(57)【要約】【課題】測定者のスキルに依存することなく高精度なアライメント測定を安定的に行うことを可能にするアライメント測定システム及びアライメント測定方法を得る。【解決手段】アライメント測定システム１００は、人工衛星５１に取り付けられた位置決め用基準レトロリフレクター２２と、被測定物５２の取付位置を示す位置測定用レトロリフレクター２３と、被測定物５２の取付方向を示すキューブミラー３１と、それぞれのレトロリフレクター及びキューブミラー指向面３１ａの位置を測定するレーザートラッカー１１と、それぞれの位置情報を含むモデリングデータを記憶する記憶部と、レーザートラッカー１１の目標位置及び現在位置を算出し、レーザートラッカー１１を目標位置に移動させる制御指令を生成する演算部とを有する制御装置４１と、制御指令に基づいて、レーザートラッカー１１を目標位置に移動させる移動機構とを備える。【選択図】図１
2018109552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星に取り付けられた被測定物の取付位置及び取付方向を求めるアライメント測定システムであって、
前記人工衛星に取り付けられた位置決め用基準反射体と、
前記被測定物に取り付けられ、前記被測定物の取付位置を示す位置測定用反射体と、
前記被測定物に取り付けられ、前記被測定物の取付方向を示す角度算出用反射体と、
前記位置決め用基準反射体の位置、前記位置測定用反射体の位置、及び前記角度算出用反射体の位置を測定するレーザー測定器と、
前記位置決め用基準反射体、前記位置測定用反射体及び前記角度算出用反射体、及び前記レーザー測定器の位置を示す位置情報を含むモデリングデータを記憶する記憶部と、前記位置測定用反射体及び前記角度算出用反射体を測定可能な位置を目標位置として算出し、前記位置決め用基準反射体の位置から前記レーザー測定器の現在位置を算出して、前記レーザー測定器を現在位置から前記目標位置に移動させる制御指令を生成する演算部とを有する制御装置と、
前記制御指令に基づいて、前記レーザー測定器を前記目標位置に移動させる移動機構とを備えたことを特徴とするアライメント測定システム。
【請求項２】
前記人工衛星は、前記人工衛星を回転させて測定対象の前記被測定物を前記レーザー測定器に対向させる回転機構に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のアライメント測定システム。
【請求項３】
前記人工衛星から互いに異なる方向に配置された複数の前記レーザー測定器を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のアライメント測定システム。
【請求項４】
前記位置決め用基準反射体及び前記位置測定用反射体は、レトロリフレクターであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアライメント測定システム。
【請求項５】
人工衛星に取り付けられた被測定物の取付位置及び取付方向を求めるアライメント測定方法であって、
前記被測定物に取り付けられ、前記被測定物の取付位置を示す位置測定用反射体、及び前記被測定物に取付けられ、前記被測定物の取付方向を示す角度算出用反射体の位置情報を含むモデリングデータに基づいて、前記位置測定用反射体及び前記角度算出用反射体を測定可能な位置を目標位置として算出するステップと、
前記人工衛星に取り付けられた位置決め用基準反射体の位置をレーザー測定器に測定させて、得られた測定結果から前記レーザー測定器の現在位置を算出するステップと、
前記目標位置と前記現在位置との差分を算出し、前記目標位置に前記レーザー測定器を移動させるステップと、
前記位置測定用反射体及び前記角度算出用反射体の位置を前記レーザー測定器に測定させるステップと、
前記レーザー測定器に測定させた前記位置測定用反射体及び前記角度算出用反射体の位置から前記被測定物の取付位置及び取付方向を求めるステップと
を備えたことを特徴とするアライメント測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アライメント測定システム及びアライメント測定方法に関し、特に人工衛星の搭載機器に対するアライメント測定を行うアライメント測定システム及びアライメント測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星の開発においては、センサやアンテナ等の搭載機器が設計通りに取り付けられているか否かを確かめるため、搭載機器に対するアライメント測定が行われる。従来のアライメント測定では、キューブミラーが取り付けられた搭載機器を備えた人工衛星を鉛直軸回りに回転可能なロータリーテーブル上に載置し、ツーリングバーに沿って鉛直方向に移動可能なキャリッジに搭載されたセオドライトによってキューブミラー指向面の法線軸角度をコリメーションすることで測定を行っていた。このようなアライメント測定においては、セオドライトからの照射光の十字線とキューブミラー指向面で反射された反射光の十字線とが重なり合うよう調整し、セオドライトからの照射光をキューブミラー指向面のコリメーション軸に一致させる必要がある。このため、測定者はセオドライトが搭載された望遠鏡を覗いて計測しながらロータリーテーブルの角度、キャリッジ高さ、位置、傾きを調整しつつ、セオドライトからの照射光の角度を確認しながら調整を行う必要があり、作業効率の向上が困難であった。
【０００３】
