(57)【要約】      （修正有）【課題】物体表面上の点からの光線の距離測定のコストを低減する装置を提供する。【解決手段】平らな測定フィールド１８を有する光センサ１６を使用して物体表面１４上の点１２からの光線の距離を測定する方法および装置３０に係り、前記の方法がステップＡないしＥからなるとともに、装置３０は方法を実施するために適するように構成される。第１の旋回軸２２および第２の旋回軸２０周りの同時の旋回によって、測定フィールドの垂直整列を実施する必要を伴わずに、物体表面上の該当する点に対する正確な距離の測定を実行する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平らな測定フィールド（１８）を有する光センサ（１６）を使用して物体表面（１４）上の点（１２）からの光線（１０）の距離を測定する方法であり：
（Ａ）光線（１０）が測定フィールド（１８）に照射されるような方式で測定フィールド（１８）を配置し、
（Ｂ）前記光線（１０）に対して離間しかつその光線と平行に延在する第１の旋回軸（２２）周りで前記測定フィールド（１８）を旋回させ、前記測定フィールドが前記第１の旋回軸（２２）周りで旋回する間にその測定フィールドを少なくとも１本の第２の旋回軸（２０）周りで旋回させ、その際前記第２の旋回軸（２０）は前記光線（１０）に対してねじれの位置で延在し、さらに旋回に際して前記第２の旋回軸（２０）と前記第１の旋回軸（２２）の共有交点（２４）の周りで前記測定フィールド（１８）を旋回させ、その際前記交点が前記物体表面（１４）上の点（１２）に対して予め定義された相対位置を有するようにし、そこで前記第２の旋回軸（２０）周りの旋回に際して前記光線（１０）が前記測定フィールド（１８）に対して垂直に指向する旋回位置を少なくとも３回通過するようにし、
（Ｃ）前記ステップＢの旋回中に測定フィールド（１８）上で前記光線の光斑（２６）が存在する位置である、測定フィールド（１８）上の光線（１０）の光斑（２６）の位置を光センサ（１６）によって検出し、
（Ｄ）前記ステップＣによって検出された位置のうち、そのステップ（Ｃ）によって検出された他の位置の前記交点（２４）に対する距離に比べて小さいものとなる前記交点（２４）に対する距離を有する円弧（２８）を前記測定フィールド（１８）上に描くものである位置を検出し、
（Ｅ）前記ステップＤの円弧（２８）の軌道ならびに前記予め定義された物体表面（１４）上の点（１２）に対する相対位置に基づいて前記物体表面（１４）上の点（１２）からの光線（１０）の距離を判定する、ステップからなる方法。
【請求項２】
平らな測定フィールド（１８）を有していて前記測定フィールド（１８）上に照射される光線（１０）の光斑（２６）の位置を検出するように構成された光センサ（１６）を使用して物体表面（１４）上の点（１２）からの光線（１０）の距離を測定する装置（３０）であり、前記測定フィールド（１８）が前記第１の旋回軸（２２）と前記少なくとも１本の第２の旋回軸（２０）との共有の交点（２４）の周りで旋回可能で従って前記測定フィールド（１８）は前記第１の旋回軸（２２）周りの旋回の間に前記第２の旋回軸（２０）周りでも旋回可能であり、その際前記第１の旋回軸（２２）が光線（１０）と平行に延在するとともにそれから離間して位置しまた前記第２の旋回軸（２０）は前記光線（１０）に対してねじれの位置にある旋回軸（２０）とされ、前記交点（２４）が前記物体表面（１４）上の点（１２）に対して予め定義された相対位置を有し、さらに前記測定フィールド（１８）は前記光線（１０）が前記測定フィールド（１８）に対して垂直に指向するところである垂直な旋回位置を通過することができるような方式で前記第２の旋回軸（２０）周りで旋回可能であることを特徴とする装置。
【請求項３】
測定フィールド（１８）を物体表面（１４）上の点（１２）から離間させるために設けられた装置（３０）のスペーサ（３２）上に前記測定フィールド（１８）が設置されることを特徴とする請求項２記載の装置（３０）。
【請求項４】
スペーサ（３２）の一端上に球体（３４）を設置し、その球体（３４）はそれの球面（３６）を介して物体表面（１４）上の点（１２）との接触を形成するために設けられ、その際前記球体（３４）と前記物体表面（１４）上の点（１２）との接触を保持しながら前記交点（２４）と一致するものである球体（３４）の中心（３８）の周りで前記測定フィールド（１８）が旋回可能であることを特徴とする請求項３記載の装置（３０）。
