(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる断面を有する管や棒のような物体の立体的な配置構成の測定に関して、固定の座標系に関連付けた管の位置や管の直径などの測定を正確に行う測定装置を提供する。【解決手段】第１の光線および第２の光線を形成する装置を有し、前記第１の光線の放射方向は前記第２の光線の放射方向とは異なり、逆反射性の表面を有し、該逆反射性の表面は、前記第１の光線が少なくとも部分的に前記反射性の表面に入射するように光源に相対的に配置されており、前記逆反射性の表面によって反射された光線の少なくとも一部および前記第２の光線の少なくとも一部の光強度分布を該光線の横断方向における区間にわたり求める記録装置によって解決される。【選択図】図１
0003172117.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
輪郭の少なくとも１つの幾何学的な特性を求める測定装置（１）において、
少なくとも１つの第１の光線および少なくとも１つの第２の光線を形成する装置を有し、前記第１の光線の放射方向は前記第２の光線の放射方向とは異なり、
逆反射性の表面を有し、該逆反射性の表面は、少なくとも前記第１の光線が少なくとも部分的に前記反射性の表面に入射するように光源（１０）に相対的に配置されており、
前記逆反射性の表面によって反射された光線の少なくとも一部および前記第２の光線の少なくとも一部の光強度分布を該光線の横断方向における区間にわたり求める記録装置、または、
前記第１の光線の前記逆反射性の表面によって反射された光線の少なくとも一部および前記第２の光線の前記逆反射性の表面によって反射された光線の少なくとも一部の光強度分布を該光線の横断方向における区間にわたり求める記録装置を有することを特徴とする、測定装置（１）。
【請求項２】
前記第１の光線の放射方向と前記第２の光線の放射方向がなす角度は９０°でも、９０°の倍数の角度でもない、請求項１記載の測定装置（１）。
【請求項３】
放射方向が異なる少なくとも２つの光線を形成する前記装置は少なくとも２つの光源（１０）を有する、請求項１または２記載の測定装置（１）。
【請求項４】
発散性の光線を形成する１つの光源および凹面鏡が設けられており、前記凹面鏡には、該凹面鏡によって反射された光線が平行な光を有する光線であるように前記発散性の光線が入射する、請求項１から３までのいずれか１項記載の測定装置（１）。
【請求項５】
２つの光源によって発散性の光線を有する２つの光線が形成されることによって前記第１の光線および前記第２の光線が形成され、該第１の光線および該第２の光線は共通の偏向ミラーまたは２つの別個の偏向ミラーを介して共通の凹面鏡へと偏向され、該凹面鏡によって反射された光線は前記第１の光線および前記第２の光線を形成する、請求項４記載の測定装置（１）。
【請求項６】
前記逆反射性の表面はリフレクタ部に構成されており、該リフレクタ部は取外し可能に基体（２）と接続されており、該基体（２）は前記第１の光線および前記第２の光線を形成する前記装置を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の測定装置（１）。
【請求項７】
前記第１の光線および前記第２の光線を形成する前記装置と接続されている測定アーム（４）が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の測定装置（１）。
【請求項８】
測定すべき物体の表面または点をサンプリングすることができる走査装置が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の測定装置（１）。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、輪郭の幾何学的な特性を求めるための測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業的な測定技術においては、例えば異なる断面を有する管や棒のような物体の立体的な配置構成の測定に関して頻繁に問題が生じる。頻繁に生じる問題は、自動車、飛行機、船舶、潜水艦、実験室、生産ラインなどにおいて固定的に敷設されている管の測定、またその管の位置の固定の座標系に関連付けた検出である。頻繁に発生する別の問題は、既存の管接続部への管の適合（フィッティング）である。このために先ず、この接続部ならびに考えられる障害物またはガイド位置の正確な位置測定が必要とされる。
【０００３】
