JPH109842A - レーザビームを利用した直線計の精度向上方法。 - Google Patents
レーザビームを利用した直線計の精度向上方法。Info
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- JPH109842A JPH109842A JP19514996A JP19514996A JPH109842A JP H109842 A JPH109842 A JP H109842A JP 19514996 A JP19514996 A JP 19514996A JP 19514996 A JP19514996 A JP 19514996A JP H109842 A JPH109842 A JP H109842A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度の直線計を得るための方法を提供する
ことを課題とする。 【解決手段】 波長λ１とλ２のレーザを交互に出射す
る光源装置１と、そのレーザビームを受光するＣＣＤカ
メラを用いた位置センサ２と、該位置センサ２の検出値
を演算処理して直線位置を求めるパーソナル・コンピュ
ータ５を備えた直線計であって、前記光源装置１から出
射するレーザビームを光路変更光学装置１０によって回
転させ、位置センサ２により、計測角毎の各受光ビーム
の座標を検出し、信号処理回路４によりその座標からλ
１レーザビームの検出点サークルＣ１とλ２レーザビー
ムの検出点サークルＣ２の中心位置０１，０２を求め、
この中心位置０１，０２に基づき前記パーソナル・コン
ピュータによって真の直線位置と直線位置のある方向と
を演算する。
ことを課題とする。 【解決手段】 波長λ１とλ２のレーザを交互に出射す
る光源装置１と、そのレーザビームを受光するＣＣＤカ
メラを用いた位置センサ２と、該位置センサ２の検出値
を演算処理して直線位置を求めるパーソナル・コンピュ
ータ５を備えた直線計であって、前記光源装置１から出
射するレーザビームを光路変更光学装置１０によって回
転させ、位置センサ２により、計測角毎の各受光ビーム
の座標を検出し、信号処理回路４によりその座標からλ
１レーザビームの検出点サークルＣ１とλ２レーザビー
ムの検出点サークルＣ２の中心位置０１，０２を求め、
この中心位置０１，０２に基づき前記パーソナル・コン
ピュータによって真の直線位置と直線位置のある方向と
を演算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高層建築物の真直
度や垂直度の測定、あるいは大型構造物を構成する場合
に物体を直線状に配置したり、その平面度を調べる時な
どの用いられるレーザビームを利用した直線計の精度向
上方法に関するものである。
度や垂直度の測定、あるいは大型構造物を構成する場合
に物体を直線状に配置したり、その平面度を調べる時な
どの用いられるレーザビームを利用した直線計の精度向
上方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、レーザビームの直進性と
半導体位置センサを利用した面内変位（レーザビームの
伝搬方向に対して直角方向の変位）や真直度の測定は、
どこでも手軽に数十ｍ以上の直線基準を測定できること
から広く実用化されている。
半導体位置センサを利用した面内変位（レーザビームの
伝搬方向に対して直角方向の変位）や真直度の測定は、
どこでも手軽に数十ｍ以上の直線基準を測定できること
から広く実用化されている。
【０００３】最近の研究では光路長（レーザ装置を出射
したレーザビームが位置検出器に入射するまでの距離）
１００ｍで分解能数ｎｍという測定例も報告されてい
る。
したレーザビームが位置検出器に入射するまでの距離）
１００ｍで分解能数ｎｍという測定例も報告されてい
る。
【０００４】しかし、この方法は直線基準であるべきレ
ーザビームがゆらぐため、光路長の増加に伴って測定精
度が悪くなる欠点を持っている。
ーザビームがゆらぐため、光路長の増加に伴って測定精
度が悪くなる欠点を持っている。
【０００５】レーザビームがゆらぐ原因は、光路途中に
ある媒質（一般に空気）の屈折率変化が主たる原因であ
るが、その他の原因としては、レーザ装置の熱変形によ
って生じるレーザビームの出射方向の変化と、振動及び
位置センサを建築物に取付けた場合、その揺れが原因と
して考えられる。
ある媒質（一般に空気）の屈折率変化が主たる原因であ
るが、その他の原因としては、レーザ装置の熱変形によ
って生じるレーザビームの出射方向の変化と、振動及び
位置センサを建築物に取付けた場合、その揺れが原因と
して考えられる。
【０００６】レーザビームのゆらぎの主たる原因である
空気ゆらぎ（空気の屈折率変化）によるレーザビームの
ゆらぎについては、従来２色法という方法が知られてい
る。この２色法は、光源として基本波λ１と第２高調波
λ２の２色レーザビームを交互に発射し、直線位置セン
サＰＳＤとして４分割位置センサを用い、各波長によっ
て図１に示すように、ゆらぎ度がＰ１とＰ２と異なるこ
とを検出し、パーソナル・コンピュータを用い次の式に
