(57)【要約】【課題】  被測定物を複数位置から測定することにより、前記被測定物の３次元形状を、より全体的に測定することが可能なレーザ測定システムを提供すること。【解決手段】  レーザ測定装置１０１は、ａ位置及びｂ位置の各々において所定の基準位置Ｔ0又はＴ1を基準として、被測定物５０２の３次元形状を測定し、前記３次元形状の測定データをデータ処理コントローラ５００に無線で送信する。データ処理コントローラ５００は、レーザ測定装置１０１がａ位置及びｂ位置で測定して得た被測定物５０２の部分的な３次元形状の測定データを合成することにより、被測定物５０２のより全体的な３次元形状を算出する。【選択図】  図４
2005180925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を使用して被測定物の３次元形状を測定するレーザ測定システムにおいて、
被測定物の３次元形状を測定する測定手段と、前記測定手段によって複数の位置で測定した前記被測定物の３次元形状に関する測定データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した複数位置における測定データを合成することによって前記被測定物の３次元形状を算出する３次元形状算出手段とを備えて成ることを特徴とするレーザ測定システム。
【請求項２】
前記測定手段は、単一のレーザ測定装置によって構成されて成り、前記レーザ測定装置は、前記複数の位置において前記被測定物を測定することにより前記複数の位置における前記被測定物の測定データを得ることを特徴とする請求項１記載のレーザ測定システム。
【請求項３】
前記３次元形状算出手段は、前記単一のレーザ測定装置が所定の基準位置を基準として前記複数の位置で測定して得た前記被測定物の測定データを合成することにより前記被測定物の３次元形状を算出することを特徴とする請求項２記載のレーザ測定システム。
【請求項４】
前記測定手段は、前記複数の位置に配設された複数のレーザ測定装置によって構成されて成り、前記各レーザ測定装置は、配設された各々の位置において前記被測定物を測定することにより、前記各位置における前記被測定物の３次元形状に関する測定データを得ることを特徴とする請求項１記載のレーザ測定システム。
【請求項５】
前記３次元形状算出手段は、前記複数のレーザ測定装置が所定の基準位置を基準として各々の位置で測定して得た前記被測定物の測定データを合成することにより前記被測定物の３次元形状を算出することを特徴とする請求項４記載のレーザ測定システム。
【請求項６】
前記レーザ測定装置は、特性の異なるレーザ光を出力する複数のレーザ光発生手段と、前記各レーザ光に対応して設けられ、対応するレーザ光を検出して所定の処理を行う複数の光信号処理手段と、前記複数のレーザ光発生手段から出力されるレーザ光を共通の光路を介して被測定物に導くと共に前記被測定物から戻るレーザ光を前記共通の光路を介して前記光信号処理手段に導く光経路手段とを備えて成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載のレーザ測定システム。
【請求項７】
前記光経路手段には導光手段が含まれ、前記複数のレーザ光発生手段から出力されるレーザ光を前記被測定物側に導くと共に前記被測定物から戻るレーザ光を前記複数の光信号処理手段側に導くように前記導光手段を制御する制御手段を備えて成ることを特徴とする請求項６記載のレーザ測定システム。
【請求項８】
前記導光手段は反射ミラーであり、前記制御手段は、前記複数のレーザ光発生手段から出力されるレーザ光を前記被測定物側に反射すると共に前記被測定物から戻るレーザ光を前記複数の光信号処理手段側に反射するように前記反射ミラーを制御することを特徴とする請求項７記載のレーザ測定システム。
【請求項９】
前記特性の異なる複数のレーザ光のうちの一つは追尾用のレーザ光であると共に前記レーザ光に対応する光信号処理手段は光位置検出素子を有して成り、
前記制御手段は、前記光位置検出素子の出力信号に基づいて、前記複数のレーザ光発生手段から出力されるレーザ光が前記被測定物側に反射されるように前記反射ミラーの向きを制御することを特徴とする請求項８記載のレーザ測定システム。
【請求項１０】
前記特性の異なる複数のレーザ光には測定スケールの異なる距離を測定するための複数のレーザ光が含まれると共に、前記各レーザ光に対応する光信号処理手段は所定レベル以上の光の有無を検出して、前記光の有無に応じた信号を出力する光検出素子を有し、
前記制御手段は、前記各光検出素子の出力信号に基づいて、基準位置と前記被測定物間の距離を算出することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一に記載のレーザ測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を使用して被測定物の３次元形状を測定するレーザ測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ光を使用して、被測定物の形状等の各種測定を行うレーザ測定システムが開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特許文献１、２に記載されたレーザ測定システムによれば、被測定物にレーザ光照射し、前記被測定物で反射したレーザ光を検出することによって、前記被測定物の３次元空間における形状（３次元形状）を測定することが可能になる。
しかしながら、前述した特許文献１、２に記載されたレーザ測定システムでは、レーザ光を照射可能な領域においては、被測定物の３次元形状を測定することが可能であるが、レーザ光が照射できない領域、例えば被測定物の裏側や障害物の陰になっている部分は測定できないという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８２０４５号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、被測定物を複数位置から測定することにより、前記被測定物の３次元形状を、より全体的に測定することが可能なレーザ測定システムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、レーザ光を使用して被測定物の３次元形状を測定するレーザ測定システムにおいて、被測定物の３次元形状を測定する測定手段と、前記測定手段によって複数の位置で測定した前記被測定物の３次元形状に関する測定データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した複数位置における測定データを合成することによって前記被測定物の３次元形状を算出する３次元形状算出手段とを備えて成ることを特徴とするレーザ測定システムが提供される。３次元形状算出手段は、記憶手段に記憶した複数位置における測定データを合成することによって被測定物の３次元形状を算出する。
