(57)【要約】【課題】  円環状の測定対象物に対してレーザトラッカーから見て反対側の周面の空間座標を測定することを可能にし、測定時の取扱いが簡単で、一人でも容易に直径を測定することができる測定補助器具を提供する。【解決手段】  測定補助器具２０は、ターゲットＴｇが設置されるターゲット設置部２１と、ターゲット設置部２１を測定対象物Ｗの円周方向に移動させる移動機構部２２とを備える。移動機構部２２は、測定対象物Ｗの測定対象周面である外周面Ｗａに転接する第１の周面接触部材２６と、測定対象物Ｗの内周面Ｗｂに転接する第２の周面接触部材２７と、測定対象物Ｗの上端面Ｗｃに転接する端面接触部材２８とを有する。第１の周面接触部材２６は、ターゲット設置部２１の中心を通る鉛直方向の軸Ｏ１回りに回転自在である。第１または第２の周面接触部材２６，２７を回転させる移動用回転駆動源４１を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に設けられたターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの空間座標を求めるレーザトラッカーを用いて、中心軸が鉛直方向に沿う姿勢に設置された円環状の測定対象物の外径または内径を測定する時に、補助として用いられる測定補助器具であって、
前記ターゲットが設置されるターゲット設置部と、このターゲット設置部を測定対象物の円周方向に移動させる移動機構部とを備え、
前記移動機構部は、
前記ターゲット設置部の下方に、このターゲット設置部の中心を通る鉛直方向の第１の回転中心軸回りに回転自在に設けられ、測定対象物の内周面および外周面のいずれか一方の周面に転接する第１の周面接触部材と、
この第１の周面接触部材に対して測定対象物を挟んで半径方向に対向する位置に、鉛直方向の第２の回転中心軸回りに回転自在に設けられ、測定対象物の他方の周面に転接する第２の周面接触部材と、
前記ターゲット設置部と前記第１および第２の周面接触部材との間の高さに、測定対象物の半径方向に沿う第３の回転中心軸回りに回転自在に設けられ、測定対象物の上端面に転接する端面接触部材と、
前記第１または第２の周面接触部材を回転させる移動用回転駆動源とを有することを特徴とする測定補助器具。
【請求項２】
請求項１において、前記移動用回転駆動源の駆動を遠隔操作する赤外線通信式または無線通信式の操作装置を設けた測定補助器具。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記ターゲット設置部の円周方向位置を変更する動作と、前記レーザトラッカーによりターゲットの空間座標を取得する動作とを、互いに関連させて複数回行わせるように、前記移動用回転駆動源および前記レーザトラッカーを制御する制御装置を設けた測定補助器具。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記ターゲット設置部は、前記移動機構部に対して前記第１の回転中心軸と同軸の向き変更軸回りに回転自在であり、前記ターゲット設置部を前記向き変更軸回りに回転させる向き変更用回転駆動源と、測定対象物における測定箇所の円周方向位置、測定対象物の直径、および前記レーザトラッカーと測定対象物との距離の情報から、ターゲットが前記レーザトラッカーからのレーザ光を反射するのに最適な向きとなる前記ターゲット設置部の前記向き変更軸回りの向きを演算する演算手段と、この演算手段によって求められた向きとなるように前記向き変更用回転駆動源を駆動させる命令を出力する出力手段とを設けた測定補助器具。
【請求項５】
前記レーザトラッカーと請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の測定補助器具とを用いて、外周面または内周面が測定対象周面である円環状の測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する直径測定方法であって、
前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記第１の周面接触部材が測定対象物の前記測定対象周面に接触し、かつ前記第２の周面接触部材が測定対象物の前記測定対象周面と反対側の周面に接触し、かつ前記端面接触部材が測定対象物の上端面に接触するように設置する過程と、
前記測定補助具の前記ターゲット設置部にターゲットを設置する過程と、
前記レーザトラッカーによりターゲットの空間座標を取得する過程と、