【請求項５】
スペーサ（３２）を物体表面（１４）上で定位置に固定するための固定装置（４０）を装置（３０）が備えることを特徴とする請求項３または４記載の装置（３０）。
【請求項６】
少なくとも部分的に磁性に形成された物体表面（１４）の表面領域上に固定するために前記の固定装置（４０）を少なくとも部分的に磁性に形成することを特徴とする請求項５記載の装置（３０）。
【請求項７】
球体（３４）が固定装置（４０）の受け座（４２）内に回転可能に収容されることを特徴とする請求項５または６および４に記載の装置（３０）。
【請求項８】
鉛直方向（４４）に対する距離の傾斜を追加的に測定するための傾斜計を装置（３０）が備えることを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の装置（３０）。
【請求項９】
第１の旋回軸（２２）および第２の旋回軸（２０）周りの測定フィールド（１８）の旋回に際して検出された位置から、測定された他の位置の交点（２４）に対する距離と比べて小さいものとなるような交点（２４）に対する距離を有する円弧（２８）を測定フィールド（１８）上に描くような位置を自動的に検出するように装置（３０）が構成されることを特徴とする請求項２ないし８のいずれかに記載の装置（３０）。
【請求項１０】
円弧（２８）の軌道ならびに予め定義された物体表面（１４）上の点（１２）に対する交点（２４）の位置に基づいて前記物体表面（１４）上の点（１２）からの光線（１０）の距離を自動的に判定するように装置（３０）が構成されることを特徴とする請求項９記載の装置（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、平らな測定フィールドを有する光センサを使用して物体表面上の点からの光線の距離を測定する方法ならびに装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の方法ならびに装置は、特に物体を互いに整列させるために使用される。ここで例えば、２体のタービンロータ軸受の互いに離間した円筒状の支承面について光センサと組み合わせた光線を使用し、湾曲中心線あるいは湾曲中央軸が相互に整列するように配置することが知られている。そのため両方のタービンロータ軸受の一方の支承面の湾曲中心線が通常レーザ光線とされる光線によってカバーされる。従って、センサの測定フィールドの面にレーザ光線を照射することにより、選択された点から他方のタービンロータ軸受の支承面への距離が基準軸として機能するレーザ光線によって測定され、従って測定フィールド上で測定されたレーザ光線の光斑の位置に基づいて距離を判定することができる。その距離に基づいてさらに、各支承面の湾曲中心線あるいは湾曲中央軸が相互に整列するために第２のタービンロータ軸受をどの位置に設置すべきであるかを判定することができる。
【０００３】
各点あるいは各物体表面の距離を光線から測定する方法ならびに装置は、例えば米国特許第５７１７４９１号明細書（特許文献１）、米国特許第５５７６８２６号明細書（特許文献２）、米国特許第７４０３２９４号Ｂ２明細書（特許文献３）、米国特許第７４８６３９０号Ｂ２明細書（特許文献４）、米国特許第８０３７６１５号明細書（特許文献５）、独国特許出願公開第１０２００４０２０４０６号Ａ１明細書（特許文献６）、欧州特許第０５４３９７１号Ｂ１明細書（特許文献７）、特開平１０−２１３４１６号公報（特許文献８）、米国特許出願公開第２００５／００６８５２１号Ａ１明細書（特許文献９）によって知られている。独国実用新案第２０２００４００２１２１号Ｕ１明細書（特許文献１０）により、物体表面を測定するための測定センサを備えた計測装置が知られている。
【０００４】