【０００６】
ここで、前記測定手段は、単一のレーザ測定装置によって構成されて成り、前記レーザ測定装置は、前記複数の位置において前記被測定物を測定することにより前記複数の位置における前記被測定物の測定データを得るように構成してもよい。
また、前記３次元形状算出手段は、前記単一のレーザ測定装置が所定の基準位置を基準として前記複数の位置で測定して得た前記被測定物の測定データを合成することにより前記被測定物の３次元形状を算出するように構成してもよい。
【０００７】
また、前記測定手段は、前記複数の位置に配設された複数のレーザ測定装置によって構成されて成り、前記各レーザ測定装置は、配設された各々の位置において前記被測定物を測定することにより、前記各位置における前記被測定物の３次元形状に関する測定データを得るように構成してもよい。
また、前記３次元形状算出手段は、前記複数のレーザ測定装置が所定の基準位置を基準として各々の位置で測定して得た前記被測定物の測定データを合成することにより前記被測定物の３次元形状を算出するように構成してもよい。
【０００８】
また、前記レーザ測定装置は、特性の異なるレーザ光を出力する複数のレーザ光発生手段と、前記各レーザ光に対応して設けられ、対応するレーザ光を検出して所定の処理を行う複数の光信号処理手段と、前記複数のレーザ光発生手段から出力されるレーザ光を共通の光路を介して被測定物に導くと共に前記被測定物から戻るレーザ光を前記共通の光路を介して前記光信号処理手段に導く光経路手段とを備えて成るように構成してもよい。
また、前記光経路手段には導光手段が含まれ、前記複数のレーザ光発生手段から出力されるレーザ光を前記被測定物側に導くと共に前記被測定物から戻るレーザ光を前記複数の光信号処理手段側に導くように前記導光手段を制御する制御手段を備えて成るように構成してもよい。
【０００９】
また、前記導光手段は反射ミラーであり、前記制御手段は、前記複数のレーザ光発生手段から出力されるレーザ光を前記被測定物側に反射すると共に前記被測定物から戻るレーザ光を前記複数の光信号処理手段側に反射するように前記反射ミラーを制御するように構成してもよい。
また、前記特性の異なる複数のレーザ光のうちの一つは追尾用のレーザ光であると共に前記レーザ光に対応する光信号処理手段は光位置検出素子を有して成り、前記制御手段は、前記光位置検出素子の出力信号に基づいて、前記複数のレーザ光発生手段から出力されるレーザ光が前記被測定物側に反射されるように前記反射ミラーの向きを制御するように構成してもよい。
【００１０】
また、前記特性の異なる複数のレーザ光には測定スケールの異なる距離を測定するための複数のレーザ光が含まれると共に、前記各レーザ光に対応する光信号処理手段は所定レベル以上の光の有無を検出して、前記光の有無に応じた信号を出力する光検出素子を有し、前記制御手段は、前記各光検出素子の出力信号に基づいて、基準位置と前記被測定物間の距離を算出するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る３次元レーザ測定システムによれば、レーザ光を使用して被測定物の３次元測定を行う３次元レーザ測定システムにおいて、被測定物を複数位置から測定することにより、前記被測定物の３次元形状を、精度よく測定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るレーザ測定システムについて説明する。尚、各図において、同一部分には同一符号を付している。
図１は本発明の実施の形態に係るレーザ測定システムで使用するレーザ測定装置１０１の概略構成図、図２はレーザ測定装置１０１の回路ブロック及び光学系を示す図である。
図１及び図２において、レーザ測定装置１０１は、複数の光信号処理部１０３、１０４、１０５、複数の光フィルタ１０６、１０７、データ通信用の通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０８、アンテナ１０９、複数のモータ１１０、１１１、反射ミラー１１２（モータ１１１及び反射ミラー１１２はガルバノミラーを構成する）、制御部１０２を備えている。
【００１３】
所定位置に固定して使用される主ケース１１８には、副ケース（以下、可動ケースとも称する。）１１３がＸ方向に（即ち、紙面に直交する面内で）回転可能に保持されている。主ケース１１８と副ケース１１３との間には、モータ１１０を含むエンコーダ機能付き回転駆動部（回転駆動機構）１１０１が設けられており、副ケース１１３は回転駆動部１１０１によって、Ｘ方向に回転駆動される。
副ケース１１３内には、制御部１０２、複数の光信号処理部１０３〜１０５、光フィルタ１０６、１０７、通信Ｉ／Ｆ１０８、モータ１１１を含むエンコーダ機能付き回転駆動部（回転駆動機構）１１１１、反射ミラー１１２が収容されている。
【００１４】
反射ミラー１１２は、モータ１１１を含む回転駆動部１１１１によってＹ方向に（即ち、紙面と平行な面内で）回転可能に保持されている。モータ１１１によってＹ方向に回転駆動される際の反射ミラー１１２の回転中心は光路Ａ上にあり又、モータ１１１によってＹ方向に回転駆動される際の反射ミラー１１２の回転軸は光路Ａと直交するように構成されている。
光路Ａを通って反射ミラー１１２で反射出力された反射光は、トラッキング対象物（被測定物）の方向に出力される。被測定物の表面には、反射部材（例えばコーナーキューブ１００）が取り付けられており、該対象物（具体的にはコーナーキューブ１００）で反射したレーザ光はレーザ測定装置１０１側へ戻るように構成されている。
【００１５】
可動ケース１１３の回転軸は、光路Ａと平行になるように構成されている。換言すれば、可動ケース１１３の回転軸は、モータ１１１によって回転される反射ミラー１１２の回転軸と直交するように構成されている。前記回転駆動機構は回転駆動機能、可動ケース１１３の回転量を検出するエンコーダ機能とを有しており、可動ケース１１３を連続旋回させることが可能な構成となっている。
制御部１０２はレーザ測定装置１０１全体の制御、モータ１１０、１１１等のレーザ測定装置１０１の構成要素の制御等を行う。また、制御部１０２は、光信号処理部１０３〜１０５で検出した光信号に基づいて対象物のトラッキング制御、対象物までの距離の算出処理、対象物の形状、位置、移動速度、移動方向、所定点から測定対象までの距離等の算出処理等を行う。
【００１６】
光信号処理部１０３は、第１の波長λ1（例えば、６３０ｎｍ）のレーザ光を光路Ａに出力するレーザ光発生部（例えば、半導体レーザ装置ＬＤ）１１５、レーザ光発生部１１５から入射した光の中の縦波（Ｐ波）成分のレーザ光を光路Ａに透過出力すると共に外部から光路Ａを介して入射したレーザ光の中の横波（Ｓ波）成分を光位置検出素子（ＰＳＤ）１１７側に反射出力する偏光ビームスプリッタ１１６、偏光ビームスプリッタ１１６から出力される横波成分のレーザ光の位置を検出するＰＳＤ１１７を備えている。偏光ビームスプリッタ１１６は光路Ａに一致するように配設されている。ＰＳＤ１１７は、受光したレーザ光の位置を検出する機能を有しており、該受光したレーザ光の位置情報を出力信号として制御部１０２に出力する。尚、レーザ光発生部１１５から出力されるレーザ光は、被測定物の追尾用レーザ光として使用する。
