(57)【要約】      （修正有）【課題】傾斜計を用いた形状測定において、測定経路上の障害物を回避して、高精度に被測定形状を測定する形状測定装置及び形状測定方法を提供する。【解決手段】被測定形状５ａの測定方向に直交する方向に突出する２本のオフセットバー３，３ａと、オフセットバー３，３ａ間に渡される直定規２ｂと、直定規２ｂの傾斜角を測定する傾斜計４と、からなり、測定経路上の障害物６を回避して、傾斜計４で測定した傾斜角に基づき被測定形状５ａを導出する形状測定装置１０。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定形状の測定経路上の障害物を回避して被測定形状を傾斜計で測定する形状測定装置であって、
前記被測定形状の測定方向に直交する方向に突出する２本のオフセットバーと、前記オフセットバー間に渡される直定規と、前記直定規の傾斜角を測定する傾斜計と、からなり、
前記傾斜計で測定した傾斜角に基づき被測定形状を導出することを特徴とする形状測定装置。
【請求項２】
前記直定規に、前記オフセットバーに接する接触子を備えることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項３】
さらに、
前記２本のオフセットバーａ、ｂの傾斜角を測定する傾斜計Ａ、Ｂを備え、前記オフセットバーの傾斜角を測定し、前記オフセットバーの形状、姿勢、変形に起因する傾斜角の誤差を反転測定により測定された前記直定規の傾斜角を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の形状測定装置。
【請求項４】
前記直定規の測定された傾斜角を、次式
θｔ＝（１／２）・（θｍｃ−θｎｃ）＋（ｄ／２ｓ）・（θｍａ−θｍｂ＋θｎｂ−θｎａ）
θｔ：直定規の補正傾斜角
θｍｃ：基準測定時の直定規の検出角
θｎｃ：反転測定時の直定規の検出角
ｄ：オフセットバーａ、ｂの測定点からの水平距離
ｓ：測定経路上の測定間隔の水平距離
θｍａ：基準測定時のオフセットバーａの検出角
θｍｂ：基準測定時のオフセットバーｂの検出角
θｎｂ：反転測定時のオフセットバーａの検出角
θｎａ：反転測定時のオフセットバーｂの検出角
によって補正することを特徴とする請求項３に記載の形状測定装置。
【請求項５】
被測定形状の測定経路上の障害物を回避して被測定形状を傾斜計で測定する形状測定方法であって、
前記被測定形状の測定方向に直交する方向に２本のオフセットバーを突出させ、前記オフセットバー間に直定規を渡し、前記直定規の傾斜角を傾斜計で測定し、前記傾斜計で測定した傾斜角に基づき被測定形状を導出することを特徴とする形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜計を用いた形状測定において、測定経路上の障害物を回避して、高精度に被測定形状を測定する形状測定装置及び形状測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
形状測定として水準器などに代表される傾斜計を用いた形状測定方法が知られている。傾斜計を用いた形状測定では、測定時の測定装置の送り誤差の影響を受けにくいため、高精度な形状測定が可能である。
【０００３】
水準器を用いた形状測定法の原理を図８に示す。図８において形状検出器として用いられる水準器４ａは、被測定形状５ａに直接当てて、測定方向のｘ軸方向に順に送られながら、形状ｆ（ｘ）上の各測定点における接線の傾斜角θ（ｘ）を次々と検出する。
【０００４】