前記移動用回転駆動源の駆動で前記第１または第２の周面接触部材を回転させて、前記ターゲット設置部の円周方向位置を変更する過程とを含み、
前記ターゲットの空間座標を取得する過程、および前記ターゲット設置部の円周方向位置を変更する過程を３回以上繰り返し、取得した３点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算することを特徴とする直径測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、産業、計測分野において、生産物や建築物、自然物等の物体の空間的座標を測定する際に補助的に使用される測定補助器具、およびそれを用いた直径測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガイドとなるレーザ光の方向を、２軸のモータで制御し、移動するターゲットに追従させ、ターゲットの空間座標（３次元位置情報）を得るレーザトラッキング技術が古くから知られている。このレーザトラッキング技術では、それぞれモータに取付けられた２軸のエンコーダを用いて、移動するターゲットの空間的な方向（角度）を知ることができる。ターゲットは、レトロリフレクタあるいは単にリフレクタと呼ばれる、それぞれ直交する３枚の鏡を使用した反射鏡を用いるのが一般的である。このリフレクタは、どのような場合でも、入射した方向に光を返すことができる。
また、レーザで距離を測る技術は確立されており、例えばレーザ干渉計では、数メートルの距離を、ナノメートル単位の分解能で測定することができる。
【０００３】
上記２つの技術を組み合わせた装置がレーザトラッカー（例えば特許文献１）であり、このレーザトラッカーは、その装置からターゲットまでの距離と空間的な角度とを、レーザ干渉計とエンコーダとでそれぞれ測定し、その測定値から、装置を基準としたターゲットの空間位置を特定する。このレーザトラッカーを用いて、軸受の内輪や外輪の直径等を測定することが試みられている。測定は、以下の手順で行う。
【０００４】
（１）測定対象物（軸受の内輪、外輪等）の近傍にレーザトラッカーを設置する。
（２）ターゲットを測定対象物の外周面や内周面に接触させる。
（３）レーザトラッカーからレーザ光をターゲットに向け出射し、ターゲットで反射した光を再びレーザトラッカーで受け取る。このときのエンコーダの値とレーザ干渉計の値とから、ターゲットの空間座標（３次元位置情報）を得る。
（４）上記（２）、（３）の操作を最低３回繰り返し、３点以上の空間座標を求め、それらから測定対象物の直径を演算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の直径測定方法では、図９に示すように、ターゲットＴｇがレーザトラッカー１から見て測定対象物Ｗの反対側（裏側）にある場合、単にレーザトラッカー１からターゲットＴｇにレーザ光Ｌｂを出射しただけでは、レーザ光Ｌｂが測定対象物Ｗに遮断されてしまい測定が不可能である。しかし、測定対象物ＷとターゲットＴｇ間に市販の測定補助器具（例えば、ＢＲＵＮＳＯＮ社製ターゲットアダプタ）を設けることにより、測定が可能になる。
【０００７】
ただし、現在市販されている測定補助器具は、ターゲットを搭載した測定補助器具を、最初の測定箇所から最終の測定箇所まで順に人手で移動させなければならない。したがって、測定従事者は、上記測定補助器具の移動を行いながら、空間座標データを取得しなければならず、測定従事者の負担が非常に大きかった。
【０００８】
この発明の目的は、円環状の測定対象物に対してレーザトラッカーから見て反対側の周面の空間座標を測定することを可能にし、測定時の取扱いが簡単で、一人でも容易に直径を測定することができる測定補助器具を提供することである。
この発明の他の目的は、円環状の測定対象物の直径を一人でも容易に測定することができる測定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】
