JPH03503680A - 光電子工学式角度測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光電子工学式角度測定システム 本発明は、光電子工学式角度測定装置、２次元（空間）角度測定用のかかる装置 の較正方法、及び位置・形状測定システムにおけるかかる装置の使用、並びに表 面上の複数の点の３次元座標の同時測定用の光電子工学システムｊこ関する。

より特別には、本発明は、点状の活性光源、又は請求の範囲第１項の前文に示さ れたような光源により照明された点の、２次元の方向を測定するための光電子工 学式センサーに関する。この光電子工学式角度測定装置は、高精度の基準角度を 使用し、光源、又は１つ若しくは複数の光源により照明された光反射点の２次元 （空間的方向）の角度測定のために１回だけ較正される。

更に、本ｉ＆明は、請求の範囲第６項の前文に示されたような角度センサーを少 なくも２つ備え、１つ又は複数の光源、あるいは１つ又は複数の光源で照明され Ｉ；光反射点のための空間座標測定用の一般的な光電子工学式システムに関する 。このシステムは、目標の位置、方向、及び／又は表面形状の非接触測定に応用 される。

本発明は、前記光電子工学式センサーのレンズシステムの回転軸の位置決定方法 、並びに光源又は光源により照明される点の２次元の角度方向を測定する前記光 電子工学式センサーの較正方法を含む。

更に、本発明は、角度センサーと表面上の複数の光点を投射するように設計され ｔ；装置とを組み合わせて具備し、請求の範囲第１ｆ項の前文に示されたような 、表面上の複数の点の座標を同時測定する光電子工学システムに関する。この装 置は、１つ又は２つの格子よりなり、この格子は、例えば、アプライド・オプテ ィックス、Ｖｏｌ、２３、Ｎｏ、　２、（１９８４年１月１５日）、ｐｐ、３３ ０〜３３２に説明されＩ；ように、平行な光ビームを表面上の点光源のパターン に焦点を結ぶ複数のビームに分割する。

非接触角度測定は手動で目標をねらう経緯儀を使用して行うことが都合よい。こ の分野における技術情況は、カーン及びワイルド・ラインｌ二より製造されたよ うな全自動式のサーボ制御経緯儀である。かかる装置は、もし目標の概略の位置 が分かれば、既知形状の目標に自動的にねらいを付けることができる。これによ り、２次元の角度を自動的に読み取ることができる。経緯儀がサーボモーターシ ステムを使用して各目標に向かって物理的に方向付けられるという事実は、シス テムの測定頻度が極めて限定されることを意味する。

非接触の自動的な形状測定は、例えば自動車工業において、表面の輪郭を測量す るｔ；めに大きく要求される。今日では、機械式座標測定機械（ＣＭＭ）がこれ らの用途に使用される。ＣＭＭは高価で複雑で且つ融通性に欠け、そしてその大 多数は表面に直接接触する。これらの限界のため、この装置は生産ライン設置に は不適であり、従って現在の品質管理はテンプレートによる局部的な試験に基づ いている。

現在の光電子工学システムはその測定原理により３種の範瞬に分類できる。即ち 、構造化された光、レンジ測定（光学的レーダー）及び三角測量の技術である。

構造化光技術は、形状を測定するためにその表面上への光の点又は線の投影に基 づく、例えばモアレ技術である。この技術の共通した特徴は、投影されたパター ン像がビデオカメラ又は普通の写真を使って記録されること、及び実際の設置に おいてシステムを較正するには基準表面又は基準のパターン像が必要なことであ る。

通常、レーザーパルスの飛ぶ時間の測定に基づくレンジ測定技術は、深度分解能 は非常に良いが横方向の分解能は低く且つ測定領域が限定される。

幾社かが、例えばノルウェーのシーテックス社又はフランス社のセゲムが、三角 測量法に基づく光電子工学式システムを製造している。これらのシステムは、１ つの光電子工学式センサーを使用し、その三角測量計算用の第２の既知方向とし てレーザービームの方向を含む。レーザービームを正確且つ安定して方向付けす ることの困難さがシステムの精度を制限し、現場での較正が必要である。固定す ることが必要であるので、既知の基線が作業範囲の融通性を限定する。

現在の測定技術の欠点を克服し、任意の目的物の位置、方向及び／又は表面形状 を静的又は動的に高精度にて測定のできるシステムを得ることが本発明の目的で ある。

更に、工場で１再較正されそして高精度測定用でしかも全自動の非接触式角度セ ンサーを提供することが本発明の目的である。座標システムの規定を除いては、 測定の設置を更に較正することは不要である。更に、本発明の目的は、角度セン サーがいかなる可動部品もなく、背景光にほぼ無感応であり、且つ幾つかの点を 同時に測定できることにある。

最後に、本発明は表面上の複数の点の３次元座標の極めて迅速且つ正確な測定を 可能にする。

本発明により、序論において述べられＩ；本センサーの特有の特徴は、光源又は 照明された点の像の位置からの該光源又は照明された点の空間方向を、感光要素 アレイの局部的座標に記録するように計算する手段を備え、該手段は２次元較正 表を含み、該較正表は、較正により一度作られると、何等の再較正も必要とする ことなく角度センサーが種々の位置において使用されることを許容し、該較正は 、 レンズの光軸をＸ軸と定義しＩ；とき、取り付は装置の垂直方向対称軸は水平方 向角度を定める軸である角度センサーの２軸を定め、そして垂直方向角度を定め るｙ軸を前記Ｘ軸及びｚ軸と直交するように定め、前記センサーの回転軸に相当 する位置において角度センサーに取り付けられた調整可能な前記取り付は装置の 位置を修正すること、角度センサーを回転テーブルの頂部の上に取り付は且つ光 軸が水平方向であることを確実化するように水平にすること、２つの光源及び回 転テーブルの回転軸を通る直線が引けるように最低２つの光源を光学軸とほぼ同 じレベルに取り付けること、角度センサーの回転位置がどこｌこあろうとも２つ の光源の像が重なるまで回転テーブルへの角度センサーの取り付けを調整しそし てこの位置において角度センサーへ前記取り付は装置を締め付けることによる、 角度センサーレンズの回転対称中心の決定から成り、角度センサーを前記回転テ ーブルの頂部の上に取り付は且つ角度センサーの回転軸の１つが正確に垂直であ り回転テーブルの回転軸と平行又は一致するように水平にすること、光源又は被 照明点の線状アレイを前記回転軸に平行に取り付けること、及び角度センサーを ステップ状に回転させる一方、角度と感光アレイ上の像の位置との間の数学的関 係が計算できるように光源又は被照明点の線状アレイ及び対応した回転テーブル の角度を各ステップ毎に同時に記録すること、更にこの処理を角度センサーの第 ２の回転軸について繰り返し、統いて水平方向角度及び垂直方向角度として与え られｔ；空間角度に対する像の座標に関する前記２次元較正表の確立のため総て のデータを処理することによる、高精度回転テーブル及び光源又は被照明反射点 の線状アレイの使用による前記２つの回転軸に関する角度測定用の前記角度セン サーの較正、の諸段階から成り、 前記較正表は明確且つ既知のスペクトル分布を有する光源を使用して得られ、 前記感光要素の寸法の部分に対する角度測定の分解能及び精度を改良するために 、多数の隣接した感光要素により記録されｔ；強度の値の統計的解析のｔ；めの 手段を備える、 ことを特徴とする。