このとき各測定点ｘｉ（ｉ＝１  ｔｏ  ｎ）における傾斜角の測定値をθ（ｘｉ）とすると、θ（ｘｉ）は水準器の経路ｅ（ｘ）の影響を受けない。一方、θ（ｘｉ）は各測定点ｘｉにおける形状ｆ（ｘｉ）の微分値に相当することから、図８中の式（Ａ）のようにθ（ｘｉ）を積分することで形状ｆｍ（ｘｎ）が導出される。式（Ａ）において、ｈ１は任意に定めた測定開始点の形状、ｓは測定間隔である。
【０００５】
形状検出器に変位計などを用いる一般的な形状測定では、形状検出器の経路ｅ（ｘ）を基準に形状導出が行われるため、ｅ（ｘ）の影響を受ける。それに対して水準器を用いた形状測定法による導出形状ｆｍ（ｘｎ）は、図８式（Ａ）よりｅ（ｘ）の影響を受けないことがわかる。即ち、水準器を用いた形状測定法では、形状基準やその誤差に影響される事無く形状が導出される。
【０００６】
そして、図１に示すように、従来の形状測定装置１０は、底面の前後に被測定形状５ａに接触する２つの接触子２ａ（足）を備える直定規２ｂと、直定規２ｂ上面に直定規２ｂの傾斜（被測定形状断面における水平（図１破線）とでなす角（傾斜角４ｂ））を測定する傾斜計４からなる。そして、被測定形状５ａの測定経路上を測定方向５ｂに移動させながら、接触子２ａ、２ａの間の測定間隔５ｃにおける傾斜角４ｂを順次測定してゆく。そして、式（Ａ）によって、被測定形状５ａの形状を計算機（図示省略）によって導出することができる。
【０００７】
直定規２ｂと被測定形状５ａの間に接触子２ａが位置することで、被測定形状５ａ上のカッターマークやうねりなどの微細形状の影響を取り除くとともに、測定経路上の小型の障害物を回避することができる。
【０００８】
上述のように、水準器などに代表される高精度な傾斜計を用いた形状測定では、測定時の装置の送り誤差の影響を受けにくい上、さらに反転測定を組み合わせることにより、測定系に内在する系統誤差を除去することができることから、高精度な形状測定が可能となる。
【０００９】
そこで、我々は、被測定形状の２点に渡した直定規の傾斜角を傾斜計で測定し、加速器の構成機器間の機械的アライメントの評価を行った（非特許文献１）。その結果、誤差伝播則に基づく誤差見積り値は、実験値とよく一致し、ＫＥＫ（高エネルギー加速器研究機構）入射器最長の約５００ｍの直線部を標準偏差０．３ｍｍ程度の繰返し性で評価可能と見積られた。
【００１０】
しかしながら、傾斜計による形状測定では、被測定形状の直上に傾斜計を設置し、その直下の傾斜角を検出するため、図２に示すように、測定対象の測定経路（被測定形状５ａ）上に大型の障害物６がある場合は適用できない。また、測定経路上の障害物６により直定規２ｂを差し渡すこと、さらには直定規２ｂが移動させることができなくなるため、形状測定の範囲が制限されていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】久米ら、「水準器を用いたKEK入射器の真直度測定」、第7回加速器学会年会、THPS121、姫路市、 (2010).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、傾斜計を用いた形状測定において、測定経路上の障害物を回避して、高精度に被測定形状を測定する形状測定装置及び形状測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するために、
（１）
被測定形状の測定経路上の障害物を回避して被測定形状を傾斜計で測定する形状測定装置であって、
前記被測定形状の測定方向に直交する方向に突出する２本のオフセットバーと、前記オフセットバー間に渡される直定規と、前記直定規の傾斜角を測定する傾斜計と、からなり、