【００１７】
光信号処理部１０４は、光信号処理部１０３が利用するレーザ光の波長λ1とは異なる第２の波長λ2（例えば、６７０ｎｍ）のレーザ光を出力するレーザ光発生部（例えば、半導体レーザ装置ＬＤ）２０１、高周波発信器２０３、レーザ光発生部（ＬＤ）２０１から出力されたレーザ光を高周波発信器２０３の出力信号によって変調し出力する変調器２０２、変調器２０２から出力されたレーザ光の中の縦波（Ｐ波）成分のレーザ光を光路Ａに透過出力すると共に外部から光路Ａを介して入射したレーザ光の中の横波（Ｓ波）成分を位相差比較器２０４側に反射出力する偏光ビームスプリッタ２０５、偏光ビームスプリッタ２０５から出力される横波成分のレーザ光を検出する光検出素子（ＰＤ）２０６を内部に有し、光検出素子２０６で検出した信号と高周波発信器２０３から出力される信号との間の位相差に相当する信号を出力する位相差比較器２０４を備えている。
【００１８】
光検出素子２０６は、所定レベル以上のレーザ光の有無を検出し、前記レーザ光のレベルに応じた信号を出力する。尚、レーザ光発生部２０１から出力されるレーザ光は、短い距離である第１の測定スケールの距離（例えば１ｍまでの距離）の測定に使用するものである。
光信号処理部１０５は、光信号処理部１０３、１０４が利用するレーザ光の波長λ1、λ2とは異なる第３の波長λ3（例えば、６５０ｎｍ）のレーザ光を出力する点をのぞいて、光信号処理部１０４と同様に構成されている。尚、光信号処理部１０５で利用するレーザ光は、前記第１の測定スケールとは異なる測定スケール、例えば、前記第１の測定スケールよりも長い第２の測定スケールの距離（例えば１００ｍまでの距離）の測定に使用するものである。
【００１９】
光フィルタ１０６は、第２の波長λ2のレーザ光を光信号処理部１０４側に反射すると共に、他の波長の光を透過するフィルタであり、例えばダイクロイックミラーによって構成された周波数依存型のハーフミラーである。光フィルタ１０６は、光路Ａに対して４５度傾いた状態で配設されており、光信号処理部１０４から出力された波長λ2のレーザ光は光フィルタ１０６で反射された後、波長λ１のレーザ光と同じように光路Ａを進むことになる。
【００２０】
光フィルタ１０７は、第３の波長λ3のレーザ光を光信号処理部１０５側に反射すると共に、他の波長の光を透過するフィルタであり、光フィルタ１０６と同様にダイクロイックミラーによって構成された周波数依存型のハーフミラーである。光フィルタ１０７は、光路Ａに対して４５度傾いた状態で配設されており、光信号処理部１０５から出力された波長λ3のレーザ光は光フィルタ１０７で反射された後、波長λ１、λ2のレーザ光と同じように光路Ａを進むことになる。
【００２１】
制御部１０２には、電気ケーブル１１４を介して複数のモータ１１０、１１１が接続されている。モータ１１０は、制御部１０２によって回転制御されるモータであり、制御部１０２からの制御信号に応答して回転し、回転駆動機構１１０１により可動ケース１１３をＸ方向に回転駆動する。モータ１１１は、制御部１０２によって回転制御されるモータで、制御部１０２からの制御信号に応答して回転し、回転駆動機構１１１１により反射ミラー１１２を、Ｘ方向と直交する方向であるＹ方向に回転駆動する。尚、可動ケース１１３の所定位置からの回転量及び反射ミラーの所定位置からの回転量は、各々、回転駆動機構１１０１、１１１１に含まれるエンコーダ機構によって検出される。
【００２２】
また、制御部１０２は、ＰＳＤ１１７で検出したレーザ光（戻り光）の位置に基づいて、反射ミラー１１２から被測定物側に出力されるレーザ光の方向ずれの量（偏差量）を表す偏差量データを算出し、前記偏差量が零になるように反射ミラー１１２の是正量を演算し、前記偏差量が零になるようにモータ１１０、１１１を制御し、可動ケース１１３、反射ミラー１１２を回転駆動する。
通信Ｉ／Ｆ１０８は、制御部１０２で算出したデータ（例えば、所定位置から対象物までの距離、対象物の形状、対象物の移動速度等のデータ）を、アンテナ１０９から他の電子機器（例えば、データ集計を行うコンピュータ）へ無線送信するためのインタフェースである。
【００２３】
光フィルタ１０６、１０７、反射ミラー１１２は共通の光路Ａ上に配設されており、各光信号処理部１０３〜１０５側から被測定物側へ出力するレーザ光及び被測定物側から各光信号処理部１０３〜１０５側へ戻るレーザ光は前記光路Ａを経由するように構成されている。
レーザ測定装置１０１は、レーザ測定装置１０１自身が水平状態にあるか否かを検出するための水準器１２０を有しており、使用者が水準器１２０を見ながらレーザ測定装置１０１の設置状態が水平か否かを判断したり、制御部１０２が水準器１２０の出力信号に基づいて、レーザ測定装置の姿勢制御部２１０を制御することにより、レーザ測定装置１０１自身の設置状態を水平状態に制御するように構成されている。また、レーザ測定装置１０１には、レーザ測定装置１０１を駆動するための内蔵バッテリ、或いは、外部交流電源によって動作する仕様においてはスリップリングや変圧ユニット等が設けられている。
【００２４】
尚、制御部１０２はレーザ測定装置１０１の構成要素の制御や反射ミラー１１２の回転制御等を行う制御手段、対象物の探査制御を行う探査制御手段、対象物の追尾制御を行う追尾制御手段、距離を算出する距離算出手段、形状を算出する形状算出手段、速度を算出する速度算出手段、加速度を算出する加速度算出手段を構成している。光フィルタ１０６、１０７、導光手段を構成する反射ミラー１１２は光経路手段を構成している。モータ１１０、１１１を含む回転駆動機構１１０１、１１１１は制御部１０２とともに反射ミラー１１２を回転制御する制御手段を構成している。偏光ビームスプリッタ１１６、２０５、光位置検出素子１１７、光検出素子２０６は光検出手段を構成している。また、光信号処理部１０３〜１０５は光信号処理手段を構成している。
【００２５】
以下、図１及び図２を用いて、レーザ測定装置１０１の動作を説明する。
先ず、電源を投入することによってレーザ測定装置１０１を起動させると、レーザ測定装置１０１は、モータ１１０、１１１を含む回転駆動機構１１０１、１１１１（回転駆動機構１１０１、１１１１によって自由度が２の回転駆動機構が構成される。）による反射ミラー１１２の方向制御により、被測定物を発見する探査モードで動作する。
前記探査モードでは、反射ミラー１１２によって反射出力されるレーザ光が被測定物（具体的には、被測定物に取り付けたコーナーキューブ１００）に向くように、制御部１０２がモータ１１０、１１１を回転駆動する。
