(57)【要約】      （修正有）【課題】単純で、融通性があり、低コストであるシャフト位置合わせ測定装置を提供すること。【解決手段】第１の機械要素１０に位置決めされる第１の測定ユニット１４、第２の機械要素１２に位置決めされる第２の測定ユニット１８、及び分析ユニット２２を有し、第１の測定ユニットは、少なくとも１つの光線束２８、３０を生成する手段２４、散乱面３４であって、散乱面に衝突する光を散乱させる散乱面３４、及び当該散乱面の画像を記録するカメラ３６を有し、第２の測定ユニットは、光線束２８’、２８’’を散乱面に反射させるように、測定ユニットがそれぞれの機械要素に位置決めされているときに第１の測定ユニットに面する反射器構成３８を有し、分析ユニットは、カメラが供給する画像のデータから、反射器構成において反射された光線束の散乱面上の衝突位置を求め、また、衝突位置から、第１の機械要素及び第２の機械要素の互いに対する位置を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の機械要素（１０）及び第２の機械要素（１２）の互いに対する位置を求める装置であって、前記第１の機械要素に位置決めされる第１の測定ユニット（１４）、前記第２の機械要素に位置決めされる第２の測定ユニット（１８）、及び分析ユニット（２２）を有し、
前記第１の測定ユニットは、少なくとも１つの光線束（２８、３０）を生成する手段（２４）、散乱面（３４）であって、該散乱面に衝突する光（ＷＶ、ＰＶ）を散乱させる散乱面（３４）、及び該散乱面の画像を撮影するカメラ（３６）を有し、
前記第２の測定ユニットは、前記光線束（２８’、２８’’）を前記散乱面に反射させるように、前記測定ユニットがそれぞれの前記機械要素に位置決めされているときに前記第１の測定ユニットに面する反射器構成（３８）を有し、
前記分析ユニットは、前記カメラが供給する画像のデータから、前記反射器構成において反射された前記光線束の前記散乱面上の衝突位置を求め、また、衝突位置から、前記第１の機械要素及び前記第２の機械要素の互いに対する位置を求めるように設計される、装置。
【請求項２】
前記カメラ（３６）は、前記散乱面（３４）の、前記反射器構成（３８）に面する側に方向付けられること、又は、前記カメラ（３６）は、前記散乱面（３４）の、前記反射器構成（３８）に面する側に方向付けられるとともに前記散乱面（３４）に対して横方向に変位して配置されること、又は、前記カメラ（３６）は、前記散乱面（３４）の、前記反射器構成（３８）に面する側に方向付けられるとともに前記散乱面（３４）に対して横方向に変位して傾いて配置されること、又は、前記散乱面はマットスクリーン（１３４）として設計され、前記カメラ（３６）は、前記マットスクリーンの、前記反射器構成に面しない側に方向付けられることを更に特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の測定ユニット（１４）は、前記カメラ（３６）を取り外し可能に固定する手段（３３）を有することを更に特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
第１の機械要素（１０）及び第２の機械要素（１２）の互いに対する位置を求める装置であって、前記第１の機械要素に位置決めされる第１の測定ユニット（１４）、前記第２の機械要素に位置決めされる第２の測定ユニット（１８）、カメラ（３６）、及び分析ユニット（２２）を有し、
前記第１の測定ユニットは、少なくとも１つの光線束（２８、３０）を生成する手段（２４）、及び、散乱面（３４）であって、該散乱面に衝突する光（ＷＶ、ＰＶ）を散乱させる散乱面（３４）を有し、
前記第２の測定ユニットは、前記光線束を前記散乱面に反射させるように、前記測定ユニットがそれぞれの前記機械要素に位置決めされているときに前記第１の測定ユニットに面する反射器構成（３８）を有し、
前記カメラは、２つの前記測定ユニットに対して自由に移動することができ、前記散乱面の画像を撮影するように設計され、
前記分析ユニットは、前記カメラが供給する画像のデータから、前記反射器構成において反射された前記光線束（２８’、２８’’）の前記散乱面上の衝突位置を求め、また、衝突位置から、前記第１の機械要素及び前記第２の機械要素の互いに対する位置を求めるように設計される、装置。
【請求項５】
前記反射器構成（３８）は、第１の後面（４２）及び第２の後面（４４）を有し、該第１の後面（４２）及び該第２の後面（４４）は、前記光線束を該第１の後面から該第２の後面に、また該第２の後面から前記散乱面（３４）の方向に反射させるように互いに対して角度をなして配置されることを更に特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記反射器構成（３８）の前記第１の後面（４２）及び前記第２の後面（４４）は、互いに対して概ね垂直であること、又は、前記反射器構成（３８）の前記第１の後面（４２）及び前記第２の後面（４４）は互いに対して概ね垂直であるとともに前記反射器構成（３８）はプリズム又はポロプリズム又は三重プリズムとして設計されることを更に特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記反射器構成（３８）の、前記第１の測定ユニット（１４）に面する表面（４０）が、前記光線束（２８）の一部を前記散乱面に反射させるとともに前記光線束の一部を前記第１の後面に伝えるように設計されることを更に特徴とする、請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】