前記傾斜計で測定した傾斜角に基づき被測定形状を導出することを特徴とする形状測定装置の構成とした。
（２）
前記直定規に、前記オフセットバーに接する接触子を備えることを特徴とする（１）に記載の形状測定装置の構成とした。
（３）
さらに、
前記２本のオフセットバーａ、ｂの傾斜角を測定する傾斜計Ａ、Ｂを備え、前記オフセットバーの傾斜角を測定し、前記オフセットバーの形状、姿勢、変形に起因する傾斜角の誤差を反転測定により測定された前記直定規の傾斜角を補正することを特徴とする（１）又は（２）に記載の形状測定装置の構成とした。
（４）
前記直定規の測定された傾斜角を、次式
θｔ＝（１／２）・（θｍｃ−θｎｃ）＋（ｄ／２ｓ）・（θｍａ−θｍｂ＋θｎｂ−θｎａ）
θｔ：直定規の補正傾斜角
θｍｃ：基準測定時の直定規の検出角
θｎｃ：反転測定時の直定規の検出角
ｄ：オフセットバーａ、ｂの測定点からの水平距離
ｓ：測定経路上の測定間隔の水平距離
θｍａ：基準測定時のオフセットバーａの検出角
θｍｂ：基準測定時のオフセットバーｂの検出角
θｎｂ：反転測定時のオフセットバーａの検出角
θｎａ：反転測定時のオフセットバーｂの検出角
によって補正することを特徴とする（３）に記載の形状測定装置の構成とした。
（５）
被測定形状の測定経路上の障害物を回避して被測定形状を傾斜計で測定する形状測定方法であって、
前記被測定形状の測定方向に直交する方向に２本のオフセットバーを突出させ、前記オフセットバー間に直定規を渡し、前記直定規の傾斜角を傾斜計で測定し、前記傾斜計で測定した傾斜角に基づき被測定形状を導出することを特徴とする形状測定方法の構成とした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上記構成であるので、以下の効果を発揮する。オフセットバーを測定方向と直交する方向に突出させることで、測定経路上の障害物を回避して、測定対象の傾斜角を求め、さらに測定対象の被測定形状を導出することができる。
【００１５】
直定規に接触子を備えることで、被測定形状上のカッターマークやうねりなどの微細形状の影響を取り除くとともに、測定経路上の小型の障害物を回避することができる。
【００１６】
２本のオフセットバーに渡された直定規の傾斜角をオフセットバーの形状、姿勢、変形に起因する傾斜角の誤差を反転測定で補正することで、高精度の形状測定が可能になる。具体的には、式（１３）で、直定規の傾斜角を補正することで、被測定形状の目的とする二点ｐ−ｑ間の傾斜角θｔが、３台の傾斜計のオフセットθ０ａ、θ０ｂ、θ０ｃ、オフセットバーａ、ｂの形状誤差ｈｓａ、ｈｓｂ、および、オフセットバーａ、ｂの形状誤差に起因する傾斜誤差θｓａ、θｓｂ、直定規の形状誤差ｈｃ１、ｈｃ２と直定規の形状誤差に起因する傾斜角誤差θｓａ、さらに、オフセットバーａ、ｂの端点ａ２、ｂ２への荷重に起因するオフセットバーの変形ｈｗａ、ｈｗｂに影響されずに導出でき、高精度な形状測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の直定規と傾斜計を用いた形状測定方法の説明図である。
【図２】従来の直定規と傾斜計を用いた形状測定方法が、障害物によって制限される状況を示した図である。
【図３】本発明である形状測定装置の模式図である。
【図４】形状測定装置の基準測定時の様子を示す模式図である。
【図５】形状測定装置の反転測定時の様子を示す模式図である。
【図６】加速器の構成機器のアライメント評価を本発明の測定方法で行っているときの写真である。