実際には、管を測定するための種々の方法が公知である。頻繁に使用される測定装置は、交差する２つの光線を用いる測定フォークを有する。この測定フォークは測定アームに配置されている。測定アームは固定の座標原点を有しており、さらには測定フォークを担持している測定アームの端部の位置を求めることができるので、測定フォークの空間座標系を正確に検出することができる。測定対象に向かって測定フォークを適切に移動させ、再び逆方向に適切に移動させることによって、適切なソフトウェアを用いることにより、それぞれの測定箇所における管の空間位置ならびに管の直径を検出することができる。さらには接触式されるプローブの先端を用いることにより、管接続部または障害物の空間位置を機械的なサンプリングによって測定することができる。基本的には、測定プロセス中の測定対象に関する測定フォークの位置決めを指向性の光線によって支援することができる。
【０００４】
さらに比較的小さい管に関しては、複数のビデオカメラを備えた測定台を使用することが公知である。３Ｄソフトウェアを用いることにより、ビデオカメラによって撮影された画像から管の幾何学が求められる。
【０００５】
管の測定に関して、適切なソフトウェアを用いる表面スキャナの使用も同様に公知である。もっともこの測定原理は光沢のある物体または非常に吸収性の物体には適していない。この問題は表面を着色するか、表面に粉末を付けることにより排除されるが、これは時間が掛る。
【０００６】
US 4,848,912からは、相互に直交して配置されており、平行な光を有する２つのライトカーテンを使用することが公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第4,848,912号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
これを背景とする本考案の課題は、従来技術の欠点のうちの少なくとも１つを解決する、物体の幾何学的な特性を求めるための測定装置ならびに方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１に記載されている特徴を備えた測定装置によって解決される。有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１０】
本考案は、幾何学的な特性を測定するために、物体が光線によって照射される際に生じるような物体のシルエットを使用するという基本思想から出発する。この際に本考案は、光線が少なくとも部分的に逆反射性の表面に入射するように光源に相対的に配置されている逆反射性の表面が使用される場合には、殊に簡単にその種の測定装置を構成することができるという認識から出発する。有利な実施形態によれば、その種の測定装置において、逆反射性の表面によって反射された光線の少なくとも一部のその横断方向における区間にわたる光強度分布を求めることができる記録装置が、光線を形成する光源の領域内に配置されている。したがって、例えば光源および記録装置のための電気的な接続部を測定装置側に設けることができる。しかしながら本考案の枠内では、記録装置を光源の領域の直ぐ近くに配置することは必ずしも必要ではない。これは単に、殊に有利な実施形態である。
【００１１】
同様に本考案は、測定装置の一部として、異なる放射方向を有する少なくとも２つの光線を形成する装置が設けられている場合に、物体の幾何学的な特性の測定が殊に良好な測定結果をもたらすという思想を基礎とする。２つの光線を使用することにより、記録装置の構成および配置に応じて、測定すべき物体の直径を求めるためにも、測定すべき物体の断面の中心点を求めるためにも使用することができる光強度の経過を２つの別個の領域において表す光強度分布を得ることができる。
【００１２】
物体の幾何学的な特性を求めることとは、殊に、
−１つの測定面において物体の直径を検出すること、
−平行な測定面において物体の直径の変化を検出すること、
−座標系の１つまたは複数の方向において、物体または物体の一部（例えば突出部または縁）の長手区間を検出すること、
−１つの断面平面において物体の断面の中心点を求めること、
−平行な平面内に配置されている複数の断面にわたり中心点の経過を求めること、
と解される。
【００１３】
明細書または実用新案登録請求の範囲における単数形の使用は制限を意味するものではなく、「１つ」という概念は不定のものを表しており、列挙を表すものではないと解される。
【００１４】
光線の横断方向における区間とは、光線方向に延在していない区間と解される。殊に有利には、横断方向における区間として、光線方向に対して垂直に延びる区間であると解される。しかしながら、記録装置への光線の入射角度に応じて、放射方向に対して９０°よりも小さい角度または大きい角度にある横断方向における区間も使用され、この区間方向への光強度分布が求められる。
【００１５】