前記光線束は第１の光線束（２８）であり、該第１の光線束を生成する前記手段は、第２の光線束（３０）も生成するように設計され、２つの前記光線束は、本質的に同じ方向に照射されるがスペクトル的に異なり、前記反射器構成（３８）の、前記第１の測定ユニットに面する表面（４０）が、色セパレータとして設計され、それによって、前記第２の光線束よりも前記第１の光線束をより強く反射させ、前記第１の光線束よりも前記第２の光線束をより強く伝え、前記反射器構成の少なくとも１つの第１の後面（４２）は、前記第１の測定ユニットに面する前記表面を通して伝えられた前記第２の光線束を反射させるために設けられることを更に特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の機械要素は第１のシャフト（１０）であり、前記第２の機械要素は第２のシャフト（１２）であり、前記第１の測定ユニット（１４）は、前記第１のシャフトの周囲面に位置決めされるように設計され、前記第２の測定ユニット（１８）は前記第２のシャフトの周囲面に位置決めされるように設計されることを更に特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記分析ユニット（２２）は、前記シャフト（１０、１２）の異なる回転角度位置において記録される画像のデータから、前記シャフトの角度オフセット並びに垂直オフセット及び水平オフセットを求めるように設計されることを更に特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記プリズム（３８）の屋根縁部（４６）が前記シャフトの周囲面に対して本質的に接線方向の向きであることを更に特徴とする、請求項６又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記カメラは固定焦点のレンズ（３５）を有すること、及び／又は、前記分析ユニット（２２）は、前記散乱面（３４）に対する傾きに関して前記カメラ（３６）が供給する前記画像のデータを修正するように設計されること、及び／又は、前記第１の測定ユニット（１４）は傾斜計（２７）を有すること、及び／又は、前記カメラ（３６）は傾斜計（２９）を有すること、及び／又は、前記第１の測定ユニット（１４）は前記散乱面（３４）の背面照明（２５）を有すること、及び／又は、前記カメラ（３６）は、前記散乱面（３４）を照明する手段（２３）を有すること、及び／又は、前記カメラ（３６）はスマートフォンとして設計されることを更に特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記散乱面（３４）には測定マーキング（５０）が設けられること、並びに／又は、前記散乱面（３４）には、該散乱面にわたって分散する、該散乱面、及び／若しくは該散乱面が設けられる前記測定ユニットに関するデータを符号化する複数の図形コード（６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ）が設けられることを更に特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
第１の機械要素（１０）及び第２の機械要素（１２）の互いに対する位置を求める方法であって、
第１の測定ユニット（１４）を前記第１の機械要素に位置決めし、第２の測定ユニット（１８）を前記第２の機械要素に位置決めし、
前記第１の測定ユニットによって光線束（２８、３０）を生成し、該光線束は、前記第２の測定ユニットの反射器構成（３８）によって前記第１の測定ユニットの散乱面（１３４）上に反射され、
２つの前記測定ユニットに対して自由に移動することができるカメラ（３６）を定位置にし、前記散乱面の少なくとも１つの画像を撮影し、
前記少なくとも１つの画像を、前記反射器構成において前記散乱面に反射した前記光線束の衝突位置（ＷＶ、ＰＶ）を求め、また、衝突位置から、前記第１の機械要素及び前記第２の機械要素の互いに対する位置を求めるために分析する、方法。
【請求項１５】