そこで、スラスタノズルに取り付けられ、平面ミラー部に球面ミラー部が設けられたスラスタアライメント治具を、間隔を空けて配置された２個のセオドライトで視準測定することにより、ロータリーテーブルの角度調整やセオドライトの設定維持調整をすることなくスラスタノズルの開口面の角度及び中心座標を測定する測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６４７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の測定装置では、それぞれのセオドライトによる視準測定は従来どおり手動コリメーションにより行われるため、セオドライトの調整における測定精度が測定者のスキルに大きく依存してしまうという問題点がある。コリメーションの自動化を行う場合、基準座標系におけるそれぞれのセオドライトの位置を予め算出された座標に位置調整するため、基準座標系における現在座標値をそれぞれのセオドライトについて測定する必要があるが、特許文献１記載の構成では基準バーをそれぞれのセオドライトで視準してセオドライト間距離を測定する必要が生じるために自動化が困難となっている。
【０００６】
この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、測定者のスキルに依存することなく高精度なアライメント測定を安定的に行うことを可能にするアライメント測定システム及びアライメント測定方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のアライメント測定システムは、人工衛星に取り付けられた被測定物の取付位置及び取付方向を求めるアライメント測定システムであって、人工衛星に取り付けられた位置決め用基準反射体と、被測定物に取り付けられ、被測定物の取付位置を示す位置測定
用反射体と、被測定物に取り付けられ、被測定物の取付方向を示す角度算出用反射体と、位置決め用基準反射体の位置、位置測定用反射体の位置、及び角度算出用反射体の位置を測定するレーザー測定器と、位置決め用基準反射体、位置測定用反射体及び角度算出用反射体、及びレーザー測定器の位置を示す位置情報を含むモデリングデータを記憶する記憶部と、位置測定用反射体及び角度算出用反射体を測定可能な位置を目標位置として算出し、位置決め用基準反射体の位置からレーザー測定器の現在位置を算出して、レーザー測定器を現在位置から目標位置に移動させる制御指令を生成する演算部とを有する制御装置と、制御指令に基づいて、レーザー測定器を目標位置に移動させる移動機構とを備えたものである。
【０００８】
また、この発明のアライメント測定方法は、人工衛星に取り付けられた被測定物の取付位置及び取付方向を求めるアライメント測定方法であって、被測定物に取り付けられ、被測定物の取付位置を示す位置測定用反射体、及び被測定物に取付けられ、被測定物の取付方向を示す角度算出用反射体の位置情報を含むモデリングデータに基づいて、位置測定用反射体及び角度算出用反射体を測定可能な位置を目標位置として算出するステップと、人工衛星に取り付けられた位置決め用基準反射体の位置をレーザー測定器に測定させて、得られた測定結果からレーザー測定器の現在位置を算出するステップと、目標位置と現在位置との差分を算出し、目標位置にレーザー測定器を移動させるステップと、位置測定用反射体及び角度算出用反射体の位置をレーザー測定器に測定させるステップと、レーザー測定器に測定させた位置測定用反射体及び角度算出用反射体の位置から被測定物の取付位置及び取付方向を求めるステップとを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、レーザー測定器により位置測定用反射体及び角度算出用反射体の位置を測定して被測定物の取付位置及び取付方向を求める。また、位置測定用反射体及び角度算出用反射体の位置情報を含むモデリングデータから目標位置を算出し、位置決め用基準反射体の位置からレーザー測定器の現在位置を算出する制御装置によりレーザー測定器の位置調整が自動で行われる。このため、測定者のスキルに依存することなく高精度なアライメント測定を安定的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１におけるアライメント測定システムを示す全体構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるアライメント測定方法を示すフロー図である。
【図３】この発明の実施の形態２におけるアライメント測定システムを示す全体構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２におけるアライメント測定システムの他の例を示す全体構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２におけるアライメント測定方法を示すフロー図である。
【図６】この発明の実施の形態３におけるアライメント測定システムを示す全体構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３におけるアライメント測定方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下に、この発明の実施の形態１を図１及び図２に基づいて説明する。図１は、実施の形態１のアライメント測定システムを示す全体構成図であり、実際にアライメント測定を
行う場合における各部位の配置の概要を示している。アライメント測定システム１００は、床面に固定されたロータリーテーブル９１の上に載置され、例えば直方体形状の構体を持つ人工衛星５１と、人工衛星５１の構体側面に取り付けられた被測定物５２と、ヘッド部分から測定用のレーザーを射出してターゲットの位置を測定するレーザートラッカー１１、すなわちレーザー測定器とを備えている。被測定物５２は、例えばアンテナなどの搭載機器である。また、人工衛星５１の長手方向の中心軸は鉛直方向となっており、ロータリーテーブル９１は鉛直軸回りに人工衛星５１を回転させることが可能である。
【００１２】