前述した物体の整列される方法において可能な限り正確な距離測定を達成するために測定フィールドを光線に対して垂直あるいは略垂直に指向させ、その理由は測定フィールドがその状態で最も高い精度で作用するためである。測定フィールドの垂直の整列は大抵別の計測手段、例えば別の測定フィールドあるいは位置検出器の支援によって実施され、その際測定フィールドの整列は該当する物体表面上の複数の点を測定する際に通常複数回にわたって実施する必要がある。従って周知の解決手段においては測定フィールドの垂直の整列が大きなコストが伴うものとなり、それによってさらに距離の判定あるいは測定のコストが増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５７１７４９１号明細書
【特許文献２】米国特許第５５７６８２６号明細書
【特許文献３】米国特許第７４０３２９４号Ｂ２明細書
【特許文献４】米国特許第７４８６３９０号Ｂ２明細書
【特許文献５】米国特許第８０３７６１５号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第１０２００４０２０４０６号Ａ１明細書
【特許文献７】欧州特許第０５４３９７１号Ｂ１明細書
【特許文献８】特開平１０−２１３４１６号公報
【特許文献９】米国特許出願公開第２００５／００６８５２１号Ａ１明細書
【特許文献１０】独国実用新案第２０２００４００２１２１号Ｕ１明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明の目的は、物体表面上の点からの光線の距離測定のコストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題は、本発明に従って請求項１の方法の特徴と請求項２の装置の特徴によって解決される。
【０００８】
前記の方法は：
（Ａ）光線が測定フィールドに照射されるような方式で測定フィールドを配置し、
（Ｂ）前記光線に対して離間しかつその光線と平行に延在する第１の旋回軸周りで前記測定フィールドを旋回させ、前記測定フィールドが前記第１の旋回軸周りで旋回する間にその測定フィールドを少なくとも１本の第２の旋回軸周りで旋回させ、その際前記第２の旋回軸は前記光線に対してねじれの位置で延在し、さらに旋回に際して前記第２の旋回軸と前記第１の旋回軸の共有交点の周りで前記測定フィールドを旋回させ、その際前記交点が前記物体表面上の点に対して予め定義された相対位置を有するようにし、そこで前記第２の旋回軸周りの旋回に際して前記光線が前記測定フィールドに対して垂直に指向する旋回位置を少なくとも３回通過するようにし、
（Ｃ）前記ステップＢの旋回中に測定フィールド上で前記光線の光斑が存在する位置である、測定フィールド上の光線の光斑の位置を光センサによって検出し、
（Ｄ）前記ステップＣによって検出された位置のうち、そのステップＣによって検出された他の位置の前記交点に対する距離に比べて小さいものとなる前記交点に対する距離を有する円弧を前記測定フィールド上に描くものである位置を検出し、
（Ｅ）前記ステップＤの円弧の軌道ならびに前記予め定義された物体表面上の点に対する相対位置に基づいて前記物体表面上の点からの光線の距離を判定する、ステップからなる。
【０００９】
上述のように位置が定義された前記第１および第２の旋回軸周りの同時の旋回によって、周知の解決方式のように高コストな測定フィールドの垂直整列を実施する必要を伴わずに、後述するように物体表面上の該当する点に対する正確な距離の測定を実行することができる。
【００１０】
ステップＢにおける第２の旋回軸周りの旋回に際して光線が測定フィールドに対して垂直に指向する旋回位置を少なくとも３回通過するため、ステップＣにおいて前記垂直の旋回位置が光斑の位置検出に際して考慮される。この垂直な旋回位置はさらに、垂直な旋回位置において測定フィールド上で（特にレーザ光線とすることができる）光線に対してねじれの位置にある第２の軸周りの他の旋回位置に比べて転心として作用する交点に対して最小の距離が存在する位置（単純な幾何学観察によって直ちに理解される）に光線の光斑が存在するため、前記の垂直な旋回位置はステップＣにおいて検出される全ての位置から一義的に検出することができる。加えて、第２の旋回軸周りの旋回に並行して同時に光線に対して垂直かつそれから離間して延在する第１の旋回軸周りで旋回するため、ステップＣによって検出された位置のうち、そのステップＣによって検出された他の位置の前記交点に対する距離に比べて小さいものとなる前記交点に対する距離を有する円弧を前記測定フィールド上に描くものである位置のみをステップＤで検出すればよい。