前記カメラ（３６）は、前記散乱面（１３４）の、前記反射器構成（３８）に面する側に方向付けられること、又は、前記散乱面（１３４）はマットスクリーンとして設計され、前記カメラ（３６）は、該マットスクリーンの、前記反射器構成（３８）に面しない側に方向付けられることを更に特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の機械要素及び第２の機械要素の互いに対する位置を求める装置であって、第１の機械要素に位置決めされる第１の測定ユニット及び第２の機械要素に位置決めされる第２の測定ユニット、並びに分析ユニットを有する、装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような装置は、例えば、２つのシャフトの互いに対する位置合わせを判断するように設計することができる。
【０００３】
通常、そのような位置合わせ測定装置の場合、２つの測定ユニットのうちの少なくとも一方が光線を生成する光源を有し、光線の、他方の測定ユニットの１つ又は複数の検出器、又は、光源が設けられている測定ユニットの検出器における衝突点を求め、光源が設けられている測定ユニットの場合、他方の測定ユニットが光線を反射し戻す。通常、シャフトの互いに対する位置合わせを判断するためには、光線の衝突点の位置を複数の回転角度位置において求め、このために、測定ユニットがシャフトの周囲面に沿って変位されるか、又は、シャフトが周囲面に位置決めされる測定ユニットとともに回転される。
【０００４】
特許文献１及び特許文献２に記載されているのは、第１の測定ユニットが光線を放射し、光線が第２の測定ユニットのミラープリズムから第１の測定ユニットの光検出器上に反射し戻される、シャフト位置合わせ測定装置である。
【０００５】
特許文献３に記載されているのは、第１の測定ユニット及び第２の測定ユニットの双方がそれぞれ光線を放射し、それぞれが光検出器を有し、それぞれの光線が他方の測定ユニットの検出器に方向付けられる、シャフト位置合わせ測定装置である。
【０００６】
この原理に従って動作するシャフト位置合わせ測定装置が特許文献４にも記載されており、２つの測定ユニットのそれぞれに、シャフトの回転角度を自動的に検出する２つの二軸加速度センサが設けられている。
【０００７】
特許文献５から既知であるのは、第１の測定ユニットが光線を放射し、光線が、軸方向に前後に配置される、第２の測定ユニットの２つの光検出器に衝突する、シャフト位置合わせ測定装置である。
【０００８】
特許文献６から既知であるのは、第１の測定ユニットがファン形状のビームを放射し、ビームが、軸方向に前後に配置される、第２の測定ユニットの２つの光検出器に衝突する、シャフト位置合わせ測定装置である。
【０００９】
特許文献７から既知であるのは、２つの測定ユニットが２つのシャフトのそれぞれの正面に取り付けられており、第１の測定ユニットがファン形状の光線を放射し、光線が、第２の測定装置の平面に配置されている３つのマーカピンに横方向に衝突する、シャフト位置合わせ測定装置である。
【００１０】
特許文献８に記載されているのは、第１のユニットが、第１の色の光線源、ビームスプリッタ、及び色に対する感度が高いＣＣＤ検出器を有し、第２のユニットが、第２の色の光線源、及び、第１の色を反射させるとともに第２の色は伝える色セパレータ（色に対する感度が高いビームスプリッタ）を有し、第２のユニットの光源は第１のユニットから見て色セパレータの後ろに配置されており、第１のユニットの光源は第２のユニットから見てビームスプリッタの後ろに配置されている、シャフト位置合わせ測定装置である。第１のユニットから放射された光線は最初に第１のユニットのビームスプリッタを通過し、次に、第２のユニットの色セパレータにおいて反射され、この反射されたビームは更に、検出器に到達するように第１のユニットのビームスプリッタにおいて反射される。第２のユニットからの光線は最初に第２のユニットの色セパレータを通り、第１のユニットのビームスプリッタによって検出器に反射される。
【００１１】
特許文献９に記載されているのは、第１の測定ユニットが扇状に広がる光線を放射し、光線が、互いに横方向に離間して平行に配置されている、第２の測定ユニットの２つの光ストリップ検出器に衝突し、検出器の縦方向は光線の扇状の平面に対して垂直に配置される、シャフト位置合わせ測定装置である。
【００１２】
ここで評価したシャフト位置合わせ測定装置の全てに関して、検出器表面上の光線の衝突点はその都度求められて分析される。
【００１３】
特許文献１０から既知であるのは、ボアの前進をガイド又は制御する、基準点に対する測定点の位置を求める装置であり、当該装置は、ボア又はボアヘッドに配置され、それぞれがマーキング付きのカメラを有する、複数の測定ステーションを有し、各カメラは隣接するカメラ又は測定ステーションのマーキングを記録する。
【００１４】
特許文献１１から既知であるのは、２つの測定ユニットのそれぞれに、ハウジング内に配置されるカメラが設けられており、ハウジングの、他方のユニットに面する側には、対向するカメラによって記録される光パターンが設けられている、シャフト位置合わせ測定装置である。ハウジングの、パターンが設けられている側には、各場合に開口が設けられており、この開口を通って対向するパターンが撮像される。代替的な設計では、２つのユニットのうちの一方にのみカメラが設けられるがパターンは設けられず、一方で他方のユニットはカメラを有しないが３次元パターンが設けられている。