【図７】図６によって測定された、ＫＥＫ入射器２０６ｍ直線部分のアライメント評価結果である。
【図８】従来の水準器を用いた形状測定方法の原理説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面３−７を参照し、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１９】
図３に示すように、本発明である形状測定装置１は、被測定形状５ａの測定経路上の障害物６を回避して被測定形状５ａの形状を傾斜計４で測定するものであって、直定規２と、前後２本のオフセットバー３、３ａと、傾斜計４と、傾斜計４で測定した傾斜角を取得して形状を導出する計算機（図示省略）からなる。
【００２０】
２本のオフセットバー３、３ａは、障害物６を回避して被測定形状５ａの測定方向５ｂに直交する方向（９０°）に被測定形状５ａの２点から突出する、梁である。
【００２１】
直定規２は、底面に接触子２ａを備え、接触子２ａがオフセットバー３、３ａに接触し、２本のオフセットバー３、３ａの間に渡される。
【００２２】
傾斜計４は、直定規２上面に載置され、直定規２の傾斜角を測定する、水準器などであり、従来の形状測定に用いられている水準器４ａ、傾斜計４を採用することができる。
【００２３】
計算機は、パーソナルコンピューターなどで、測定された傾斜角を取得して、それに基づき図８式（Ａ）などを用いて被測定形状５ａの形状を導出する。さらに、後述の反転測定結果を基に、検出される傾斜角に誤差として加わる、オフセットバー３、３ａの形状、姿勢、変形などの影響を、オフセットバー３、３ａの傾斜角を考慮した反転測定により、直定規２の形状、姿勢、変形に加え、使用する傾斜計４のオフセット誤差とともに除去する。
【実施例２】
【００２４】
以下、本発明である形状測定方法について、詳しく説明する。
【００２５】
図４、５に、２本のオフセットバーａ、ｂとその上に設置された１本の直定規ｃを用いた傾斜角測定方法の概念図を示す。本発明では、測定系を反転させることで、測定系の持つ系統誤差を除去するが、図４が基準測定時の様子、図５が反転測定時の様子をそれぞれ示している。
【００２６】
ここでは、３台の傾斜計Ａ、Ｂ、Ｃを用いて、オフセットバーａ、ｂ、および、直定規ｃの基準測定ｍの傾斜角θｍａ、θｍｂ、θｍｃ、及び反転測定ｎの傾斜角θｎａ、θｎｂ、θｎｃを検出し、これらをもとに測定対象Ｐ、Ｑ上の測定点ｐ、ｑを結ぶ直線の傾斜角θｔ（補正傾斜角）を導出する。
【００２７】
反転測定時には、基準測定時においてｐ点上に設置したオフセットバーａと傾斜計Ａからなる測定系と、ｑ点上に設置したオフセットバーｂと傾斜計Ｂからなる測定系をｑ、ｐ点上に設置し、それらの上に設置した直定規ｃと傾斜計Ｃからなる測定系の両端点ｃ１、ｃ２が、そのまま反測定経路側のａ２、ｂ２点上になるように入れ替える。このとき傾斜計Ａ，Ｂ，Ｃと、それらを載せるオフセットバーａ、ｂ、および、直定規ｃとの相対位置と相対方位は、それぞれ固定されている。
【００２８】
図４において、３台の傾斜計Ａ、Ｂ、Ｃの測定値を、θｍａ、θｍｂ、θｍｃ、傾斜計のオフセット誤差を、θ０ａ、θ０ｂ、θ０ｃとする。一方、２本のオフセットバーａ、ｂの両端点をａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２として、測定点ｐ、ｑから遠い側の端点ａ２、ｂ２の測定点ｐ、ｑに対する高さを、ｈｍａ２、ｈｍｂ２、２点ａ２、ｂ２間の傾斜角を、θｕとする。
【００２９】