この発明の測定補助器具は、測定対象物に設けられたターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの空間座標を求めるレーザトラッカーを用いて、中心軸が鉛直方向に沿う姿勢に設置された円環状の測定対象物の外径または内径を測定する時に、補助として用いられる。測定補助器具は、前記ターゲットが設置されるターゲット設置部と、このターゲット設置部を測定対象物の円周方向に移動させる移動機構部とを備え、前記移動機構部は、前記ターゲット設置部の下方に、このターゲット設置部の中心を通る鉛直方向の第１の回転中心軸回りに回転自在に設けられ、測定対象物の内周面および外周面のいずれか一方の周面に転接する第１の周面接触部材と、この第１の周面接触部材に対して測定対象物を挟んで半径方向に対向する位置に、鉛直方向の第２の回転中心軸回りに回転自在に設けられ、測定対象物の他方の周面に転接する第２の周面接触部材と、前記ターゲット設置部と前記第１および第２の周面接触部材との間の高さに、測定対象物の半径方向に沿う第３の回転中心軸回りに回転自在に設けられ、測定対象物の上端面に転接する端面接触部材と、前記第１または第２の周面接触部材を回転させる移動用回転駆動源とを有することを特徴とする。
【００１０】
この構成の測定補助器具は、第１の周面接触部材が測定対象物の測定対象周面に接触し、かつ第２の周面接触部材が測定対象物の測定対象周面と反対側の周面に接触し、かつ端面接触部材が測定対象物の上端面に接触するように、測定対象物に設置される。例えば、測定対象物の測定対象周面が外周面である場合、第１の周面接触部材を外周面に接触させ、第２の周面接触部材を内周面に接触させて、第１の周面接触部材と第２の周面接触部材で測定対象物を挟み込むようにする。
【００１１】
上記測定対象物のターゲット設置部にターゲットを設置し、測定対象物の近傍に設置したレーザトラッカーからターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの空間座標を求める。ターゲットと第１の周面接触部材との位置関係は予め分かっているので、ターゲットの空間座標から、測定対象物の測定対象周面における第１の周面接触部材の接触箇所の空間座標が導き出される。
【００１２】
測定対象物よりも上に位置するターゲット設置部にターゲットが設置されるため、レーザトラッカーから見て反対側に測定補助器具が位置する場合でも、レーザトラッカーから出射されるレーザ光が、測定対象物によって遮断されることなく、ターゲットに当たる。そのため、レーザトラッカーにより、このレーザトラッカーから見て手前側の面だけでなく反対側の面の空間座標も測定することができる。
【００１３】
測定対象物の直径を求めるには、測定対象周面における円周方向位置が異なる３箇所以上の空間座標を測定する。その場合、移動用回転駆動源の駆動で第１または第２の周面接触部材を回転させることにより、ターゲット設置部を目的の円周方向位置まで移動させる。このとき、第１の周面接触部材が測定対象周面、例えば外周面を、第２の周面接触部材が測定対象周面と反対側の周面、例えば内周面を、端面接触部材が上端面をそれぞれ転接する。ターゲット設置部の円周方向位置を変更させながら、ターゲットの空間座標を取得し、取得した３点以上の空間座標から測定対象周面の直径を演算する。ターゲット設置部の円周方向位置を変更する動作は、手動ではなく、移動用回転駆動源の駆動で行われるため、測定従事者はターゲットの空間座標の取得に専念することができる。
【００１４】
この発明において、前記移動用回転駆動源の駆動を遠隔操作する赤外線通信式または無線通信式の操作装置を設けてもよい。
例えば、上記操作装置をレーザトラッカーの近くに設置すれば、測定従事者が移動せずに、レーザトラッカーを用いてターゲットの空間座標を取得する作業と、操作装置を用いてターゲット設置部を円周方向に移動させる操作とを行うことができ、作業能率が向上する。
【００１５】
この発明において、前記ターゲット設置部の円周方向位置を変更する動作と、前記レーザトラッカーによりターゲットの空間座標を取得する動作とを、互いに関連させて複数回行わせるように、前記移動用回転駆動源および前記レーザトラッカーを制御する制御装置を設けてもよい。
この構成であると、測定対象周面における円周方向位置が異なる複数箇所の空間座標を測定する場合に、ターゲット設置部の円周方向位置を変更する動作、およびレーザトラッカーによりターゲットの空間座標を取得する動作の全てを自動制御で行うことができる。
【００１６】
この発明において、前記ターゲット設置部は、前記移動機構部に対して前記第１の回転中心軸と同軸の向き変更軸回りに回転自在であり、前記ターゲット設置部を前記向き変更軸回りに回転させる向き変更用回転駆動源と、測定対象物における測定箇所の円周方向位置、測定対象物の直径、および前記レーザトラッカーと測定対象物との距離の情報から、ターゲットが前記レーザトラッカーからのレーザ光を反射するのに最適な向きとなる前記ターゲット設置部の前記向き変更軸回りの向きを演算する演算手段と、この演算手段によって求められた向きとなるように前記向き変更用回転駆動源を駆動させる命令を出力する出力手段とを設けてもよい。