人工衛星５１には、図１に示すような、互いに直交するＸ軸及びＹ軸の水平２軸、及び鉛直上向きのＺ軸からなる基準座標系の構築に用いる座標構築用レトロリフレクター２１と、レーザートラッカー１１の現在位置の算出に用いる位置決め用基準レトロリフレクター２２がそれぞれ複数取り付けられている。レトロリフレクターは、それぞれ直交する３枚の鏡を使用した反射鏡（図示なし）を用いて構成されたもので、開口部（図示なし）から入射した光をその入射角に関わらず入射方向に反射するものである。座標構築用レトロリフレクター２１は、図１に示すように人工衛星５１下方の円筒部の周囲に取り付けられている。
【００１３】
被測定物５２には、位置測定用レトロリフレクター２３と、キューブミラー３１が取り付けられている。キューブミラー３１は、被測定物５２の取付方向を示すキューブミラー指向面３１ａを有しており、このキューブミラー指向面３１ａは、被測定物５２の機能に応じた方向に対応している。例えば被測定物５２がアンテナである場合、キューブミラー指向面３１ａはアンテナ方向に対応している。
【００１４】
レーザートラッカー１１は、人工衛星５１と所定の間隔を空けて配置され、床面に固定設置されたツーリングバー８１に取り付けられたキャリッジ１２上に搭載されている。レーザートラッカー１１は、ターゲットにレーザー光を照射して、ターゲットに反射されたレーザ光を捕捉することによりターゲットまでの距離と空間的な角度を測定し、ターゲットの３次元位置を測定する。ターゲットの３次元位置の測定において、レーザートラッカー１１は３次元座標系を構築し、構築された３次元座標系におけるターゲットの位置を取得する。本実施の形態においてレーザートラッカー１１のターゲットは、座標構築用レトロリフレクター２１、位置決め用基準レトロリフレクター２２、位置測定用レトロリフレクター２３、及びキューブミラー指向面３１ａである。なお、レーザートラッカー１１のヘッド部分は、図示しない回転機構により鉛直軸回り及び水平２軸回りに所定の範囲内で回転可能である。
【００１５】
ツーリングバー８１は、鉛直方向にスライド可能なスライド機構（図示なし）を介してキャリッジ１２を支持している。また、キャリッジ１２は、水平２軸方向にスライド可能なスライド機構（図示なし）、及び水平２軸回りに回転可能な回転機構（図示なし）を介してレーザートラッカー１１を支持している。ツーリングバー８１のスライド機構、キャリッジ１２のスライド機構及び回転機構は、レーザートラッカーを所望の位置に移動させるための移動機構の具体例である。
【００１６】
ツーリングバー８１のスライド機構、キャリッジ１２のスライド機構及び回転機構、及びロータリーテーブル９１は、それぞれ制御装置４１によって制御される。制御装置４１は、制御プログラムやレーザートラッカー１１の現在位置、後述するモデリングデータなどを記憶する記憶部（図示なし）、レーザートラッカー１１の現在位置などを算出する演算部（図示なし）を備えている。また、制御装置４１は、測定者が指示を入力するために用いる操作部４１ａ及びアライメント測定の結果等を表示する表示部４１ｂを備えている。
【００１７】
位置決め用基準レトロリフレクター２２は、人工衛星５１のそれぞれの構体側面に取り付けられるとともに、例えば構体上面のような、ロータリーテーブル９１の回転角度に関わらずレーザートラッカー１１から測定可能な位置に少なくとも３つ取り付けられている。これは、ロータリーテーブル９１の回転前後のようにレーザートラッカー１１と位置決め用基準レトロリフレクター２２の位置関係が変化した場合でも同一の座標系においてターゲットの位置を測定可能にするためである。ロータリーテーブル９１の回転前後で共通の位置決め用基準レトロリフレクター２２の位置を３つ以上測定することにより、レーザートラッカー１１はロータリーテーブル９１の回転前に用いていた座標系と同一の座標系を用いて位置決め用基準レトロリフレクター２２の位置を測定することができる。これにより、制御装置４１はロータリーテーブル９１の回転前後で同一の座標系におけるレーザートラッカー１１の現在位置を算出することができる。
【００１８】
次に、動作について説明する。図２は、実施の形態１におけるアライメント測定方法を示すフロー図である。
まず、制御装置４１において実際の設置状況と一致するように測定系全体のモデリングを行い、モデリングデータとして記憶部に記憶させる。このモデリングは、製品設計時に作成した人工衛星のモデルデータなどを用いれば容易に行うことができる。次に、このモデリングデータを基に人工衛星５１及び被測定物５２に取り付けられた全てのレトロリフレクター２１、２２、２３、被測定物に取り付けられたキューブミラー３１のキューブミラー指向面３１ａの位置、レーザートラッカー１１（図２中、Ｌ／Ｔ１１と記載）の目標位置及びロータリーテーブル９１の目標回転角度を算出する（ステップＳＴ０１）。ここで「目標位置」とは測定対象とする被測定物５２に取り付けられたキューブミラー３１のキューブミラー指向面３１ａと正対する位置であり、目標位置に配置されたレーザートラッカー１１は、位置測定用レトロリフレクター２３及びキューブミラー指向面３１ａの位置を測定可能となる。また、「目標回転角度」とは測定対象の被測定物５２が目標位置に移動したレーザートラッカー１１と対向する角度である。被測定物５２が複数ある場合、それぞれの被測定物５２ごとについて目標位置及び目標回転角度を算出し、対応する被測定物５２と関連付けた状態で記憶しておく。
【００１９】
