JPH10232121A - Angle-measuring equipment - Google Patents

Angle-measuring equipment

Info

Publication number
JPH10232121A
JPH10232121A JP4977297A JP4977297A JPH10232121A JP H10232121 A JPH10232121 A JP H10232121A JP 4977297 A JP4977297 A JP 4977297A JP 4977297 A JP4977297 A JP 4977297A JP H10232121 A JPH10232121 A JP H10232121A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measured
convex lens
angle
measuring device
light
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.)
Granted
Application number
JP4977297A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3089261B2 (en
Inventor
Yusaku Fujii
雄作 藤井
Fuyuhiko Shioda
ふゆひこ 塩田
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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 Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP09049772A priority Critical patent/JP3089261B2/en
Publication of JPH10232121A publication Critical patent/JPH10232121A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3089261B2 publication Critical patent/JP3089261B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and positively apply measurement rays to the desired position of an object to be measured and to simultaneously measure all angle components of three degrees of freedom being sufficient for describing the posture of a rigid body completely. SOLUTION: In an angle-measuring instrument 1 that is constituted to guide parallel beams emitted from a light source 2 outside the measuring instrument 1 by a beam splitter 3, pass rays entering the measuring instrument 1 again after being reflected on the surface of an object 4 to be measured through a convex lens 5, measure the angle of an object 4 to be measured by obtaining position information on the focusing surface of the convex lens 5, another beam splitter 6 for dividing a light path into two portions is arranged at the rear of the convex lens 5, for example CCD cameras 7 and 8 are arranged at positions where the real image of the object 4 to be measured at the rear part from the focusing position of the convex lens 5 and the focusing position of the convex lens 5, and the real image of the object 4 to be measured that is formed at a rear position from the focusing position of the convex lens 5 is utilized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物体の姿勢
を離れた位置から光を用いて測定する角度測定器に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angle measuring device for measuring the posture of an object to be measured from a position away from the object by using light.

【0002】[0002]

【従来の技術】被測定物体の姿勢を離れた位置から光を
用いて測定する角度測定器として、ピンホールなどから
の光、或いは、レーザ光線などを光源として内蔵し、被
測定物体に平行光線(測定光線)を出射し、そこからの
反射光の傾きを測定するオートコリメータと総称される
機器がある。
2. Description of the Related Art As an angle measuring instrument for measuring the posture of an object to be measured from a remote position using light, a light from a pinhole or the like or a laser beam is incorporated as a light source, and a parallel beam to the object to be measured. There is a device generally called an autocollimator that emits a (measurement light beam) and measures the inclination of reflected light therefrom.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
オートコリメータを実用的な測定システムに用いる場
合、出射する光線を被測定物体の所望の場所に確実に当
てることに多大な困難を生ずることがある。特に、被測
定物体の回りや光路上に多くの反射体が存在する場合、
オートコリメータからの出射光線が当たっている位置を
特定することは難しい。また、使用する光線が可視光線
でない場合や、十分な強度で使えず肉眼では識別できな
い場合などにおいても、オートコリメータからの出射光
線が当たっている位置を特定することは難しい。さら
に、一般に剛体の姿勢を記述するためには、オイラー角
などに代表されるように3つの量(3自由度)が必要に
なるが、オートコリメータで測定できる角度は2自由度
である。換言すれば、オートコリメータで測定されるの
は2つの傾き角のみであるが、剛体の3次元空間での姿
勢を記述するためには、これに加えてもう一つの角度情
報が必要である。
However, when a conventional autocollimator is used in a practical measurement system, it may be very difficult to reliably emit the emitted light beam to a desired location on the object to be measured. . In particular, when there are many reflectors around the measured object and on the optical path,
It is difficult to specify the position where the light beam emitted from the autocollimator hits. Further, even when the light beam to be used is not a visible light beam, or when it cannot be used with sufficient intensity and cannot be identified by the naked eye, it is difficult to specify the position where the light beam emitted from the autocollimator hits. Further, generally, to describe the posture of a rigid body, three quantities (three degrees of freedom) are required, as typified by Euler angles, but the angle that can be measured by an autocollimator is two degrees of freedom. In other words, although only two inclination angles are measured by the autocollimator, another angle information is required in addition to this in order to describe the posture of the rigid body in the three-dimensional space.