感光要素は、例えばＣＣＤセンサー又はＣＩＤセンサーでよい。レンズの回転対 称の正確な規定された中心は、総ての点がセンサーの同じ点に結像するこの点に 対して同じ方向を有することにより、空間方向に対する明確な規定を与える。

角度センサーの使用は、較正に使用されたものと同じスペクトル分布を育する活 性光源又は活性光源により照明された光反射点への方向の測定に制限される。こ れは高い信号雑音比が得られ、且つ色収差が誤差を太きくさせないので高い測定 精度が保証される。

本発明により、光電子工学式角度センサーの較正に使用される光源の前記線状ア レイ用の２種の実際的な装置が提案される。多数記録が可能で、従って高精度を 確保できる自動化された較正方法が提案される。

本発明により、上述の一般的な形状測定システムの特徴は、前記システムは提示 されＩ；像処理ユニットを備え、該ユニットは各光源又は被照明点に関する各角 度センサーにより記録された像を２次元角度値に処理し、 前記システムは各光源又は被照明点の座標計算用のデータ処理器を備え、 前記データ処理器は、 水平で且つ既知の位置へ角度センサーを取り付け、更に既知であり従って共通基 準点として使用される位置に置かれた光源又は被照明点の測定された空間方向か らこれらの方向を計算することによるか、 又は既知の全体的座標における少なくも３つの点光源の測定された方向に基づい て角度センサーの位置及び方向を計算するために前記データ処理器を設計するこ とによるか、又は多数の与えられた光点のうち相互の離れた距離が少なくも２点 において既知であり旦つ該２点に対する第３の点の位置が全１　　　　　　　座 標システムの方向付けを定めるような、与えられた多数の光点の測定された方向 に基づき角度センサーの位置と方向とを計算するように前記データ処理器を設計 することによるか、のいずれかによる、個々の角度センサーの内部座標システム と全体的座標システムとの間の関係を得る手段を備えている。

角度センサー及び一般的形状測定装置、並びに前記システムの応用の別の特徴が 、統いた請求の範囲において与えられる。

表面上に位置する複数の点の空間座標を測定する光電子工学式システムの特色の ある特徴は、 光ビームを放射する方向付けられた光源、複数の光学繊維より作られた回折格子 又は技術的にこれに相当する回折格子、及び表面を横切る曲線を形成する明確な 個別の点光点パターンを得る焦点用光学素子から成る、一点一点表面を照明する 手段と、 前記角度センサーに対する空間方向として投影された光点の位置を記録するため の最低２つの角度センサーを、角度センサーに対する記録された空間方向に基づ き各々の個別の光点の空間座標を計算する手段とを備えることにある。

本発明の別の特色ある特徴は添付図面を参照した本発明の非限定的な例示の以下 の説明において与えられる。

第１ａ−ｂ図は、角度センサーの基本的構成要素を示す。

第１ｃ図は、下方からの角度センサーを示す。

第２ａ”ｃ図は、角度測定厘理を示す。

〜第３ａ−ｂ図は、回転対称の中心に関する角度センサー取り付けの調整方法を 示す。

第４ａ−ｃ図は、照明されたストリング又はスリットを使用した角度センサー較 正方法を示す。

第４ｄ図は、水平方向及び垂直方向の角度較正用の角度センサー取り付は台を示 す。

第５ａ−ｂ図は、角度センサーを傾は回転させるＩ；めに使用される機械装置を 示す。

第５ｃ図は、垂直方向角度較正のために角度センサーを傾は回転させるために使 用される機械装置を示す。

第６ａ−ｃ図は、活性光源又は被照明点のアレイを使用した角度センサー較正方 法を示す。

第７図は、一般的な形状測定システムの図式的ブロック図である。

第８ａ−ｄｒｊｇＪは、形状測定システムの種々の応用例を示す。

第９〜ｌＯ図は、直線に沿って複数の焦点を形成するだめのレーザービームの複 数ビームへの分割を示す。

第１１図は、焦点の２次元パターンを形成するための２つの相互に直交する格子 の使用を示す。

第１２図は、２つの角度センサー、レーザー及び焦点の２次元パターンを形成す るために使用される２個の格子を備えた表面輪郭測量用のシステムを示す。

第１３図は、１つの格子及び表面走査用の回転鏡の使用を示す。

位置及び形状測定のための本発明は、第１図に示されたような全自動式且つ正確 に工場較正されｔ；角度センサーに基づく。角度センサーは通常のソリッドステ ートのビデオカメラのように組み立てられ、カメラハウジング１、レンズ２、及 び感光要素１１の２次元アレイ３を備えている。レンズは標準球面カメラレンズ であり、要求される視野により主として決められる焦点距離を有する。もし、レ ンズが非反射コーティング又は光学的フィルターを備えるならば、これは使用さ れる光源のスペクトル分布に適合しなければならない。感光要素は、例えばＣＣ Ｄ　（電萄結合素子）又はｃｒＤ（電荷注入素子）とすることができる。高精度 仕様のｔ；め、入手可能の最高の分解能のアレイが使用される。測定速度を最優 先とするシステムでは、より低い分解能のアレイが使用される。

この形式のカメラは市場で入手可能である。このカメラは、レンズが明確且つ既 知の回転対称中心７を持つことにより角度センサーに作られる。この中心は、こ れに対して同じ方向に置かれた点の像が正確に重なることによって定義される。

この対称中心は常に光軸上に位置する。空間方向は２つの直交軸に対する角度と して与えられる。この場合、前記対称中心に原点を有し光軸に直角な相互に直交 する軸の任意の対が使用できる。り室上、水平方向及び垂直方向の軸が使用され る。この２軸はカメラハウジングの水平方向及び垂直方向軸と平行である。機械 的取り付は用装置４は、回転の垂直軸６を決めるためにスリット８及びポルト９ の使用により調整することができる。球面光学素子のため、対応する水平方向回 転軸は、垂直軸及び光軸とのその直交性により規定される。