物体の幾何学的な特性を求めるための本考案による測定装置は、少なくとも１つの第１の光線および少なくとも１つの第２の光線を形成する装置を有する。ここで、第１の光線の放射方向は第２の光線の放射方向とは異なる。さらに本考案による測定装置は、少なくとも第１の光線が少なくとも部分的に逆反射性の表面に入射するように、光源（１０）に相対的に配置されている逆反射性の表面を有する。同様に、逆反射性の表面によって反射された第１の光線の少なくとも一部の光強度分布および第２の光線の少なくとも一部の横断方向における区間にわたる光強度分布を求めることができる記録装置が設けられているか、逆反射性の表面によって反射された第１の光線の少なくとも一部の光強度分布および逆反射性の表面によって反射された第２の光線の少なくとも一部の横断方向における区間にわたる光強度分布を求めることができる記録装置が設けられている。
【００１６】
このために記録装置は２つの部分、例えば相互に間隔を開けて配置されている２つのラインカメラを有することができ、これらのラインカメラを相互に対向させて配置させることができる。しかしながら殊に有利には、１つの部分からなる記録装置を使用することができる配置構成は、例えば単一のラインカメラの区間にわたり２つの光強度分布を測定することができる。
【００１７】
逆反射性の表面の使用は、物体を通過した光線の部分光線が実質的に正確に逆方向に向かって反射され、この反射された部分光線を光源の領域において記録装置によって記録することができるという顕著な利点を有する。この場合、放射方向は実質的に１８０°反転されているので、物体のシルエットに関する情報は実質的に維持されたままである。これによって正確な測定を実施することができる。
【００１８】
殊に有利な実施形態においては、逆反射性の表面は、この表面に多数のトリプルミラーまたは球状散乱体が設けられていることによって達成される。しかしながら逆反射性の表面を形成する別のやり方も考えられる。
【００１９】
幾何学的な特性の測定とは物体の縁の位置の検出とも解されるので、本考案の利点を、光線が逆反射性の表面には完全に入射しない測定状況でも、本考案のこの実施形態において、逆反射性の表面がシルエットの一部、例えば縁部の位置を検出するために必要とされる光線の部分光線を反射させる限りにおいて達成することができる。
【００２０】
殊に有利な実施形態においては、光線としていわゆるライトカーテンが使用される。殊にライトカーテンとは、実質的に１つの平面内にのみ延在し、かつ相互に平行に延びる部分光線からなる光線と解される。
【００２１】
有利な実施形態によれば、放射方向間の角度は９０°でも、９０°の倍数の角度でもない。
【００２２】
本考案が基礎とする測定原理を、管９の測定を例とした図１に基づき説明する。直線ｇ１およびｇ２に沿った平行な部分光線を有する２つのライトカーテンは測定領域において交差する。この際に２つの直線がなす角度αは例えば３０°である。
【００２３】
光線の一部は測定対象によって遮蔽される。遮蔽されない光線は測定対象を通過し、リフレクタ側の逆反射性の媒体３に到達する（この実施例においてはいずれの光線も逆反射性の表面に到達する）。したがってこれらの光線は入射した方向に向かって反射される。逆方向に反射された光線はラインセンサを有する記録装置に入射する。ラインセンサに沿った信号分布から管断面の中心点および直径が検出される。有利には、２つのライトカーテンに対して共通のラインセンサが使用される。共通のラインセンサにおける典型的な信号経過が図２に示されている。
【００２４】
図２において、共通のセンサにおける２つのライトカーテンの信号経過が［ｉ〜ｌ］の間および［ｍ〜ｐ］の間に概略的に示されている。測定対象の直径（円として示唆されている）はライトカーテンのそれぞれの方向において距離［ｋ〜ｊ］または［ｏ〜ｎ］である。管の断面の中心点は、区間の真ん中（ｋ〜ｊ）／２および（ｏ〜ｎ）／２を通過する２つの直線ｇ１およびｇ２の交点によって求められる。ｊ，ｋ，ｎおよびｏにおける４つの信号経過部は測定対象に接する部分光線に対応する。装置の空間位置自体は例えば測定アームまたはトラッキングシステムによって測定される。これにより、例えば中心点の空間位置が検出される。装置を管に沿って移動させることによって、管中心線の空間位置および断面の別の情報、例えば直径を求めることができる。
【００２５】
有利な実施形態においては、異なる放射方向を有する少なくとも２つの光線を形成する装置が第１の光線として第１のライトカーテンを形成し、また第２の光線として第２のライトカーテンを形成する。２つのライトカーテンを使用することによって殊に良好な測定結果が達成されることが分かった。
【００２６】
放射方向間の角度を測定環境に応じて選択することができる。有利な実施形態においては、第１の光線の放射方向と第２の光線の放射方向がなす角度が１５°〜４５°、殊に有利には３０°である。光線のその種の配置構成においては殊に良好な測定結果が達成されることが分かった。
【００２７】
有利な実施形態においては、異なる放射方向の少なくとも２つのライトカーテンを形成する装置は、少なくとも２つの光源を有するように構成されている。
【００２８】