上述した測定系全体のモデリングでは、人工衛星５１、被測定物５２、人工衛星５１及び被測定物５２に取り付けられた全てのレトロリフレクター２１、２２、２３、被測定物５２に取り付けられたキューブミラー３１、ロータリーテーブル９１、レーザートラッカー１１、キャリッジ１２、及びツーリングバー８１について、それぞれの実際の設置状況と一致するようにモデリングが行われるため、モデリングデータから算出されるレーザートラッカー１１、それぞれのレトロリフレクター２１、２２、２３及びキューブミラー指向面３１ａの位置を示す位置情報は、実際の位置と一致している。また、モデリングデータで定義される基準座標系は、モデリング上の座標構築用レトロリフレクター２１の位置に基づいて定められる。なお、複数の被測定物５２が人工衛星５１に取り付けられている場合は、全ての被測定物５２、及びそれぞれの被測定物５２に取り付けられた位置測定用レトロリフレクター２３及びキューブミラー３１についてモデリングを行う。
【００２０】
次に、制御装置４１は、レーザートラッカー１１に座標構築用レトロリフレクター２１の位置を測定させ、測定結果に基づいて基準座標系を構築する（ステップＳＴ０２）。基準座標系の構築は、例えば、円筒部周囲に配置された座標構築用レトロリフレクター２１を測定することで描かれる近似円の中心点を原点とし、レーザートラッカー１１が保有する重力軸方向で１軸目（Ｚ軸）を規定した後、２軸目（Ｘ軸もしくはＹ軸）をモデリングデータで座標軸上にある座標構築用レトロリフレクター２１で規定し、３軸目を１軸と２軸の外積から算出する方法などがある。上述したように、ステップＳＴ０１では実際の設置状況と一致するようにモデリングが行われているため、モデリングデータで定義された基準座標系とステップＳＴ０２で構築される基準座標系とは一致し、それぞれのレトロリ
フレクター２１、２２、２３及びキューブミラー指向面３１ａの基準座標系における位置は実測定とモデリングとで一致する。このため、モデリング上で算出された目標位置にレーザートラッカー１１を配置することにより、測定対象の被測定物５２に取り付けられた位置測定用レトロリフレクター２３及びキューブミラー３１のキューブミラー指向面３１ａの位置が測定可能となる。
【００２１】
基準座標系の構築後、制御装置４１は、全ての位置決め用基準レトロリフレクター２２の位置をレーザートラッカー１１に測定させ、測定結果を記憶部に記憶する。なお、一度で全ての位置決め用基準レトロリフレクター２２を測定することは不可能であるので、ロータリーテーブル９１を回転と位置決め用基準レトロリフレクター２２の測定を繰り返して全ての位置決め用基準レトロリフレクター２２を測定する。
【００２２】
以降のステップＳＴ０３〜ステップＳＴ０１１は、個別の被測定物５２のアライメント測定方法であるので、被測定物５２が複数ある場合、被測定物５２の数だけステップＳＴ０３〜ステップＳＴ０１１を繰り返すことで全ての被測定物５２についてアライメント測定を実施する。
【００２３】
制御装置４１は、ロータリーテーブル９１をステップＳＴ０１で算出した目標回転角度に回転させ、測定対象の被測定物５２をレーザートラッカー１１に対向させる（ステップＳＴ０３）。このとき、ロータリーテーブル９１の回転に伴い、人工衛星５１及び被測定物５２に取り付けられたレトロリフレクター２１、２２、２３及びキューブミラー指向面３１ａの位置が移動するため、制御装置４１はロータリーテーブル９１回転後のそれぞれのレトロリフレクター２１、２２、２３及びキューブミラー指向面３１ａの位置を算出し、モデリングデータの位置情報を更新する。
【００２４】
制御装置４１は、モデリングデータ上のレーザートラッカー１１の現在位置情報を用いて、レーザートラッカー１１をステップＳＴ０１で算出した目標位置にレーザートラッカー１１を移動させる制御指令を生成し、この制御指令をツーリングバー８１及びキャリッジ１２に送信する。ツーリングバー８１及びキャリッジ１２は、制御装置４１からの制御指令に基づいてスライド機構及び回転機構を駆動させ、レーザートラッカー１１の位置を目標位置に粗調整する（ステップＳＴ０４）。なお、ステップＳＴ０４において制御装置４１はレーザートラッカー１１の実際の現在位置を認識せずに制御指令を生成しているため、ステップＳＴ０４完了時点では、実際のレーザートラッカー１１の位置と目標位置との間にはずれが生じている可能性がある。
【００２５】
次に、制御装置４１は、モデリングデータ上におけるレーザートラッカー１１の位置情報をステップＳＴ０１で算出した目標位置に設定するとともに、レーザートラッカー１１に位置決め用基準レトロリフレクター２２の位置を測定させる（ステップＳＴ０５）。測定対象の位置決め用基準レトロリフレクターは、測定可能な範囲においてステップＳＴ０２で測定したものと共通である。上述したように、位置決め用基準レトロリフレクター２２はロータリーテーブル９１の回転角度に関わらず測定可能な位置に少なくとも３つ取り付けられているため、ロータリーテーブル９１の回転前後で共通の位置決め用基準レトロリフレクター２２を３つ以上測定することとなる。このため、ステップＳＴ０５でもステップＳＴ０２と同様に基準座標系における位置決め用基準レトロリフレクター２２の位置を測定することができる。
【００２６】
なお、レーザートラッカー１１は、重力軸方向について測定対象から一定の水準に入っていないと測定が不可能であるため、実際のレーザートラッカー１１の位置とモデリングデータ上の位置とのずれが大きい場合は位置決め用基準レトロリフレクター２２からの反射光を捕捉できずに測定不可能となる可能性がある。レーザートラッカー１１の位置が位
置決め用基準レトロリフレクター２２の測定可能範囲内にないと判定された場合、ツーリングバー８１のスライド機構を用いてレーザートラッカー１１を移動させて位置決め用基準レトロリフレクター２２からの反射光が捕捉可能となるように水準調整を行う。上記のような、レーザートラッカー１１が位置決め用基準レトロリフレクター２２の測定可能範囲内にあるか否かの判定と、範囲内にない場合の水準調整は、以下のステップＳＴ０６以降においても測定の都度実施する。
【００２７】