角度センサーはこれら２つの回転軸に対する２次元角度の測定により較正される 。

第２ａ図は空間方向の測定原理を示す。角度センサーの全自動機能は例えば発光 ダイオードのような活性光源、又は例えばレーザーやレーザーダイオードのよう な活性光源により表面に向けて照明された点ｌＯの使用に基づく。レンズ２は、 被照明点１２のような、感光要素１１のアレイ３上に点光源ｌＯの像を作る。像 は、点光源ｌＯの寸法、及びレンズ２の光学的分解能により与えられた強度分布 で多数の感光要素１１を照明する。アレイ上の光点１２の位置は結像された点ｌ Ｏへの空間方向の独自の尺度である。空間方向は２つの角度σ及びβとして与え られる。

βは空間方向と角度センサーにより与えられた対称水平平面との間の角度であり 、ａは光学軸と対称水平平面上への点光源ｌＯの投影方向との間の角度である。

光学軸に沿った点に対してはσ及びβは共に０である。

大多数の応用については、感光アレイの分解能はそれ自体低すぎる。

分解能の改善のために、アレイ上の光点の位置は、例えば第２ｂ図及びＭ２ｃ図 に示されたような重心計算のような、強度分布の統計的解析を使用してより正確 に計算される。

レンズ２は、角度センサーの測定領域を限定する口径角度を有する。

典型的な視野は水平方向及び垂直方向とも３０°である。レンズのびずみ特性は 較正方法により修正され、従って歪みの無いレンズは要求されないのでレンズ歪 み特性に対する厳密な要求はない。この大きな視野のため、通常タイプの又は自 動式経緯儀のように測定点をねらうための角度センサーの機械的回転は全く避け られる。角度センサーは固定焦点距離において較正される。視野のレンズ深度は 角度センサーの長手方向作業範囲を制限する。

角度センサーは、通常、可視又は近赤外線スペクトル領域の明確なスペクトル分 布で発光している光源の方向を測定するように設計される。

焦点面、従って光点の像の位置は光のスペクトル分布に依存する。従って、角度 センサーは規定された波長において使用されるように較正され、較正は活性光源 又はこのスペクトル分布を有する光源により照明された点を使用して行なわれる 。この技術は高精度を確実化し、且つ背景からの問題の点光源の自動的分離を可 能にする。信号対雑音比は、光源のスペクトル分布に適合した光学フィルターを 使用して改善される。フィルターは、レンズシステムへのその光学的影響のｔ； め、較正以前に取り付けなければならぬ。

角度センサーの提案された応用は高精度角度測定に依存する。従って、回転対称 の中心を判定し角度センサーを較正する正確な方法が必要である。高い較正精度 を得るためｌこ、大量の校正測定を行わねばならない。

従って、全自動較正方法の開発には大量の作業を行わねばならない。

導入部分において述べｔ；ように、本発明は光点に向かう方向の明確な規定を与 える回転対称の中心の存在に基づく。レンズの回転対称の中心の定義は、この点 に対して同じ方向に位置する総ての光源又は照明された点が正確にレンズの焦点 面の同じ点に結像されることである。これは、感光アレイにより記録された強度 最大の位置がかかる点の総てについて同じであることを意味する。この定義は、 第３ａ図及び第３ｂ図に示されたような取り付は用設備の位置の調整に使用され る。

角度センサーは回転テーブル１３の頂部の上に取り付けられ且つ水平にされる。

最低２つの光源１４．１５が、角度センサーの水平方向対称面に並べて取り付け られる。第３ｂ図のように上方から装備を観察したとすれば、回転テーブルの回 転軸及び２つの光源を通り正確に直線を引くことができる。２つの光源のレベル は、感光アレイ上の２つの異なった像の点を形成するように多少異なることが許 される。レベルの差が大きくなるとレンズの歪みのため誤差を生ずる。２つの光 源の相互分離はレンズの視野深度によって制限される。

調整可能な取り付は装置４は、２つの像点の強度最大の水平方向位置が角度セン サーの任意の回転角θと一致するま、でレンズの光軸と平行に動かされる。最大 強度を得るために、角度センサーはその視野のちょうど限界まで回転される。取 り付は装置はポルト９を使用して正確な位置に固定される。

この方法はレンズの垂直方向回転軸６（ｚ軸）を決定し、従って回転対称中心の 明確な定義は、２軸６が光学軸５と交差する地点である。従って、取り付は装置 は、水平方向角度を規定する垂直方向回転軸を決定する。

対称の第３の軸（ｙ軸）は、上述のように光軸及び垂直軸と原点を共通とし直交 することにより定義される。通常の角度センサーはこの軸に対する何等の取り付 は装置も有していない。取り付はブラケット１９は、後述するように、較正実施 のため、この軸を決定するために使用される。

このブラケットは較正後は取り外される。

角度センサー較正方法の原理は、回転テーブルの頂部に角度センサーを取り付け 、回転テーブルをステップ状に回転させながら回転角の関数として光源又は被照 明点の線状アレイの像の位置を記録することにある。

角度センサーは実際の測定袋ｆｌｔど類似の条件下で較正すべきである。別の２ 種の較正方法が開発されている。点状の活性光源を使用する技術が後述される。

より簡単な較正方法は、個別光源を線状の光源、例えば照明されたストリング又 はスリットで置換することに基づく。

線状光源の使用による較正が第４ａ図に示される。角度センサーは回転テーブル １３の頂部の上に取り付けられている。回転テーブルは、高精度の角度基準を備 え、且つ自動作動ができるようにサーボ制御される。

角度センサーは水平にされ、取り付は装置の位置は上述のように調整される。こ のようｌこして、角度センサー及び回転テーブルの回転軸が一致する。線状の装 置が垂直方向に取り付けられる。次の説明においては、ストリング１６がかかる 線状の装置の一例として使用される。しかし、例えばスリットを、照明技術を除 き、同様な方法で使用できる。ストリングの場合には、これは、角度センサーに より記録される拡散反射光を与えるように照明される。スリット使用の場合には 、これは、照明された背景の前面に狭い照明線を形成するように取り付けられる であろう。

正確に垂直方向にストリングを取り付ける最も容易な方法は、これに下げ振り１ ７を取り付けることである。ストリングの長さは角度センサーの垂直方向視野と 一致する。ストリングは光源１８により照明される。

この照明はストリングの全部又は一部を照らす。実際の測定装置に使用される点 状の光源とのよい′ｌＲ似を得るために、点々の照明を使用することができる。

このような場合、回転鏡の使用により光点がストリングを昇降するようにさせる ことができる。

ストリングの像は、第４ｂ図に示されＩ；ような線状の強度分布を持つ。

この線は第４ｃ図Ｊ二示されたようにレンズの歪みにより与えられた曲率を有す る。テーブルはステップ状に回転させられるので、感光アレイにより記録される 線の像の位置は回転角の関数として測定される。別の方法として、固定角度セン サーを使用し、レンズの光軸に対して正確に規定された方法でストリングを直線 的且つ水平方向に動かすことにより同様な結果を得ることができる。