【００２６】
即ち、前記探査モードでは、対象物側（具体的には、対象物に取り付けられたコーナーキューブ１００）で反射された波長λ1の戻り光の横波がＰＳＤ１１７の所定位置（例えば、ＰＳＤ１１７の中心位置）で検出されるようになるまで、制御部１０２はモータ１１０、１１１を回転制御する。これにより、回転駆動機構１１０１、１１１１は、反射ミラー１１２の向きを制御して、対象物側で反射された波長λ1の戻り光の横波がＰＳＤ１１７の所定位置で検出されるようになる。
【００２７】
ここで、制御部１０２は探査制御手段を構成している。反射ミラー１１２の向きを時間とともに変えて探査を行う際の反射ミラー１１２の制御駆動パターン（探査パターン）として、直交軌跡系、斜交軌跡系、円軌跡系（螺旋、同心円方式）等の複数の探査パターンが標準パターンとして、制御部１０２内の記憶装置に予め準備されている。制御部１０２は、使用者が操作する操作部１２１によって指定された探査パターンを選択して、探査を行う。
レーザ測定装置１０１は、探査モードが終了すると、移動する被測定物を追尾するために追尾制御モードに移行する。追尾制御モードは、被測定物が移動した場合に、前記対象物の移動に追従して、レーザ測定装置１０１から出力されるレーザ光を被測定物（具体的には、被測定物に取り付けたコーナーキューブ１００）に向かせるために、前記被測定物からの波長λ1のレーザ光がＰＳＤ１１７の所定位置（例えば、座標原点）に戻るように、制御部１０２がモータ１１０、１１１を回転制御するモードである。
【００２８】
即ち、前記追尾制御モードでは、偏光ビームスプリッタ１１６によって反射された横波の戻り光が光位置検出素子１１７の所定位置（例えば、座標原点）に戻るように制御部１０２はモータ１１０、１１１を回転制御する。ここで、制御部１０２は追尾制御手段を構成している。これにより、各光信号処理部１０３〜１０５のレーザ光発生部１１５、２０１、２０４から出力されたレーザ光は被測定物を捉えていることになる。
【００２９】
追尾制御モードを更に詳述すると、対象物が移動すれば、戻り光の位置はＰＳＤ１１７の所定位置から位置がずれる。制御部１０２は、この位置ずれ量（偏差量）のＸ軸成分、Ｙ軸成分を演算して、Ｘ軸成分及びＹ軸成分の是正量を算出する。前記是正量は可動ケース１１３の回転是正量及び反射ミラー１１２の回転是正量としてフィードバック制御される。即ち、制御部１０２は、Ｘ軸成分の是正量及びＹ軸成分の是正量に応じた量だけモータ１１０、１１１を回転制御し、これにより、レーザ光λ１は常に、被測定物を追尾できることになる。
【００３０】
この追尾制御モードにおいて、対象物側からの波長λ2の戻り光は光信号処理部１０４に帰還して光検出素子２０６で検出され、位相差比較器２０４によって光検出素子２０６の検出出力信号と高周波発生器２０３の出力信号との位相差が検出され、該位相差を表す信号（位相差信号）は制御部１０２に出力される。制御部１０２は、前記位相差信号に基づいて所定位置（例えば反射ミラー１１２の中心位置）を基準とする対象物までの距離ｒを算出する。これにより、短い第１のスケールでの距離測定が行われる。
【００３１】
制御部１０２が、光信号処理部１０４からの出力信号に基づいて、所定位置を基準とする対象物の位置を算出する位置算出手段として機能する場合には、制御部１０２は、回転駆動機構１１０１による反射ミラー１１２の所定位置からの回転量θ及び回転駆動機構１１１１による可動ケース１１３の所定位置からの回転量φを、各回転駆動機構１１０１、１１１１のエンコーダ部からの信号に基づいて判別し、光検出素子２０６からの信号に基づいて、前記所定位置を基準として、球極座標系の対象物の位置情報（ｒ，θ，φ）を算出する。
【００３２】
制御部１０２で算出した位置情報等のデータは、制御部１０２から通信Ｉ／Ｆ１０８及びアンテナ１０９を介して他の電子機器（例えば、データ集計を行うコンピュータ）へ無線送信する。
制御部１０２は、複数点の中心間距離計測等の算出を行うように構成することも可能である。また、制御部１０２は、制御部１０２の内部クロックを基準として時間を算出し、対象物の距離データ、位置データに基づいて対象物の三次元空間における速度、加速度を算出するように構成することも可能である。
尚、長い第２のスケールでの距離測定を行う場合には、光信号処理部１０５が波長λ3のレーザ光を利用して前記同様の処理を行い、これによって、前記第１の測定スケールよりも長い第２の測定スケールの距離測定等が行われる。
【００３３】
次に、被測定物の形状や所定点間の距離等の静的な測定を行うモードである走査モードについて説明する。
前述した探査モードは、戻りレーザ光をＰＳＤ１１７の所定の検出領域に捉えるまで、所定の探査パターンに従って波長λ1のレーザ光で探査し、ＰＳＤ１１７が戻りレーザ光を検出するように構成している。
一方、走査モードは、前記探査モードで対象物を捉えた状態において、静止物体や動きの遅い移動体の形状等を測定するモードである。即ち、走査モードでは、静止物体や動きの遅い移動体を含む領域について、制御部１０２からモータ１１０、１１１に対して、レーザ光によって適切なパターンで走査を行うための指示を出す。
【００３４】
この場合、対象物側からの波長λ2の戻り光は光信号処理部１０５に帰還して、光検出素子２０６で検出され、位相差比較器２０４によって位相差が検出され、制御部１０２によって所定のデータ処理がなされる。制御部１０２が、光信号処理部１０４からの出力信号に基づいて、対象物の形状を算出する形状算出手段として機能する場合には、対象物表面の曲面等の形状が算出される。
制御部１０２で算出した対象物の形状等のデータは、制御部１０２から通信Ｉ／Ｆ１０８及びアンテナ１０９を介して他の電子機器（例えば、データ集計を行うコンピュータ）へ無線送信する。
【００３５】
尚、サイズの大きな対象物の測定を行うために第２のスケールでの測定を行う場合には、光信号処理部１０５が波長λ3のレーザ光を利用して前記同様の処理を行う。これによって、前記第１の測定スケールよりも長い第２の測定スケールでの形状測定等が光信号処理部１０５を用いて行われ、サイズの大きな対象物の形状等の測定が行われる。
また、レーザ測定装置１０１は、構成を簡単にするために、反射ミラー１１２、モータ１１１を含む回転駆動機構１１１１以外にも、制御部１０２、光信号処理部１０３〜１０５、通信Ｉ／Ｆ１０８等の構成要素を可動ケース１１３内に収容するように構成したが、反射ミラー１１２及びモータ１１１を含む回転駆動機構１１１１のみを可動ケース１１３内に収容すると共に、前記他の構成要素は主ケース１１８内に収容得るように構成してもよい。
【００３６】
次に、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ測定システムについて説明する。後述するように、本第１の実施の形態に係るレーザ測定システムにおいては、使用するレーザ測定装置１０１の数は１つである。