【0004】本発明は、被測定物体の所望の位置に測定
光線を容易に且つ確実に当てることを可能とした角度測
定器を提供することを目的とする。さらには、剛体の姿
勢を完全に記述するのに十分な3自由度の角度成分すべ
てを同時に測定することを可能とした角度測定器を提供
することを目的とする。
[0004] It is an object of the present invention to provide an angle measuring instrument which can easily and surely apply a measuring light beam to a desired position of an object to be measured. It is a further object of the present invention to provide an angle measuring instrument capable of simultaneously measuring all the angular components having three degrees of freedom which are sufficient to completely describe the posture of a rigid body.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の角度測定器は、光源から出射された平行光
線をビームスプリッタにより測定器の外部に導き、被測
定物体の表面で反射して再び測定器に入射してくる光線
を凸レンズを通過させ、その凸レンズの焦点面における
位置情報を得て被測定物体の角度を測定するように構成
されている角度測定器において、凸レンズの焦点面にお
ける位置情報(被測定物体からの反射光の角度が焦点面
上の結像位置に変換された情報)に加え、凸レンズの焦
点位置よりも後方の位置にできる被測定物体の実像の情
報を得るようにしたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an angle measuring instrument according to the present invention guides a parallel light beam emitted from a light source to the outside of the measuring instrument by a beam splitter, and reflects the parallel light beam on the surface of an object to be measured. In the angle measuring device configured to measure the angle of the object to be measured by obtaining the positional information on the focal plane of the convex lens, the light beam entering the measuring device again passes through the convex lens. In addition to the positional information on the surface (information obtained by converting the angle of the reflected light from the measured object into an image forming position on the focal plane), information on the real image of the measured object formed at a position behind the focal position of the convex lens is obtained. It is characterized by having obtained.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図1に本発明の角度測定器の一形
態を示す。この角度測定器1は、平行光線を出射する光
源2と、この光源2からの平行光線を測定器1の外部に
導くビームスプリッタ3と、被測定物体4の表面で反射
して再び測定器1に入射してくる光線を通過させる凸レ
ンズ5と、その凸レンズ5の後方に配置されたもう一つ
のビームスプリッタ6と、2つのCCDカメラ7,8と
を備えている。一方のCCDカメラ7は凸レンズ5の焦
点上に置かれており、他方のCCDカメラ8は凸レンズ
5からその焦点距離よりも離れた被測定物体4の実像が
結像する位置に置かれている。この実像用のCCDカメ
ラ8の位置は、被測定物体4の位置が大きく変化する可
能性のあるときは可変とし、所望の測定位置の範囲内に
おいて実像が得られるように調整できるようにするとよ
く、適当なレンズ系を挿入してフォーカシング機能をつ
けてもよい。
FIG. 1 shows an embodiment of an angle measuring device according to the present invention. The angle measuring device 1 includes a light source 2 that emits a parallel light beam, a beam splitter 3 that guides the parallel light beam from the light source 2 to the outside of the measuring device 1, and a measuring device 1 that reflects on the surface of an object 4 to be measured and returns. And a beam splitter 6 disposed behind the convex lens 5 and two CCD cameras 7 and 8. One CCD camera 7 is placed at the focal point of the convex lens 5, and the other CCD camera 8 is placed at a position where a real image of the measured object 4 that is farther from the convex lens 5 than its focal length is formed. The position of the CCD camera 8 for the real image is preferably variable when the position of the measured object 4 is likely to change greatly, so that it can be adjusted so as to obtain a real image within the range of the desired measurement position. A focusing function may be provided by inserting an appropriate lens system.