較正手順は、角度センサーをその光軸の回りで９０′回転させ、これを第４ｄ図 に示されたようにブラケット１９を使用して回転テーブル１９の頂部に取り付け た後に、繰り返される。２組のデータが２次元較正表を形成するために処理され 、対応する像処理ユニットの２次元記憶アレイ内に蓄積される。

第２の較正方法は、垂直方向の１次元アレイに取り付けられた複数の光源の使用 に基づく。所要の精度を得るｌ；めには、多数の光源が全垂直視野をカバーしな ければならない。本発明により、角度センサーを断続的に傾けていく方法を使用 し、光源の数を増加することなく精度を改良できる。各傾斜位置において、感光 アレイの一部が較正される。この方法を使用し、光源を、垂直方向視野の一部分 だけをカバーする短い１次元アレイに減らすことができる。

第５ａ％５ｂ％及び５０図に示されたような２種の専用の機械的傾斜装置２１及 び２３が、光軸に直角な水平方向軸の回りで角度センサーを傾斜させるために開 発された。この２種のどちらかの装置２１又は２３は、２つの回転軸のどちらを 較正するかに応じて使用される。垂直軸を較正するには、それぞれ角度センサー 及び回転テーブルに取り付けられたブラケット２０及び２１より構成される装置 が使用される。２つのブラケット２０．２１は回転アダプター２２を使って連結 される。水平軸の較正には、ブラケット２３が回転アダプター２４を使用して角 度センサーに取り付けられる。

傾斜装置を有する角度センサーが回転テーブル１３上に取り付けられ水平にされ る。装置はｇ６ａＦ！！Ｊに示される。この水平にされた位置において、角度セ ンサーは、第６ｂ図に示されたように、垂直軸（２軸）の回りを回転する。第６ ｃ図に示された較正曲線は、回転テーブル１３の角度と個々の光源２５〜２７の 像のセンサー位置との同時測定により得られる。この位置においては、感光アレ イの中央部分が較正される。アレイのその他の部分を較正するには、角度センサ ーはＭＢｄ図に示されるように傾けられる。傾斜角が測定され、この方法が繰り 返される。即ち、回転テーブルは、全視野が完全に調査されるまで、回転角及び 像の位置を同時に記録しながら断続的に回転させられる。

傾斜角はクリツメ−ターを使用して測定できる。また、（第２ａ図においてσ− 〇又はβ−０に相当する）２つの対称面において予備較正されＩ；角度センサー 自体を使用することができる。かかる較正は、角度センサーの中心と同じ高さに 取り付けられた１つの光源の使用により行なわれる。傾斜角測定のｊ；めのこの 方法を使用するには、光源はちょうどこの高さに取り付けねばならない。

角度センサーをその光軸の回りで９０６回転させ、較正が繰り返される。この位 置においては、取り付は用ブラケット２３が使用される。角度センサーは再び水 平軸の回りで傾けられることに注意されたい。

記録されたデータに基づいて２次元較正表が計算され、２次元記憶アレイの対応 する像処理ユニット内に蓄積される。

上述の線状光源を使用する場合には、光源をレンズの光軸の対して正確に規定さ れた方法で小刻みに直線的に水平方向に動かし得るような装置に取り付けるなら ば、回転テーブルは固定角度センサー取り付は台により置換できる。

総ての較正曲線は、参照としての回転テーブルを使用し既知の位置の光源の角度 を測定して確認できる。

前記角度センサーは利用状態に応じて直ぐ使用できる多数の異なった測定システ ムの解決と組み合わせることができる。一般的なブロック線図が７図に示される 。この図式的な図面は、２つの角度センサー２８ａ１ｂから構成され、多数の光 源の空間位置を測定できるシステムを示す。

像のデータは、角度センサーから、個々の感光要素の各々のアナログ形式又はデ ジタル形式の一連の強度の値として、提供された儂を処理するユニット２９ａ％ 　ｂに送られる。

像処理ユニットにおいては次の作業が実施される。

−露光時間制御、 −強度の値のデジタル化、 −２次元記憶アレイ内へのデジタルデータの蓄積、−光源の無点灯時に測定され 蓄積された像として与えられた背景の光雑音像の引き算、 −多数の強度最大の推定位置を見出だすためのピーク値検出、−感光要素の座標 システムにおいて与えられた個々の光点の各々の正確な像の位置の計算、 −別々のした記憶アレイに蓄積された２次元較正表を使用した像の位置座標の水 平方向及び垂直方向の軸に対する角度値への転換。

本システムは、活性光源の相互位置が明確である限り、活性光源を多数同時に扱 うように設計されている。

角度値は更に計算するために中央データ処理器３０に送られる。データ処理器の 標準板は三角測量法又は写真測量法を使用した３次元ＭＩＩｌの計算のための手 段を備える。別の特徴は応用及びシステム構成に依存する。典型的な応用が以下 説明される。

像及びデータの処理ユニットの設計は市場で入手可能な像処理のハードウエア及 びソフトウェア要素に基づく。

データ処理器はこれに接続されＩ；コンソール３１を有する。このコンソールは モニター及びオペレーターか制御する機能のためのキーボードから構成される。

例えば、このユニットは、測定結果のオンライン及びオフラインの表糸用に使用 される。

表面上の点を照明するためにレーザー又はレーザーダイオードを用いた表面形状 を測定するシステムにおいては、レーザー３３及び２重軸の鏡３４を制御するた めに駆動装置３２がデータ処理器に連結されている。

鏡は、光ビーム３５を表面に向け、２次元の表面３６を走査するために使用され る。

個別の活性光源３８〜４０、例えば発光ダイオードを使用する場合には、これら は駆動ユニット３７を経由してデータ処理器に接続される。

駆動ユニットは光源に電力を供給し、ｆ−夕処理器により与えられたタイミング ｆｆ１ｉ４こよす露光信号をオン中オフさせるタイミング回路を有する。

第８ａ図は、点光源又は被照明点の３次元座標を測定するための、このシステム の基本的応用方法を示す。最低２つの角度センサー２８ａ１ｂが基準点４１に対 する点３８の水平方向及び垂直方向の角度を測定する。この応用に対しては、デ ータ処理器は市場で入手可能な通常の三角測量ソフトウェアを備えている。この ソフトウェアは、２つの角度センサー及全体的！欅システムにおいて与えられた び基準点の既知の座標に基づく。