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ測定システムの処理を示すフローチャートであり、特にことわらない限り、レーザ測定装置１０１の制御部１０２の処理を示している。
【００３７】
また、図４は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ測定システムの動作を説明するための説明図である。
図４において、レーザ測定装置１０１には車輪が設けられており、複数の測定位置（例えば、ａ位置、ｂ位置）に移動可能なレーザ測定装置である。レーザ測定装置１０１は、手動で移動させるように構成することも可能であり又、自動で移動可能に構成する場合には、姿勢制御用のジャイロ装置と小型ＧＰＳ装置を装備するように構成してもよい。５０１は、測定の基準位置（標点）Ｔ0を示すための基準位置指示器具、５０２は被測定物（本実施の形態ではバス）である。
【００３８】
基準位置指示器具５０１における基準位置Ｔ0には、基準位置であることを明確に示すために、入射光を該入射光が入射してきた方向に反射する光反射部材（例えばコーナーキューブ）が設けられている。基準位置指示器具５０１は、その基準位置Ｔ0が、複数の全ての測定位置から検出可能な位置に配設して使用される。また、被測定物５０２には、複数の測定の基準位置Ｔ1が予め設定されており、基準位置Ｔ１には、基準位置であることを明確に示すために、入射光を該入射光が入射してきた方向に反射する光反射部材（例えばコーナーキューブ）が設けられている。
【００３９】
５００は、レーザ測定装置１０１が複数の位置で被測定物５０２の３次元形状を測定して得た３次元形状に関する測定データを、レーザ測定装置１０１から無線で受信して、被測定物５０２の３次元形状を算出するデータ処理コントローラであり、コンピュータ及び無線通信機器によって構成されている。データ処理コントローラ５００は、３次元形状算出手段を構成している。また、データ処理コントローラ５００は、レーザ測定装置１０１が測定等を行う場合に無線制御によってレーザ測定装置１０１の測定処理を制御したり、レーザ測定装置１０１が遠隔制御によって移動可能な構成の場合には、無線制御によってレーザ測定装置１０１を複数の測定位置ａ、ｂに移動させるものであり、この場合、データ処理コントローラ５００は測定部制御手段を構成する。
【００４０】
以下、図１〜図４を用いて、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ測定システムの動作を詳細に説明する。
初期状態において、レーザ測定装置１０１は、被測定物５０２の形状を測定するための複数の位置（本実施の形態ではａ位置及びｂ位置）の中の一つの位置（本実施の形態ではａ位置）に配設されているものとする。
図３において、先ず、制御部１０２は、水準器１２０を用いた水平方向の認識処理、メモリ等のハードウェアやソフトウェアのリセット処理、協調測定モードへの設定処理等、協調計測処理に必要な準備を行うための初期設定処理を行う（ステップＳ３０１）。
【００４１】
次に、制御部１０２は、レーザ測定装置１０１自身の位置を座標の原点として定義し（ステップＳ３０２）、予め定めた走査領域を走査することによって、被測定物から離間した位置に設けた基準位置Ｔ0を検出する（ステップＳ３０３）。このとき、基準位置Ｔ0は他の測定点よりも反射光のレベルが大きくなるように設定されているため、制御部１０２は、受光した反射光のレベルを判別することにより、基準位置Ｔ0からの反射光なのか、あるいは、基準位置Ｔ0、Ｔ1以外の部分からの反射光なのかを判別することができる。尚、基準点Ｔ0は、レーザ測定装置１０１が被測定物５０２を測定する複数の全ての測定位置（本実施の形態ではａ位置とｂ位置）において検出可能な位置に設けられているものとする。
【００４２】
次に、レーザ測定装置１０１は、ａ位置において被測定物５０２を走査して、ａ位置における被測定物５０２の３次元形状を測定する（ステップＳ３０４）。即ち、レーザ測定装置１０１は、ａ位置から見た被測定物５０２の３次元形状を測定する。レーザ測定装置１０１が測定した被測定物５０２の３次元形状のデータは、ステップＳ３０２で定義した原点座標からの距離データであり、基準点Ｔ0を基準とする測定データである。
制御部１０２は、原点座標位置や基準位置Ｔ0のデータとともに、測定した被測定物５０２のａ位置における３次元形状に関する測定データを、被測定物５０２を走査しながら随時、通信Ｉ／Ｆ及びアンテナ１０９を介して無線でデータ処理コントローラ５００に送信する。データ処理コントローラ５００は、レーザ測定装置１０１から受信した被測定物５０２のａ位置から見た３次元形状のデータを随時、その内部に設けられた記憶手段としての記憶装置に記憶する。
【００４３】
レーザ測定装置１０１は、所定領域の走査を行うことによって所定領域のデータを測定し、該測定した全てのデータをデータ処理コントローラ５００へ送信完了すると、ａ位置における被測定物５０２の形状測定が終了することになる（ステップＳ３０６）。前記データには、基準位置Ｔ0の位置データも含まれている。
次に、レーザ測定装置１０１を他の測定位置（本実施の形態ではｂ位置）に移動させる。レーザ測定装置１０１の移動は、手動でも自動でもよい。
【００４４】
次に、レーザ測定装置１０１は、他の測定位置ｂ位置において、前記ステップＳ０１〜ステップＳ３０６と同じ処理を行う。即ち、レーザ測定装置１０１は、ｂ位置において、所定領域の走査を行うことによって被測定物５０２の３次元形状を測定し、該測定した全てのデータを随時、データ処理コントローラ５００へ送信し、ｂ位置における被測定物５０２の形状測定が終了する。これにより、レーザ測定装置１０１は、ｂ位置から見た被測定物５０２の３次元形状のデータをデータ処理コントローラ５００へ送信するが、該データには基準位置Ｔ0の位置データも含まれている。
【００４５】
データ処理コントローラ５００は、ａ位置で測定した被測定物５０２の３次元形状データに加えて、ｂ位置で測定した被測定物５０２の３次元形状データをその記憶装置（記憶手段）に記憶する。これにより、データ処理コントローラ５００は、前記記憶装置に、複数の位置ａ、ｂで測定した被測定物の３次元形状に関するデータが記憶されることになる。また、複数の位置ａ、ｂで測定した測定データには、各々、基準位置Ｔ0の位置データが共通に含まれていることになる。
【００４６】