また、２本のオフセットバーａ、ｂの形状誤差（真の直線からのずれ）に起因する傾斜計測定位置における傾斜角誤差を、θｓａ、θｓｂとし、直定規を載せる先端部ａ２、ｂ２点への荷重に起因するオフセットバーのたわみによる傾斜計測定位置における傾斜角誤差を、θｗａ、θｗｂとする。
【００３０】
さらに、直定規ｃの形状誤差に起因する傾斜角測定位置における傾斜角誤差を、θｃａ、直定規両端点ｃ１、ｃ２の高さを、ｈｃ１、ｈｃ２とする。最後に、測定点ｐ、ｑにおける測定対象Ｐ、Ｑ上に引いた接線の傾斜角を、θ１、θ２、２点ｐ、ｑ間の水平距離をｓ、オフセットバーａ、ｂの水平方向長さをｄとする。
【００３１】
図５において、３台の傾斜計Ａ、Ｂ、Ｃの反転測定時の測定傾斜角値を、θｎａ、θｎｂ、θｎｃとする。２本のオフセットバーａ、ｂの測定点ｐ、ｑから遠い側の端点ａ２、ｂ２の測定点ｐ、ｑに対する高さを、ｈｍａ２、ｈｍｂ２、ａ２、ｂ２点間の傾斜角を、θｖとする。一方、３台の傾斜計Ａ、Ｂ、Ｃのオフセット誤差θ０ａ、θ０ｂ、θ０ｃ、オフセットバーａ、ｂの形状誤差に起因する傾斜角誤差θｓａ、θｓｂ、直定規ｃの形状誤差に起因する傾斜角誤差θｃａ、両端点ｃ１、ｃ２の高さｈｃ１、ｈｃ２については、基準測定時と等しい。
【００３２】
さらに、ａ２、ｂ２点への荷重に起因するたわみによる傾斜角測定位置における傾斜角誤差についても、基準測定時と反転測定時の間の荷重変化がないものと考えて、基準測定時と等しいとする。
【００３３】
また、測定対象Ｐ、Ｑ上の測定点ｐ、ｑにおける接線の傾斜角、θ１、θ２、２点ｐ−ｑ間の距離ｓ、オフセットバーａ、ｂの長さｄも基準測定時からの変化は無いものとする。
【００３４】
このとき２本のオフセットバーａ、ｂの端点ａ２、ｂ２の基準測定時、反転測定時の高さｈｍａ２、ｈｍｂ２、ｈｎａ２、ｈｎｂ２は、それぞれ（１）〜（４）式のように示される。
【００３５】
なお、高精度な水準器を用いた形状測定において、取り扱われる角度θは何れも微小量と考えられることから、以下においてｔａｎθ≒θと考える。
ｈｍａ２＝ｄ・θ１＋ｈｓａ＋ｈｗａ      ・・・  （１）
ｈｍｂ２＝ｄ・θ２＋ｈｓｂ＋ｈｗｂ      ・・・  （２）
ｈｎｂ２＝ｄ・θ１＋ｈｓｂ＋ｈｗｂ      ・・・  （３）
ｈｎａ２＝ｄ・θ２＋ｈｓａ＋ｈｗａ      ・・・  （４）
【００３６】
ただし、ｈｓａ、ｈｓｂは、オフセットバーａ、ｂの形状誤差による端点ａ２、ｂ２の変位、ｈｗａ、ｈｗｂは、オフセットバーａ、ｂへの荷重による端点ａ２、ｂ２の変位を示す。ここで、ｈｓａ、ｈｓｂには、オフセットバーａ、ｂの両端部分の厚さの差や自重および傾斜計Ａ、Ｂの質量による端点ａ２、ｂ２の変位も含まれる。一方、ｈｗａ、ｈｗｂについては、基準測定時と反転測定時の間において端点ａ２、ｂ２のへの荷重は変化しないものと考えられることから、基準測定時と反転測定時の間において等しいものとする。
【００３７】
一方、基準測定時の２点ａ２、ｂ２間の傾斜角θｕと、反転測定時の２点ｂ２、ａ２間の傾斜角θｕは、それぞれ（５）、（６）式のように示される。
【００３８】
θｕ＝θｔ＋（ｈｍｂ２−ｈｍａ２）／ｓ  ・・・  （５）
θｖ＝θｔ＋（ｈｎａ２−ｈｎｂ２）／ｓ  ・・・  （６）
【００３９】
ここで、θｔは、最終的に導出することを目的とする、二点ｐ、ｑを結ぶ直線の傾斜角（補正傾斜角）である。
【００４０】
さらに、直定規上の傾斜計Ｃの基準測定時の検出角θｍｃ、反転測定時の検出角θｎｃは、それぞれ（７）、（８）式のように示される。
【００４１】
θｍｃ＝  θｕ＋θ０ｃ＋θｓｃ＋（ｈｃ２−ｈｃ１）／ｓ  ・・・  （７）