その際前記円弧は測定フィールドが垂直な旋回位置に存在する場合に第１の旋回軸周りの旋回に際して光斑によって描かれる曲線となる。前記垂直な旋回位置において検出される位置から円弧が描写可能あるいは判定可能あるいは定義可能になるように、本発明によれば前記垂直な旋回位置（すなわち光線が測定フィールドに対して垂直に指向する位置）を少なくとも３回通過するような構成とされ、何故なら円または円弧がその上に存在する少なくとも３個の点あるいは位置によって一義的に判定されるためである。前記円弧の軌道を可能な限り正確に形成するために、前記垂直な旋回位置を少なくとも５回あるいは１０回あるいは１０回超通過する。前記の円弧が判定あるいは検出されると、ステップＥにおいて前記円弧の軌道と予め定義された物体表面上の点に対する相対位置に基づいてまたは予め定義された物体表面上の点に対する距離に基づいて物体表面上の点からの光線の距離を判定することができる。そのため特に例えば転心として作用する第２の旋回軸と第１の旋回軸の交点からの円弧の距離を円弧の円半径を計算することによって簡便に判定することができ、何故なら前記半径が前記の距離に相当するためである。続いて、物体表面上の点からの光線の距離を、物体表面上の点に対する前記交点の予め定義されたあるいは既知の距離を使用して、または予め定義された前記点に対する距離に基づいて計算することができる。その際垂直な旋回位置における光斑の位置が距離計算に際して基礎とされるため、従来の解決方式のように高コストな測定フィールドの整列を時間的に前置する必要なく距離測定が高い精度を有する。
【００１１】
従って、平面状の測定フィールドの光線に対して垂直な位置への高コストな整列を省略することができるため、物体表面上の点からの光線の距離の検出のコストを全体的に見て削減することができる。本発明に係る方法によれば、光線に対してねじれの位置にある第２の旋回軸周りの旋回に際して測定フィールドの垂直な旋回位置を少なくとも３回通過することさえ保証すれば良い。
【００１２】
光線に対してねじれの位置にある第２の旋回軸は、特に例えば光線に対して垂直かつ第１の旋回軸に対して垂直に指向するか、あるいは光線に対して垂直かつ第１の旋回軸に対して垂直に延在することが可能である。
【００１３】
ステップＡないしＥは順々に実行され、すなわちステップＡの後にステップＢ、ステップＢの後にステップＣ、ステップＣの後にステップＤ、さらにステップＤの後にステップＥが実行される。
【００１４】
物体表面上の点に対する交点の予め定義された相対位置がその交点と物体表面上の点との離間（すなわち両点の間の離間距離の存在）ばかりでなく、むしろ特に前記交点と物体表面上の点との一致を含むこともできる。
【００１５】
光センサあるいはセンサは、平らな測定フィールドを備えた任意のセンサとすることができる。測定フィールドを形成するための複数のラインセンサを備えたセンサとすることが極めて好適である。
【００１６】
請求項２に記載の本発明に係る装置は上述した方法を実施するために特に適しており、測定フィールドが第１の旋回軸と少なくとも１本の第２の旋回軸との共有の交点の周りで旋回可能で従って前記測定フィールドは前記第１の旋回軸周りの旋回の間に前記第２の旋回軸周りで旋回することも可能であり、その際前記第１の旋回軸が光線と平行に延在するとともにそれから離間して位置しまた前記第２の旋回軸は前記光線に対してねじれの位置にある旋回軸とされ、前記交点が前記物体表面上の点に対して予め定義された相対位置を有し、さらに前記測定フィールドは前記光線が前記測定フィールドに対して垂直に指向するところである垂直な旋回位置を通過することができるような方式で前記第２の旋回軸周りで旋回可能であることを特徴とする。
【００１７】
上記の装置によれば、転心として作用する交点を介した第２の旋回軸および第１の旋回軸周りの旋回性を具備することよって上述した理由のため物体表面上の点からの光線の距離の判定あるいは測定のコストを削減することができる。光斑の位置の捕捉および検出の前かつ該当する距離の判定の前に、前記装置を使用して測定フィールドを上述した方式のみに従って旋回させればよい。レーザ光線に対する垂直位置を確保するための高コストな測定フィールドの整列を好適に省略することができる。
【００１８】