【0007】上記構成の角度測定器の作用を図2を参照
して説明する。図2(a)に示すように、光源2から出
射された平行光線はビームスプリッタ3で測定器1の外
部に導かれ、被測定物体4の表面で反射し、再び測定器
1に入射する。そして、凸レンズ5の作用により、その
焦点位置に置かれたCCDカメラ7の受光面に結像す
る。ここまでの作用は、通常のオートコリメータと全く
同じであるが、図示の角度測定器1では凸レンズ5とそ
の焦点位置の間にもう一つのビームスプリッタ6を挿入
してあるので、図2(b)に示すように、被測定物体4
から出射された光をもう1つの軸上でも観測できるよう
になる。すなわち、凸レンズ5からその焦点距離よりも
離れた適当な位置に第2のCCDカメラ8を置くことに
より、被測定物体4の実像が観測される。このようにビ
ームスプリッタ6を挿入し、オートコリメーション用の
第1のCCDカメラ7と同じ光軸上に実像観測用の第2
のCCDカメラ8を置くことにより、光源2から出射さ
れた平行光線は、被測定物体4の反射面が乱反射成分の
ない完全なミラーであったとしても、反射面に照射され
たビームスポットの形状の実像として観測することがで
きる。このように、被測定物体4の実像の中に、測定に
使用するビームのスポットを観測するということは、被
測定物体4の所望の位置に確実にビームを当てる上で極
めて有用である。また、被測定物体4の実像から、角度
測定器1の光軸周りの回転角(1自由度)、及び光軸に
垂直な平面内(2自由度)の変位を測定することが可能
となる。すなわち、オートコリメーション像による被測
定物体の傾き角(2自由度)計測とあわせ、剛体の姿勢
及び位置を記述するのに必要十分な6自由度のうち、光
軸方向の位置(1自由度)を除く5自由度の量が計測で
きる。
The operation of the angle measuring device having the above configuration will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, the parallel light emitted from the light source 2 is guided to the outside of the measuring device 1 by the beam splitter 3, reflected on the surface of the object 4 to be measured, and reenters the measuring device 1. Then, by the action of the convex lens 5, an image is formed on the light receiving surface of the CCD camera 7 placed at the focal position. The operation up to this point is exactly the same as that of a normal autocollimator. However, in the angle measuring device 1 shown in the drawing, another beam splitter 6 is inserted between the convex lens 5 and its focal position. As shown in FIG.
The light emitted from can be observed on another axis. That is, the real image of the measured object 4 is observed by placing the second CCD camera 8 at an appropriate position farther from the convex lens 5 than its focal length. Thus, the beam splitter 6 is inserted, and the second CCD for real image observation is placed on the same optical axis as the first CCD camera 7 for autocollimation.
The parallel light emitted from the light source 2 has the shape of the beam spot illuminated on the reflection surface even if the reflection surface of the measured object 4 is a perfect mirror having no irregular reflection component. Can be observed as a real image. Observing the spot of the beam used for measurement in the real image of the measured object 4 as described above is extremely useful for reliably irradiating the beam to a desired position of the measured object 4. Further, from the real image of the measured object 4, it is possible to measure the rotation angle (1 degree of freedom) about the optical axis of the angle measuring device 1 and the displacement in a plane perpendicular to the optical axis (2 degrees of freedom). . That is, along with the measurement of the tilt angle (two degrees of freedom) of the object to be measured by the autocollimation image, the position in the optical axis direction (one degree of freedom) out of six degrees of freedom necessary and sufficient for describing the posture and position of the rigid body. The amount of five degrees of freedom excluding can be measured.

【0008】また、従来のオートコリメータでは光線が
被測定物体に当たっている様子を肉眼で見て確認する必
要があったので、測定に使う光線のパワーを小さくする
ことには限界があった。これに対して、上記の角度測定
器では肉眼よりはるかに高感度のCCDカメラにより被
測定物体に当たるビームの位置を観測できるので、被測
定物体に向けて出射する光線のパワーを小さくすること
ができる。
In addition, in the conventional autocollimator, it is necessary to visually check the state of the light beam hitting the object to be measured, and there is a limit to reducing the power of the light beam used for measurement. On the other hand, in the angle measuring device described above, the position of the beam impinging on the object to be measured can be observed by a CCD camera having much higher sensitivity than the naked eye, so that the power of the light beam emitted toward the object to be measured can be reduced. .