θｎｃ＝−θｖ＋θ０ｃ＋θｓｃ＋（ｈｃ２−ｈｃ１）／ｓ  ・・・  （８）
【００４２】
また、２本のオフセットバーａ、ｂ上の傾斜計Ａ、Ｂの基準測定時の測定値θｍａ、θｍｂ、反転測定時の測定値θｎａ、θｎｂは、それぞれ（９）〜（１２）式のように示される。
【００４３】
θｍａ＝θ１＋θ０ａ＋θｓａ＋θｗａ    ・・・  （９）
θｍｂ＝θ２＋θ０ｂ＋θｓｂ＋θｗｂ    ・・・  （１０）
θｎａ＝θ２＋θ０ａ＋θｓａ＋θｗａ    ・・・  （１１）
θｎｂ＝θ１＋θ０ｂ＋θｓｂ＋θｗｂ    ・・・  （１２）
【００４４】
ただし、θ０ａ、θ０ｂは、傾斜計Ａ、Ｂのオフセット誤差、θｓａ、θｓｂは、オフセットバーａ、ｂの形状誤差による傾斜計測定位置でのオフセットバーの傾斜角誤差、θｗａ、θｗｂは、オフセットバーａ、ｂへの荷重による傾斜計測定位置でのオフセットバーの傾斜角誤差をそれぞれ示す。
【００４５】
ここで、θｓａ、θｓｂには、オフセットバーａ、ｂの自重および傾斜計Ａ、Ｂの質量による変形に起因する傾きも含まれる。一方、θｗａ、θｗｂについては、基準測定時と反転測定時の間において端点ａ２、ｂ２のへの荷重は変化しないものと考えられることから、基準測定時と反転測定時の間において等しいものとする。
【００４６】
上記（１）〜（１２）式から、次の（１３）式が導出される。
θｔ＝（１／２）・（θｍｃ−θｎｃ）＋（ｄ／２ｓ）・（θｍａ−θｍｂ＋θｎｂ−θｎａ）    ・・・  （１３）
【００４７】
（１３）式は、二点ｐ、ｑ間の傾斜角θｔ（補正傾斜角）が、２本のオフセットバーａ、ｂと直定規ｃ上の３台の傾斜計の基準測定時の検出角θｍａ、θｍｂ、θｍｃ、および、反転測定時の検出角θｎａ、θｎｂ、θｎｃにより示される。
【００４８】
（１３）式から、被測定形状の目的とする二点ｐ−ｑ間の傾斜角θｔが、上述のように、３台の傾斜計のオフセットθ０ａ、θ０ｂ、θ０ｃ、オフセットバーａ、ｂの形状誤差ｈｓａ、ｈｓｂ、および、オフセットバーａ、ｂの形状誤差に起因する傾斜誤差θｓａ、θｓｂ、直定規の形状誤差ｈｃ１、ｈｃ２と直定規の形状誤差に起因する傾斜角誤差θｓａ、さらに、オフセットバーａ、ｂの端点ａ２、ｂ２への荷重に起因するオフセットバーの変形ｈｗａ、ｈｗｂに影響されずに導出可能であることが分かる。
【実施例３】
【００４９】
次に、本願発明の形状測定方法に従って、加速器を構成する機器のアライメント評価について説明する。図６は、加速器の構成機器のアライメント評価測定をしているときの写真である。
【００５０】
ＫＥＫの入射器は、１２５ｍ、および４７６ｍの２つの直線部が１８０°偏向アーク部で接続された全長約６００ｍの“Ｊ”字型のビームラインを持っている。そして４７６ｍの直線部が、加速器を収納する地下トンネル内の中央部に設置されたシールド壁により分割されている。ここでは、入射器５ｄの最下流の直線部約２０６ｍを測定対象とした。
【００５１】
水準器には、従来と同様に測定範囲±３ｍｒａｄ（±６００ａｒｃｓｅｃ）、分解能０．５μｒａｄ（０．１ａｒｃｓｅｃ）の精密電子水準器：タリベル４（テーラーホブソン社）を用いた。オフセットバーには、幅５０ｍｍ、厚さ２５ｍｍ、肉厚２ｍｍの角型パイプ断面をもつ長さ４００ｍｍのアルミ押出材を用いた。
【００５２】
直定規には、幅５０ｍｍ、厚さ２５ｍｍ、肉厚２、もしくは、３ｍｍの角型パイプ断面をもつアルミ押出材を、長さ６４０、１３４４、２３０４ｍｍの３種類について用意し、これらを測定間隔５ｃに合わせて用いた。
【００５３】
