JP2015531478A - 測定範囲を拡大するためのハイブリッド結像方法を用いるレーザトラッカ - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (15)
- 所定の空間関係を有している複数の基準目印(82)が設けられている測定補助対象物(80)の位置及び/又は配向を決定するための、特に前記測定補助対象物(80)を継続的に追跡するためのレーザトラッカ(10,11)であって、
前記レーザトラッカ(10,11)は、
・垂直軸(41)を規定する台座(40)と、
・前記垂直軸(41)を中心として前記台座(40)に対して相対的にモータ駆動式に旋回する支持部(30)と、
・傾斜軸を中心として前記支持部(30)に対して相対的にモータ駆動式に回動し、且つ、少なくとも二つの光学系アセンブリ(51,52)と一つの画像検出ユニット(53)とを有している旋回ユニット(15,20)と、
・レーザビーム(17,21)を放出するビーム源と、
・前記レーザビーム(17,21)を用いて前記測定補助対象物(80)までの距離を測定する距離測定ユニット(22)と、
・前記台座(40)に相対的な前記レーザビーム(17,21)の放出方向を決定する角度測定機能と、
・対象物結像機能を有している制御及び処理ユニットと、
・結像された前記基準目印(82)の像評価を行い、該像評価から前記測定補助対象物(80)の空間的な配向を決定する画像処理ユニットと、
を備えており、
○前記光学系アセンブリ(51,52)は前記旋回ユニット(15,20)の光軸(60)に沿って移動可能であり、
○前記光学系アセンブリ(51,52)のその都度の最新の位置決めによって、前記画像検出ユニット(53)を用いて画像を検出するための拡大係数が規定されており、
前記対象物結像機能の実行時には、前記測定補助対象物(80)について実施された最新の測定に依存して、該実施された測定により決定された前記測定補助対象物(80)までの距離に関しては、該測定補助対象物(80)についての像が所定の画像スケールで前記画像検出ユニット(53)において提供されるように、前記光学系アセンブリ(51,52)の位置決めが制御下で行われ、特に継続的に行われる、
レーザトラッカ(10,11)において、
・前記対象物結像機能によって、少なくとも、前記測定補助対象物(80)までの距離に関する一つの標準距離領域(d1)及び一つの遠距離領域(d2)が規定されており、前記対象物結像機能の実行時には、前記制御及び処理ユニットによる制御下で、前記実施された測定により決定された前記測定補助対象物(80)までの距離に依存して、前記拡大係数が調整され、
○前記標準距離領域(d1)内の距離に関しては、結像のために実質的に一定の標準画像スケールが提供され、
○前記遠距離領域(d2)内の各距離に関しては、結像のために、各距離に依存して変化し、且つ、前記測定補助対象物(80)までの距離が大きくなるに連れ小さくなる遠距離画像スケールが提供され、
・決定された距離が前記遠距離領域(d2)内にある場合には、前記像評価を実施する際に、決定された距離に対してその都度提供される前記遠距離画像スケールが考慮されることを特徴とする、レーザトラッカ(10,11)。 - 前記標準距離領域(d1)内の距離に関する前記標準画像スケールは、前記画像検出ユニット(53)の画像検出領域が、結像すべき前記基準目印(82)の分布に関して最適に占められているように、及び/又は、前記標準画像スケールが前記標準距離領域(d1)内の距離に関して同一であるように提供される、請求項1に記載のレーザトラッカ(10,11)。
- 少なくとも二つの前記光学系アセンブリ(51,52)の位置決めに関する少なくとも二つの光学系位置決め曲線(71,72)が格納されており、該少なくとも二つの光学系位置決め曲線(71,72)はハイブリッドに構成されており、且つ、前記標準距離領域(d1)内及び/又は遠距離領域(d2)内の各距離に関する少なくとも二つの前記光学系アセンブリ(51,52)の位置決めを表している、請求項1又は2に記載のレーザトラッカ(10,11)。
- 前記測定補助対象物(80)までの決定された距離に依存して、フォーカスグループ(52)を位置決めするためのフォーカスグループ位置決め曲線(72)と、前記測定補助対象物(80)までの決定された前記距離に依存して、ズームグループ(51)を位置決めするためのズームグループ位置決め曲線(71)とが格納されており、前記フォーカスグループ(52)は少なくとも二つの前記光学系アセンブリの内の第1の光学系アセンブリであり、前記ズームグループ(51)は少なくとも二つの前記光学系アセンブリの内の第2の光学系アセンブリであり、