有利な実施形態においては、発散性の光線を形成する１つの光源と凹面鏡とを有するように装置が構成されている。凹面鏡には、この凹面鏡によって反射された光線が平行な光を有する光線であるように発散性の光線が入射する。
【００２９】
有利な実施形態においては、２つの光源によって発散性の光線を有する２つの光線が形成されることによって第１の光線および第２の光線が形成され、これらの光線は共通の偏向ミラーまたは２つの別個の偏向ミラーを介して共通の凹面鏡へと偏向されるので、凹面鏡によって反射された光線は第１の光線および第２の光線を形成する。殊に有利に使用されるライトカーテンを形成するための他の可能性も勿論考えられる。しかしながら、この構造でもって本考案による測定装置の殊に小型の構造を実現できることが分かった。
【００３０】
測定装置が、この測定装置の１つの基体と固定的に接続されている逆反射性の表面を有している必要はない。本考案による測定装置の逆反射性の表面は、測定すべき物体が載置される測定台の表面が逆反射性の表面として構成されることによって形成されることが多い。同様に逆反射性の表面を、空間に延在する測定すべき物体の後方に配置されている壁によって形成することができる。しかしながら殊に有利な実施形態においては、測定装置がリフレクタ部に構成されている逆反射性の表面を有する。このリフレクタ部は例えば、測定対象の基体と共に、Ｃ字状または鉗子状のボディを形成することができ、これによって測定すべき物体が包囲される。測定すべき物体がそのように包囲される場合には、これにより即座に、測定すべき物体の一方の側に光源が配置され、また他方の側に逆反射性の表面が配置される。
【００３１】
殊に有利な実施形態においては、リフレクタ部を測定装置の基体に取外し可能に接続することができ、基体は光源ないし放射方向が異なる少なくとも２つの光線を形成する装置を有する。この構成によって、本考案による測定装置の使用可能性が拡大される。つまり、このように構成されている測定装置を一方では、測定すべき物体をＣ字状または鉗子状に包囲するために使用することができる。しかしながら他方ではリフレクタ部を取り外した後に、例えば、表面が逆反射性に構成されている測定台上に載置される物体を測定するために測定装置を使用することができる。
【００３２】
殊に有利な実施形態においては、逆反射性の表面によって反射されたライトカーテンまたは横断方向における区間にわたる光線の少なくとも一部の光強度を求めることができる記録装置を有する基体が設けられている。これにより、記録装置も、放射方向が異なる２つの光線を形成する装置または光源も単一の基体に配置することができる。これによって測定装置は非常に取り扱いが容易になる。
【００３３】
有利な実施形態においては測定装置がビームスプリッタを有し、このビームスプリッタは反射された記録すべきライトカーテンまたは光線を記録装置へと偏向させる。ビームスプリッタを例えば凹面鏡と発散性の光を放射する光源との間に配置することができる。一方の放射方向においては光源からの光がビームスプリッタを通過し、凹面鏡によって１つのライトカーテンにされる。他方の放射方向においては、反射された光線が凹面鏡によって集中され、ビームスプリッタによって記録装置へと偏向される。これによって、反射光は凹面鏡によって部分的に集中されるので、記録装置を比較的小型に構成することができる。
【００３４】
有利な実施形態においては、測定装置が測定アームを有する。測定アームを使用することにより、測定装置の位置を既知の座標系に変換することができる。つまり、可動の測定アームの固定されている端部を座標系の原点として使用することができる。測定装置が配置されている、関節点側とは反対側の端部の位置が既知であるように測定アームが構成されている場合には、測定装置の測定結果をこの測定アームの座標系に変換することができる。有利な実施形態においては、測定アームが２つの光線を形成する装置と接続されており、殊に測定装置の基体と接続されている。
【００３５】
装置にプロセッサを設けることができる。測定値は直接的に装置（図３においては例えばセンサヘッド（基体））において評価され、標準通信（ＵＳＢ、イーサネット、ファイアワイヤ）によりリアルタイムでホスト（例えばＰＣまたはラップトップ）に転送される。
【００３６】
データ処理を選択的に、ホストにおいて完全に行うことができるか、部分的にホストにおいて行うことができる。装置は測定アームまたはトラッキングシステムと同期して接続されている。したがって（測定アームまたはトラッキングシステムの）センサヘッドの位置測定に由来する測定およびセンサヘッドに由来する測定を同時に関係付け、続けて分析することができる。
【００３７】
装置に例えばスイッチを設けることができ、このスイッチによって測定プロセスがトリガされる。例えば「測定対象は測定領域内にあります」または「測定対象は測定領域内にありません」のような情報を表示する表示部を装置に組み込むことができる。これにより測定プロセスが著しく支援される。
