KR20100133409A - 기준구 검출 장치, 기준구 위치 검출 장치 및 3차원 좌표 측정 장치 - Google Patents

기준구 검출 장치, 기준구 위치 검출 장치 및 3차원 좌표 측정 장치 Download PDF

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Abstract

기준구 위치 검출 장치(200)에 이용되는 기준구 검출 장치(100)를, 레이저 광원(1), 이 레이저 광원(1)으로부터의 광을 집광하여 전측 초점 위치 또는 그 근방에 위치하는 기준구(6)에 조사하는 집광 렌즈(5) 및 이 집광 렌즈(5)의 후측 초점 위치에 배치되고, 기준구(6)로부터의 반사광을 수광하여 검출하는 제1 촬상 소자(8)를 갖는 광학 유닛(50)과, 이 광학 유닛(50)을 기준점을 중심으로 회전 이동시키는 구동부(14, 15)와, 반사광의 수광 위치에 기초하여 이 반사광이 제1 촬상 소자(8)의 미리 정해진 기준 위치(O)에 도달하도록 구동부(14, 15)를 제어하여 광학 유닛(50)을 회전 이동시키는 제어부(60)로 구성하며, 이 기준구 위치 검출 장치(200)에 의해 3차원 좌표 측정 장치를 구성한다.

Description

기준구 검출 장치, 기준구 위치 검출 장치 및 3차원 좌표 측정 장치{REFERENCE SPHERE DETECTING DEVICE, REFERENCE SPHERE POSITION DETECTING DEVICE, AND THREE-DIMENSIONAL COORDINATE MEASURING DEVICE}
본 발명은, 기준구 검출 장치, 이 기준구 검출 장치를 구비한 기준구 위치 검출 장치 및 이 기준구 위치 검출 장치를 구비한 3차원 좌표 측정 장치에 관한 것이다.
최근, 여러 가지 센서(비접촉 센서)를 이용하여 물체의 3차원 형상을 측정하는 것에 대한 요구가 높아지고 있다. 이들 센서는 x, y, z축의 평행 이동과 각각의 축 주위로 회전할 수 있는 5축 또는 6축의 제어 가능한 기구에 부착되어 있다. 또한, 피계측물의 3차원 형상의 측정을 행하는 센서를 로봇 아암에 부착하고, 여러 가지 위치, 각도로부터 형상을 계측하는 사례가 많아지게 되었다. 특히, 센서를 로봇 아암에 부착한 경우, 센서의 위치, 자세를 정확하게 구한 후에 데이터를 연계시키지 않으면, 정밀도가 높은 3차원 형상을 얻을 수 없다. 그 일례로서, 센서의 이동 범위 전체를 촬상할 수 있는 복수의 카메라를 이용하여 각각의 화상을 해석함으로써(스테레오 사진법), 센서의 위치, 자세를 계측할 수 있는 장치가 개시되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 공표 평성 제8-510835호 공보
그러나, 이러한 종래의 방법으로 보다 높은 정밀도를 달성하기 위해서는, 화소 사이즈를 미세하게 할 필요가 있으며, 카메라의 화소수를 늘리거나 혹은 센서의 이동 범위를 좁히는(시야를 좁히는) 등의 대책이 필요하게 된다. 이 때, 카메라의 화소수를 늘리는 방법에서는 화소수에 한계(4,000×4,000=1,600만)가 있고, 센서의 이동 범위를 좁히는 방법에서는 사양의 저하를 초래한다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 높은 측정 정밀도와 넓은 계측 범위를 양립시킬 수 있는 기준구 검출 장치, 이 기준구 검출 장치를 구비한 기준구 위치 검출 장치 및 이 기준구 위치 검출 장치를 구비한 3차원 좌표 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 기준구 검출 장치는, 광원, 이 광원으로부터의 광을 집광하여 전측 초점 위치 또는 그 근방에 위치하는 기준구에 조사하는 집광 렌즈 및 이 집광 렌즈의 후측 초점 위치에 배치되고, 기준구로부터의 반사광을 수광하여 검출하는 수광부를 갖는 광학 유닛과, 기준점을 중심으로 상기 광학 유닛을 회전 이동시키는 구동부와, 수광부에서 검출한 반사광의 수광 위치에 기초하여 상기 반사광이 수광부의 미리 정해진 기준 위치에 도달하도록 구동부를 제어하여 광학 유닛을 회전 이동시키는 제어부를 포함한다.