次に、制御装置４１は、ステップＳＴ０５の測定結果を用いて基準座標系におけるレーザートラッカー１１の現在位置を算出する（ステップＳＴ０６）。
【００２８】
次に、制御装置４１は、ステップＳＴ０１で算出した目標位置とステップＳＴ０６で算出したレーザートラッカー１１の現在位置との差分ｄを算出し、レーザートラッカー１１を目標位置に移動させる制御指令を生成して、ツーリングバー８１のスライド機構及びキャリッジ１２のスライド機構に送信する。制御装置４１からの制御指令を受信したツーリングバー８１のスライド機構及びキャリッジ１２のスライド機構は、受信した制御指令に従ってレーザートラッカー１１を差分ｄだけ移動させ、レーザートラッカー１１の位置を精調整する（ステップＳＴ０７）。
【００２９】
レーザートラッカー１１の位置の精調整については、ステップＳＴ０５〜ステップＳＴ０７で行ったような位置決め用基準レトロリフレクター２２の測定、移動後のレーザートラッカー１１の現在位置及び差分ｄの算出、レーザートラッカー１１の移動を所定回数繰り返して調整してもよい。また、差分ｄが所望の範囲内に収まるまで調整を行ってもよい。
【００３０】
ステップＳＴ０７の精調整後、制御装置４１はレーザートラッカー１１をＳＴ０３で算出したキューブミラー指向面３１ａの位置に向け、キューブミラー指向面３１ａの位置を測定させる（ステップＳＴ０８）。キューブミラー指向面３１ａの位置の測定にあたっては、まず現在位置からの測定可否を確認させ、測定不可である場合は測定可能となる位置にレーザートラッカー１１の位置を微調整する。具体的には、まずレーザートラッカー１１のヘッドの回転機構（図示なし）によってレーザートラッカー１１の向きをキューブミラー指向面３１ａの位置に向けさせ、レーザー光を射出させる。キューブミラー３１からの反射光を捕捉できた場合は、レーザートラッカー１１とキューブミラー３１が正対しているのでキューブミラー指向面３１ａを測定可能と判断する。キューブミラー３１からの反射光を捕捉できない場合は、レーザートラッカー１１とキューブミラー３１が正対しておらずキューブミラー指向面３１ａを測定不可能と判断する。測定不可能と判断された場合の微調整は、ツーリングバー８１のスライド機構及びキャリッジ１２のスライド機構を用いてレーザートラッカー１１を移動させることで行う。
【００３１】
キューブミラー指向面３１ａを測定可能と判断された後、キューブミラー指向面３１ａの位置を測定して制御装置４１の記憶部に記憶させる。ここで測定されるキューブミラー指向面３１ａの位置の座標は、レーザートラッカー１１の機械座標系における座標である。また、キューブミラー指向面３１ａの位置座標の測定時、レーザートラッカー１１はキューブミラー指向面３１ａと正対しているので、レーザートラッカー１１の機械座標系における原点からキューブミラー指向面３１ａを結ぶ線分は、キューブミラー指向面３１ａの法線軸となっている。
【００３２】
次に、制御装置４１は、ステップＳＴ０５及びステップＳＴ０６と同様にレーザートラッカー１１に位置決め用基準レトロリフレクター２２の位置を測定させ（ステップＳＴ０９）、ステップＳＴ０９の測定結果を用いて基準座標系におけるレーザートラッカー１１の現在位置を算出する。そして、算出結果をレーザートラッカー１１の現在位置として制御装置４１に設定し、ＳＴ０８で測定したキューブミラー指向面３１ａの位置の座標を基準座標系に変換する（ステップＳＴ０１０）。
【００３３】
次に、制御装置４１は、基準座標系における位置測定用レトロリフレクター２３の位置をレーザートラッカー１１に測定させるとともに、キューブミラー指向面３１ａの法線軸角度を算出する（ステップＳＴ０１１）。
位置測定用レトロリフレクター２３の位置については、ステップＳＴ０３で算出した位置測定用レトロリフレクター２３の位置にレーザー光を射出し、位置測定用レトロリフレクター２３からの反射光を捕捉することで測定する。
キューブミラー指向面３１ａの法線軸角度については、ステップＳＴ０８で測定されたキューブミラー指向面３１ａの位置座標から算出する。上述したように、ステップＳＴ０８におけるキューブミラー指向面３１ａの位置座標の測定時、レーザートラッカー１１の機械座標系における原点からキューブミラー指向面３１ａの位置を結ぶ線分はキューブミラー指向面３１ａの法線軸となっており、ステップＳＴ０１０において機械座標系の座標は基準座標系に変換されているので、レーザートラッカー１１の機械座標系における原点とキューブミラー指向面３１ａの位置を結ぶ線分の角度を基準座標系で求めることによりキューブミラー指向面３１ａの法線軸角度を基準座標系で算出する。なお、被測定物５２の取付方向を求めるためには、少なくとも２つのキューブミラー指向面３１ａの法線軸角度が必要となるため、１つのキューブミラー指向面３１ａの法線軸角度を算出した後、他のキューブミラー指向面３１ａについて３１ステップＳＴ０３〜ステップＳＴ０１１を実施する。これは、他の実施の形態でも同様である。
以上のように、測定対象の被測定物５２に取り付けられた位置測定用レトロリフレクター２３の位置を測定し、少なくとも２つのキューブミラー指向面３１ａの法線軸角度を算出することにより、基準座標系における被測定物５２の取付位置及び取付方向を求める。
【００３４】
アライメント測定における測定対象の指定については、予め制御装置４１に入力させてもよいし、ステップＳＴ０１のモデリング後、モデリングデータに基づく測定系の画像を表示部４１ｂに表示させ、この画像から測定対象の被測定物を指定させてもよい。
【００３５】
実施の形態１によれば、レーザートラッカーにより位置測定用レトロリフレクター及びキューブミラー指向面の位置を測定して被測定物の取付位置及び取付方向を求める。また、位置測定用レトロリフレクター及びキューブミラーの位置情報を含むモデリングデータから目標位置を算出し、位置決め用基準レトロリフレクターの位置からレーザー測定器の現在位置を算出する制御装置によりレーザートラッカーの位置調整が自動で行われる。このため、測定者のスキルに依存することなく高精度なアライメント測定を安定的に行うことができる。