よって、理想的な直線位置Ｐを推定するというものであ
る。
空気ゆらぎ（空気の屈折率変化）によるレーザビームの
ゆらぎについては、従来２色法という方法が知られてい
る。この２色法は、光源として基本波λ１と第２高調波
λ２の２色レーザビームを交互に発射し、直線位置セン
サＰＳＤとして４分割位置センサを用い、各波長によっ
て図１に示すように、ゆらぎ度がＰ１とＰ２と異なるこ
とを検出し、パーソナル・コンピュータを用い次の式に
よって、理想的な直線位置Ｐを推定するというものであ
る。
【０００７】
【数１】
【０００８】こゝでＫの値は、一般に定数であると考え
られるが、測定環境によって幾分異なるので、最初の２
０点のデータを用いた回帰分析の方法によって計算され
る。
られるが、測定環境によって幾分異なるので、最初の２
０点のデータを用いた回帰分析の方法によって計算され
る。
【０００９】しかし、この２色法は、大気のゆらぎによ
るレーザビームのゆらぎ度を検出して直線位置Ｐの測定
精度の向上を図ることができるが、上記の他の原因によ
るゆらぎを解消するには充分ではない。
るレーザビームのゆらぎ度を検出して直線位置Ｐの測定
精度の向上を図ることができるが、上記の他の原因によ
るゆらぎを解消するには充分ではない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記の他の原因によるレーザビームのゆら
ぎの問題をも解消し、且つ真の直線位置がある方向を知
ることができる一手法を提案し、高精度の直線計を提供
することを課題とするものである。
する課題は、上記の他の原因によるレーザビームのゆら
ぎの問題をも解消し、且つ真の直線位置がある方向を知
ることができる一手法を提案し、高精度の直線計を提供
することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、基本波λ１と
第２高調波λ２の２波長レーザを交互に出射する光源装
置と、レーザビームを受光する位置センサとを備え、該
位置センサの検出値をコンピュータによって演算処理し
て直線位置を求める直線計において、位置センサとして
デジタイザー又はＣＣＤカメラを用い、且つ前記光源装
置から出射するレーザビームを回転させるようにし、コ
ンピュータは、各計測角毎に前記位置センサによって検
出したレーザビーム受光位置の座標値からλ１の検出点
サークルの中心位置０１とλ２の検出点サークルの中心
位置０２を求め、これら両中心位置０１，０２から真の
直線位置がある方向と直線位置を演算するようにしたも
のである。
第２高調波λ２の２波長レーザを交互に出射する光源装
置と、レーザビームを受光する位置センサとを備え、該
位置センサの検出値をコンピュータによって演算処理し
て直線位置を求める直線計において、位置センサとして
デジタイザー又はＣＣＤカメラを用い、且つ前記光源装
置から出射するレーザビームを回転させるようにし、コ
ンピュータは、各計測角毎に前記位置センサによって検
出したレーザビーム受光位置の座標値からλ１の検出点
サークルの中心位置０１とλ２の検出点サークルの中心
位置０２を求め、これら両中心位置０１，０２から真の
直線位置がある方向と直線位置を演算するようにしたも
のである。
【００１２】図２は本発明の原理説明図で、λ１，λ２
の波長のレーザビームを交互に発射させると共に回転さ
せ、デジタイザー又はＣＣＤカメラから成る位置センサ
２にレーザビームを投射し、各回転位置における座標を
検出し、その検出値から各検出点サークルＣ１（λ１レ
ーザビームによるもの）と検出点サークルＣ２（λ２レ
ーザビームによるもの）のそれぞれの幾何学的中心位置
０１，０２を演算（統計処理）によって求め、この中心
位置０１，０２から、更に前述の式（Ｐ１を０１，Ｐ２
を０２と読み替える）によって演算し、真の直線位置Ｐ
及び真の直線位置Ｐがある方向を求めるものである。
の波長のレーザビームを交互に発射させると共に回転さ
せ、デジタイザー又はＣＣＤカメラから成る位置センサ
２にレーザビームを投射し、各回転位置における座標を
検出し、その検出値から各検出点サークルＣ１（λ１レ
ーザビームによるもの）と検出点サークルＣ２（λ２レ
ーザビームによるもの）のそれぞれの幾何学的中心位置
０１，０２を演算（統計処理）によって求め、この中心
位置０１，０２から、更に前述の式（Ｐ１を０１，Ｐ２
を０２と読み替える）によって演算し、真の直線位置Ｐ
及び真の直線位置Ｐがある方向を求めるものである。
【００１３】なお、説明の便宜上、図２では検出点サー
クルＣ１，Ｃ２を真円で表現したが、実際には少しゆが
んだものとなることは勿論である。
クルＣ１，Ｃ２を真円で表現したが、実際には少しゆが
んだものとなることは勿論である。
【００１４】
【作用】本発明によると、光路途中にある媒質によるゆ
らぎのみならず、他の原因によるゆらぎによるλ１，λ
２レーザビームのゆらぎ度を検出し、このゆらぎ度から
統計的演算により真の直線位置がある方向と直線位置を
高精度で検出することができる。
らぎのみならず、他の原因によるゆらぎによるλ１，λ
２レーザビームのゆらぎ度を検出し、このゆらぎ度から