이러한 기준구 검출 장치에 있어서, 광학 유닛은, 결상 렌즈와, 이 결상 렌즈에 의해 결상된 기준구의 상을 검출하는 화상 검출부를 포함하며, 제어부는, 화상 취득부에서 검출한 기준구의 상에 기초하여 반사광이 수광부에 입사되도록 구동부를 제어하여 광학 유닛을 회전 이동시키는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 기준구 검출 장치에 있어서, 구동부는, 광학 유닛을 수평 방향 및 수직 방향으로 회전 이동시키도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 기준구 검출 장치는, 상기 광학 유닛의 수평 방향 및 수직 방향의 각도를 검출하는 각도 검출부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 기준구 검출 장치에 있어서, 광학 유닛은, 길이 측정용 간섭 광학계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 기준구 위치 검출 장치는, 전술한 기준구 검출 장치 중 어느 하나를, 미리 정해진 간격을 두고 2세트 포함하며, 이 2세트의 기준구 검출 장치에 의해 계측된 방위각, 앙각 및 미리 정해진 간격에 기초하여 기준구의 중심의 3차원 좌표를 계측하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 3차원 좌표 측정 장치는, 피측정물의 외면에 상부 부착한 적어도 2개 이상의 기준구와, 이들 기준구의 수에 대응하는 적어도 2세트 이상의 전술한 기준구 위치 검출 장치를 포함하며, 복수의 기준구의 3차원 좌표를, 대응하는 기준구 위치 검출 장치의 각각에 의해 측정하고, 이 측정에 의해 얻어진 측정값에 기초하여 피측정물의 위치 및 자세를 검출하도록 구성된다.
본 발명에 따른 기준구 검출 장치, 기준구 위치 검출 장치 및 3차원 좌표 측정 장치를 이상과 같이 구성하면, 넓은 범위의 공간 좌표를 높은 정밀도로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기준구 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 레이저빔의 입사 위치에 대한 기준구에서의 반사 방향의 원리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기준구 위치 검출 장치의 개념을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기준구 검출 장치에 길이 측정용 간섭 광학계를 설치한 경우의 구성을 설명하기 위한 설명도이다.
(기준구 검출 장치)
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 우선, 도 1을 이용하여 기준구 검출 장치(100)의 구성에 대해서 설명한다. 이 도 1에 도시된 바와 같이, 기준구 검출 장치(100)는, 기준구(6)를 향해 레이저빔(2)을 조사하고, 기준구(6)에 의해 반사된 반사광(7)을 수광함으로써 이 기준구(6)에 대한 위치를 검출하는 광학 유닛(50)과, 이 광학 유닛(50)의 방위각 및 앙각을 각각 검출하는 각도 검출부(12, 13)(예컨대, 로터리 인코더 등)와, 광학 유닛(50)을 수평 방향, 수직 방향으로 각각 회전 이동시키는 구동부(14, 15)(예컨대, 스테핑 모터나 유압 실린더 등)와, 기준구 검출 장치(100) 전체의 작동을 제어하는 제어부(60)를 구비하여 구성된다.