【0009】ビームスプリッタ3,6としては、プレー
トビームスプリッタ、キューブビームスプリッタなど、
光線を透過光と反射光に2分割して取り出せるものであ
れば特に制約はないが、複像の発生を低減するという観
点からキューブビームスプリッタが好適である。図1に
てビームスプリッタ3,6として示しているものは、反
射と透過が1:1となるような、2つのプリズムを貼り
合わせた構造の立方体形状のものである。
The beam splitters 3 and 6 include plate beam splitters, cube beam splitters, and the like.
There is no particular limitation as long as the beam can be split into transmitted light and reflected light, and a cube beam splitter is preferable from the viewpoint of reducing the occurrence of double images. The beam splitters 3 and 6 shown in FIG. 1 are of a cubic shape having a structure in which two prisms are bonded so that reflection and transmission are 1: 1.

【0010】光源2としては、平行光線を出すように調
整された市販の半導体レーザモジュールが好適である
が、従来からオートコリメータに広く使われているピン
ホールを利用した光源などを用いてもよい。また、凸レ
ンズ5についても、従来よりあるオートコリメータと同
様、適当な組み合わせレンズを用いてもよい。
As the light source 2, a commercially available semiconductor laser module adjusted to emit a parallel light beam is preferable, but a light source using a pinhole, which has been widely used in an autocollimator, may be used. . Also, as for the convex lens 5, an appropriate combination lens may be used similarly to a conventional autocollimator.

【0011】図1に示す例では像を検出するためにCC
Dカメラ7,8を利用しているが、オートコリメーショ
ン像に対しては4分割センサーなどを利用してもよい。
この場合には、光点の位置情報が直接得られるため、画
像処理などの比較的複雑な後処理が不要となる利点があ
ると同時に、被測定物体4と角度測定器1との間に反射
体が存在する場合には視野内に複数の光点が生じ大きな
誤差を生む危険性もある。また、実像の観測にはCCD
カメラの代わりに適当な接眼レンズを付け直接目で観測
できるようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 1, CC is used to detect an image.
Although the D cameras 7 and 8 are used, a 4-division sensor or the like may be used for an autocollimation image.
In this case, since the position information of the light spot is directly obtained, there is an advantage that relatively complicated post-processing such as image processing is not required, and at the same time, the reflection between the measured object 4 and the angle measuring device 1 is obtained. When the body is present, there is a risk that a plurality of light spots are generated in the field of view and a large error is generated. For observation of real images, CCD
Instead of a camera, an appropriate eyepiece may be provided so that observation can be made directly with the eyes.

【0012】CCDカメラ7,8の入側には、適当なフ
ィルタを設け、使用する測定環境における光の状態の影
響を低減し、ノイズの小さい画像が得られるようにす
る。また、光源2の出側にNDフィルターなどを設置
し、被測定物体に入射する光線のパワーを小さくするこ
とは、測定に使用する光線が被測定物体に与える温度上
昇などの影響を小さくすることにつながる。
Appropriate filters are provided on the entrance sides of the CCD cameras 7 and 8 so as to reduce the influence of the state of light in the measurement environment to be used and to obtain an image with small noise. In addition, installing an ND filter or the like on the exit side of the light source 2 and reducing the power of the light beam incident on the object to be measured means reducing the effect of the light beam used for the measurement on the object to be measured, such as an increase in temperature. Leads to.