実用的な実施形態において、測定フィールドを物体表面上の点から離間させるために設けられた装置のスペーサ上に測定フィールドが設置される。前記スペーサによって第１および第２の旋回軸周りの旋回による該当する物体表面上の点からの距離の判定を極めて高い信頼性で実行することができる。
【００１９】
スペーサの一端上に球体を設置することが好適であり、その球体はそれの球面を介して物体表面上の点との接触を形成するために設けられ、その際前記球体と前記物体表面上の点との接触を保持しながら前記交点と一致するものである球体の中心の周りで測定フィールドが旋回可能になる。前記球体の具備によって距離の検出あるいは測定のために実施する第１および第２の旋回軸周りの旋回を簡便かつ実用的な方式で実行することができ、そのため前記球体を該当する物体表面上の点と接触させることができる。特に球体の具備によって信頼性の高い測定フィールドの手動の旋回を実現することができる。前記球体を具備するとそれの中心が各旋回軸の交点と一致し、従って該当する物体表面上の点が各旋回軸の交点から離間する。前記球体は金属材料から形成することが好適であり、結果として高い剛性を有しそれがまた精密な旋回に効果的に寄与する。
【００２０】
極めて信頼性が高く加えて正確な距離判定を実現するために、スペーサを物体表面上で定位置に固定するための固定装置を前記の装置が備えることが好適である。
【００２１】
少なくとも部分的に磁性に形成された物体表面の領域上に固定するために前記の固定装置を少なくとも部分的に磁性に形成することが特に好適である。従って簡便かつ実用的な方式で、特に高コストな固定手段を設けることなく、物体表面上へのスペーサの固定を磁力によって実現することができる。
【００２２】
実用的な一実施形態において球体が固定装置の受け座内に回転可能に収容され、その結果球体による簡便な旋回性の利点と固定装置によって提供される動作信頼性およびそれに伴う正確な距離測定の利点を組み合わせることができる。
【００２３】
別の実用的な実施形態によれば、鉛直（重力）方向に対する距離の傾斜を追加的に測定するための傾斜計を装置が備える。傾斜計を備えることによって湾曲した物体表面どうしを相互に整列させるために装置が極めて効果的に適応し、すなわち２つのタービンロータ軸受の相互に離間したシリンダ状の支承面においてそれらの湾曲中心線あるいは湾曲中央軸が相互に整合するような方式で整列させる課題が与えられた際に有効に適する。そのためさらに、湾曲中央軸の位置を検出するために鉛直方向に対しての測定する距離の方向に関する情報が必要になる。ここで前記傾斜計は鉛直方向に対する装置の傾斜を測定し、その傾斜は鉛直方向に対しての検出すべき距離の方向あるいは傾斜に相当するか、または前記傾斜計によって測定された傾斜から鉛直方向に対しての検出すべき距離の方向あるいは傾斜を判定し得るものとなる。
【００２４】
好適な実施形態によれば、第１の旋回軸および第２の旋回軸周りの測定フィールドの旋回に際して検出された位置から、測定された他の位置の交点に対する距離と比べて小さいものとなるような交点に対する距離を有する円弧を測定フィールド上に描くような位置を自動的に検出するように装置が構成される。従って、第１の旋回軸および第２の旋回軸周りの旋回の後即座に測定のために重要な円弧あるいは対応する光斑位置が使用者に対して提供され、それによって前記円弧あるいは光斑位置をその後の評定に使用することができる。
【００２５】
この装置はさらに、前記の円弧の軌道ならびに予め定義された物体表面上の点に対する交点の位置に基づいて物体表面上の点からの光線の距離を自動的に判定するよう構成されることが極めて好適であり、従って使用者は必要な旋回動作のみを実行すればよく、またその後例えば装置のインタフェースを介して所要の距離数値が使用者に対して効率よく伝達されることが可能となる。特に前記距離数値を使用者に対して無線方式で、例えば彼のラップトップあるいはタブレット端末に伝送することが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】本発明係る装置の第１の実施例を示した概略図である。
【図１Ｂ】本発明係る装置の第１の実施例を示した別の概略図である。
【図２】本発明に係る装置の第２の実施例を２体のタービンロータ軸受と共に示した概略図である。