【００１５】
特許文献１２に記載されているのは、第１の測定ユニットに光源が設けられており、光源は、光線を、マットスクリーンが設けられている第２の測定ユニットに方向付け；マットスクリーンの、第１の測定ユニットに面しない側が、第２の測定ユニットの一部も形成する画像検出器上の好適な光学系によって撮像される、シャフト位置合わせ測定装置である。
【００１６】
特許文献１３及び特許文献１４に記載されているのは、第１の測定ユニットが扇状に広がるビームを生成する光源を有し、対向する第２の測定ユニットが、後方のマットスクリーン及びカメラを有する部分反射光学システムを有し、カメラは、マットスクリーンの、第１の測定ユニットに面しない側を記録し、ビームの第１の光点は光源から直接到来し、ビームの第２の光点は、第２の測定ユニットの部分反射光学システム及び第１の測定ユニットの正面の反射器によって反射される、シャフト位置合わせ測定装置である。
【００１７】
機械を測定するカメラを有するレーザ受信機が、Wente CamSorik GmbH社（38108 Braunschweig, Germany）から、ＬａｓｅｒＴｒａｃの商標名で入手可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】独国特許第３３２０１６３号
【特許文献２】独国特許第３９１１３０７号
【特許文献３】独国特許第３３３５３３６号
【特許文献４】米国特許第６，８７３，９３１号
【特許文献５】独国特許第３８１４４６６号
【特許文献６】国際公開第０３／０６７１８７号
【特許文献７】国際公開第００／２８２７５号
【特許文献８】欧州特許第０９６２７４６号
【特許文献９】欧州特許第２０９３５３７号
【特許文献１０】独国特許第４０４１７２３号
【特許文献１１】国際公開第２０１０／０４２０３９号
【特許文献１２】欧州特許第１２１１４８０号
【特許文献１３】独国特許第１０１４３８１２号
【特許文献１４】独国特許第１０１１７３９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の課題は、２つの機械要素の互いに対する位置を求める装置、特にシャフト位置合わせ測定装置を作り出すことであり、当該装置の設計は特に単純で、融通性があり、低コストである。本発明の更なる課題は、対応する方法を作り出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この課題は、本発明に従って、請求項１及び請求項７に記載の装置、並びに請求項２６に記載の方法によって解決される。
【００２１】
本発明による解決策では、カメラ、及びカメラにおいて撮像される散乱面の使用によって、反射した光線束が直接的に衝突する光検出器を使用する代わりに、特に単純で融通性のあるシステムを実現することができることが有利である。特に、カメラとして、比較的低コストで入手することができるか、又は他の理由から何らかの方法でユーザに既に入手可能な、例えば写真用カメラ又はスマートフォン等の、エンドユーザ向けに設計されている大量生産商品を使用することが可能である。
【００２２】
好ましくは、装置は、カメラが、散乱面の、反射器構成に面する側に方向付けられるように設計されている。
【００２３】
本発明の一実施形態によると、カメラは、２つの測定ユニットに対して自由に移動することができ、例えば、カメラに散乱面を撮像するために、フリーハンドで使用することができる。代替的な実施形態によると、カメラは、光線束を生成する手段も有する測定ユニットの一部として設計することができるか、又はこの測定ユニットに取り付けることができる。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態は従属項に記載されている。
【００２５】
添付の図面に基づいて本発明を以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による位置を求める装置の第１の例の、僅かに斜視図である側面図である。
【図２】図１の装置の散乱面の正面図である。
【図３】実際の使用における、散乱面が設けられている図１の装置の測定ユニットの斜視図である。
【図４】位置を求める装置の別の実施形態の概略側面図である。
【図５】カメラにおける散乱面の画像の透視歪みを補正するためにターレスの定理を使用することができる方法の概略図である。
【図６】４つのＱＲコードが設けられている散乱面の例である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１〜図３に示されているのは、機械（図示せず）の第１のシャフト１０及び機械（図示せず）の第２のシャフト１２の互いに対する位置合わせを判断する本発明による装置の第１の例である。本装置は、第１のシャフト１０の周囲面に位置決めされる要素１６を有する第１の測定ユニット１４、及び、第２のシャフト１２の周囲面に位置決めされる要素２０を有する第２の測定ユニット１８を備える。