【0013】上述したように、この例では、オートコリ
メーション像に加えて被測定物の実像を同時に観測でき
るようにするために、凸レンズ5の後方にもう一つのビ
ームスプリッタ6を置き、角度測定器1の内部で光軸を
2分割し、凸レンズ5からの光路長が異なる2地点での
同時計測ができるようにした。また、この例では、凸レ
ンズ5の焦点位置及びそれより後方の被測定物体の実像
が得られる位置にCCDカメラ7,8をそれぞれ配置し
た。しかしながら、必ずしも同時に測定する必要がない
場合、像の歪みを特に嫌う場合などにおいては、例えば
ビームスプリッタ6を廃し、メカニカルな切り替え操作
によってオートコリメーション像と実像とを切り替えら
れるようにしてもよい。この場合、CCDカメラの位置
を可変とする方法、或いはCCDカメラと凸レンズの間
に出し入れ可能なレンズを設置する方法などがある。
As described above, in this example, another beam splitter 6 is placed behind the convex lens 5 so that an actual image of the object to be measured can be simultaneously observed in addition to the autocollimation image, and an angle measuring device is used. The optical axis is divided into two inside 1 so that simultaneous measurement can be performed at two points having different optical path lengths from the convex lens 5. Further, in this example, the CCD cameras 7 and 8 are arranged at the focal position of the convex lens 5 and at a position behind the focal point where a real image of the measured object can be obtained. However, when it is not always necessary to perform the measurement at the same time, or when the image distortion is particularly disliked, for example, the beam splitter 6 may be omitted, and the automatic collimation image and the real image may be switched by a mechanical switching operation. In this case, there are a method of changing the position of the CCD camera, and a method of installing a removable lens between the CCD camera and the convex lens.

【0014】[0014]

【実施例】図3を参照して超伝導磁気浮上実験システム
に本発明の角度測定器を適用した事例について説明す
る。この超伝導磁気浮上実験システムでは、液体ヘリウ
ムで冷却されたクライオスタット内に漏斗形状の浮上体
11が置かれており、この浮上体11が浮上したときの
位置及び姿勢を測定する要請がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example in which the angle measuring device of the present invention is applied to a superconducting magnetic levitation experiment system will be described with reference to FIG. In this superconducting magnetic levitation experiment system, a funnel-shaped floating body 11 is placed in a cryostat cooled with liquid helium, and there is a request to measure the position and attitude of the floating body 11 when it floats.

【0015】浮上体11の鉛直方向の変位を測定するた
めに干渉計12がクライオスタット内に置かれており、
浮上体11に積載したコーナーキューブプリズム13の
鉛直変位(1自由度)を測定できるようになっている。
また、浮上体11の傾き角を測定するためにリング形状
のフラットミラー14が積載されており、従来はそこへ
オートコリメータのビームを当て、フラットミラー14
の傾き角(2自由度)を測定していた。しかしながら、
狭くて深い(直径6cm、深さ約1m)クライオスタッ
ト内に光波干渉計のオプティクス、クライオスタットの
光学窓などの多数の反射体があるなかで、光線を確実に
フラットミラー14に当てることには困難があった。そ
こで、本発明による角度測定器1を適用したところ、光
線を簡単確実にフラットミラー14に当てることが可能
となり、さらに鉛直軸周りの回転角(1自由度)、水平
面内の変位(2自由度)も測定できるようになり、光波
干渉計による鉛直変位(1自由度)の計測と合わせ、剛
体の姿勢、位置の完全な記述に必要十分な6自由度の量
すべてを計測できるようになった。
An interferometer 12 is placed in a cryostat to measure the vertical displacement of the floating body 11,
The vertical displacement (one degree of freedom) of the corner cube prism 13 mounted on the floating body 11 can be measured.
In addition, a ring-shaped flat mirror 14 is mounted to measure the inclination angle of the floating body 11, and conventionally, a beam of an autocollimator is applied to the flat mirror 14 to
(Two degrees of freedom) was measured. However,
With many reflectors such as optical interferometer optics and cryostat optical windows in a narrow and deep cryostat (diameter 6 cm, depth about 1 m), it is difficult to reliably hit the flat mirror 14 with light rays. there were. Therefore, when the angle measuring device 1 according to the present invention is applied, it is possible to easily and reliably hit the light beam to the flat mirror 14, and furthermore, the rotation angle around the vertical axis (one degree of freedom) and the displacement in the horizontal plane (two degrees of freedom) ) Can be measured, and together with the measurement of vertical displacement (one degree of freedom) by the light wave interferometer, all six degrees of freedom necessary and sufficient for complete description of the posture and position of the rigid body can be measured. .