全体的座標システムに対する角度センサーの位置及び空間方向を測定する別の方 法がある。素朴な方法は、普通の測量技術を使ってそれらの位置を測定し、既知 の位置にある基準光源を使用してそれらの方向を見出だすことである。この方法 を使用するためには角度センサーは水平でなければならない。より洗練されＩ； 方法は、既知の全体的座標において３つの光源の相対的角度を測定し、これらの 測定値から角度センサーの位置と方向とを算出することである。第３の方法は、 バンドル（ｂｕｎｄａＩｅ）調整法であり、これは、多数の光源の相対的角度、 それらの内の少なくも２つの光源の既知の相互距離、及び座標システムの方向を 定める第３の光源の座標の測定に基づく。バンドル調整方法は重複測定のため正 確な方法である。データ処理器は使用される方法のためのソフトウェアを備える 。この開始ルーチンは、角度センサーが方向を変え又は別の位置に動かされる毎 に実施しなければならない。

２つ以上の角度センサーの使用は冗長度を増し、従って測定の信頼性及び精度を 改良する。角度センサーを２つだけ使用するときは、冗長度は２座標に対して行 なわれる。

第８ｂ図に示されるように、目的物４２の位置及び方向の６つの自由度を測定す るには、目的物に取り付けられた最低３つの光源３８〜４０を必要とする。光源 の位置は目的物の座標システムメニおいて既知でなければなれない。３つの光源 の全体的座標は、上述のように最低２つの角度センサー２８ａ、ｂ及び基準光源 ４１を使用して測定される。測定されＩ；全体的座標とこれｔ；対応する局部座 標との関係は、全体的座標に対する目的物の座標システムの位置及び方向を計算 するために使用される。

冗長度、従って改良された精度は、角度センサー又は光源の数が増すと得られる 。

第８ｃ図は輪郭測定への角度センサーの応用を示す。最低２つの角度センサー２ ８ａ％ｂが照明された点３５の３次元座標の計算に使用される。被照明点は、レ ーザー３３、及びレーザービームを目的物３６の方に向けるＩ；めに使用される ２重軸の鏡３４より成るレーザー走査システムにより作られる。レーぜ一ビーム は最小寸法にされた光点が得られるように焦点合わせされる。示されｔ；２重軸 鏡の使用と同様に、レーザー自体を２重軸回転システムを使って回転させること ができる。

レーザー、２重軸鏡、動的な焦点合わせ用モジュール及び駆動用電子装置よりな るレーザー走査システムは市場で入手可能である。

上述のように、レーザー走査駆動装置はデータ処理器により制御される。鏡は断 続的に回転させられ、その角度ステップの刻みは測定精度の要求により決められ る。データ処理器には、インテリジェント式表面走査用のソフトウェア、例えば レーザービームが表面に当たりＩ；か否かを記録し、あるいは角度の刻みを表面 の湾曲に適合させるためにレーザービームの角度の関数として測定角度の変化を 算出するソフトウェアがある。

データ処理器は、測定された座標値に基づき表面形状を記述する数学的モデルを 計算するソフトウェアを有する。データ処理器は、例えば測定結果と通常の設計 パラメーターとを比較するために、使用者のＣＡＤ（コンピューター支援設計） システム・＼とインターフェースできるように設計される。

上述の方法を使用し１；場合、３次元表面座標は全体的座標値として与えられる 。全体的座標は、目的物用の局部座標システムに転換できる。

例えば、目的物が既知の局部的座標を有する最低３つの基準点を持てば、これは 容易に行える。これらの点の全体的座標の測定が座標転換に必要な情報を与える 。

レーザー走査技術の応用は、システムが１つ１つ各点の座標を測定すること、及 びシステムが機械的運動部品を有することによって制限される。レーザービーム の再指向及び感光アレイからの総てのデータの転送は、いずれも時間のかかる作 業である。

多数の工業的応用に対しては、測定すべき本質的特徴は、数の限られた重要なチ ェックポイントにおける製造目的物と設計モデルとの間のずれである。本発明に よるシステムは、第８ｄ図に示されるように、重要なチェックポイント４６〜４ ８に向かって方向が固定されて取り付けられた多数のレーザー又はレーザーダイ オード４３〜４５を使用して適用できる。すべての照射された点は、並列して処 理することができ、すべての本質的な大きさのずれの非常に高速な提示を与え得 る。

この方法は、個別の光源が各点ごとの測定のために必要とするため、費用がかか り、少数のチェックポインしか使用できない。

上述の両輪郭測定技術の不利益は、表面上に焦点合わせされた光点のパターンを 投影する投影装置の使用によって作られた多数の被照明点の空間座標の同時測定 により克服される。かがる装置は、アプライド・オプティクス、Ｖｏｌ。２３、 Ｎ０９２、（１９８４年１月１５日）、ｐｐ。

３３０〜３３２Ｊこ記載のような最近市販の回折格子から作ることができる。こ れは、各繊維が円柱レンズとして作用する平行な光学繊維に基づくものである。

個々の繊維からの投射光は干渉して、理想的な干渉パターンに近いパターンを形 成する。この格子の特性の特徴は、光点の強度が均一であること、及び光点の直 径が０次のビームの直径に近いことである。かかる格子をレーザーの出力に取り 付けることにより、多数の光点は表面を横切る１つの線を形成する。

被照明点の２次元パターンは２種の方法で作ることができる。その内の１つは、 １つの格子を使用し、更に表面を横切って光点の線を動かすように一軸の回転鏡 を使用することである。別の方法は、２つの格子を光点の２次元パターンを作る ように一緒に取り付けることである。

普通の、又はホログラフの回折格子と技術的に同等の手段を同様な方法で使用す ることができる。しかし、上述の形式の角度センサーを使用した場合、普通の回 折格子は、強度及び光点寸法のより大きな変動のために応用可能性がより小さい 。

格子４９は、第９図に示されたような単層に並べられた多数の平行の光学繊維５ ０から構成される。第９図は格子の断面を示す。各繊維５゜は円柱レンズのよう に作用する。入射平面波５１が分割され、繊維５゜により格子の直ぐ後ろの点５ ２に焦点を結ぶ。これらの点から均一な強度の広角度の円柱波５３が放射される 。こうして各繊維５０を点光源５２として考えることができる。得られた回折パ ターン５４は無限に小さいスリット輻を持った普通の格子のパターンに相当する 。このような理想的な格子は無限の数の均一な強度最大を与える。光学繊維格子 を使用すれば、典型的な３０〜５０の強度最大は、０次のビームの５０％以上の 強度である。

表面上に多数の光点を投射するように設計されＩ；完全なシステムが第１Ｏ図に 示される。これは、レーザー５５、繊維格子４９及び焦点用光学素子５６から構 成されている。平行レーザービーム５７は格子４９により回折され、面３６上に 焦点を合わせられる。光学的の設計は、焦点距離及び光点寸法に関する仕様に依 存する。格子は、表面を横切る曲線を形成している光点５８として投影された多 数のビームに、レーザービームを分割する。回折されたビーム間の相対角度は一 定であり、そして繊維の直径の関数である。