【００２８】
２つのシャフト１０及び１２は、基準軸線２６に対して可能な限り位置合わせされて互いに前後に配置されており、本装置は、基準軸線２６又は互いに対する幾らかの角度オフセット及び／又は平行オフセットを求める働きを有する２つの測定ユニット１４、１８を有する。通常、本装置は、角度オフセット又は平行オフセットに関する結果を表示する手段（図示せず）も備える。
【００２９】
第１の測定ユニット１４は、光線束２８を生成する光源２４、光線束２８をコリメートするコリメータ（図示せず）、散乱面３４、及び散乱面３４の写真を撮影するカメラ３６を備える。
【００３０】
カメラ３６は、カメラセンサ（図示せず）に散乱面３４を撮像するために光学系３５を有する。カメラ３６は、例えば、第２の測定ユニット１８において反射された光線が少なくとも散乱面３４の中央領域に衝突することを妨げないように、散乱面３４に対して斜めの外側角で取り付けることができる。
【００３１】
散乱面３４は、２つの測定ユニット１４、１８が測定位置に位置するときは第２の測定ユニット１８に面する。光源２４は、例えば第２の測定ユニット１８から見て散乱面３４の後ろに配置することができ、光線束２８は散乱面３４の対応する開口を通して照射されることができる。
【００３２】
第２の測定ユニット１８は反射器構成３８を有し、反射器構成３８は、第１の測定ユニット１４に面する正面４０、並びに第１の後面４２及び第２の後面４４を有し、後面４２、４４は互いに対して角度をなして、通常は直角に配置され、それによって、間に屋根縁部４６を形成し；図示の例では、反射器構成はいわゆるポロプリズム（「屋根型プリズム」とも称される）として設計され、プリズムの２つの平行な側面は、三角形面に対して垂直である境界面によって接合される合同な直角三角形によって形成される。屋根縁部４６はシャフト１０、１２の周囲面に対して本質的に接線方向である。
【００３３】
正面４０は、光線束２８の部分反射面として設計されており、光線束の第１の部分２８’は正面４０によって散乱面３４の方向に反射され、一方で、光線束２８の第２の部分２８’’は、第１の後面４２において第２の後面４４に向かって、また第２の後面４４から正面４０を通って散乱面３４の方向に反射されるように、正面４０を通って第１の後面４２の方向に伝わる。
【００３４】
図１及び図２の例では、散乱面３４への光線束２８'又は２８’’の衝突点（すなわち光点）はそれぞれＷＶ又はＰＶと表記される。好ましくは、光線束２８の正面４０の反射率は、２つの反射される光線束２８’及び２８’’の強度が異なるように選択され、その結果、２つの衝突点ＷＶ及びＰＶを散乱面３４上で区別することができる。
【００３５】
変更された実施形態によると、図１及び図２の構成には光源２４を備え付けることができ、光源２４は、第１の光線束２８に加えて、第２の光線束３０（図１に破線によって示されている）を放射することができ、２つの光線束２８、３０は本質的に同じ方向に照射されるが、スペクトル的に異なる（例えば、光源２４は二重波レーザダイオードとして設計することができ、二重波レーザダイオードは、赤色領域では約６６０ｎｍの光線束、及び赤外領域では約７８０ｎｍの光線束を放射し；代替的には、光源２４は２つの異なる色のレーザダイオードを有することもできる）。
【００３６】
この場合、反射器構成３８の正面４０は色セパレータとして設計され、第２の光線束３０よりも第１の光線束２８をより強く反射し、対応して、第１の光線束２８よりも第２の光線束３０をより強く伝えるように設計することが可能である。図１に２８’’と表記されている反射された光線束はこの場合、正面４０によって伝わって２つの後面４２、４４によって反射されると、第２の光線束３０に相当する。図１に２８’と表記されている光線束はこの場合、正面４０において反射された第１の光線束２８に相当する。
【００３７】
このように、２つの衝突点ＷＶ及びＰＶはそれらの分光組成が異なり、色に対する感度が高いカメラ３６によって容易に区別することができる。
【００３８】
図１及び図２に示されている構成の場合、正面４０において反射された光線束２８'の衝突点ＷＶは、２つのシャフト１０、１２の角度オフセットの尺度であり、２つの後面４２、４４において反射された光線束２８’’の衝突点ＰＶは２つのシャフト１０、１２の平行オフセットの尺度である。
【００３９】
（第２の測定ユニット１８から見て）散乱面３４の後ろでは、第１の測定ユニット１４がハウジング３２を有し、ハウジング３２は光源２４及び関連する電子部品を収容する。光源２４は好ましくは、いかなる振動感度も最小限に抑えるためにランダムにパルス状である。さらに、ハウジング３２は、好適な電源管理電子部品に加えて、光源２４の電源（バッテリ又は充電式バッテリ）を収容する。全体的に、ハウジング３２は、位置決め要素１６に取り付けるように通常は設けられる保持ロッド（図１には示さず）よりもはるかに厚くてはならない。
【００４０】