【図３Ａ】本発明係る装置の第３の実施例を示した概略図である。
【図３Ｂ】本発明係る装置の第３の実施例を示した別の概略図である。
【図３Ｃ】本発明係る装置の第３の実施例を示した別の概略図である。
【図３Ｄ】本発明係る装置の第３の実施例を示した別の概略図である。
【図３Ｅ】本発明係る装置の第３の実施例を示した別の概略図である。
【図３Ｆ】本発明係る装置の第３の実施例を示した別の概略図である。
【図４Ａ】本発明係る装置の第４の実施例を示した概略図である。
【図４Ｂ】本発明係る装置の第４の実施例を示した別の概略図である。
【図４Ｃ】本発明係る装置の第４の実施例を示した別の概略図である。
【図４Ｄ】本発明係る装置の第５の実施例を示した概略図である。
【図４Ｅ】本発明係る装置の第５の実施例を示した別の概略図である。
【図４Ｆ】本発明係る装置の第５の実施例を示した別の概略図である。
【図５Ａ】本発明係る装置の第６の実施例を示した概略図である。
【図５Ｂ】本発明係る装置の第６の実施例を示した別の概略図である。
【図５Ｃ】本発明係る装置の第６の実施例を示した別の概略図である。
【図５Ｄ】本発明係る装置の第６の実施例を示した別の概略図である。
【図６Ａ】測定フィールド上のレーザ光線の光斑の検出位置を示した説明図である。
【図６Ｂ】測定フィールド上のレーザ光線の光斑の検出位置を示した説明図である。
【図６Ｃ】測定フィールド上のレーザ光線の光斑の検出位置を示した説明図である。
【図６Ｄ】測定フィールド上のレーザ光線の光斑の検出位置を示した説明図である。
【図７】測定フィールド上に円弧を描く光斑の位置の軌道を示した概略図である。
【図８Ａ】測定フィールド上のレーザ光線の光斑の検出位置を示した別の説明図である。
【図８Ｂ】測定フィールド上のレーザ光線の光斑の検出位置を示した別の説明図である。
【図９】タービンロータ軸受の支承面の湾曲中央軸を判定するための方法を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明の実施例につき添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１Ａは物体表面１４上の点１２からのレーザ光線の形態の光線１０の距離を判定するための装置３０の前面を極概略的に示し、また図１Ｂは同装置の側面を極概略的に示し、図示されているように前記物体表面はタービンロータ軸受のシリンダ状の支承面４７とすることができる。
【００２９】
装置３０は平らな測定フィールド１８を有する光センサ１６を備える。前記光センサ１６は、測定フィールド１８に当接する光線１０の光斑２６を前記測定フィールド１８上で捕捉するように構成される。
【００３０】
測定フィールド１８は第１の旋回軸２２と第２の旋回軸２０の共有の交点２４周りで旋回可能であり、従って測定フィールド１８は第１の旋回軸２２周りの旋回の間に第２の旋回軸２０周りでも旋回可能となり、その際前記第１の旋回軸２２は光線１０に対して平行に延在するとともにそれから離間しており、また第２の旋回軸２０は光線１０に対してねじれの位置にある旋回軸２０とされる。当業者において第１の旋回軸２２がロール軸とも呼称され、また第２の旋回軸２０は左右軸とも呼称される。
【００３１】
共有の交点２４は物体表面１４上の点１２に対して予め定義された位置あるいは予め定義された距離を有する。さらに前記測定フィールド１８は、前記光線１０が前記測定フィールド１８に対して垂直に指向するところである垂直な旋回位置を通過することができるような方式で前記第２の旋回軸２０周りで旋回可能である。測定フィールド１８が最大の精度をもって作用するかあるいは最大の精度をもって光斑の位置を捕捉する前記測定フィールド１８の垂直な旋回位置が図１Ｂに示されている。
【００３２】
測定フィールド１８は、その測定フィールド１８を物体表面１４上の点１２から離間させるために設けられた装置３０のスペーサ３２上に設置される。前述した第１の旋回軸２２周りおよび光線１０あるいはレーザ光線１０に対してねじれの位置にある第２の旋回軸２０（図示された実施例においてレーザ光線１０に対して垂直かつ第１の旋回軸２２に対して垂直に指向している）周りの旋回性を実現するために、スペーサ３２の一端上に球体３４が装着される。球体３４は、その球体３４の球面３６を介して物体表面１４上の点１２との接触を形成するために設けられる。測定フィールド１８は、前記球体３４と物体表面１４上の点１２との接触を維持しながら交点２４と一致するものである球体３４の中心３８周りで旋回可能である。