【0016】本実施例では、コーナーキューブプリズム
13の鉛直変位計測に用いる干渉計12用の光源15と
して安定化He−Neレーザ(波長約633nm)を使
用しており、この光源15からでたレーザ光は図示の径
路を通ってレシーバ16に戻るようになっている。一
方、角度計測器1の光源2としてはコリメートレンズ系
が組み込まれた半導体レーザモジュール(波長約670
nm)を使用している。そして、光源2からのビーム・
パワーを10μワット程度までNDフィルタ17で低減
するとともに、2つのCCDカメラ7,8で良好な画像
が取れるように、フィルター18,19,20を適当に
配置している。なお、角度計測器1に入ってくるHe−
Neレーザからの光はハイパスフィルターで低減してい
る。
In this embodiment, a stabilized He—Ne laser (wavelength: about 633 nm) is used as a light source 15 for the interferometer 12 used for measuring the vertical displacement of the corner cube prism 13. The light returns to the receiver 16 through the illustrated path. On the other hand, as the light source 2 of the angle measuring device 1, a semiconductor laser module (wavelength: about 670) incorporating a collimating lens system is used.
nm). And the beam from the light source 2
The filters 18, 19, and 20 are appropriately arranged so that the power can be reduced to about 10 μW by the ND filter 17 and good images can be obtained by the two CCD cameras 7, 8. In addition, He- which enters the angle measuring instrument 1
Light from the Ne laser is reduced by the high-pass filter.

【0017】本実施例の角度計測器1で使用した凸レン
ズ5の焦点距離は200mm、直径は20mmである。
また、光源2からの光線の角度を変えるためのビームス
プリッタ3としては透過率90%、反射率は10%のも
のを用いた。このように透過率の大きなビームスプリッ
タを使用する理由は、被測定物体に当てる光線の強度を
なるべく小さくし、且つCCDカメラ7,8で十分な光
量の像が得られるようにするためである。
The focal length of the convex lens 5 used in the angle measuring device 1 of this embodiment is 200 mm, and the diameter is 20 mm.
The beam splitter 3 for changing the angle of the light beam from the light source 2 has a transmittance of 90% and a reflectance of 10%. The reason for using the beam splitter having such a large transmittance is to minimize the intensity of the light beam applied to the object to be measured and to obtain images of a sufficient amount of light with the CCD cameras 7 and 8.

【0018】図4(a)は第1のCCDカメラ7で得ら
れたオートコリメーション像、図4(b)は第2のCC
Dカメラ8で得られた被測定物体の実像を示している。
図中21はフラットミラー14からの反射光により作ら
れた光点である。また、22は光源2から出射した光線
がフラットミラー14上に作る像、23はフラットミラ
ー14の像、24はコーナーキューブプリズム13の像
である。
FIG. 4A shows an autocollimation image obtained by the first CCD camera 7, and FIG. 4B shows a second CC image.
2 shows a real image of the measured object obtained by the D camera 8.
In the figure, reference numeral 21 denotes a light spot formed by reflected light from the flat mirror 14. Reference numeral 22 denotes an image formed on the flat mirror 14 by the light beam emitted from the light source 2, reference numeral 23 denotes an image of the flat mirror 14, and reference numeral 24 denotes an image of the corner cube prism 13.

