測定結果が前記第１測定結果の先頭に配置された前記測定データを取得し、
    前記補正部は、前記取得部が取得した時系列に並ぶ前記測定データを時系列に並ぶ順に補正する漸化式を用いる、
    請求項２に記載のデータ補正装置。
  4. 前記チャープレートが正の場合、
    前記取得部は、前記第２測定結果が前記第１測定結果の末尾に配置された前記測定データを取得し、
    前記補正部は、前記取得部が取得した時系列に並ぶ前記測定データを時系列に並ぶ順の逆順に補正する漸化式を用いる、
    請求項２に記載のデータ補正装置。
  5. 前記取得部は、前記計測対象物および前記測定装置が静止している状態で前記距離を測定した前記第２測定結果が先頭からｍ個または末尾からｍ個の第２データとして配置されるように、前記測定データを取得し、
    前記補正部は、ｍ個の前記第２データと前記第１測定結果に含まれているｐ個の第１データとを含む前記測定データを前記漸化式に適用して、ｐ個の前記第１データに含まれている前記誤差を補正する、
    請求項１から４のいずれか一項に記載のデータ補正装置。
  6. 基準位置から前記計測対象物までの前記距離を測定する前記測定装置であって、
    前記周波数変調レーザ光を出力するレーザ装置と、
    前記レーザ装置が出力する前記周波数変調レーザ光を、前記周波数変調レーザ光の一部の参照光と、残りの少なくとも一部の測定光とに分岐させる分岐部と、
    前記測定光を前記計測対象物に照射して反射された反射光と、前記参照光とを混合してビート信号を発生させるビート信号発生部と、
    前記ビート信号を周波数解析する周波数解析部と、
    前記周波数解析部が前記ビート信号を周波数解析した結果に基づき、前記基準位置および前記計測対象物の間の前記距離を算出する算出部と
    を備える前記測定装置と、
    請求項１から５のいずれか一項に記載の前記データ補正装置と
    を備え、
    前記測定装置は、前記計測対象物と前記測定装置の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させつつ前記距離を定期的に測定した前記第１測定結果が時系列に並び、かつ前記計測対象物および前記測定装置が静止している状態で前記距離を測定した前記第２測定結果が前記第１測定結果の先頭または末尾に配置された前記測定データを生成する、測定システム。
  7. コンピュータにより実行されると、前記コンピュータを請求項１から５のいずれか一項に記載の前記データ補正装置として機能させる、プログラム。
  8. コンピュータが実行する、
    周波数変調レーザ光を用いて基準位置から計測対象物までの距離を測定する測定装置から、前記計測対象物と前記測定装置の少なくとも一部とのうち、少なくとも一方を移動させつつ前記距離を定期的に測定した第１測定結果が時系列に並び、かつ前記計測対象物および前記測定装置が静止している状態で前記距離を測定した第２測定結果が前記第１測定結果の先頭または末尾に配置された測定データを取得するステップと、
    前記測定データを前記測定装置の測定結果の時間微分に基づく漸化式に適用して、前記測定データに含まれている前記計測対象物と前記測定装置の少なくとも一部とのうち少なくとも一方を移動させたことに基づく誤差を補正するステップと
    を有する補正方法。
JP2020145594A 2020-08-31 2020-08-31 データ補正装置、測定システム、プログラム、および補正方法 Active JP7478067B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020145594A JP7478067B2 (ja) 2020-08-31 2020-08-31 データ補正装置、測定システム、プログラム、および補正方法
DE102021120166.7A DE102021120166A1 (de) 2020-08-31 2021-08-03 Datenkorrekturvorrichtung, messsystem, programm und korrekturverfahren
CN202110895511.4A CN114114290A (zh) 2020-08-31 2021-08-05 数据校正装置、测量系统和校正方法
US17/445,137 US20220065993A1 (en) 2020-08-31 2021-08-16 Data correction apparatus, measurement system, and correction method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020145594A JP7478067B2 (ja) 2020-08-31 2020-08-31 データ補正装置、測定システム、プログラム、および補正方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022040743A JP2022040743A (ja) 2022-03-11
JP7478067B2 true JP7478067B2 (ja) 2024-05-02