統計的演算により真の直線位置がある方向と直線位置を
高精度で検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図３は本発明の一実施例のブロッ
ク図で、１光源装置、２はＣＣＤカメラを用いた位置セ
ンサ、３は駆動装置、４は信号処理回路、５はパーソナ
ル・コンピュータである。
ク図で、１光源装置、２はＣＣＤカメラを用いた位置セ
ンサ、３は駆動装置、４は信号処理回路、５はパーソナ
ル・コンピュータである。
【００１６】光源装置１はＬＤ励起ＹＡＧの１．０６μ
ｍ（λ１）とこの波長を基本波とする２次高調波５３２
ｎｍ（λ２）のレーザを交互に出射するもので、出射レ
ーザは波長選択素子６、レンズ７、光ファイバ８、レン
ズ９及び出射レーザビーム回転用の光路変更光学装置１
０を介して位置センサ２に向けて出射される。
ｍ（λ１）とこの波長を基本波とする２次高調波５３２
ｎｍ（λ２）のレーザを交互に出射するもので、出射レ
ーザは波長選択素子６、レンズ７、光ファイバ８、レン
ズ９及び出射レーザビーム回転用の光路変更光学装置１
０を介して位置センサ２に向けて出射される。
【００１７】出射レーザビーム回転用の光路変更光学装
置１０は、λ１，λ２のレーザビームを回転させるもの
で、実施例では適当な厚さのガラス板を適当な角度に設
け、１分間に２５５ステップで１回転させるステッピン
グモータ１１によってこのガラス板を軸中心に回転させ
るようにしたものであるが他の構造であってもよい。
置１０は、λ１，λ２のレーザビームを回転させるもの
で、実施例では適当な厚さのガラス板を適当な角度に設
け、１分間に２５５ステップで１回転させるステッピン
グモータ１１によってこのガラス板を軸中心に回転させ
るようにしたものであるが他の構造であってもよい。
【００１８】例えば、ＸスキャンヘッドとＹスキャンヘ
ッドを備えた公知のガルバノメータ・スキャナーを用
い、それを駆動装置３によって駆動して出射レーザビー
ムを回転させる構成を採ってもよい。
ッドを備えた公知のガルバノメータ・スキャナーを用
い、それを駆動装置３によって駆動して出射レーザビー
ムを回転させる構成を採ってもよい。
【００１９】信号処理回路４では、位置センサ２で検出
した２５５点の各λ１レーザとλ２レーザの検出点の座
標から、前記検出点サークルＣ１，Ｃ２のそれぞれの中
心位置０１，０２を統計的処理により演算し、パーソナ
ルコンピュータ４はその値から真の直線位置０の方向を
求めると共に、２色法による計算式によりλ１とλ２の
中心位置０１，０２から真の位置までの距離を求める。
した２５５点の各λ１レーザとλ２レーザの検出点の座
標から、前記検出点サークルＣ１，Ｃ２のそれぞれの中
心位置０１，０２を統計的処理により演算し、パーソナ
ルコンピュータ４はその値から真の直線位置０の方向を
求めると共に、２色法による計算式によりλ１とλ２の
中心位置０１，０２から真の位置までの距離を求める。
【００２０】従来の２色直線計は１点での検出値により
真の直線位置を算出するものであったが、本発明では多
点の検出値に基づいて真の直線位置をさ算出するもので
あるから測定精度は一層高精度のものとなる。
真の直線位置を算出するものであったが、本発明では多
点の検出値に基づいて真の直線位置をさ算出するもので
あるから測定精度は一層高精度のものとなる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、従来の２色直線計では
補正し得なかった他の原因による誤差をも除去すること
ができ、高精度の直線計を提供することが出来る。
補正し得なかった他の原因による誤差をも除去すること
ができ、高精度の直線計を提供することが出来る。
【図１】レーザビーム位置の大気によるゆらぎを補正す
る２色直線計の原理を示す説明図である。
る２色直線計の原理を示す説明図である。
【図２】本発明の原理を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施例のブロック図である。
１ 光源装置 ２ 位置センサ ３ 駆動装置 ４ 信号処理回路 ５ パーソナル・コンピュータ ６ 波長選択素子 ７，９ レンズ ８ 光ファイバ １０ 光路変更光学装置 １１ ステッピングモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 容哲 東京都八王子市中野町2062番地21 日本科 学エンジニアリング株式会社八王子工場内
Claims (2)
- 【請求項１】 基本波λ１と第２高調波λ２の２波長レ
ーザを交互に出射する光源装置と、レーザビームを受光
する位置センサとを備え、該位置センサの検出値をコン
ピュータによって演算処理して直線位置を求める直線計
において、位置センサとしてデジタイザー又はＣＣＤカ
メラを用い且つ前記光源装置から出射するレーザビーム
を回転させるようにし、、コンピュータは、各計測角毎
に前記位置センサによって検出したレーザビーム受光位
置の座標値からλ１の検出点サークルの中心位置０１
と、λ２の検出点サークルの中心位置０２を求め、これ
ら両中心位置０１，０２から真の直線位置がある方向と