【００３６】
また、測定にはレーザートラッカーを用いるため、セオドライトを用いた場合に必要となる照射光の十字線と反射光の十字線との重ね合わせなどの時間を要する作業が不要となり、アライメント測定にかかる時間を短縮することができる。
【００３７】
また、セオドライトを用いる場合のように複数台の測定機器を用いる必要がないため、省スペース化を図ることが可能である。
【００３８】
なお、本実施の形態では人工衛星に取り付けられた搭載機器を被測定物としているが、これに限られるものではなく、人工衛星以外の構造物に取り付けられた機器を被測定物としてもよい。
【００３９】
実施の形態２．
以下に、この発明の実施の形態２を図３から図５に基づいて説明する。なお、図１と同
一又は相当部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。図３は、実施の形態２のアライメント測定システムを示す全体構成図であり、実際にアライメント測定を行う場合における各部位の配置の概要を示している。実施の形態２におけるアライメント測定システム２００は、人工衛星５１が可搬式ドーリ９２に取り付けられている点が実施の形態１と異なる。可搬式ドーリ９２は、人工衛星５１の搬送に用いられるもので、被運搬物を載せる台座９２ａに加え、鉛直方向に立設された側壁９２ｂを有している。台座９２ａ及び側壁９２ｂは、人工衛星５１を取付可能となっており、それぞれの人工衛星の取付部分は、人工衛星５１の長手方向の中心軸回りに回転可能な回転機構となっている。この回転機構は制御装置４１により制御される。人工衛星５１は、図３に示すように長手方向の中心軸が鉛直方向となるように取り付けてもよいし、図４に示すように水平方向となるように取り付けてもよい。なお、図４では人工衛星５１の長手方向の中心軸が水平方向になっていることに合わせて基準座標系のＺ軸も水平方向としている。
なお、実施の形態２においては、制御装置４１の記憶部に可搬式ドーリ９２を含む測定系のモデリングデータが予め記憶されている。
その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００４０】
次に、動作について説明する。図５は、実施の形態２におけるアライメント測定方法を示すフロー図である。
まず、人工衛星５１が取付られた可搬式ドーリ９２をモデリングデータと同じ位置に設置する（ステップＳＴ１０）。可搬式ドーリ９２の設置においては、可搬式ドーリ９２の車輪をはめ込むことができる溝を設置位置の床面に予め形成し、可搬式ドーリ９２の車輪を溝にはめ込むことで位置決めしてもよいし、可搬式ドーリ９２にレトロリフレクターを取り付けてレーザートラッカー１１で位置を測定し、モデリングデータの位置とのずれが小さくなるように移動調整してもよい。
【００４１】
次に、制御装置４１の記憶部に記憶されたモデリングデータを基に人工衛星５１及び被測定物５２に取り付けられた全てのレトロリフレクター２１、２２、２３、被測定物５２に取り付けられたキューブミラー３１のキューブミラー指向面３１ａの位置、レーザートラッカー１１（図２中、Ｌ／Ｔ１１と記載）の目標位置及び可搬式ドーリ９２に取り付けられた回転機構の目標回転角度を算出する（ステップＳＴ１１）。「目標位置」及び「目標回転角度」は実施の形態１と同様である。
【００４２】
次に、実施の形態１と同様に座標構築用レトロリフレクター２１をレーザートラッカー１１で測定してモデリングデータの座標系と同一の基準座標系を構築し（ステップＳＴ１２）、実施の形態１と同様に、ロータリーテーブル９１を回転させながら全ての位置決め用基準レトロリフレクター２２の位置をレーザートラッカー１１に測定させて測定結果を記憶部に記憶する。
【００４３】
以降、被測定物５２が複数ある場合、被測定物５２の数だけステップＳＴ１３〜ステップＳＴ１１１を繰り返すことで全ての被測定物５２についてアライメント測定を実施する。
【００４４】
まず、実施の形態１のステップＳＴ０３でロータリーテーブル９１を回転させたのと同様に可搬式ドーリ９２の回転機構をステップＳＴ１１で算出した目標回転角度に回転させ、測定対象の被測定物５２をレーザートラッカー１１に対向させる（ステップＳＴ１３）。
【００４５】
次に、実施の形態１と同様にレーザートラッカー１１をステップＳＴ１１で算出した目標位置に粗調整し（ステップＳＴ１４）、レーザートラッカー１１に位置決め用基準レトロリフレクター２２を測定させて（ステップＳＴ１５）、測定結果からレーザートラッカ
ー１１の現在位置を算出する（ステップＳＴ１６）。そして、ステップＳＴ１１で算出した目標位置とステップＳＴ１６で算出したレーザートラッカー１１の現在位置との差分ｄを算出し、レーザートラッカー１１を差分ｄだけ移動させてレーザートラッカー１１の位置を精調整する（ステップＳＴ１７）。
【００４６】
ステップＳＴ１７の精調整後、実施の形態１と同様にレーザートラッカー１１にキューブミラー指向面３１ａの位置を測定させ、（ステップＳＴ１８）、キューブミラー指向面３１ａを測定可能と判断した場合、レーザートラッカー１１の機械座標系におけるキューブミラー指向面３１ａの位置を測定して制御装置４１の記憶部に記憶させる。
【００４７】
次に、実施の形態１と同様にレーザートラッカー１１に位置決め用基準レトロリフレクター２２の位置を測定させる（ステップＳＴ１９）。そして、ステップＳＴ１９の測定結果を用いて基準座標系におけるレーザートラッカー１１の現在位置を算出し、結果をレーザートラッカー１１の現在位置として制御装置４１に設定するとともに、ＳＴ１８で測定したキューブミラー指向面３１ａの位置の座標を基準座標系に変換する（ステップＳＴ１１０）。レーザートラッカー１１に位置測定用レトロリフレクター２３の位置を測定させるとともにキューブミラー指向面３１ａの法線軸角度を算出して、基準座標系における被測定物５２の取付位置及び取付方向を求める（ステップＳＴ１１１）。