【0019】得られた画像は適当なアルゴリズムに基づ
く画像処理により解析される。この実施例では、2つの
CCDカメラ7,8からの画像をミキサー(ホウエイ
(株)製「マルチビューワMV−10」)により合成し
た後、RCタイムコード機能搭載のビデオデッキで記録
した。その後、フレームごとに640×480画素、8
ビット階調でパーソナルコンピュータに取り込み、画像
処理を行うこととした。オートコリメーション画像につ
いては、適当に定めたしきい値以上の成分を抽出した上
で、重みつき平均し、光点の中心を求めた。標準不確か
さ0.05mrad、分解能0.001mradであっ
た。実像については、3本の直線を互いに60°の角度
をなすように組み合わせ、その直線の組み合わせの角
度、中心位置と実像とのマッチングを行い、鉛直軸周り
の回転及び水平面内の変位を求めた。実像は予め微分処
理によりシャープニングを行った。マッチングの手法と
しては、直線の組み合わせに近い点ほど大きな重みをつ
けて全画素について加算していき、その和が最大となる
ような位置(角度及び中心位置)を求めるというアルゴ
リズムを採用した。鉛直軸周りの回転角計測における標
準不確かさは5mrad、分解能は0.1mradであ
った。
The obtained image is analyzed by image processing based on an appropriate algorithm. In this embodiment, images from the two CCD cameras 7 and 8 were synthesized by a mixer (“Multiviewer MV-10” manufactured by Howay Co., Ltd.) and then recorded on a video deck equipped with an RC time code function. After that, 640 × 480 pixels, 8
The image was taken into a personal computer at bit gradation and image processing was performed. With respect to the autocollimation image, after extracting a component equal to or more than an appropriately determined threshold value, weighted averaging was performed to obtain the center of the light spot. The standard uncertainty was 0.05 mrad and the resolution was 0.001 mrad. For the real image, three straight lines were combined so as to form an angle of 60 ° with each other, the angle of the combination of the straight lines, the center position, and the real image were matched, and the rotation around the vertical axis and the displacement in the horizontal plane were obtained. . The real image was previously sharpened by differential processing. As a matching method, an algorithm was used in which points closer to the combination of straight lines were weighted and added for all pixels, and a position (angle and center position) at which the sum was maximized was determined. The standard uncertainty in the rotation angle measurement about the vertical axis was 5 mrad, and the resolution was 0.1 mrad.

【0020】画像処理の手法については、実際に得られ
る画像に応じて、適当なアルゴリズムを組めばよい。或
いは、精度があまり要求されない場合には目視により行
ってもよいこともある。
As for the image processing method, an appropriate algorithm may be set in accordance with an actually obtained image. Alternatively, when a high degree of accuracy is not required, it may be performed visually.

【0021】また、この実施例においては、角度測定器
1と鉛直変位を計測するための干渉計12をそれぞれ独
立に設置したが、測定対象によってはこれらをを一体と
することが便利な場合もある。
Further, in this embodiment, the angle measuring device 1 and the interferometer 12 for measuring the vertical displacement are installed independently of each other. is there.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の角度測定
器によれば、被測定物体の所望の位置に測定光線を容易
に且つ確実に当てることが可能となった。また、剛体の
姿勢を完全に記述するのに十分な3自由度の角度成分す
べてを同時に測定することが可能となった。
As described above, according to the angle measuring device of the present invention, it is possible to easily and surely hit the measuring light beam at a desired position on the measured object. Further, it has become possible to simultaneously measure all the angular components having three degrees of freedom which are sufficient to completely describe the posture of the rigid body.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の角度測定器の一形態を示す概略構成図
である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an angle measuring device of the present invention.

【図2】本発明の角度測定器の作用を説明するための図
である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the angle measuring device according to the present invention.

【図3】本発明の実施例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 角度測定器 2 光源 3 ビームスプリッタ 4 被測定物体 5 凸レンズ 6 ビームスプリッタ 7 第1のCCDカメラ 8 第2のCCDカメラ 11 浮上体 12 干渉計 13 コーナーキューブプリズム 14 フラットミラー 15 光源 16 レシーバ 17 NDフィルタ 18,19,20 フィルタ 21 光点 22 光線の実像 23 フラットミラーの像 24 コーナーキューブプリズムの像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Angle measuring device 2 Light source 3 Beam splitter 4 Object to be measured 5 Convex lens 6 Beam splitter 7 First CCD camera 8 Second CCD camera 11 Floating body 12 Interferometer 13 Corner cube prism 14 Flat mirror 15 Light source 16 Receiver 17 ND filter 18, 19, 20 Filter 21 Light spot 22 Real image of light ray 23 Image of flat mirror 24 Image of corner cube prism