直線位置を演算するようにしたことを特徴とするレーザ
ビームを利用した直線計の精度向上方法。 - 【請求項２】 光源装置のレーザビーム出射口前に光路
変更用光学装置を配置したことを特徴とする請求項１記
載のレーザビームを利用した直線計の精度向上方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19514996A JP3619851B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | レーザビームを利用した直線計の精度向上方法。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19514996A JP3619851B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | レーザビームを利用した直線計の精度向上方法。 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH109842A true JPH109842A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3619851B2 JP3619851B2 (ja) | 2005-02-16 |
Family
ID=16336256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19514996A Expired - Lifetime JP3619851B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | レーザビームを利用した直線計の精度向上方法。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3619851B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1083402A1 (de) * | 1999-09-10 | 2001-03-14 | Prüftechnik Dieter Busch Ag | Vorrichtung zur Bestimmung der Achslage von Hohlzylindern |
| JP2009098046A (ja) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Hexagon Metrology Kk | ３次元形状測定器 |
| WO2013005480A1 (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-10 | 富士機械製造株式会社 | レーザー高さ測定装置および部品実装機 |
| CN104792352A (zh) * | 2015-04-25 | 2015-07-22 | 无锡隆盛科技股份有限公司 | 油门位置传感器初始位置校准装置 |
-
1996
- 1996-06-21 JP JP19514996A patent/JP3619851B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1083402A1 (de) * | 1999-09-10 | 2001-03-14 | Prüftechnik Dieter Busch Ag | Vorrichtung zur Bestimmung der Achslage von Hohlzylindern |
| US6342946B1 (en) | 1999-09-10 | 2002-01-29 | Prüftechnik Dieter Busch AG | Device for determining the axial position of hollow cylinders |
| JP2009098046A (ja) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Hexagon Metrology Kk | ３次元形状測定器 |
| WO2013005480A1 (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-10 | 富士機械製造株式会社 | レーザー高さ測定装置および部品実装機 |
| CN104792352A (zh) * | 2015-04-25 | 2015-07-22 | 无锡隆盛科技股份有限公司 | 油门位置传感器初始位置校准装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3619851B2 (ja) | 2005-02-16 |
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|
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20040903 |
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