광학 유닛(50)은, 기준구(6)를 향해 레이저빔(2)을 출사하는 레이저 광원(1)을 가지며, 이 레이저 광원(1)측에서부터 차례로 레이저빔(2)의 광로 상에 배치된 하프 미러(3)와, 다이크로익 미러(4)와, 레이저빔(2)을 집광하는 집광 렌즈(5)를 갖고 있다. 여기서, 이 광학 유닛(50)은, 집광 렌즈(5)의 전측 초점 위치 또는 그 근방에, 기준구(6)의 중심이 위치하도록 배치되어 있다. 또한, 이 광학 유닛(50)은, 기준구(6)에 의해 반사된 반사광(7)을 수광하는 수광부로서의 제1 촬상 소자(8)(예컨대, CCD, CMOS 등)를 가지며, 이 제1 촬상 소자(8)는, 하프 미러(3)의 측방에 배치되어 있다. 여기서, 제1 촬상 소자(8)는, 집광 렌즈(5)의 후측 초점 위치, 혹은 그 근방에 배치되어 있다(이후의 설명에서는, 이 광학계를 「추적용 광학계 A」라고 부름). 또한, 광학 유닛(50)은, 다이크로익 미러(4)의 측방에, 이 다이크로익 미러(4)측에서부터 차례로 결상 렌즈(9)와, 제2 촬상 소자(10)(예컨대, CCD, CMOS 등)를 구비하고 있고, 기준구(6)에 의해 반사된 광선(예컨대 가시광)은, 다이크로익 미러(4)에 의해 반사되어 제2 촬상 소자(10)에 의해 검출된다(이후의 설명에서는, 이 광학계를 「러프 얼라이먼트용 광학계 B」라고 부름).
또한, 레이저 광원(1)으로서 반도체 레이저를 이용하는 경우는, 이 레이저 광원(1)에, 도시되지 않은 콜리메이터 렌즈가 구비된다.
기준구(6)는 구면을 갖는 것이면 좋고, 추적용 광학계(A)를 향한 면은, 볼록면이어도 좋고, 오목면이어도 좋지만, 볼록면 쪽이 바람직하다. 또한, 추적용 광학계(A)의 방향으로 볼록면을 향하게 한 적어도 반구 이상의 구면을 갖는 것이 보다 바람직하고, 완전한 구체로 하는 것이 가장 바람직하다. 그 이유는, 이러한 형상의 기준구(6)라면, 그 직경을 노기스 등의 측정 기구로 정확하고, 간단하게 측정할 수 있어 기준구(6)의 중심 위치를 고정밀도로 검출할 수 있기 때문이다.
다음으로, 기준구 검출 장치(100)에 의해 행해지는 기준구 검출 처리에 대해서 설명한다. 레이저 광원(1)으로부터 출사된 레이저빔(2)은 평행 광속의 상태에서 하프 미러(3) 및 다이크로익 미러(4)를 투과하여 집광 렌즈(5)에 의해 기준구(6)의 중심 부근에 집광된다. 이 때, 집광 렌즈(5)의 개구수(NA)는, 초점 심도를 고려하여 0.002보다 작은 것이 바람직하다. 파장(λ)을 0.6 ㎛로 하면 초점 심도는 ±λ/2NA2이기 때문에, ±75 ㎜가 된다.
여기서, 도 2를 이용하여 기준구(6)에 조사된 레이저빔(2)의 반사 방향에 대해서 설명한다. 기준구(6)는, 완전한 구체이며, 표면은 연마되어 있기 때문에, 레이저빔(2)이 이 기준구(6)의 중심을 통과하도록 입사되었다고 한다면[도 2에 있어서의 레이저빔(2a)], 그 반사광(7)은 광축을 따라 입사 방향으로 반사된다. 이것에 대하여, 기준구(6)의 중심을 통과하는 광축과 레이저빔(2)의 중심축이 δ만큼 어긋났다고 한다면[도 2에 있어서의 레이저빔(2b)], 반사광(17)은 입사 방향과는 상이한 방향으로 반사된다. 기준구(6)의 반경을 r이라 하면, 반사광(17)의 편각(Δ)은 이하의 수학식 1에 의해 구할 수 있다.