【００３８】
本考案による装置によって新規で非常に快適な測定対象の測定が実現される。付加的な側方移動を要することなく直径および位置の検出が常に可能になることによって、センサヘッドを人間工学的かつ迅速に長手方向に測定対象にわたり移動させることができる。さらには、測定対象の表面処理は必要なくなる。したがって、光沢の強い部分も黒い材料または半透明の材料と同様に正確に測定することができる。
【００３９】
殊に有利な実施形態においては、測定装置に走査装置が設けられており、この走査装置によって測定すべき物体の表面または点をサンプリングすることができる。
【００４０】
物体の幾何学的な特性を求めるための本考案による方法は殊に以下のステップを有する：
−装置を用いて２つの異なる放射方向を有する第１の光線および第２の光線を形成する、
−第１の光線が少なくとも部分的に逆反射性の表面に入射し、かつ部分的に測定すべき物体に入射するように、測定すべき物体を装置と逆反射性の表面との間に保持する、
かつ、
−記録装置が、逆反射性の表面によって反射された光線の少なくとも一部の放射路内に位置する第１の箇所において、横断方向における区間にわたり光強度分布を測定し、第２の光線の少なくとも一部の放射路内に位置する第２の箇所において横断方向における区間にわたり光強度分布を測定し、
または、
−記録装置が、逆反射性の表面によって反射された光線の少なくとも一部の放射路内に位置する第１の箇所において横断方向における区間にわたり光強度分布を測定し、逆反射性の表面によって反射された第２の光線の少なくとも一部の放射路内に位置する第２の箇所において横断方向における区間にわたり光強度分布を測定し、
かつ、
−光強度分布から、物体の求めるべき幾何学的な特性を求める。
【００４１】
測定すべき物体のシルエットの一部の位置が求められれば、課されたタスクに応じた求めるべき情報にとって十分であるので、測定すべき物体が少なくとも部分的に光線内に保持されれば、本考案による方法の実施にとって十分である。しかしながら殊に有利な実施形態においては、光線の一部が物体と対向する側において物体の傍を通過するように、測定すべき物体が光線内に保持される。
【００４２】
殊に測定アームにおける測定装置の有利な実施形態において実施される本考案による方法を、一方の光線のみが部分的に物体を通過し、他方の光線が完全に物体に入射する（図９ｃを参照されたい）程度の大きさの断面を有する物体の測定に使用することができる。したがって、光線の一部の放射路内に位置する箇所での横断方向における区間にわたる光強度分布の測定とは、物体が光線内に保持されない場合に延びる光線の放射路内に位置する箇所での光強度分布の測定とも解される。したがって図９ｃに示されている特別な場合においては、この完全に遮蔽された光線に関する光強度分布の測定によって、殊に一方の光線のみが部分的に物体の傍を通過する程度の大きさの断面を測定される物体が有しているという情報が得られる。
【００４３】
本考案による方法の殊に有利な実施形態においては、光源によってライトカーテンが形成される。
【００４４】
この本考案による方法は、殊に物体のシルエットの個々の部分の空間位置または直径の他に測定すべき物体の断面の中心点も求められるべき場合に使用される。このことは、放射方向の異なる２つの光線が使用される方法によって殊に良好に実現されることが分かった。
【００４５】
殊に有利な実施形態によれば、異なる放射方向を有する光線は少なくとも１つの光源を有する装置によって形成される。
【００４６】
殊に有利な実施形態によれば、第１の光線として第１のライトカーテンが形成され、第２の光線として第２のライトカーテンが形成される。殊に有利な実施形態によれば、第１の光線の放射方向と第２の光線の放射方向がなす角度は９０°でも、９０°の倍数の角度でもない。殊に有利には、第１の光線の放射方向と第２の光線の放射方向がなす角度は１５°〜４５°、殊に有利には３０°である。
【００４７】
本考案による方法の殊に有利な実施形態によれば、本考案による測定装置が測定すべき物体の長手軸に沿って移動されるか、測定すべき物体がその長手軸に沿って本考案による測定装置の前方を通過するように移動され、その際に測定すべき物体の幾何学的な特性が求められ、例えばシルエットの一部の経過または、例えば測定すべき物体の断面の中心点の経過が求められる。
【００４８】
有利な実施形態によれば、本考案による方法は測定すべき物体の別個の事前処理を要することなく実施され、殊に光沢のある物体に粉末を付ける必要なく、または光沢の無い色で物体を塗装する必要なく実施される。
【００４９】
本考案による測定装置および本考案による方法は複数の物体の幾何学的な特性の測定に適している。
【００５０】