焦点の光点の２次元パターンは付加的な格子５９を使用して得られる。

この格子は、第１１図１二示すように、光学ｍ維（スリット）が第１の格子４９ に対して回転されるように取り付けられる。９０°の相互回転が第１２図に示す ような光点の長方形パターンを生ずる。

第１２図には表面輪郭測定用の全システムの配置を示す。光点５８の２次元パタ ーンが、２つの回折格子４９．５９及び焦点用光学素子５６の使用により表面３ ６上に投影される。個々の光点の３次元座標が、例えば上述の形式のセンサーの ような２つの角度センサー６０ａ、ｂに対する各光点の空間角度の測定により見 出だされる。感光アレイが各像についての多数の強度最大を含むように、総ての 光点は同時に記録される。

このシステムは角度センサーからのデータを記録し処理するように設計されＩ； 前置処理器６１ａ％ｂを備えている。前置処理器の設計及び機能は、以下説明す るように使用される角度センサーの形式に依存する。

角度データは２つの前置処理器から３次元度標計算用のデータ処理器３０に転送 される。通常の三角測量法又は写真測量法が使用される。この計算は２つの角度 センサーからのデータ間の明確な相互関係の存在に基づいている。これは、どの 強度最大が特定の光点に対応するかを各角度センサー毎に同定する方法がシステ ムに必要であることを意味し、従ってデータ処理器は簡単な光点認識用のソフト ウェアを備えている。別の方法は、座標計算の前に手作業で各光点を同定するこ とである。

１つの格子を使用する場合には同定作業は簡単である。感光アレイを横切って強 度最大の曲線が記録される。曲率は目的物の形状に依存する。

第１３図には、表面３６を横切って被照明点５８の線を動かすことによって（第 １２図に示されたような）２次元光点パターンを作るために、１つの格子４９と 一軸の回転鏡３４とを使用する表面測量を図示する。

レーザー５５及び鏡３４は、データ処理器に接続された駆動ユニット３２により 制御される。鏡は、パターン密度の要求により与えられた角度刻みでステップ状 に回転させられる。光点の高密度の格子が表面形状の正確な記述を与える。デー タ処理器は、例えばレーザービームが目的物に正確に当たったかどうかを記録し 、又は角度刻みステップの長さが目的物の湾曲に適合するようにセンサー角度の 変化値を測定するための、インテリジェント走査制御のソフトウェアを備えるこ とができる。

以上説明された角度センサー及び一般的な形状測定システムは、ともにこの光投 影技術に極めて適切である。形状測定システムは最低２つの角度センサーを備え 、光ビームの空間方向はいかなる計算に使用されない。多数の光点の同時測定に は、それらの強度分布が比較的一様でなければならない。

しかし、本発明の光投影技術の応用はこの形式の角度センサーには限定されず、 その他の角度センサー、例えば自動経緯儀に適用可能である。

かかる経緯儀は通常１つの光点の測定に限られ、従ってデータ獲得時間が極めて 多くかかる。

三角測量解決を使って点の空間座標の計算するにためは、例えば２つの角度セン サーを使用して既知の全体的位置から２つの空間方向を測定しなければならない 。回折ビームの空間方向は、要求される方向の一つとして使用するには十分な精 度がない。

以上の説明及び続く請求の範囲は光学繊維の格子の使用に集中したが、請求の範 囲は、普通の回折格子、及びかかる回折格子の改良、並びにホログラフ格子によ うな技術的に等価の手段を含むものとして考えるべきである。更に、説明及び請 求の範囲は走査システムにおけるレーザービームを方向付けるＩ；めの鏡の使用 を述べているが、これは技術的に等価の機械的、機械光学的又は音響光学的な手 段を含むものとして考えるべきである。

本発明に基づいた種々のセンサー構成が以上説明された。これらの構成は種々の 工業的及び実験室的な応用を含むものである。

個別的光源の座標を測定する例は、韓装及び整列・＼の応用である。動的測定は 機械構造の動揺又は振動を測定するために適用できる。各光源の最適位置の関数 としてのその相互運動の駅、測は構造の振動モードの情報を与える。

以下のリストは目的物の空間位置及び方向の静的又は動的の測定例を示す。

−風洞又は空気力学実験室、あるいは高精度の要求されるその他の同様な応用例 におけるモデルの挙動、 −２つの目的物、例えばロボットの腕と加工品の相互位置決め（ドツキング）、 −製造又は貯蔵設備に８ける自動案内車両の案内の入力。

輪郭測定は、主として自動車及び航空機工業において製造される湾曲部品の品質 管理に使用される。機械的Ｉ！！標測定機械の現在の使用にはある種の限界があ り、従−）て正確な非接触測定システムに対する要求がある。以下は最も重要な 応用である。

−数値制御ミーリング機の使用、又１才薄板打抜き作業によって製造され乙湾曲 部品の品質管理、 −打ち抜き用工具の品質管理と変形検査、−例えば模型又は実寸の新製品の造形 的又は空気力学的モデルの表面のデジタル化。

表面形状の完全調査は、全表面を操作するレーザー操作システムを使用して得ら れる。この方法は、操作パターンを表面の寸法と形状、及び精度要求に容易に適 合させることができ、非常に柔軟性がある。

今臥打ち抜き製品の品質管理は機械的テンプレートの使用に基づいている。これ らは多数の重要なチェックポイントにおいて表面の形状を検査するために使用さ れる。異なった製品毎に、特定のテンプレートを作らねばならない。この品質検 査は時間がかかり、従ってその使用は概略見本検査だけに限られる。

上述のような多数の小さな光点を投影するシステムに基づく形状測定システノ、 か完全にこれ等テンプし・−トの使用を置き換える。本質的なデータは、ある重 要なチェックポイントにおける公称値からの実際の表面輪郭のずれである。本シ ステムは総ての生成光点を同時に取り扱うことができ、従ってかかるずれの罹め て迅速な提示を与える。公称値はＣＡＤべ−・スから直接読取れる。

２′ＩＬ格子を有する１つの投影システムが表面を横切るチェックポイントとし て約１０００個の光点を作り得る。多重投影ンステムを使用すればパターン密度 を更に増加できる。表面の調査は数秒間に完了する。かかるシステムは自動宜工 業における現在のテンプレートの使用を置換でき、更に直列生産ラインにおける 総ての製造部品の１００％の管理を許言する。これは、より迅速でより信頼性が あり更により柔軟な解決法を意味する。システム（ｊ、新しいテンプレートの製 造を要することなく、異なった表面湾曲のある別の生産ラインの検査に容易に適 合させ得る。