第１の測定ユニット１４は好ましくは、第１の測定ユニット１４の傾斜角度、したがって第１の測定ユニット１４が設けられているシャフト１０の回転角度位置を求める傾斜計を有する。ディスプレイ３３を有するそのような傾斜計３１をハウジング３２に一体化することができる（例えば；図１及び図２を参照のこと）。この場合、傾斜計３１は、例えばＭＥＭＳ傾斜計として設計することができる。
【００４１】
第１の測定ユニット１４は好ましくは、光線束（単数又は複数）２８、３０が反射要素を介装することなく第２の測定ユニット１８の反射器構成３８に方向付けられるように設計されており：すなわち、光源２４と反射器構成３８との間には反射要素は配置されない。
【００４２】
図２によると、散乱面３４には測定マーカ５０が設けられており、測定マーカ５０は、カメラ３６が撮影した散乱面３４の画像の分析を容易にするために、例えば十字形として設計することができる。マーキング５０が暗い環境でも見えるようにするために、カメラ３６に、例えばＬＥＤ２３等の外部光源を設けることが可能である。代替的には、散乱面３４の背面照明２５を提供してもよい。この場合、適切な切欠き部を有する金属箔を（ガラス又はプラスチック製の）乳白ガラスの表面に接着することができ、ハウジング３２を介して散乱白色光を導入する。
【００４３】
好ましくは、散乱面３４は本質的に平坦であるように設計されている。図１及び図３によると、カメラ３６は、散乱面３４に対して横方向に変位させて傾けて配置することができる。この場合、カメラ３６は例えば、（例えばチェーンテンショニング装置であり得る）位置決め要素１６の下に取り付けることもできる。カメラ３６はこの場合、カメラセンサに散乱面３４を可能な限り完全に撮像するが、反射した光線束２８’、２８’’に影がかからないような向きにされる。この場合、カメラ３６及び散乱面３４の機械的な安定化にも有利には用いることができる散乱光開口部（図示せず）も設けることができる。
【００４４】
カメラ３６は例えば、小型カメラとして、又はスマートフォン若しくは携帯電話のカメラとして設計することができる。好ましくは、光学系３５は固定レンズを含み、これは、そのようなレンズがズームレンズよりも安定しているためである。好ましくは、カメラセンサの解像度は少なくとも８メガピクセルである。カメラは好ましくはマクロ設定で動作する。
【００４５】
カメラがスマートフォンとして設計される限りでは、スマートフォンのディスプレイを有利にはグラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ）として用いることができ；他の場合は、例えばスマートフォン又はタブレットコンピュータ等のこの種の付加的な装置をユーザ制御部として付加的に用いることができる。この場合、例えば、ヘッドセット又は２０１３年に発売予定の「グーグルグラス」による音声制御の使用も可能である。
【００４６】
カメラが撮影した画像の分析は以下のように行うことができる：分析の目的は、反射された光線束２８’及び２８’’それぞれの衝突点ＢＶ及びＰＶのそれぞれの中点座標を求めることである。このプロセスにおいて、撮影した画像を最初に修正し；すなわち、カメラ３６の横方向に傾いた構成によって生じる光学システムの透視歪み及びいずれの歪みも相殺する。これは例えば、正確に分かっている「グローバル座標」である測定マーキング５０に基づいて行うことができる。光線の束２８’及び２８’’の衝突点は、色に基づいて背景から分離することができるため、中点を求める領域が限られる。次に、重心推定によって中点を求める。測定マーキング５０のグローバル座標が正確に分かっているため、画素座標を計算することができ、それによって、光線束の衝突点ＷＶ及びＰＶの中点をグローバル座標において求めることができる。
【００４７】
別の可能性は、図５に衝突点ＰＶに関して概略的に示されているように、ターレスの定理を用いて衝突点の座標を計算することである。この場合、水平消失点ＶＰＨ及び垂直消失点ＶＰＶが用いられる。
【００４８】
光線束の衝突点ＰＶ及びＷＶの平均直径を求めること、及び平均直径を用いて、光源と反射器構成との間の距離、すなわち第１の測定ユニット１４と第２の測定ユニット１８との間の距離を推定することも可能である。
【００４９】
第１の測定ユニット１４が傾斜計３１によって測定される傾斜角度のディスプレイ３３を有する限りにおいて、カメラ３６には好ましくは、この角度の値を記録するためにＯＣＲ機能が設けられ；代替的には、角度値のカメラ３６への直接的な送信を、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈリンクを介して行うことができる。
【００５０】
カメラ３６がスマートフォンである限りにおいて、カメラ３６に通常一体化される傾斜計２９も、傾斜角度を求めるために使用することができる。
【００５１】
カメラが撮影した写真の分析中に、例えばプリズム縁部４６によって生じるような規則歪みを補正することも可能である。
【００５２】