【００４８】
実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また、被測定物が取り付けられた人工衛星を可搬式ドーリに取り付けたため、人工衛星の位置を容易に移動させることができる。このため、測定範囲が異なるレーザートラッカーを用いるために被測定物とレーザートラッカーの距離を変更する必要が生じた場合などに容易に対応することができる。
【００５０】
実施の形態３．
以下に、この発明の実施の形態３を図６及び図７に基づいて説明する。なお、図１と同一又は相当部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。図３は、実施の形態３のアライメント測定システムを示す全体構成図であり、実際にアライメント測定を行う場合における各部位の配置の概要を示している。実施の形態３におけるアライメント測定システム３００は、人工衛星５１から互いに異なる方向に設置された２つのレーザートラッカー１１を備えている点が実施の形態１と異なる。以降では、２つのレーザートラッカーをレーザートラッカー１１Ａ及びレーザートラッカー１１Ｂ、レーザートラッカー１１Ａ及びこれらに測定される被測定物をそれぞれ被測定物５２Ａ、５２Ｂと呼び、被測定物５２Ａ、５２Ｂにそれぞれ取り付けられているキューブミラー及び位置測定用レトロリフレクターをキューブミラー３１Ａ、３１Ｂ及び位置測定用レトロリフレクター２３Ａ、２３Ｂと呼ぶ。被測定物５２Ａ、５２Ｂは、並行して測定を行う被測定物の１つの組合せとなる。被測定物５２Ａは、人工衛星５１の＋Ｘ方向の構体側面に取り付けられている。被測定物５２Ｂは、人工衛星５１の−Ｙ方向の構体側面に取り付けられている。
【００５１】
人工衛星５１から＋Ｘ方向に設置されたレーザートラッカー１１Ａは、実施の形態１と同様に床面に固定設置されたツーリングバー８１Ａに取り付けられたキャリッジ１２Ａ上に搭載されている。ツーリングバー８１Ａ及びキャリッジ１２Ａは、実施の形態１におけるツーリングバー８１及びキャリッジ１２と同様である。人工衛星５１から−Ｙ方向に設置されたレーザートラッカー１１Ｂは、Ｘ軸方向に延びるスライダ８２に設置され、Ｘ軸方向に移動可能なツーリングバー８１Ｂに取り付けられたキャリッジ１２Ｂに搭載されている。ツーリングバー８１Ｂは、Ｘ軸方向に移動可能な点以外は実施の形態１のツーリングバー８１と同様であり、鉛直方向にスライド可能なスライド機構（図示なし）を介してキャリッジ１２Ｂ支持している。キャリッジ１２Ｂは、実施の形態１のキャリッジ１２と
同様である。なお、ここでは、レーザートラッカー１１Ｂを人工衛星５１の−Ｙ方向に設置しておりスライダ８２と人工衛星５１の対向方向がＹ軸方向となっているため、ツーリングバー８１ＢがＸ軸方向に移動可能となるようにスライダ８２を設置している。このように、スライダ８２はツーリングバー８１Ｂと人工衛星５１との対向方向と直交する方向に延びるように配置する。
その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００５２】
次に、動作について説明する。図７は、実施の形態３におけるアライメント測定方法を示すフロー図である。
まず、実施の形態１と同様に、制御装置４１において測定系全体のモデリングを行い、モデリングデータとして記憶部に記憶させる。次に、このモデリングデータを基に人工衛星５１及び被測定物５２に取り付けられた全てのレトロリフレクター２１、２２、２３、被測定物に取り付けられたキューブミラー３１のキューブミラー指向面３１ａの位置、レーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂ（図７中、Ｌ／Ｔ１１Ａ、Ｂと記載）の目標位置及びロータリーテーブル９１の目標回転角度を算出するとともに、ツーリングバー８１Ｂの目標スライド位置を算出する（ステップＳＴ２１）。ここで、「目標位置」は、実施の形態１と同様で、被測定物５２Ａ、５２Ｂに取り付けられたキューブミラー３１Ａ、３１Ｂのキューブミラー指向面３１ａと正対する位置である。また、実施の形態３における「目標回転角度」は、被測定物５２Ａがレーザートラッカー１１Ａと対向する角度であり、レーザートラッカー１１Ａがその目標位置に移動可能となる角度である。「目標スライド位置」は、レーザートラッカー１１Ｂがその目標位置に移動可能となるツーリングバー８１Ｂの位置である。実施の形態３では２つのレーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂを用いて異なる構体側面に取り付けられた被測定物５２Ａ、５２Ｂを並行して測定するため、レーザートラッカー１１Ａが目標位置に移動可能となるように目標回転角度を設定するのみではレーザートラッカー１１Ｂを目標位置に移動できない可能性がある。このため、ツーリングバー８１Ｂの位置を調整し、目標スライド位置に設定することでレーザートラッカー１１Ｂも目標位置に移動可能となるようにしている。
【００５３】
次に、実施の形態１と同様に座標構築用レトロリフレクター２１をレーザートラッカー１１Ａで測定してモデリングデータの座標系と同一の基準座標系を構築し（ステップＳＴ２２）、実施の形態１と同様に、ロータリーテーブル９１を回転させながら全ての位置決め用基準レトロリフレクター２２の位置をレーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂに測定させて測定結果を記憶部に記憶する。なお、基準座標系は共通であるので、座標構築用レトロリフレクター２１の測定はレーザートラッカー１１Ｂで行ってもよい。