Family

ID=80221879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020145594A Active JP7478067B2 (ja) 2020-08-31 2020-08-31 データ補正装置、測定システム、プログラム、および補正方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220065993A1 (ja)
JP (1) JP7478067B2 (ja)
CN (1) CN114114290A (ja)
DE (1) DE102021120166A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3583906B2 (ja) 1996-07-15 2004-11-04 伊藤 弘昌 光学式距離計
JP2012184967A (ja) 2011-03-03 2012-09-27 Canon Inc 波長走査干渉計
JP2019537012A (ja) 2016-11-30 2019-12-19 ブラックモア センサーズ アンド アナリティクス インク． ドップラー検出および光チャープ距離検出のドップラー補正のための方法およびシステム
US20200064116A1 (en) 2018-08-22 2020-02-27 Hexagon Technology Center Gmbh Use of the sidebands of a mach-zehnder modulator for a fmcw distance measurement
JP2020046368A (ja) 2018-09-20 2020-03-26 日本製鉄株式会社 距離測定方法及び距離測定装置
WO2020153453A1 (ja) 2019-01-23 2020-07-30 日本製鉄株式会社 測定装置及び測定方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS583906A (ja) 1981-06-29 1983-01-10 Sumitomo Heavy Ind Ltd 還元鉄製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3583906B2 (ja) 1996-07-15 2004-11-04 伊藤 弘昌 光学式距離計
JP2012184967A (ja) 2011-03-03 2012-09-27 Canon Inc 波長走査干渉計
JP2019537012A (ja) 2016-11-30 2019-12-19 ブラックモア センサーズ アンド アナリティクス インク． ドップラー検出および光チャープ距離検出のドップラー補正のための方法およびシステム
US20200064116A1 (en) 2018-08-22 2020-02-27 Hexagon Technology Center Gmbh Use of the sidebands of a mach-zehnder modulator for a fmcw distance measurement
JP2020046368A (ja) 2018-09-20 2020-03-26 日本製鉄株式会社 距離測定方法及び距離測定装置
WO2020153453A1 (ja) 2019-01-23 2020-07-30 日本製鉄株式会社 測定装置及び測定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022040743A (ja) 2022-03-11
DE102021120166A1 (de) 2022-03-03
US20220065993A1 (en) 2022-03-03
CN114114290A (zh) 2022-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9025141B1 (en) Position determination using synthetic wave laser ranging
JP6792933B2 (ja) 合成波レーザー測距センサ及び方法
US11255969B2 (en) Measurement apparatus and measurement method
JP2010038558A (ja) 光波干渉による距離測定方法及び装置
US9798004B2 (en) Laser ranging sensors and methods that use a ladder of synthetic waves having increasing wavelengths to calculate a distance measurement
JP2015094760A5 (ja)
CN111948662A (zh) 一种基于最优化方法的抗频率漂移扫频干涉动态测距方法
JP2014185956A (ja) 距離測定装置
Hanto et al. Time of flight Lidar employing dual-modulation frequencies switching for optimizing unambiguous range extension and high resolution
JP7478067B2 (ja) データ補正装置、測定システム、プログラム、および補正方法
JP7289222B2 (ja) 測定装置および測定方法
JP7284652B2 (ja) 測定装置および測定方法
JP2021012069A (ja) 測定装置および測定方法
CN115290175A (zh) 一种海水声速测量装置、方法以及海洋测距系统
JP7247058B2 (ja) 測定装置および測定方法
JP2022036465A (ja) 測定装置および測定方法
JP2017044565A (ja) 距離測定装置及びその方法
JP2022042885A (ja) 測定装置および測定方法
US20220206145A1 (en) Optical distance measurement device and machining device
JP2022165436A (ja) 測定装置および測定方法
US11879975B2 (en) Measurement apparatus and measurement method
CN112433220B (zh) 测量装置和测量方法
JP2024059119A (ja) 測定装置
CN114966721A (zh) 测距装置和测距方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230712

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20231014

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240322

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240402

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240419