殊に有利には、本考案による測定装置および本考案による方法は、形状の検出、殊に長い基体、例えば管の輪郭の直径、中心点の位置、もしくは座標系の１つまたは複数の方向への拡がりの検出に使用されるか、長い基体、例えば管の輪郭の中心線に沿った経過の検出に使用される。殊に有利には、本考案による方法および本考案による装置は、断面が円形、楕円形または四角形の管の形状の検出に使用されるか、断面が円形、楕円形または四角形の管の中心線の検出に使用されるか、Ｔ字状の棒の形状の検出に使用される。測定対象が自身の周辺において固定されていることも考えられる。例えば、空間に固定的に取り付けられている管路または測定容器内に測定のために保持されている管が考えられる。同様に、測定対象が測定台上に配置されていることも考えられる。
【００５１】
本考案による方法の有利な実施形態によれば、測定すべき輪郭が室内に固定的に取り付けられている測定装置の測定領域を通過するように移動される。
【００５２】
以下では、図面に示されている本考案の幾つかの実施例に基づき本考案を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】異なる放射方向を有する少なくとも２つの光線を形成する装置が使用される、本考案の実施形態が基礎とする測定原理の概略図を示す。
【図２】横断方向の区間にわたり光線の少なくとも一部の光強度を求めることができる、図１の測定装置における記録装置によって記録される信号経過を示す。
【図３】本考案による測定装置の概略的な側面図を示す。
【図４ａ】本考案による測定装置の概略的な側方断面図を示す。
【図４ｂ】本考案による測定装置の概略的な平面断面図を示す。
【図５】本考案による測定装置を用いて測定することができる形状および位置を有する物体の例示的な断面形状の概略図を示す。
【図６】例示的な測定状況の概略図を示す。
【図７】本考案による測定装置の別の実施形態を用いる別の例示的な測定状況を示す。
【図８】別の例示的な測定状況を示す。
【図９ａ】別の例示的な測定状況を示す。
【図９ｂ】別の例示的な測定状況を示す。
【図９ｃ】別の例示的な測定状況を示す。
【図９ｄ】別の例示的な測定状況を示す。
【図１０】本考案による測定装置の別の実施形態を用いる別の例示的な測定状況を示す。
【図１１】本考案による測定装置の別の実施形態の概略的な側面図を示す。
【考案を実施するための形態】
【００５４】
図３は、本考案による測定装置１の原理的な配置構成を示す。基体２は、２つのライトカーテン用の光源、光学系、記録装置（ここではカメラ）および電子装置のような全ての能動的な構成要素を含む。リフレクタ３は受動的な構成要素であり、非常に薄く構成することができる。装置は軽量で取り扱いが容易になるよう実施することができ、したがってハンドヘルド装置として使用することができる。通常の場合、装置は測定アーム４に所定のやり方で取り付けられている。測定対象９の空間座標を機械的にサンプリングして測定するために、装置には選択的に載着可能なプローブスパイク５を設けることができる。図３は、測定プロセス中に測定対象９に関して装置の位置決めを実質的に支援する任意に方向付けられた光線６を用いる装置を例示的に示している。基体２から放出される第１のライトカーテン７および第２のライトカーテン８が見て取れる。これらのライトカーテン７，８は測定対象９（ここでは管）を部分的に通過する。
【００５５】
図４ａおよび４ｂには、装置の考えられる技術的な実現形態が示されている。適切な光学系を備えたレーザダイオードまたはＬＥＤのような２つの点状光源１０は、それぞれ１つの偏向ミラー１１、ビームスプリットプリズム１３、またさらに共通の凹面鏡１２に向かって光を放射する。これにより２つの平行なライトカーテン７，８が生じる。これらのライトカーテンは部分的に測定対象９に達し、また部分的にリフレクタ３（ここでは逆反射性のテープ）に達する。リフレクタ３に入射した光は測定対象９の側方を通過して同一の経過を逆方向たどり、また凹面鏡１２によってビームスプリットプリズム１３へと案内される。光線はビームスプリットプリズムを通過して共通の線形センサ１４へと偏向される。センサ１４の周囲からの妨害光を遮断するために、センサ側には光学的なハイパスフィルタ１５が取り付けられる。装置の光学系の一部の表面が傷付く可能性がある。したがって、感応部を保護するために、有利には石英ガラス１６またはサファイアが使用される。
【００５６】
図４に示されている装置は実現形態の一例である。ここで寸法は図４に示されているものと一致している必要はない。図４における配置構成は最小限の製造コストに基づき設計されている。つまり、２つの廉価な光源１０を使用することができ、また共通の凹面鏡１２、共通のビームスプリットプリズム１３ならびに共通のラインセンサ１４が使用される。
【００５７】
測定対象９は最も簡単な場合では、円形の管または棒である。他の形状の断面も測定することができる。図５には、左側から右側に向かって測定対象の種々の形状の断面、すなわち円形、楕円、正方形、矩形が示されている。Ｔ字状の角材も同様に測定することができる。