データ処理コントローラ５００は、前記記憶装置に記憶した被測定物５０２のａ位置及びｂ位置における３次元形状に関する測定データを合成することにより、被測定物５０２の全体的な３次元形状を算出する。ａ位置及びｂ位置における被測定物５０２の３次元形状に関する測定データは、所定の共通の基準位置（本実施の形態では基準位置Ｔ0）に基づく測定データであるため、これらを合成することにより、被測定物５０２の３次元形状を容易に算出することが可能になる。ａ位置及びｂ位置では、各々、被測定物５０２の部分的な３次元形状に関する測定データが得られるが、データ処理コントローラ５００は、所定の基準位置を基準として、これらを合成することにより、被測定物５０２のより全体的な３次元形状の情報が得られる。即ち、データ処理コントローラ５００は、複数の位置で測定した被測定物５０２の部分的な３次元形状に関する測定データを、所定の基準位置を基準として合成することによって、複数の位置で測定した被測定物５０２の部分的な３次元形状に関する測定データを前記基準位置を基準として結合し、これにより、被測定物５０２のより全体的な３次元形状の情報が得られることになる。
【００４７】
１つの位置からレーザ光が照射できる範囲においては、１つの位置から被測定物の３次元形状の測定が可能であるが、レーザ光が照射できない範囲、例えば被測定物の裏側や障害物の陰に隠れた部分がある場合には測定ができない。前記実施の形態のように、これを回避できる地点（例えば、ａ位置やｂ位置）に測定装置を移動又は第２の測定装置を配置して、３次元計測することによって、通信手段を使ってデータを共有すれば、目的の形状を計測することが出来る。ただし、少なくとも共通の基準位置Ｔ0の使用によって、複数の測定位置における３次元レーザ測定装置の基準点を認識させておく必要がある。寸法等の割り出しは三角測量法を基本とすることができる。
【００４８】
尚、前記第１の実施の形態では、複数の測定位置のいずれからも検出可能で且つ被測定物５０２から離間した位置に設けた基準位置Ｔ0を基準位置として使用すれば足りるが、被測定物５０２に設けた基準位置Ｔ1が全ての測定位置ａ、ｂから検出可能な場合には、検出可能な共通の基準位置Ｔ1を基準位置として用いてもよい。
この場合、基準値Ｔ1は複数設けられているため、どの基準位置Ｔ1を基準位置として使用するかを決定する必要があるが、複数の基準位置Ｔ１の配列パターン（例えばバーコードのような配列パターン）を予め選定しておき、該配列パターンに含まれる基準位置Ｔ1の中の特定位置（例えば最上部位置）に位置する基準位置Ｔ1を基準位置として用いるようにしてもよい。また、基準位置Ｔ1か否かの判別が行いうるように、基準位置Ｔ0のみならず基準位置Ｔ1にも反射ミラーを配設しておき、基準位置Ｔ0は基準位置Ｔ1よりも反射光のレベルが大きくなるように設定し又、基準位置Ｔ0、Ｔ1からの反射光は基準位置Ｔ0、Ｔ1以外の部分からの反射光のレベルよりも大きくなるように設定しておくことにより、制御部１０２は、受光した反射光のレベルを判別することにより、基準位置Ｔ0からの反射光なのか、基準位置Ｔ1からの反射光なのか、あるいは、基準位置Ｔ0、Ｔ1以外の部分からの反射光なのかを判別することができる。
【００４９】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るレーザ測定システムの構成図である。前記第１の実施の形態では１つのレーザ測定装置１０１を使用したが、本第２の実施の形態に係るレーザ測定システムにおいては、複数のレーザ測定装置１０１、１０１を使用する。尚、本第２の実施の形態における各図面において、前記第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付している。
【００５０】
図５において、使用する複数のレーザ測定装置１０１、１０１は、複数の測定位置（例えば、ａ位置、ｂ位置）に設置されている。各位置（ａ位置やｂ位置）に配設されたレーザ測定装置１０１、１０１は前記第１の実施の形態と同様に図１及び図２の構成を有している。尚、各レーザ測定装置１０１、１０１は前記第１の実施の形態と同様に車輪を有し、手動で移動させるように構成することも可能であり又、自動で移動可能に構成する場合には、姿勢制御用のジャイロ装置と小型ＧＰＳ装置を装備するように構成してもよい。
【００５１】
本第２の実施の形態に係るレーザ測定システムにおいても、各レーザ測定装置１０１、１０１は図３の処理を行う。即ち、一方のレーザ測定装置１０１は、一方の測定位置ａにおいて、被測定物５０２の３次元形状を測定して、データ処理コントローラ５０３に無線送信する。また、他方のレーザ測定装置１０１は、他方の測定位置ｂにおいて、被測定物５０２の３次元形状を測定して、データ処理コントローラ５０３に無線送信する。各レーザ測定装置１０１、１０１から送信された測定データには、前記第１の実施の形態と同様に測定の基準となる基準位置Ｔ0の位置データが共通に含まれている。したがって、データ処理コントローラ５０３は、各レーザ測定装置１０１、１０１から受信した測定データを合成することにより、被測定物５０２のより全体的な３次元形状の情報を得る。
【００５２】
尚、本第２の実施の形態においても、複数の測定位置のいずれからも検出可能で且つ被測定物５０２から離間した位置に設けた基準位置Ｔ0を基準位置として使用すれば足りるが、被測定物５０２に設けた基準位置Ｔ1が全ての測定位置ａ、ｂから検出可能な場合には、検出可能な共通の基準位置Ｔ1を基準位置として用いてもよい。
以上のように、本第２の実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様に、一のレーザ測定装置からは測定用レーザ光が照射できない領域、例えば被測定物の裏側や障害物の陰に隠れた部分がある場合でも、複数の測定位置にレーザ測定装置を配置して各測定位置における被測定物の部分的な３次元形状を計測し、共通の基準位置に基づいて前記部分的な３次元形状の測定データを合成処理することにより、被測定物５０２のより全体的な３次元形状を得ることが可能になる。
【００５３】
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るレーザ測定システムの構成図であり、前記第１、第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付している。本第３の実施の形態では複数（本実施の形態では３つ）のレーザ測定装置１０１、１０１、１０１を被測定物（本実施の形態では乗用車）６０２の周囲に配置し、被測定物６０２を移動させながら、被測定物６０２の３次元形状を全体的に測定するように構成している。
図６において、使用する複数のレーザ測定装置１０１、１０１、１０１は、略コ字型の測定装置取付台６０１の所定位置（例えば、被測定物６０２の第１の側面側、前記第１の側面に対向する第２の側面側及び上面側）に固定して設置されている。各位置に配設された複数のレーザ測定装置１０１、１０１、１０１は前記第１の実施の形態と同様に図１及び図２の構成を有している。
【００５４】