[수학식 1]
Δ=2δ/r
기준구(6)에 의해 반사된 반사광(7, 17)은, 다이크로익 미러(4)를 투과하고, 하프 미러(3)에 의해 반사되어 제1 촬상 소자(8)에 도달한다. 레이저빔(2a)으로서 나타내는 바와 같이, 레이저빔(2)이 기준구(6)의 중심을 통과하는 경우의 반사광(7)이 제1 촬상 소자(8)의 중심인 O점(기준 위치)에 도달하도록 추적용 광학계(A)를 구성하고 있는 경우에, 레이저빔(2b)으로서 나타내는 바와 같이, 레이저빔(2)이 기준구(6)의 중심으로부터 조금 어긋난 경우의 반사광(17)은, 제1 촬상 소자(8)의 O점으로부터 어긋난 P점(수광 위치)에 도달한다. 예컨대, 기준구의 반경(r)이 5 ㎜이고, 어긋남량 δ=1 ㎛인 경우를 생각하면, 수학식 1에 의해 구할 수 있는 편각(Δ)은 약 83초가 된다. 집광 렌즈(5)의 초점 거리를 100 ㎜로 했을 때에, 반사광(17)은 제1 촬상 소자(8) 상의 O점으로부터 83초×100 ㎜=40 ㎛ 만큼 어긋난 위치(P점)에 도달하게 된다. 이 때문에, 이상과 같은 구성으로 하면, 기준구(6)에 대한 편차량(δ)이 1 ㎛인 경우에도, 제1 촬상 소자(8)의 해상도를 고려하면, 그 어긋남을 충분히 검출할 수 있다.
따라서, 레이저빔(2)을 기준구(6)의 중심에 명중시키기 위해서는, 수학식 1에서 얻어진 값을 기초로, 반사광(17)이 제1 촬상 소자(8)의 중심 O점(기준점)에 도달하도록, 즉 반사광(7)과 일치하도록, 제어부(60)에서 광학 유닛(50)의 방향(추적용 광학계 A의 방향)을 제어하면 된다. 구체적으로, 제어부(60)는, 반사광(17)이 제1 촬상 소자(8)의 중심 O점에 도달하도록 구동부(14, 15)에 의해 광학 유닛(50)의 기준점을 중심으로 이 광학 유닛(50)을 수평 방향 또는 수직 방향으로 회전 이동시킨다.
또한, 후술하는 바와 같이, 이 O점으로의 위치 맞춤 후의 각도 검출부(12, 13)에서의 측정값이, 추적용 광학계(A)의 초기 위치로부터의 기준구(6)의 중심 방향의 방위각 및 앙각이 된다. 또한, 기준구(6)의 3차원의 중심 좌표는, 전술한 기준구 검출 장치(100)(트래커)를 적어도 2세트 준비하고, 각각의 광학계로부터 기준구(6)의 중심까지의 방위각을 계측하면 된다(상세한 것은 후술함).
다음에 기준구(6)가, 도 1에 점선으로 표시되는 기준구(16)의 위치에 있는 경우를 생각한다. 레이저빔(2)과 기준구(6)의 중심이 빗나간 경우의 편각은, 전술한 수학식 1에 의해 결정되기 때문에, 이 경우의 반사광(17′)은, 레이저빔(2)이 기준구(6)의 중심을 통과하는 광축으로부터 δ만큼 빗나가서 입사되었을 때의 반사광(17)과 평행해진다. 그리고, 기준구(6)가 기준구(16)의 위치로 어긋남으로써, 전술한 도 2에서 설명한 바와 같이, 기준구(16)의 중심과 레이저빔(2)의 광축이 δ만큼 어긋났을 경우에는, 제1 촬상 소자(8)가 집광 렌즈(5)의 후측 초점 위치에 있기 때문에, 이 반사 광선(17′)은 제1 촬상 소자(8) 상의 P점에 도달한다. 즉, 제1 촬상 소자(8) 상에 있어서의 반사 광선(17, 17′)의 도달점은 기준구(6, 16)의 위치에 관계없이 기준구(6, 16)의 중심에 대한 레이저빔(2)의 편차량(δ)에 의해 결정되기 때문에, 제1 촬상 소자(8) 상의 수광 위치(P)로부터 기준구(16)에 대한 추적용 광학계(A)의 방위를 미세 조정할 수 있고, 또한 기준구(16)에 대한 각도 오프셋을 계산할 수도 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 광원으로서 레이저 광원(1)을 이용하였지만, 핀홀을 LED 등의 광원으로 조명하고, 콜리메이터 렌즈에 의해 평행 광속으로 하여도 좋다.