ある応用については、表面を横切る光点の線を生成する単一格子が適当である。

その例は、自動車のバンパー曲面の品質管理である。

もしごく少数のチェックポイントか必要でないならば、これらのチェックポイン トを、表面に向けＩ；格子の無い静止レーザー源を使用して照明することができ る。

提案された解決法を使えば、より頻繁で、且つより信頼し得る制御のため、及び 現在の技術の到達点を超えｊ；管理の実行可能性により、改良された品質が得ら れる。現在の技術と比較してその競争価格及び広い適応可能性のため、本システ ムの利益は非常に良好である。

大多数の応用に対して、本測定システムは、測定すべき目的物のある場所、例え ば製造う・イン又は部品製造業者の工場に輸送する必要がある。

これは、総てのハードウェアが容易に輸送でき、更にその操作が固定の角度セン サー位置に依存すべきでないことを意味する。本発明によるシステムは専用の測 定室を必要としない。更に、このシステムは工場環境向きの設計が可能である。

Ｆｉｇ、　　Ｉｃ ９度 Ｆｉｇ、　　２ｃ Ｆｉｇ、　　４ａ Ｆｉｇ、　　４ｂ　　　　　　　Ｆｉｇ、　　ｌ＋ｃ１　　　　自力ｔ１−ン゛ す°−Ａ唆イて１１７台す直方勾肉贋す七Ｌ Ｆｉｇ、　　ｔ＋ｄ Ｆｉｇ、　　６Ｇ Ｆｉｇ、　　Ｂａ Ｆｉｇ。　８ｂ Ｆｉｇ　　８ｃ Ｆｉｇ、　　８ｄ Ｆｉｇ、、　１１ 宝悴蝉審舗牛 ―暢１＾−−１−ｍ、　ＰＣＴ／闇！１９１０００３０