本第３の実施の形態に係るレーザ測定システムにおいても、各レーザ測定装置１０１、１０１、１０１は図３の処理を行う。即ち、各レーザ測定装置１０１、１０１、１０１は、各設置位置において、被測定物６０２の３次元形状を測定して、データ処理コントローラ６０３に無線送信する。各レーザ測定装置１０１、１０１、１０１の前記測定処理を、被測定物６０２を前方向に移動させながら行う。各レーザ測定装置１０１、１０１、１０１から送信された測定データには、前記第１の実施の形態と同様に測定の基準となる基準位置Ｔ0の位置データが共通に含まれている。したがって、データ処理コントローラ６０３は、前記基準位置に基づいて各レーザ測定装置１０１、１０１、１０１から受信した測定データを合成することにより、被測定物６０２の全体的な３次元形状の情報を得る。
【００５５】
尚、本第３の実施の形態においても、複数の測定位置のいずれからも検出可能で且つ被測定物６０２から離間した位置に設けた基準位置Ｔ0を基準位置として使用すれば足りるが、被測定物６０２に設けた基準位置Ｔ1が全てのレーザ測定装置１０１、１０１、１０１の設置位置から検出可能な場合には、検出可能な共通の基準位置Ｔ1を基準位置として用いてもよい。また、本第３の実施の形態では各レーザ測定装置１０１、１０１、１０１は予め測定装置取付台６０１に固定しているため、データ処理コントローラ６０３への送信は有線によって行うようにしてもよい。
【００５６】
以上のように、本第３の実施の形態においても、前記第１、第２の実施の形態と同様に、一のレーザ測定装置からは測定用レーザ光が照射できない領域、例えば被測定物の裏側や障害物の陰に隠れた部分がある場合でも、複数の測定位置にレーザ測定装置を配置して各測定位置における被測定物の部分的な３次元形状を計測し、共通の基準点に基づいて前記部分的な３次元の測定データを合成処理することにより、被測定物６０２のより全体的な３次元形状を得ることが可能になる。また、レーザ測定装置１０１、１０１、１０１を所定位置に固定すると共に、被測定物６０２を移動させながら測定処理を行うことにより、安定した測定を行うことができると共に、死角のない被測定物６０２の測定が可能になる。
【００５７】
図７は、本発明の第４の実施の形態に係るレーザ測定システムの構成図であり、前記第１〜第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付している。本第４の実施の形態では単一のレーザ測定装置１０１を所定位置に移動させて被測定物（本実施の形態ではタイヤ）７０５の３次元形状を全体的に測定するように構成している。
図７において、レーザ測定装置１０１は可動台７０１上に設置され、可動台７０１とともに支持台７０２上を矢印７０３方向に往復移動可能なように配設されている。レーザ測定装置１０１は前記第１の実施の形態と同様に図１及び図２の構成を有している。また、本第４の実施の形態に係るレーザ測定システムにおいても、レーザ測定装置１０１は図３の処理を行う。
被測定物支持台７０４には、被測定物（タイヤ）７０５が配設されている。
【００５８】
以上のように構成されたレーザ測定システムにおいて、レーザ測定装置１０１は、先ず、第１の測定位置ａ（この位置のレーザ測定装置、可動台を符号１０１ａ、７０１ａで示す。）において図５に示した処理を実行することにより被測定物７０５の３次元形状を測定し、データ処理コントローラ７０６に無線送信する。第１の測定位置ａは被測定物たるタイヤのトレッドパターンが施された面及び第１の側面が検出可能な位置であり、この位置から見た被測定物７０５の３次元形状の測定データがデータ処理コントローラに送信される。
【００５９】
次に、レーザ測定装置１０１は、第２の測定位置ｂ（この位置のレーザ測定装置、可動台を符号１０１ｂ、７０１ｂで示す。）において図５に示した処理を実行することにより被測定物７０５の３次元形状を測定し、データ処理コントローラ７０６に無線送信する。
レーザ測定装置１０１の移動は、自動若しくは手動のいずれでもよい。第２の測定位置ｂは被測定物たるタイヤのトレッドパターンが施された面及び前記第１の側面の反対側の第２の側面が検出可能な位置であり、この位置から見た被測定物７０５の３次元形状の測定データがデータ処理コントローラ７０６に送信される。
【００６０】
レーザ測定装置１０１が複数の位置で測定した被測定物７０５の３次元形状測定データには少なくとも被測定物７０５から離間した位置に設けた基準位置Ｔ0の位置データが共通に含まれている。したがって、前記データ処理コントローラは、レーザ測定装置１０１から受信した複数位置での測定データを合成することにより、被測定物７０５の全体的な３次元形状の情報を得る。
尚、本第４の実施の形態においても、複数の測定位置のいずれからも検出可能で且つ被測定物７０５から離間した位置（例えば被測定物支持台）に設けた基準位置Ｔ0を基準位置として使用すれば足りるが、被測定物７０５に設けた基準位置Ｔ1が全ての測定位置から検出可能な場合には、検出可能な共通の基準位置Ｔ1を基準位置として用いてもよい。
【００６１】
以上のように、本第４の実施の形態においても、前記第１〜第３の実施の形態と同様に、一の測定位置からは測定用レーザ光が照射できない領域、例えば被測定物の裏側や障害物の陰に隠れた部分がある場合でも、複数の測定位置にレーザ測定装置を配置して各測定位置における被測定物の部分的な３次元形状を計測し、共通の基準点に基づいて前記部分的な３次元形状の測定データを合成処理することにより、被測定物７０５の全体的な３次元形状を得ることが可能になる。
【００６２】
以上述べたように、本発明の実施の形態に係るレーザ測定システムは、レーザ光を使用して被測定物の３次元形状を測定するレーザ測定システムにおいて、被測定物の３次元形状を測定する測定手段と、前記測定手段によって複数の位置で測定した前記被測定物の３次元形状に関する測定データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した複数位置における測定データを合成することによって前記被測定物の３次元形状を算出する３次元形状算出手段とを備えて成ることを特徴としている。
【００６３】
したがって、単一のレーザ測定装置を用いて、あるいは、複数のレーザ測定装置を用いて、被測定物を複数の位置から測定することにより、前記被測定物の３次元形状を、より全体的に測定することが可能になる。また、被測定物の細部にわたって精度よく測定することが可能になる。
また、単一のレーザ測定装置を用いて、あるいは、複数のレーザ測定装置を用いて、複数の点から被測定物を、所定の基準位置を用いた測定（協調測定）を行うことにより、低コストで、生産性の高い３次元測定作業が可能になる。レーザ光を用いた測定の欠点である障害物による計測不能を克服することが可能になる。
【００６４】
また、工場インラインで使用する場合には、レーザ測定装置を複数の構成要素（ブロック）に分割すると共に、各ブロックを適切に配置して組み合わせることによって、ワークの形状等にあわせて適切な３次元測定が可能な３次元レーザ測定システムを構成することが可能である。