러프 얼라이먼트용 광학계(B)는, 집광 렌즈(5)와 결상 렌즈(9)로 저배율의 광학계를 구성하고 있다. 이 저배율의 광학계인 러프 얼라이먼트용 광학계(B)에 의해, 제어부(60)는, 기준구(6)의 화상을 제2 촬상 소자(10)에 의해 취득하고, 이 화상을 이용하여 광학 유닛(50)의 방위를 조정(개략 조정)할 수 있다. 구체적으로는, 제2 촬상 소자(10)에 의해 검출한 화상에 대하여 제어부(60)에서 패턴 인식 등을 행하여 기준구(6)의 상을 검출하도록 하고, 이 제2 촬상 소자(10)의 미리 정해진 위치(예컨대, 중심)에 기준구(6)의 상이 위치할 때에, 제1 촬상 소자(8)의 중심(O) 근방에 반사광(7, 17)이 입사되도록 구성함으로써, 추적용 광학계(A)에서 기준구(6)를 추적할 수 없을 때에, 제어부(60)는, 이 러프 얼라이먼트 광학계(B)를 이용하여 광학 유닛(50)의 방향을 제어함으로써, 이 광학 유닛(50)의 기준구(6)에 대한 위치 맞춤을 행할 수 있다.
예컨대, 기준구 검출 장치(100)의 기동시에, 이 러프 얼라이먼트용 광학계(B)를 이용하여 제2 촬상 소자(10) 상의 기준구(6)의 화상을 이용하여 위치 맞춤을 함으로써, 광학 유닛(50) 전체의 방위를 개략 조정할 수 있다. 이러한 개략 조정을 행한 후, 추적용 광학계(A)에서 제1 촬상 소자(8) 상의 반사 광선이 기준 위치에 도달하도록 광학 유닛(50)의 방위를 미세 조정함으로써, 기준구(6)의 검출을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 화상 취득을 위해 필요하면 적절한 조명계를 부가하지만, 기준구(6)의 구면으로부터의 이 조명계의 반사광이 직접 제1 촬상 소자(8)로 들어가지 않도록 해야만 한다. 또한, 이 경우, 러프 얼라이먼트용 광학계(B)는, 추적용 광학계(A)와는 다이크로익 미러(4)로 분리되어 있기 때문에, 이 추적용 광학계(A)의 파장, 즉 레이저 광원(1)으로부터 출사되는 레이저빔(2)과는 상이한 파장 영역(예컨대 가시광)을 이용한다.
(기준구 위치 검출 장치)
도 3은 전술한 기준구 검출 장치(100)(이하, 트래커라고 부름)를 2세트 이용한 기준구 위치 검출 장치(200)의 개념도이다. 2세트의 트래커(21a, 21b)는, 도시하지 않은 구동 수단(도 1의 12, 13에 해당)에 의해 본체(22a, 22b)의 회전축(24a, 24b) 주위로(수평 방향으로) 회전시킬 수 있고, 또한, 경통부(23a, 23b)는 경통축(25a, 25b)과 회전축(24a, 24b)의 교점[전술한 광학 유닛(50)의 기준점]을 중심으로 수직 방향으로(연직 방향으로) 회전시킬 수 있으며, 각 트래커(21a, 21b)로부터 기준구(26)의 중심에 대한 방위각(α1, α2)과 앙각(β1, β2)을 각각 도시하지 않은 로터리 인코더 등의 각도 검출부(도 1의 14, 15에 해당)에 의해 계측할 수 있다. 여기서, 트래커(21a, 21b)의 서로의 위치 관계는 이미 알고 있고, 높이 위치(도 1의 Z축 방향)는 동일하고, 회전축(24a)과 회전축(24b) 사이의 간격을 L로 한다. 또한, 경통부(23a, 23b)의 중심축(25a, 25b)와, 본체(22a, 22b)의 회전축(24a, 24b)의 교점의 중심을 좌표 원점이라 하면, 기준구(26)의 중심 좌표(x, y, z)는 이하의 수학식 2 내지 수학식 4에 의해 구할 수 있다.