【００５８】
装置には取外し可能なリフレクタ部を設けることができる。図６に例示的に示されているように、リフレクタ部が取り外された代わりに、逆反射性の特性を有する面が測定対象９の後方または下方に配置されており、これにより反射された光は再びセンサヘッド２に到達する。この面は例えば、測定対象９が載置される、および／または、立て掛けられる測定台の作業面および／またはその裏側の壁でよい。また面は逆反射性のフィルムでもよく、このフィルムは測定プロセスにわたり一時的に、例えば測定対象９の後方または下方に配置される。
【００５９】
図４ａに示されているように、装置が測定アームの固定部２１を有していても良い。
【００６０】
測定対象９は必ずしもこの面上に載置されている必要はない。測定対象９と面との間に間隔があってもよい（図６を参照されたい）。測定対象９が測定プロセス中に装置の所定の測定領域内に存在するように測定対象９を測定することができる。これにより、測定台上に載置される３次元の湾曲した管を迅速かつ正確に測定することができる。
【００６１】
この設計により、装置を狭い空間においても使用することができる。装置に関する別のオプションが図７に例示的に示されている。リフレクタ部が取り外されている場合には、ガイド補助部２０が有利となる。このガイド補助部２０は機械的に、測定対象が常に測定領域内、すなわち２つのライトカーテン７，８の領域内に存在するように構成されている。この場合、センサヘッド２を測定対象９に対して僅かに押し当てる必要がある。取外し可能なリフレクタ部を例えば、センサヘッド２における箇所Ａまたは箇所Ｂに取り付けることができる。
【００６２】
前述の装置および既述の方法ではこれまで、測定対象９がその都度センサヘッドの所定の測定領域内に存在することを前提としていた。この前提では測定対象９の最大断面が制限されることになる。
【００６３】
前述の装置は、ライトカーテン７，８の断面内に配置することができない、測定対象の比較的大きい断面にも適している。この場合、リフレクタ部を有さないセンサヘッド２が測定対象９に関して、２つのライトカーテン７，８のうちの一方が部分的に遮蔽されるように測定アーム４に配置される（図８を参照されたい）。２つのライトカーテン７，８には図８において平行線が引かれている。他方のライトカーテン７，８が完全に遮蔽されていることが考えられる。もしくは他方のライトカーテン７，８が部分的に遮蔽されていることも考えられる。ライトカーテン７，８が完全に遮蔽されている場合、接線は生じない。つまり逆反射性のフィルムは測定中に常に測定対象９の後方に位置する。センサヘッド２自体は測定アーム４上にあるので、センサヘッド２の位置および配向は測定アーム座標系に関していかなるときでも既知である。したがって、測定アーム座標系内のあらゆる接線の位置および配向も既知である。センサヘッド２を測定対象９の周りで適切に回転させることによって、測定対象９の断面は１つの接線または２つの接線によって測定される。これによって、例えば管または棒の断面の中心点、直径または形状を検出することができる。センサが（回転に付加的に）測定対象９に沿って案内される場合には、これにより管の中心線の位置および測定対象の表面トポロジが得られる。
【００６４】
この方法により、可変の断面および中心線の実質的に任意の経過を有する管または棒の表面トポロジおよび空間位置を測定することができる。
【００６５】
図９ａ〜９ｄには、種々の断面を有する管の測定に関する例が示されている。図９ａは、（冒頭で述べたような）測定領域内に測定対象９が存在する場合の測定方法を表す。部分的に遮蔽されている２つのライトカーテン７，８には平行線が引かれている。総じて、測定対象９に接する４つの接線が分析アルゴリズムに使用される。
【００６６】
図９ｂおよび図９ｃは、測定空間よりも大きい断面を有する管の測定を示す。２つのライトカーテン７，８に関する管の位置に応じて、２つまたはただ１つの接線が分析に使用される。
【００６７】
図９ｄはライトカーテン７，８に関して楕円の断面を有する測定対象９を示す。この位置では３つの接線が生じる。
【００６８】
装置は光学的な原理を基礎としており、したがって接触による原理は基礎としていない。つまり、測定プロセス中に測定対象９と装置が機械的に直接接触している必要はない。
【００６９】
例えば、測定対象９がベースに固定的に設けられていることによって、測定対象９が装置と機械的に接触するように構成される場合には、センサヘッドに対する選択的な機械的ガイド補助部を使用することができる。管の断面および管の中心点を測定するための一例が図１０に示されている。それと共に、測定対象９はいかなるときでも最適な測定領域内に位置する。ガイド補助部は例えば回転車輪として実施されている。
【００７０】