また、自動探査、自動追尾機能で作業の能率を高めることが可能である。複数のポータブルな３次元レーザ測定装置を適切に配置して、屋外の大型構造物の計測が可能になる。しかも、ローカルには高精度が求められる計測が可能になる。また、移動手段を持たせた３次元レーザ測定装置自らが移動することで大型の３次元形状を計測することが可能になる。
【００６５】
尚、前記実施の形態では、位置検出装置として光位置検出素子（ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）を使用したが、受光したレーザ光の位置を検出できるものであればよい。例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）等を使用することも可能であるが、被測定物の探査、走査及び追尾にＣＣＤを利用した場合、照明が必要になる場合があるが、この点でＰＳＤを使用した方が優れている。
【００６６】
また、前記実施の形態では、各光信号処理部１０３〜１０５が利用する特性の異なるレーザ光として、波長の異なるレーザ光を使用したが、位相等の特性の異なるレーザ光が使用できる。
また、各光信号処理部１０３〜１０５で検出した信号は、制御部１０２の所定機能に応じて種々の測定に利用することが可能である。また、レーザ光を被測定物等に導くための導光手段として反射ミラーを使用したが、電気等で制御可能な光屈折材料等を導光手段として使用してもよい。また、光信号処理部１０４を大きな誤差を許容して長距離を測定する際に使用する光信号処理部、光信号処理部１０５を高精度ではあるが短距離を測定する際に使用する光信号処理部として使用する等の変更も可能である。
【００６７】
また、前記各実施の形態では、データ処理コントローラ５０３は、各レーザ測定装置１０１から送信された被測定物５０２、６０２、７０５の３次元形状の測定データを受信し、該受信した３次元形状のデータから被測定物５０２、６０２、７０５のより全体的な３次元形状を算出するように構成したが、レーザ測定装置１０１で被測定物５０２、６０２、７０５の３次元形状を算出するようにしてもよい。
例えば、前記第１、第４の実施の形態においては、レーザ測定装置１０１は、ａ位置及びｂ位置における被測定物５０２、７０５の部分的な３次元形状の測定データをその記憶装置に記憶するように構成し、制御部１０２が、該記憶装置に記憶している、複数位置から測定した被測定物の３次元形状に関する測定データを合成することにより、被測定物５０２、７０５のより全体的な３次元形状を算出するように構成してもよい。
【００６８】
また、第２、第３の実施の形態においては、いずれか一つのレーザ測定装置１０１が他のレーザ測定装置１０１の測定データを収集して記憶装置に記憶するように構成し、該一つのレーザ測定装置１０１の制御部１０２が、該記憶装置に記憶している被測定物５０２、６０２の３次元形状に関する測定データを合成することにより、被測定物５０２、６０２のより全体的な３次元形状を算出するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
一般に、研究用ないしは抜取り検査用など高精度な３次元測定に使用される測定装置では、保守管理上、所定の場所に特別な環境を用意する必要があるが、前記実施の形態に係る３次元レーザ測定システムは、作業現場の制限がなく又、特別な環境も不要である。しかも機動性とフレキシビリティに富んだものである。したがって、前記実施の形態に係る３次元レーザ測定システムは種々の用途に利用が可能である。
例えば、大型対象物だがローカルには高精度な計測が求められるプラント設備、船舶や電車の車体等の大型の被測定物、建機等の形状が複雑な被測定物、岸壁と揺動する船舶の間隔測定等の３次元測定に利用可能である。
【００７０】
また、工場内の製造ラインにおいては、形状が複雑で大型の完成品や部品の３次元測定に利用可能である。また、長尺もので両端近傍での高精度計測がもとめられる機械工場での３次元測定にも利用可能である。セキュリティ分野において、協調して広域をモニタする用途にも利用可能であり、この場合、レーザ測定装置を複数用いる方式でも単一のレーザ測定装置を移動させる方式でもいずれでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ測定システムで使用するレーザ測定装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るレーザ測定システムで使用するレーザ測定装置の回路ブロック及び光学系を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に使用するレーザ測定装置の処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ測定システムの動作を説明するための説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るレーザ測定システムの動作を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るレーザ測定システムの動作を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るレーザ測定システムの動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１００・・・コーナーキューブ
１０１・・・レーザ測定装置
１０２・・・制御手段、探査制御手段、追尾制御手段、距離算出手段、形状算出手段を構成する制御部
１０３、１０４、１０５・・・光信号処理手段を構成する光信号処理部
１０６、１０７・・・光経路手段を構成する光フィルタ
１０８・・・通信インタフェース
１０９・・・アンテナ
１１０、１１１・・・制御手段を構成するモータ
１１２・・・導光手段及び光経路手段を構成する反射ミラー
１１３・・・可動ケース
１１４・・・電気ケーブル
１１５、２０１・・・レーザ光発生手段としてのレーザ光発生部
１１６、２０５・・・光検出手段を構成する偏光ビームスプリッタ
１１７・・・光検出手段を構成する光位置検出素子
１１８・・・主ケース
１２０・・・水準器
１２１・・・操作部
２０２・・・光変調手段を構成する変調器
２０３・・・高周波信号発生手段を構成する高周波発信器
２０４・・・位相差比較手段を構成する位相差比較器
２０６・・・光検出手段を構成する光検出素子
２１０・・・姿勢制御部
５０１・・・基準位置指示器具
５０２、６０２、７０５・・・被測定物
５００、５０３、６０３、７０６・・・３次元形状算出手段及び測定部制御手段を構成するデータ処理コントローラ
６０１・・・測定装置取付台
７０１・・・可動台
７０２・・・支持台
７０４・・・被測定物支持台
【図１】
2005180925.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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