[수학식 2]
x = Lsin(α2-α1)/2sin(α1+α2)
[수학식 3]
y = Lsinα1 sinα2/sin(α1+α2)
[수학식 4]
z = Lsinα2 tanβ1/sin(α1+α2)
= Lsinα1 tanβ2/sin(α1+α2)
도 3에 도시된 2세트의 트래커(21a, 21b)의 경통부(23a, 23b)를 서로 마주 보게 하여 각각의 레이저빔(도 1의 2에 해당)이 상대방의 촬상 소자(도 1의 8에 해당)의 중심(도 1의 O점에 해당)에 도달하고, 일직선으로 배열된 상태가 수학식 2 내지 수학식 4에서의 방위각: α1, α2, 앙각: β1, β2의 원점(0 기준)이 된다. 또한, 다른 상이한 각도 기준의 결정 방법으로서, 공간 좌표를 이미 알고 있고 위치가 고정인 구[기준구(26)와는 상이한 구이며, 복수개가 바람직함]를 기준으로서 이용하는 것도 가능하다.
(3차원 좌표 측정 장치)
전술한 기준구 위치 검출 장치(200)를 복수 이용한 3차원 좌표 측정 장치에 대해서 설명한다. 이 3차원 좌표 측정 장치는, 기준구 위치 검출 장치(200)를 적어도 2세트, 바람직하게는 3세트 이상 구비하고 있다. 그리고, 예컨대, 3차원 센서의 외표면에 위치 관계가 기지인 복수의 기준구(6)를 부착하여 각각의 기준구(6)에 대하여 전술한 기준구 위치 검출 장치(200)를 설치한다. 그리고, 각 기준구(6)의 위치(x, y, z)를 대응하는 기준구 위치 검출 장치(200)에 의해 검출한다. 얻어진 각 기준구(6)의 위치를 기초로 3차원 센서의 위치와 자세를 계측할 수 있다.
(길이 측정용 간섭계와의 조합)
또한, 이상에서 설명한 기준구 검출 장치(100)는, 도 4에 도시한 바와 같은 길이 측정용 간섭 광학계(C)를 구비한 3차원 좌표 측정 장치의 구성으로 하여도 좋다. 이 기준구 검출 장치(100′)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 광원(1)을 길이 측정용 간섭 광학계(C)의 광원으로서 겸용하고, 기준구(6)의 이동에 따라 촬상 소자(8)에 도달하는 반사광(17)이 항상 O점에 도달할 수 있도록 광학 유닛(50) 전체를 제어하도록 구성되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 항상 기준구(6)를 추적할 수 있고, 또 기준구(6)의 표면까지의 거리 변동을 정확히 계측할 수 있다.
길이 측정용 간섭 광학계(C)로서는, 레이저 광원(1), 하프 미러(3), 집광 렌즈(5)를 추적용 광학계(A)와 공용하고, 하프 미러(3)의 측방[제1 촬상 소자(8)와는 반대측]에 셔터(31) 및 참조 미러(32)가 이 순서로 설치되어 있다. 또한, 하프 미러(3)와 제1 촬상 소자(8) 사이에 하프 미러(33)가 설치되고, 또한, 이 하프 미러(33)에 의해 반사된 광선을 수광하는 수광 소자(간섭광 수광부)(34)가 설치되어 있다.