例えば大きい直径を有する管が測定されるために、装置のリフレクタ部が使用されない場合には、逆反射性のフィルムを機械的なガイド補助部に統合することができる。
【００７１】
図１１に示されている本考案による測定装置の実施形態は基体２を備えた測定装置１を示す。同一の構成部材には同一の参照番号を付している。この基体２は、２つのライトカーテン７，８を形成するための能動的なコンポーネント、すなわち例えば光源および光学素子を含む。同様に、基体２は逆反射性のリフレクタ３によって反射されたライトカーテン７の光のための記録装置を含む。
【００７２】
しかしながら前述の実施形態とは異なり、ライトカーテン８は所属の逆反射性の表面によって反射されない。横断区間にわたるライトカーテン８の光強度分布は記録装置の別個の部分３０によって測定される。
【符号の説明】
【００７３】
１  測定装置
２  基体
３  リフレクタ
４  測定アーム
５  プローブスパイク
６  光線
７，８  ライトカーテン
９  測定対象
１０  光源
１１  偏向ミラー
１２  凹面鏡
１３  ビームスプリットプリズム
１４  センサ
１５  ハイパスフィルタ
１６  石英ガラス
【図１】
0003172117.tif 000003
【図２】
0003172117.tif 000004
【図３】
0003172117.tif 000005
【図４ａ】
0003172117.tif 000006
【図４ｂ】
0003172117.tif 000007
【図５】
0003172117.tif 000008
【図６】
0003172117.tif 000009
【図７】
0003172117.tif 000010
【図８】
0003172117.tif 000011
【図９ａ】
0003172117.tif 000012
【図９ｂ】
0003172117.tif 000013
【図９ｃ】
0003172117.tif 000014
【図９ｄ】
0003172117.tif 000015
【図１０】
0003172117.tif 000016
【図１１】
0003172117.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
輪郭の少なくとも１つの幾何学的な特性を求める測定装置（１）において、
少なくとも１つの第１の光線および少なくとも１つの第２の光線を形成する装置を有し、前記第１の光線の放射方向は前記第２の光線の放射方向とは異なり、
反射性の表面を有する装置を有し、該反射性の表面は、少なくとも前記第１の光線が少なくとも部分的に前記反射性の表面に入射するように、前記第１の光線および第２の光線を形成する装置に相対的に配置されており、
前記反射性の表面によって反射された前記第１の光線の少なくとも一部の光強度分布および前記第２の光線の少なくとも一部の光強度分布を該光線の横断方向における区間にわたり求めるセンサ（１４）を備えた記録装置、または、
前記反射性の表面によって反射された前記第１の光線の少なくとも一部の光強度分布および前記反射性の表面によって反射された前記第２の光線の少なくとも一部の光強度分布を該光線の横断方向における区間にわたり求めるセンサ（１４）を備えた記録装置を有することを特徴とする、測定装置（１）。
【請求項２】
前記第１の光線の放射方向と前記第２の光線の放射方向がなす角度は９０°でも、９０°の倍数の角度でもない、請求項１記載の測定装置（１）。
【請求項３】
前記放射方向が異なる少なくとも２つの光線を形成する装置は少なくとも２つの光源（１０）を有する、請求項１または２記載の測定装置（１）。
【請求項４】
凹面鏡が設けられており、
前記少なくとも２つの光源（１０）から形成された光線が発散性の光線である場合、前記発散性光線は、該凹面鏡によって反射されて平行な光線に変換され、前記平行に変換された光線は、前記反射性の表面に入射される、請求項３項記載の測定装置（１）。
【請求項５】
共通の偏向ミラーまたは２つの別個の偏向ミラー、および、共通の凹面鏡が更に設けられており、
前記少なくとも２つの光源（１０）から形成された光線が、前記共通の偏向ミラーまたは２つの別個の偏向ミラーで偏向され、前記偏向された光線が前記共通の凹面鏡によって反射されて、前記第１の光線および前記第２の光線を形成する、請求項３記載の測定装置（１）。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載の測定装置であって、
前記第１の光線および第２の光線を形成する装置を有する基体（２）と、
前記反射性の表面を有する装置であるリフレクタ部とが設けられており、
前記リフレクタ部は前記基体から取り外し可能である、測定装置（１）。
【請求項７】
前記第１の光線および前記第２の光線を形成する装置と接続されている測定アーム（４）が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の測定装置（１）。