特に、前記フォーカスグループ位置決め曲線(72)及び前記ズームグループ位置決め曲線(71)は、前記標準距離領域(d1)及び/又は前記遠距離領域(d2)内の距離に関する前記フォーカスグループ(52)及び前記ズームグループ(51)の位置決めを表しており、特に実質的に、前記フォーカスグループ(52)の位置決めによって前記像の焦点合わせが調整され、且つ、前記ズームグループ(51)の位置決めによって前記像の倍率が調整される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のレーザトラッカ(10,11)。 - 前記制御及び処理ユニットは配向決定機能を有しており、該配向決定機能の実行時に、画像処理を用いた前記像評価に基づき、前記測定補助対象物(80)の前記空間的な配向が導き出され、特に、重心算出を用いた、結像された前記基準目印(82)に関する画像位置の決定によって、及び/又は、エッジ抽出によって、及び/又は、輝度解析及び/又はコントラスト解析によって、前記測定補助対象物(80)の前記空間的な配向が導き出される、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のレーザトラッカ(10,11)。
- 前記旋回ユニット(15,20)は、入射したビームを光学的にフィルタリングするフィルタユニット(54)を有しており、特に、所定の赤外線波長領域にある光が前記フィルタユニットによって透過、吸収又は反射され、必要に応じて前記画像検出ユニット(53)に入射するようなフィルタリングを行う赤外線フィルタを有している、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のレーザトラッカ(10,11)。
- 前記対象物結像機能の実行時に、前記基準目印として設けられており、且つ、前記フィルタユニット(54)を透過できるビームを放出及び/又は反射する複数のオリエンテーションマーキング(82)が前記画像検出ユニット(53)に提供され、特に、提供された該オリエンテーションマーキング(82)の画像が前記画像検出ユニット(53)によって検出され、前記測定補助対象物(80)の前記空間的な配向が、前記像評価によって決定された、該オリエンテーションマーキング(82)に関する画像位置から導き出される、請求項6に記載のレーザトラッカ(10,11)。
- 前記対象物結像機能によって、少なくとも一つの別の距離領域が規定されており、
前記別の距離領域は、該別の距離領域内にある前記測定補助対象物(80)までの距離に依存して、少なくとも二つの前記光学系アセンブリ(51,52)を位置決めするための位置決め基準を有しており、特に、該位置決め基準は別の光学系位置決め曲線によって表される、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のレーザトラッカ(10,11)。 - 少なくとも二つの前記光学系アセンブリ(51,52)は光学キャリッジを用いて前記光軸(60)に沿ってそれぞれ移動可能且つ位置決め可能である、及び/又は、前記旋回ユニット(15,20)は、少なくとも二つの前記光学系アセンブリ(51,52)を移動及び位置決めするスピンドルドライブを有している、及び/又は、前記旋回ユニット(15,20)は、少なくとも二つの前記光学系アセンブリ(51,52)によって規定される光学的なビーム路に進入可能であり、且つ、前記画像検出ユニット(53)へのビームの通過を阻止するためのビーム遮断ユニット(58)、特に前記ビーム路を遮断するためのシャッタを有している、及び/又は、前記画像検出ユニット(53)はCCDカメラ又はCMOSカメラとして構成されている、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のレーザトラッカ(10,11)。
- 前記レーザトラッカ(10,11)は、少なくとも前記距離測定ユニット(22)、特にビーム源を備えており、且つ、前記傾斜軸を中心として前記支持部(30)に対して相対的にモータ駆動式に旋回可能であるビーム偏向ユニット(20)を有しており、
・前記旋回ユニットは前記ビーム偏向ユニット(20)によって実現されており、且つ、画像検出方向は前記ビーム偏向ユニット(20)の配向によって規定されており、