【００３３】
前記の装置３０を使用して物体表面１４上の点１２からの光線１０の距離を測定する方法は以下の各ステップからなる：
（Ａ）光線１０が測定フィールド１８に照射されるような方式で測定フィールド１８を配置し、
（Ｂ）前記光線１０に対して離間しかつその光線と平行に延在する第１の旋回軸２２周りで前記測定フィールド１８を旋回させ、前記測定フィールドが前記第１の旋回軸２２周りで旋回する間にその測定フィールドを第２の旋回軸２０周りで旋回させ、その際前記第２の旋回軸２０は前記光線１０に対してねじれの位置で延在し、さらに旋回に際して前記第２の旋回軸２０と前記第１の旋回軸２２の共有交点２４の周りで前記測定フィールド１８を旋回させ、その際前記交点が前記物体表面１４上の点１２に対して予め定義された相対位置を有するようにし、さらに前記第２の旋回軸２０周りの旋回に際して前記光線１０が前記測定フィールド１８に対して垂直（図１Ｂ参照）に指向する旋回位置を少なくとも３回通過するようにし、
（Ｃ）前記ステップＢの旋回中に測定フィールド１８上で光斑２６が存在する位置である、前記測定フィールド１８上の光線１０の光斑２６の位置を光センサ１６によって検出し、
（Ｄ）前記ステップＣによって検出された位置のうち、そのステップＣによって検出された他の位置の前記交点２４に対する距離に比べて小さいものとなる前記交点２４に対する距離を有する円弧２８を前記測定フィールド１８上に描くものである位置を検出し、
（Ｅ）前記ステップＤの円弧２８の軌道ならびに前記物体表面１４上の点１２に対する球体中心３８内の前記共有の交点２４の予め定義された相対位置に基づいて前記物体表面１４上の点１２からの光線１０の距離を判定し、その際前記交点２４からの光線１０の距離が前記円弧２８の半径に相当し、この円弧の半径は既知の方式によって簡便に検出し得るものかあるいは図６Ａないし図６Ｄの座標系においてｘ＝０における最大のｙ値として読み取ることが可能である。
【００３４】
図６Ａないし図６Ｄには、ステップＢによって定義された方法による旋回に際して生じる測定フィールド１８上の光斑２６の位置が示されている。従って例えば図６Ａから、旋回に際して０°方向（図１参照）、すなわち装置３０の縦軸３１が鉛直方向４４に対して平行に指向するような前記装置３０の方向において、光斑２６が垂直の旋回位置において円弧２８を描き、それの交点２４に対する距離がステップＣにおいて検出される他の位置の交点２４に対する距離と比べて小さくなることが理解される。このことは図６Ａないし図６Ｄにおいてそれぞれ、円弧２８上の光斑２６の位置のＹ座標（図１Ａの測定フィールド１８の座標系参照）が他の光斑位置に比べて小さな値を示すことによって示される。この測定フィールド１８の垂直な旋回位置において典型的である特性は、装置のその他の方向で旋回された場合、すなわち３０°方向、６０°方向、９０°方向で旋回された場合でももちろん存在し、それによってそれらの方向に対して設定された点１２（図１Ａも参照、その際３０°方向、６０°方向および９０°方向は縦軸３１の適宜な表記において示される）の光線１０あるいはレーザ光線１０に対しての距離を測定する。垂直な旋回位置から外への旋回に際して光線１０が“上方”に移動する、すなわちより大きなＹ値の方に移動することが単純な幾何学的観察によって理解される。いずれも異なった装置３０の鉛直方向４４に対する方向に対する円弧２８の軌道が図７に概略的に示されている。
【００３５】
図６Ａないし図６Ｄのｘ−ｙ座標図においていずれも検出された距離値を、特に装置の異なった方向に対して、デジタル数値として色符号化して示すことができる。
【００３６】
測定フィールド１８の垂直な旋回方向における円弧２８を紅斑２６の他の位置から可能な限り正確に抽出するために、図８Ａに示されるように例えば座標系をＹ方向に延伸させることができる。図８Ｂには他の光斑位置から抽出して分離した円弧２８が示されている。
【００３７】