이 길이 측정용 간섭 광학계(C)를 이용하여 길이를 측정하는 경우는, 셔터(31)를 개방한다. 그렇게 하면, 레이저 광원(1)으로부터 출사된 레이저빔(2)의 일부는 하프 미러(3)를 투과하여 다이크로익 미러(4) 및 집광 렌즈(5)를 통해 기준구(6)에 의해 반사된다. 한편, 레이저빔(2)의 나머지 일부는 하프 미러(3)에 의해 반사되고, 셔터(31)를 통과하여 참조 미러(32)에 의해 반사된다. 그리고, 기준구(6)에 의해 반사된 길이 측정용 빔은 하프 미러(3)에 의해 반사되고, 참조 미러(32)에 의해 반사되어 하프 미러(3)를 투과한 참조용 빔과 동일한 광로 상에 중첩되어 합류된다. 합류된 빔은 간섭광으로서 하프 미러(33)에 의해 반사되고, 수광 소자(34)에 의해 수광되어 검출되며, 이 간섭광에 의해 기준구(6)의 거리 변동을 검출할 수 있다. 또한, 셔터(31)는 길이 측정시 이외[기준구(6)가 정지되어 있는 동안]에는 폐쇄할 필요가 있다.
1 : 레이저(광원)
3, 33 : 하프 미러
4 : 다이크로익 미러
5 : 렌즈
6, 16, 26 : 기준구
8 : 수광부(제1 촬상 소자)
9 : 렌즈
10 : 화상 수광부(제2 촬상 소자)
31 : 셔터
32 : 참조 미러
34 : 간섭광 수광부
60 : 제어부
100 : 기준구 검출 장치
200 : 기준구 위치 검출 장치

Claims (7)

  1. 광원, 상기 광원으로부터의 광을 집광하여 전측 초점 위치 또는 그 근방에 위치하는 기준구에 조사하는 집광 렌즈 및 상기 집광 렌즈의 후측 초점 위치 또는 그 근방에 배치되고, 상기 기준구로부터의 반사광을 수광하여 검출하는 수광부를 갖는 광학 유닛과,
    기준점을 중심으로 상기 광학 유닛을 회전 이동시키는 구동부와,
    상기 수광부에서 검출한 상기 반사광의 수광 위치에 기초하여 상기 반사광이 상기 수광부의 미리 정해진 기준 위치에 도달하도록 상기 구동부를 제어하여 상기 광학 유닛을 회전 이동시키는 제어부
    를 포함하는 기준구 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 유닛은, 결상 렌즈와, 이 결상 렌즈에 의해 결상된 상기 기준구의 상을 검출하는 화상 검출부를 가지며,
    상기 제어부는, 상기 화상 검출부에서 검출한 상기 기준구의 상에 기초하여 상기 반사광이 상기 수광부에 입사되도록 상기 구동부를 제어하여 상기 광학 유닛을 회전 이동시키는 것인 기준구 검출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동부는, 상기 광학 유닛을 수평 방향 및 수직 방향으로 회전 이동시키도록 구성된 것인 기준구 검출 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 유닛의 수평 방향 및 수직 방향의 각도를 검출하는 각도 검출부를 포함하는 기준구 검출 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 유닛은 길이 측정용 간섭 광학계를 더 포함하는 기준구 검출 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 기준구 검출 장치를, 미리 정해진 간격을 두고 2세트 포함하며,
    상기 2세트의 기준구 검출 장치에 의해 계측된 방위각, 앙각 및 상기 미리 정해진 간격에 기초하여 상기 기준구의 중심의 3차원 좌표를 계측하는 기준구 위치 검출 장치.
  7. 피측정물의 외면에 부착된 적어도 2개 이상의 기준구와,
    이 기준구의 수에 대응하는 적어도 2세트 이상의 제6항에 기재한 기준구 위치 검출 장치를 포함하며,
    상기 복수의 기준구의 3차원 좌표를, 대응하는 상기 기준구 위치 검출 장치의 각각에 의해 측정하고, 이 측정에 의해 얻어진 값에 기초하여 상기 피측정물의 위치 및 자세를 검출하는 3차원 좌표 측정 장치.
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