画像の分析は、参照符号２２によって概略的に示される分析ユニットにおいて行うことができ、分析ユニットは、特にスマートフォンに含まれる場合には、比較的高い計算能力を有して何らかの方法で既に工場において固有に備え付けられるカメラの一部を構成することができる。
【００５３】
測定を開始する前に、反射した光線束２８’、２８’’が散乱面３４の概ね中心に衝突するように、最初に２つの測定ユニット１４、１８を互いに対して調整する。このために、第２の測定ユニット１８には、例えば、第２の測定ユニット１８の位置をシャフト１２に対して径方向にシフトさせる高さ調整器（図示せず）、及び、第２の測定ユニット１８をシャフト１２の径方向に対して傾け、第２の測定ユニット１８を径方向の周りで調整する角度調整器を設けることができる。
【００５４】
２つの測定ユニット１４、１８の互いに対する調整が完了すると、反射した光線束２８’、２８’’の衝突位置は、原則として、２つのシャフト１０及び１２がそれらに位置する測定ユニット１４、１８とともに軸線２６の周りを回転するときの２つのシャフト１０及び１２の互いに対するずれを示し、この場合、それぞれの衝突点の進路は、回転角（回転角はさらに傾斜計の機能によって求めることができる）に依存するものとなり、シャフト１０、１２の垂直オフセット、水平オフセット及び角度オフセットを求めるように既知の方法で分析される（そのような方法は、例えば単一の光線束に関して特許文献２に記載されている）。
【００５５】
反射器構成３８が三重プリズムとして設計される場合、後面４２、４４において反射される光線束２８’’の衝突位置は両方向への平行オフセットを示す。
【００５６】
ずれを求めた後で、特定の角度位置におけるシャフト１０、１２の調整を行い、ずれが最も補正されるときを確立するためにシャフト調整中に測定を行う。そのような方法もまた例えば特許文献２に記載されている。
【００５７】
三重プリズムを使用する場合、例えば２つの測定ユニット１４、１８の「１２時」位置においてシャフトの調整を行うことができる。ポロプリズム（「屋根型プリズム」とも称される）を使用する場合、例えば３時又は９時の位置において調整を行うことができる。
【００５８】
通常、位置合わせ測定中及びシャフトの調整中に、散乱面３４の画像をカメラによって比較的速い速度で連続的に撮影及び分析し、例えば１秒あたり５枚の画像を生成して処理することが可能である。カメラがスマートフォンである限りにおいて、画像の撮影及び分析は例えば適切なアプリの形で行うことができる。
【００５９】
画像を連続的に撮影することの代替として、例えば角度が特定の増分だけ、例えば１°だけ変化するとすぐに例えばその時点の傾斜角度に応じて画像を撮影するように画像撮影モードを選択することもできる。
【００６０】
位置合わせ装置は、シャフトの調整を行う人に可聴的に役立つように、シャフトの調整を行う操作者によって調整中に装着され、スマートフォンとして設計されるカメラ３６の分析ユニット２２によって求められるその時点のオフセット値を無線で受信するように働く、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈヘッドセットを任意選択的に含むことができる。これは、調整中に、通常は操作者がスマートフォン３６のディスプレイを読み取ることが困難である限りにおいて有利である。この場合、ヘッドセットは、スマートフォン３６の音声制御にＢｌｕｅｔｏｏｔｈリンクを使用するために用いることもできる。
【００６１】
代替的には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈリンクを介して（例えばＶＮＣによって）、操作者がより良く読み取ることができる形で、カメラとして働くスマートフォン３６のディスプレイを提示するために、操作者が第２のスマートフォン又はタブレットコンピュータを用いてもよく、第２のスマートフォン又はタブレットコンピュータを介してタッチディスプレイによってスマートフォン３６を制御することも可能である；国際公開第９７／３６１４６号も参照のこと。
【００６２】
通常、撮像される表面は約４０×４０ｍｍのサイズを有し、この場合、１つの画素は、カメラの解像度が８メガピクセル（約２５００画素の垂直解像度に相当する）である場合には約２０μｍに相当する。例えば１６メガピクセルの小型カメラを使用する場合、約７μｍの解像度を達成することができる。
【００６３】
基本的に、特別な光学系を有するカメラを使用するか、又はスマートフォンの場合には介装される拡大鏡を使用することも可能である。撮像される散乱面３４の寸法を例えば２０×２０ｍｍ〜３０×３０ｍｍに縮小することもできる。
【００６４】
この場合、基本的に、カメラの画像を（例えばＷＬＡＮを介して）例えば移動プラットフォームに無線送信することが考えられる。この場合は例えば特別なＳＤカードを使用することが可能である。
【００６５】