装置３０の３０°方向および６０°方向、すなわち装置３０の縦軸３１が鉛直方向４４に対して３０°あるいは６０°あるいは９０°の角度で回転される方向の設定は、ｘ方向において０．５°の精度とｘ方向およびｙ方向０．１°（図１Ａ参照）の精度を備えた傾斜計（図示されない）の支援によって実施され、その傾斜計は鉛直方向４４に対する装置３０の傾斜を測定するとともにその際に検出すべき距離の鉛直方向４４に対する傾斜も測定するために設置される。９０°方向の設定に対しては測定原理のため傾斜計を適用することができず、従って９０°方向の大まかな設定で充分とされなければならない。
【００３８】
いずれも異なった鉛直方向４４に対する方向が割り当てられた上述の各点１２の距離検出あるいは距離測定によって、装置３０を使用して光線あるいはレーザ光線に対するタービンロータ軸受の支承面の湾曲中心線の空間的位置を検出することができ（図２参照）、それによって例えば支承面５０を有するタービン軸受４８を、支承面５４を有する第２のタービン軸受５２の湾曲中心線と整列するような方式で配置し、そのためにレーザ光線１０を基準として前記第２のタービン軸受５２の支承面５４の湾曲中心線と整合させて配置する。
【００３９】
光線あるいはレーザ光線に対してのタービンロータ軸受の支承面の湾曲中心線の空間的な位置を判定するために、以下に図９を参照しながら説明するように楕円近似を適用することができる。全て同じ断面内に湾曲中心線に対して垂直に存在するとともにそれぞれ方向α１ないしα３が割り当てられた３個あるいはそれ以上の点１２に対して上述した方法でかつさらにスペーサ３２の長さも使用して距離（図９の該当する距離線も参照）が検出された後、それらの点１２によって支承面上に楕円近似６４を配置することができる。楕円近似６４の中心は実際の湾曲中心線５６のレーザ光線１０に対する実際の位置の極めて良好な近似となる。
【００４０】
図３Ａないし図３Ｆの物体表面上の点からの光線１０の距離を検出するための装置３０は距離検出および湾曲中心線の整列のためにタービン軸受５８内に存在する状態で示されており、スペーサ３２に加えてこのスペーサ３２を支承面６０の形式の物体表面上に磁力によって定位置に固定するための固定装置４０が設けられる。装置３０をそれぞれ前面、側面、および上面から示したものである図３Ｄないし図３Ｆは図３Ａないし図３Ｃと比較して、鉛直方向に対して傾斜した方向を選択したことによってのみ異なり、その他の点においては同一の実施例を示す。同様なことが図５Ａないし図５Ｄの装置の実施例にも該当し、これは図４Ａないし図４Ｆの装置３０と比べてより大きな支承面６０に適用し得るようにするためにより大きな寸法とする点で特に異なる。
【００４１】
図４Ａないし図４Ｃの装置３０は、球体３４に代えて先細の先端部６２（特に図４Ｂ参照）を支承面６０上の点１２との接触を形成するために備える点において特に異なっており、従って支承面６０上の点が転心として作用するねじれの位置にある第２の旋回軸２０と第１の旋回軸２２の交点（図１Ａおよび図２Ａ参照）と一致あるいは略一致する。
【００４２】
図４Ｄおよび図４Ｅの装置３０においてはスペーサ３２の一端に球体３４が設けられ（特に図４Ｅ参照）、この球体３４の球面３６を介して支承面６０上の点１２との接触を形成する。その際測定フィールド１８は、前記球体３４と支承面６０上の点１２との接触を維持しながら交点２４（図１Ａおよび図１Ｂ参照）と一致する球体３４の中心３８周りで旋回可能である。球体３４は固定装置４０の受け座４２内に回転可能に収容される。
【符号の説明】
【００４３】
１０  光線
１２  点
１４  物体表面
１６  光センサ
１８  平らな測定フィールド
２０  第２の旋回軸
２２  第１の旋回軸
２４  共有の交点
２６  光斑
２８  円弧
３０  装置
３１  縦軸
３２  スペーサ
３４  球体
３６  球面
３８  球体中心
４０  固定装置
４２  受け座
４４  鉛直方向
４７  支承面
４８  タービン軸受
５０  支承面
５２  タービン軸受
５４  支承面
５６  湾曲中心線
５８  タービン軸受
６０  支承面
６２  先端部
６４  楕円近似
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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