【００５４】
以降、被測定物５２の組合せが複数ある場合、被測定物５２の数だけステップＳＴ２３Ａ〜ステップＳＴ２１１を繰り返すことで全ての被測定物５２についてアライメント測定を実施する。
【００５５】
まず、実施の形態１と同様にロータリーテーブル９１をステップＳＴ２１で算出した目標回転角度に回転させ、被測定物５２Ａをレーザートラッカー１１Ａに対向させる（ステップＳＴ２３Ａ）。
【００５６】
次に、ツーリングバー８１ＢをステップＳＴ２１で算出した目標スライド位置に移動させ、レーザートラッカー１１Ｂを被測定物５２Ｂに対向させる（ステップＳＴ２３Ｂ）。
【００５７】
次に、実施の形態１と同様にレーザートラッカー１１Ａ、１１ＢをステップＳＴ２１で算出した目標位置にそれぞれ粗調整し（ステップＳＴ２４）、レーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂに位置決め用基準レトロリフレクター２２をそれぞれ測定させて（ステップＳＴ２５）、測定結果からレーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂの現在位置をそれぞれ算出する（ステップＳＴ２６）。そして、ステップＳＴ２１で算出した目標位置とステップＳＴ２６で算出したレーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂの現在位置との差分ｄ１、ｄ２をそれぞれ算出し、レーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂを差分ｄ１、ｄ２だけそれぞれ移動させてレーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂの位置をそれぞれ精調整する（ステップＳＴ２７）。
【００５８】
ステップＳＴ２７の精調整後、実施の形態１と同様にレーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂにキューブミラー３１Ａ、３１Ｂのキューブミラー指向面３１ａの位置をそれぞれ測定させ（ステップＳＴ２８）、キューブミラー指向面３１ａを測定可能と判断した場合、レーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂの機械座標系におけるキューブミラー３１Ａ、３１Ｂのキューブミラー指向面３１ａの位置を測定して制御装置４１の記憶部にそれぞれ記憶させる。
【００５９】
次に、実施の形態１と同様にレーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂに位置決め用基準レトロリフレクター２２の位置をそれぞれ測定させる（ステップＳＴ２９）。そして、ステップＳＴ２９の測定結果を用いて基準座標系におけるレーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂの現在位置を算出し、結果をレーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂの現在位置として制御装置４１に設定するとともに、ＳＴ２８で測定したキューブミラー指向面３１ａの位置の座標を基準座標系に変換する（ステップＳＴ２１０）。レーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂに位置測定用レトロリフレクター２３Ａ、２３Ｂの位置をそれぞれ測定させるとともにキューブミラー３１Ａ、３１Ｂのキューブミラー指向面３１ａの法線軸角度を算出して、基準座標系における被測定物５２Ａ、５２Ｂの取付位置及び取付方向をそれぞれ求める（ステップＳＴ２１１）。
【００６０】
なお、実施の形態３では２台のレーザートラッカー１１Ａ、１１Ｂを用いたが、３台以上のレーザートラッカーを用いてもよい。また、スライダ８２を用いてツーリングバー８１Ｂを移動させる構成にしたが、ツーリングバー８１Ｂとして可搬式のツーリングバーを用いてもよい。
【００６１】
実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
また、人工衛星からの方向が互いに異なる２台のレーザートラッカーを備え、１台のレーザートラッカーを人工衛星との対向方向と垂直な方向に移動可能なツーリングバーに搭載したので、１つのキューブミラーにおける２つのキューブミラー指向面を並行して測定したり、異なる構体側面に取り付けられた２つの被測定物のアライメント測定を並行して実施したりすることができ、さらなる測定時間の短縮を図ることができる。
【００６３】
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１１、１１Ａ、１１Ｂ  レーザートラッカー、１２  キャリッジ、２１  座標構築用レトロリフレクター、２２  位置決め用基準レトロリフレクター、２３、２３Ａ、２３Ｂ  位置測定用レトロリフレクター、３１、３１Ａ、３１Ｂ  キューブミラー、３１ａ  キューブミラー指向面、４１  制御装置、５１  人工衛星、５２、５２Ａ、５２Ｂ  被測定物、８１、８１Ａ、８１Ｂ  ツーリングバー、９１  ロータリーテーブル、９２  可搬式ドーリ、１００、２００、３００  アライメント測定システム
【図１】
2018109552.tif 000003
【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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【図７】
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