オフセットバーの傾斜角を考慮した反転測定では、基準測定時と反転測定時にそれぞれ３つの傾斜角を検出する必要がある。この場合、角度検出器が置かれない測定位置に、角度検出器と等しい質量とフットプリントを持つダミーウェイトを置くことで、たわみの影響が一定になるように配慮した。角度検出器の質量は、ケーブルを含めて約０．８２ｋｇであった。
【００５４】
オフセットバーの先端部に載せる角度検出器と直定規の質量は、最大で約３．３ｋｇであった。２本のオフセットバーとそれらの上に載せる角度検出器の質量を併せて、全体の角度検出系をバランスさせるため、２本のオフセットバーの根元上にそれぞれ約１４ｋｇのバランスウェイト７を置いた。これらのバランスウェイト７は、基準測定時と反転測定時における、測定系の支持条件を揃えるために、オフセットバーａ、ｂそれぞれについて専用とした。
【００５５】
図７に測定結果を示す。ここでは比較のためＫＥＫ入射器に組み込まれているレーザアライメントシステム、および、アライメント望遠鏡による同一部分の測定結果も示す。ｔａｌｙｖｅｌが本発明の形状測定方法、ｌａｓｅｒがレーザアライメントシステム、ｔｅｌｅｓｃｏｐｅがアライメント望遠鏡によるものである、カッコ内は測定年月日を示す。
【００５６】
本測定では重力方向を基準とするため、１００ｍを超えるような長距離において、ｍｍレベルの形状差を問題とするような高精度な測定では、地球表面の曲率が問題となる。ここでは、地球を平均半径Ｒ＝６３７１ｋｍの球体と考え、この形状分を差し引くことで導出形状を補正している。図７に、測定原点からの距離に対する補正量をｇｅｏｉｄ  ｃｕｒｖｅにて示す。この値は、地球表面の平均形状に相当する。
【００５７】
図６では、互いに独立した異なる方式により得られた３つの評価結果が、部分的ではあるがサブｍｍレベルでの一致が見られた。一方、本発明の測定方法により任意の測定点にて４度の繰返し測定を行った場合、得られる傾斜角の繰返し性は、標準偏差で約１５μｒａｄとなった。
【００５８】
オフセットバーを用いない従来法（レーザー、アライメント望遠鏡）での傾斜角測定値の繰返し性が、全測定点での平均値で約１０μｒａｄであったことから、オフセットバーを用いることで測定系が複雑になったにも関わらず、従来法と同程度の繰返し性での評価が可能であった。
【００５９】
これらのことから、本発明である形状測定方法、その前段である傾斜角測定及び補正は、従来法と同様に大型の加速器のアライメントなど広範囲な形状測定に適用可能であると言える。
【符号の説明】
【００６０】
１    形状測定装置    
２    直定規
２ａ  接触子
２ｂ  直定規    
３    オフセットバー（ａ）
３ａ  オフセットバー（ｂ）    
４    傾斜計
４ａ  水準器
４ｂ  傾斜角    
５    測定対象
５ａ  被測定形状
５ｂ  測定方向
５ｃ  測定間隔  
５ｄ  入射器
６    障害物
７    バランスウェイト
１０  従来の形状測定装置
【図１】
2014134428.tif 000003
【図２】
2014134428.tif 000004
【図３】
2014134428.tif 000005
【図４】
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【図５】
2014134428.tif 000007
【図６】
2014134428.tif 000008
【図７】
2014134428.tif 000009
【図８】
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