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．球面レンズと感光要素の２次元アレイとを備えた、点光源又は光源により照 明された反射点に向かう空間方向を測定する光電子式角度センサーであって、 前記光源又は照明された点の像の位置からの該光源又は照明された点の空間方向 を、感光要素の前記アレイの局部的座標に記録するように計算する手段を備え、 ここで、該手段は２次元較正表を有し、該較正表は較正により一度作られると、 何等の再較正も必要とすることなく角度センサーを種々の位置において使用する ことを許容し、 該較正は、 レンズの光軸をｘ軸と定義したとき、取り付け装置の垂直方向対称軸が水平方向 角度を定める軸である角度センサーのｚ軸と定義され、垂直方向角度を定めるｙ 軸が前記ｘ軸及びｚ軸に直交すると定義されるように、前記センサーの回転軸に 相当する位置において角度センサーに取り付けられた調整可能な前記取り付け装 置の位置を修正すること、角度センサーを回転テーブルの頂部の上に取り付け且 つ光軸が水平方向であることを確実化するように水平すること、２つの光源及び 回転テーブルの回転軸を通る直線が引けるように最低２つの光源を光軸とほぼ同 じレベルに取り付けること、及び角度センサーの回転位置がいかなる位置にあっ ても２つの光源の像が重なるまで回転テーブルヘの角度センサーの取り付けを調 整しそしてこの位置において角度センサーへ前記取り付け装置を締め付けること による、角度センサーレンズの回転対象中心の決定と、 高精度回転テーブル及び光源又は被照明反射点の線状アレイを使用すること、角 度センサーを該回転テーブルの頂部の上に取り付け且つ角度センサーの回転軸の １つが正確に垂直方向であって回転テーブルの回転軸と平行且つ一致するように 水平にさせること、光源又は彼照明点の線状アレイを該回転軸に平行に取り付け ること、及び角度センサーをステップ状に回転させる一方、角度と感光アレイ上 の像の位置との間の数学的関係が計算できるように光源又は被照明点の線状アレ イ及び対応した回転テーブルの角度を各ステップ毎に同時に記録すること、この 手順を角度センサーの第２の回転軸について繰り返し、続いて水平方向角度及び 垂直方向角度として与えられた空間角度に対する像座標に関する前記２次元較正 表の確立のために総てのデータを処理することによって、これら２つの回転軸に 対する角度測定のために前記角度センサーを較正することから成り、 前記較正表は正確に規定され且つ既知のスペクトル分布を有する光源を使用して 得られ、 更に、前記感光要素の大きさの一部分に対する角度測定の分解能及び精度を改良 するために、多数の隣接する感光要素により記録された強度の値の統計的解析を 行う手段を備えていることを特徴とする光電子式角度センサー。
2. ２．点光源又は光源により照明された反射点に向かう空間角度を測定する、球面 レンズ及び感光要素の２次元アレイを具備した角度センサーに関する方法であっ て、 前記センサーは較正により一度較正されると、何等の再較正も必要とすることな く角度センサーを種々の位置において使用することを許容し、該較正は、 レンズの光軸をｘ軸と定義したとき、取り付け装置の垂直方向対称軸が水平方向 角度を定める軸である角度センサーのｚ軸と定義されも、垂直方向角度を定める ｙ軸が前記ｘ軸及びｚ軸に直交すると定義されるように、前記センサーの回転軸 に相当する位置において角度センサーに取り付けられた調整可能な前記取り付け 装置の位置を修正すること、角度センサーを回転テーブルの頂部の上に取り付け 且つ光軸が水平方向であることを確実化するように水平すること、２つの光源及 び回転テーブルの回転軸を通る直線が引けるように最低２つの光源を光軸とほぼ 同じレベルに取り付けること、及び角度センサーの回転位置がいかなる位置にあ っても２つの光源の像が重なるまで回転テーブルヘの角度センサーの取り付けを 調整しそしてこの位置において角度センサーへ前記取り付け装置を締め付けるこ とによる、角度センサーレンズの回転対象中心の決定と、 高精度回転テーブル及び光源又は被照明反射点の線状アレイを使用すること、角 度センサーを該回転テーブルの頂部の上に取り付け且つ角度センサーの回転軸の １つが正確に垂直方向であって回転テーブルの回転軸と平行且つ一致するように 水平にさせること、光源又は被照明点の線状アレイを該回転軸に平行に取り付け ること、及び角度センサーをステップ状に回転させる一方、角度と感光アレイ上 の像の位置との間の数学的関係が計算できるように光源又は被照明点の線状アレ イ及び対応した回転テーブルの角度を各ステップ毎に同時に記録すること、この 手順を角度センサーの第２の回転軸について繰り返し、続いて水平方向角度及び 垂直方向角度として与えられた空間角度に対する像座標に関する２次元較正表の 確立のために総てのデータを処理することによって、これら２つの回転軸に対す る角度測定のために前記角度センサーを較正することから成り、 前記角度センサーは、正確に規定され且つ既知のスペクトル分布を有する光源を 使用して較正され、 前記感光要素の大きさの一部分に対する角度測定の分解能及び精度を改良するた めに、多数の隣接する感光要素により記録された強度の値の統計的解析を行う手 段を備えていることを特徴とする方法。
3. ３．前記光源又は被照明反射点の線状アレイは、角度センサーの視野の１次元の 長さに相当する長さを有しそして正確に規定され且つ既知のスペクトル分布の光 によって照明される垂直方向に取り付けられた線状装置、例えばストリング又は スリットにより置き換えられることを特徴とする請求の範囲第２項に記最の方法 。
4. ４．前記光源又は被照明反射点の線状アレイは、垂直方向視野の小部分だけがア レイの長さによってカバーされるように取り付けられた少数の光源から構成され 、回転テーブルの頂部の上に取り付けられた角度センサーの視野の一部だけが校 正され、そして、各傾斜位置において感光アレイの一部が較正されるように、角 度センサーの視野のその他の部分け光軸に直角な軸の回りに角度センサーを段階 的に傾け得る取り付け装置を使用して較正され、観察された像の座標と回転テー ブルの角度との間の関係の計算のために使用される傾斜角度が測定されることを 特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
5. ５．較正用の回転テーブルの使用は、角度センサーの回転載の１つが正確に垂直 になるように角度センサーを水平にするニと、及び前記光源又は被照明点の垂直 方向に取り付けられた線状アレイをセンサーの光軸を横切る既知の方向に直線的 に動かすことによって置き換えられ、前記光源又は被照明点の線状アレイの水平 方向の位置及びその対応する像が、感光アレイの像の角度と位置との間の前記関 係を計算するために同時に記録されることを特徴とする請求の範囲第２項乃至第 ４項のいずれか１項に記載の方法。
6. ６．請求の範囲第１項に記載された角度センサーを少なくも２つ具備する、１つ 又は多数の光源、あるいは１つ又は多数の光源により照明された反射点の空間座 標を光電子式に測定するシステムであって、各光源又は被照明点について各角度 センサーによって記録された像を２次元角度値に処理する、提示された像処理ユ ニットと、各光源又は被照明点の座標の計算するデータ処理器、とを備え、 前記データ処理器は、 水平で且つ既知の位置へ角度センサーを取り付け、そして既知であり従って共通 基準点として使用される位置に置かれた光源又は被照明点の測定された空間方向 の測定値からこれらの方向を計算することによるか、 又は、既知の全体的座標における少なくも３つの点光源の測定された方向に基づ いて角度センサーの位置及び方向を計算するように前記データ処理器を設計する ことによるか、又は、多数の与えられた光点のうち相互の離れた距離が少なくも ２つの光点において既知でありそして該２つの光点に対する第３の光点の位置が 全座標システムの方向を規定するように、与えられた多数の光点への測定された 方向に基づき角度センサーの位置と方向とを計算するように前記データ処理器を 設計するニとによるか、 のいずれかによって、個々の角度センサーの内部座標システムと全体的座標シス テムとの間の関係を縛る手段を備えているニとを特徴とするシステム。
7. ７．点光源は可動であり、 データ処理器は、各光点又は彼照明点の座標の絶対的及び／又は相対的な動的挙 動を計算する手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のシス テム。
8. ８．システムが多数の点光源及び該光源への電力供給装置を備え、該光源の少な くも３つは、該光源の位置が局部的座標システムに向けられた目的物において既 知であるように、多数の目的物の各々に取り付けられ、更に、 データ処理器は、各光源の測定された全体的座標に基づき各目的物の絶対的及び 相対的な位置及び方向を計算する手段を備えていることを特徴とする請求の範囲 第６項又は第７項に記載のシステム。
9. ９．システムが表面を一点一点照明する手段を備え、データ処理器は表面上の点 に対応する座標の組を記憶する手段と、これらの座標を使用して表面形状を記述 する数学的モデルを計算する手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第６ 項又は第７項に記載のシステム。
10. １０．前記システムは、目的物又は表面上の対応する手数の点を照明するために 固定された方向に向けられた多数の光源を備え、更にデータ処理器は、被照明点 の座像を計算しこれらを公称値と比較する手段を備えていることを特徴とする請 求の範囲第６項又は第７項に記載のシステム。
11. １１．表面上に位置する点の空間座標を測定する光電子システムであって、 光ビームを放射する方向付けられた光源と、複数の光学繊維から作られた回折格 子又は技術的にこれと等価の回折格子と、表面を横切る曲線を形成する正確に規 定された個別の点光点のパターンを得るための焦点用光学素子とを備えた、一点 一点表面を照明する手段と、角度センサーに対する空間方向として、投影された 光点の位置を記録するための最低２つの角度センサーと、角度センサーに対する 記録された空間方向に基づき各々の個別の光点の空間座標を計算する手段、 とを備えて成ることを特徴とするシステム。
12. １２．表面上に位置する点の空間座標を測定する光電子システムであって、 光ビームを放射する方向付けられた光源と、各々が入射光ビームを多重光ビーム に分割し且つ２つの格子の繊維が長手方向軸が直交するように一緒に取り付けら れた、複数の光学繊維から作られた２つの回折格子又は技術的にこれと等価の回 折格子と、表面上の正確に規定された個別の点光点の２次元パターンを得るため の焦点用光学素子とを備えた、一点一点表面を照明する手段と、 角度センサーに対する空間方向として投影された光点の位置を記録するための最 低２つの角度センサーと、 角度センサーに対する記録された空間方向に基づき各々の光点の空間座標を計算 する手段、 とを備えて成ることを特徴とするシステム。
13. １３．表面に位置する点の空間座標を測定する光電子システムであって、 光ビームを放射する方向付けられた光源と、複数の光学繊維から作られた回折格 子又は技術的にこれと等価の回折格子と、表面を横切る曲線を形成する正確に規 定された個別の点光点のパターンを得る焦点用光学素子とを備えた、一点一点表 面を照明する手段と、角度センサーに対する空間方向として投影された光点の位 置を記録するための最低２つの角度センサーと、 角度センサーに対する記録された空間方向に基づき各々の光点の空間座標を計算 する手段と、 前記光点の線の方向と直交する方向に表面を横切って投影光点の線を動かすたり の一軸の回転鏡、 とを備えて成るニとを特徴とするシステム。
14. １４．多数の被照明点の測定された座標値に基づき表面形状を記述する数学的モ デルを計算するように設計されたデータ処理器を備えているニとを特徴とする、 請求の範囲第１１項乃至第１３項のいずれか１項に記載の表面に位置する点の空 間座標を測定する光電子システムシステム。
15. １５．各被照明点の測定された空間座標を公称値と比映するように設計されたデ ータ処理器を備えていることを特徴とする請求の範囲第１１項乃至第１３項のい ずれか１項に記載の表面に位置する点の空間座標を測定する光電子システムシス テム。