・前記ビーム偏向ユニット(20)は前記レーザビーム(21)を放出方向に放出し、前記測定補助対象物(80)において反射された前記レーザビームの少なくとも一部を受信するように構成されている、請求項1乃至9のいずれか一項に記載のレーザトラッカ(10,11)。 - レーザトラッカ(10,11)のための、且つ、該レーザトラッカ(10,11)を用いる、所定の空間関係を有している複数の基準目印(82)が設けられている測定補助対象物(80)の配向決定のための対象物検出方法であって、
前記レーザトラッカ(10,11)は、
・垂直軸(41)を規定する台座(40)と、
・前記垂直軸(41)を中心として台座(40)に対して相対的にモータ駆動式に旋回可能である支持部(30)と、
・傾斜軸を中心として前記支持部(30)に対して相対的にモータ駆動式に回動可能である、前記測定補助対象物(80)の画像を検出する旋回ユニット(15,20)とを備えており、
前記対象物検出方法において、
・レーザビーム(17,21)を用いて前記測定補助対象物(80)までの最新の距離を決定する距離測定を実施し、
・前記最新の距離に関して決定された画像スケールを有する前記測定補助対象物(80)についての像が、画像を検出するために提供されるように、前記測定補助対象物(80)までの前記最新の距離に依存して、拡大係数を調整し、特に継続的に調整し、
・前記画像を検出する、
対象物検出方法において、
・少なくとも一つの標準距離領域(d1)及び一つの遠距離領域(d2)が規定されており、前記測定補助対象物(80)までの前記最新の距離に依存する前記拡大係数の調整を、
○前記標準距離領域(d1)内の距離に関しては、結像のために実質的に一定の標準画像スケールが提供されるように実施し、
○前記遠距離領域(d2)内の各距離に関しては、結像のために、各距離に依存して変化し、且つ、前記測定補助対象物(80)までの距離が大きくなるに連れ小さくなる遠距離画像スケールが提供されるように実施し、
・前記像を基礎とし、且つ、画像処理を用いて行われる前記基準目印(82)に関する像評価の際に、決定された距離に対してその都度提供される前記遠距離画像スケールを配向決定のために考慮することを特徴とする、対象物検出方法。 - 前記拡大係数の調整を、格納されている光学系位置決め曲線(71,72)に基づき実施し、特にフォーカスグループ位置決め曲線(72)は、前記測定補助対象物(80)までの距離に依存するフォーカスグループ(52)のフォーカス設定を表し、ズームグループ位置決め曲線(71)は、前記測定補助対象物(80)までの距離に依存するズームグループ(52)の拡大設定を表す、及び/又は、結像された前記基準目印の前記画像内での分散に関して前記画像が占められているように、及び/又は、標準画像スケールが同一であるように、前記標準距離領域(d1)内の距離に関する前記標準画像スケールが提供される、請求項11に記載の対象物検出方法。
- 少なくとも一つの別の距離領域が規定されており、
前記別の距離領域は、該別の距離領域内にある前記測定補助対象物(80)までの各距離に依存して前記拡大係数を調整するための位置決め基準を有しており、特に、前記位置決め基準は別の光学系位置決め曲線によって表される、請求項11又は12に記載の対象物検出方法。 - 入射するビームのフィルタリングを実施し、該フィルタリングを、所定の波長領域内のビームが前記画像において検出され、特に前記測定補助対象物(80)の空間的な配向が、前記画像内で検出された、フィルタリングされた前記ビームから、特に前記像評価から求められた画像位置から導き出されるように実施し、とりわけ、
・所定の赤外線領域にある光が透過、吸収又は反射されるように赤外線光をフィルタリングする、及び/又は、
・前記測定補助対象物(80)が、前記所定の波長領域内のビームを放出及び/又は反射する複数のオリエンテーションマーキング(82)を有している、請求項11乃至13のいずれか一項に記載の対象物検出方法。 - 特に請求項1乃至10のいずれか一項に記載のレーザトラッカ(10,11)の制御及び処理ユニットにおいてコンピュータプログラム製品が実行される場合に、請求項11乃至14のいずれか一項に記載の対象物検出方法の、
・距離測定、
・前記拡大係数の調整、
・前記画像の検出、
を制御する、機械読み出し可能な担体に記憶されているコンピュータプログラム製品。
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