図１〜図３の実施形態の変更形態によると、カメラ３６は、２つの測定ユニット１４、１８に対して自由に移動することができ、例えば散乱面３４の写真を撮影するために操作者の手に保持されるか又は三脚に取り付けられる「フリーカメラ」として設計することができる。この場合、カメラは、マクロ設定で動作し、写真を撮影するときに散乱面３４の近くに適切に位置決めすることができるか、又は、これが可能ではないか若しくは望ましくない場合は、カメラは、画像を例えば１ｍを超える距離においても撮影することができるように望遠レンズによって動作する。
【００６６】
図４には、図１〜図３の実施形態の別の変更形態が示されており、この場合、散乱面１３４はマットスクリーンとして設計されており、カメラ３６は、図１〜図３の実施形態の場合のように、散乱面の、第２の測定ユニット１８に面する側を記録するのではなく、散乱面１３４の、第２の測定ユニット１８に面しない側を記録する。この場合、カメラ３６は、第２の測定ユニット１８から見て、マットスクリーン１３４の後ろに配置されている。図４に示されている例では、カメラ３６は第１の測定ユニット１４のハウジング３２の適所に固定されている。これによって、市販のスマートフォンの場合、カメラとマットスクリーンとの間の最小距離が約５０〜６０ｍｍとなる。この距離は、カメラに補助的なレンズ（広角レンズ又は拡大鏡）が設けられる場合には短くすることができる。
【００６７】
この場合もまた、移動動作要素が例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の無線接続を介してカメラ３６と通信することができる。図４の実施形態の場合にも、散乱光開口部（図示せず）を使用することが可能である。
【００６８】
好ましくは、図４の実施形態の場合、光源２４は２色であり、正面４０は、図１〜図３の実施形態に関連して既に説明したように色セパレータとして設計される。
【００６９】
基本的に、カメラは、第１の測定ユニット１４に結合することができるが、この場合であっても、位置合わせ測定及び調整が完了した後でカメラを第１の測定ユニット１４から取り外して他の場所で使用することができるように、記録中には第１の測定ユニット１４の定位置に取り付けられる。これは、カメラがスマートフォンである場合に特に有利である。
【００７０】
基本的に、スマートフォンをカメラとして使用することには多くの利点がある：したがって、そのような装置は、グラフィックユーザインタフェースのプログラミング及び設計に関して非常に融通性があり、効果を発揮し；特に、ジェスチャ認識、キーボードオーバーレイ及びローカリゼーション等が可能である。さらに、位置合わせ測定を行うユーザが、自身がとにかく既にその操作に基本的に精通している装置を使用することができる。その上、スマートフォンは、例えば管理者データベース等においても多くのインタフェースを提供し；特に、この場合、別の移動動作プラットフォーム、（エコー及びノイズ抑制機能付き）ヘッドセット、グーグルグラス、振動ベルト等にリンクするために使用することができる無線インタフェースが利用可能である。さらに、スマートフォンは、位置合わせ測定に使用されないときは通常通り使用することができる。
【００７１】
本発明の一実施形態によると、散乱面には、例えばＱＲコード等の、通常は格子状に散乱面にわたって分散される複数の２次元光コードを設けることができ、光コードは、散乱面に転写され、例えば、測定ユニットの通し番号、ｘ方向及びｙ方向への散乱面の寸法（例えばｍｍ）、散乱面に転写するのに使用されるプリンタの精度又は誤差に関する補正因子（例えば、ｘ方向及びｙ方向への拡張又は圧縮の量）、散乱面上のコードの数、格子におけるそれぞれのコードの位置（行の番号、列の番号）、並びに、散乱面の座標系の起点からのそれぞれのコードの距離（例えばμｍ）等の、散乱面、又は散乱面が設けられる測定ユニットに関する情報／データを符号化するのに役立つ。この場合、個々のコードは、例えば、散乱面全体を覆うよう互いに隣接するように配置することができる；例えば、４つのコード６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄが示されている図９を参照のこと。コードの数及び解像度は、プリンタ及びカメラの解像度に対応して最適化するべきである。ＱＲコードの代わりに、基本的には、他の独占所有権のある図形コードを使用することも可能である。
【００７２】
散乱面に図形コードを設けることには以下の利点がある：反射器表面全体が保護縁部とともに写真撮影される必要がなく、これはユーザにとって容易になることを意味する。コードは、目的の画像を生成するように再構成することができるため、散乱面の画像の線形化に十分な点が利用可能である（内側パラメータ及び外側パラメータ）。散乱面上のコードはそれ自体特定のマーキングに基づいて特定することができる。衝突位置を求める上でより高い精度を達成することができる。散乱面は、散乱面の転写に使用されるプリンタの精度に関して補正することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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