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源から出射された平行光線をビームス
プリッタにより測定器の外部に導き、被測定物体の表面
で反射して再び測定器に入射してくる光線を凸レンズを
通過させ、その凸レンズの焦点面における位置情報を得
て被測定物体の角度を測定するように構成されている角
度測定器において、凸レンズの焦点面における位置情報
に加え、凸レンズの焦点位置よりも後方の位置にできる
被測定物体の実像の情報を得るようにしたことを特徴と
する角度測定器。
1. A parallel light beam emitted from a light source is guided to the outside of a measuring device by a beam splitter, and a light beam reflected on the surface of an object to be measured and incident on the measuring device again passes through a convex lens. In an angle measuring device configured to measure the angle of an object to be measured by obtaining position information on a focal plane, in addition to the positional information on the focal plane of the convex lens, the measured object can be located at a position behind the focal position of the convex lens An angle measuring device wherein information of a real image of an object is obtained.
【請求項2】 凸レンズの後方に光路を2分割するもう
一つのビームスプリッタを配置することにより、凸レン
ズの焦点面における位置情報に加え、凸レンズの焦点位
置よりも後方の位置にできる被測定物体の実像の情報を
得るようにした請求項1に記載の角度測定器。
2. Arranging another beam splitter, which divides the optical path into two parts, behind the convex lens, in addition to the positional information on the focal plane of the convex lens, the object to be measured which can be located at a position behind the focal position of the convex lens. The angle measuring device according to claim 1, wherein information of a real image is obtained.
JP09049772A 1997-02-18 1997-02-18 Angle measuring device Expired - Lifetime JP3089261B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09049772A JP3089261B2 (en) 1997-02-18 1997-02-18 Angle measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09049772A JP3089261B2 (en) 1997-02-18 1997-02-18 Angle measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10232121A true JPH10232121A (en) 1998-09-02
JP3089261B2 JP3089261B2 (en) 2000-09-18

Family

ID=12840469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP09049772A Expired - Lifetime JP3089261B2 (en) 1997-02-18 1997-02-18 Angle measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3089261B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108626812A (en) * 2018-06-05 2018-10-09 珠海格力电器股份有限公司 A kind of air purifier of adjustable blowing angle

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6512673B2 (en) 2015-03-27 2019-05-15 オリンパス株式会社 Eccentricity measuring device and eccentricity measuring method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108626812A (en) * 2018-06-05 2018-10-09 珠海格力电器股份有限公司 A kind of air purifier of adjustable blowing angle

Also Published As

Publication number Publication date
JP3089261B2 (en) 2000-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8525983B2 (en) Device and method for measuring six degrees of freedom
JP2019052867A (en) Survey device
US20040163266A1 (en) Surveying instrument
US7940444B2 (en) Method and apparatus for synchronous laser beam scanning
US7301617B2 (en) Surveying apparatus
US8724104B2 (en) Coarse and fine projective optical metrology system
JP2000206243A (en) Laser radar with automatic adjusting device for transmission/reception optical axis
JP2022519927A (en) Laser radar
US20060098710A1 (en) Sighting device and additional device for measuring, working, and/or operating with or without contact
US4560272A (en) Three-axis angle sensor
US8625108B2 (en) Protective optical metrology system for determining attitude and position
US11668567B2 (en) Surveying instrument
JP7421438B2 (en) surveying equipment
JP3089261B2 (en) Angle measuring device
JP3120885B2 (en) Mirror surface measuring device
US6822732B2 (en) Surveying instrument having an auto-collimating function and a distance measuring function
RU2406056C2 (en) Mult-channel optoelectronic device of ship air defense system for detection and tracking of air and surface targets (versions)
EP0217692A1 (en) Auto-alignment device for an infrared observation system
US11493338B2 (en) Tilt detection apparatus and method thereof
JP7403328B2 (en) surveying equipment
EP0081651A2 (en) Three-axis angle sensor
JP2001099647A (en) Surveying device and target
JPH04110706A (en) Device for taking three-dimensional form data
JPH08261734A (en) Shape measuring apparatus
EP4180860A1 (en) Light scanning eye tracking

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term