【００１７】
ターゲットには、レーザトラッカーからのレーザ光を反射して同方向に戻すために、球状表面に対して円すい状に凹んだ反射ミラーが設けられている。この反射ミラーは、レーザ光を入射可能な角度に制限がある。移動機構部に対してターゲット設置部が固定であると、測定対象物の円周方向複数箇所の空間座標を測定する場合に、ターゲット設置部の円周方向の位置によっては、反射ミラーにレーザ光を入射不可能になる。
【００１８】
測定補助器具が上記構成であると、演算手段が、前記各情報からターゲット設置部の向き変更軸回りの最適な向きを演算し、その演算結果に基づき、出力手段が向き変更用回転駆動源を駆動させる命令を出して、ターゲット設置部を向き変更軸回りに回転させて、ターゲット設置部を最適な向きにする。これにより、ターゲット設置部が円周方向のどの位置にあるときでも、反射ミラーにより、レーザトラッカーからのレーザ光を反射して同方向に戻すことができる。
【００１９】
この発明の直径測定方法は、前記レーザトラッカーと請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の測定補助器具とを用いて、外周面または内周面が測定対象周面である円環状の測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する測定方法であって、前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記第１の周面接触部材が測定対象物の前記測定対象周面に接触し、かつ前記第２の周面接触部材が測定対象物の前記測定対象周面と反対側の周面に接触し、かつ前記端面接触部材が測定対象物の上端面に接触するように設置する過程と、前記測定補助具の前記ターゲット設置部にターゲットを設置する過程と、前記レーザトラッカーによりターゲットの空間座標を取得する過程と、前記移動用回転駆動源の駆動で前記第１または第２の周面接触部材を回転させて、前記ターゲット設置部の円周方向位置を変更する過程とを含み、前記ターゲットの空間座標を取得する過程、および前記ターゲット設置部の円周方向位置を変更する過程を３回以上繰り返し、取得した３点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算することを特徴とする。
【００２０】
ターゲットの空間座標を取得する過程、およびターゲット設置部の円周方向位置を変更する過程を３回以上繰り返すことにより、測定対象周面の円周方向３箇所以上の空間座標が得られる。先に説明したように、測定補助器具を用いることにより、レーザトラッカーによって、円環状の測定対象物に対し、レーザトラッカーから見て反対側の周面の空間座標を測定することが可能であるため、測定対象物の測定対象周面における任意に定めた複数の円周方向位置の空間座標を測定することができる。このようにして得られた３点以上の空間座標を演算することで、測定対象周面の直径が求められる。
ターゲット設置部の円周方向位置を変更する動作は、手動ではなく、移動用回転駆動源の駆動で行われる。そのため、測定従事者はターゲットの空間座標の取得に専念することができ、測定対象物の測定対象周面の直径を一人でも容易に測定することができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の測定補助器具は、測定対象物に設けられたターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの空間座標を求めるレーザトラッカーを用いて、中心軸が鉛直方向に沿う姿勢に設置された円環状の測定対象物の外径または内径を測定する時に、補助として用いられる測定補助器具であって、前記ターゲットが設置されるターゲット設置部と、このターゲット設置部を測定対象物の円周方向に移動させる移動機構部とを備え、前記移動機構部は、前記ターゲット設置部の下方に、このターゲット設置部の中心を通る鉛直方向の第１の回転中心軸回りに回転自在に設けられ、測定対象物の内周面および外周面のいずれか一方の周面に転接する第１の周面接触部材と、この第１の周面接触部材に対して測定対象物を挟んで半径方向に対向する位置に、鉛直方向の第２の回転中心軸回りに回転自在に設けられ、測定対象物の他方の周面に転接する第２の周面接触部材と、前記ターゲット設置部と前記第１および第２の周面接触部材との間の高さに、測定対象物の半径方向に沿う第３の回転中心軸回りに回転自在に設けられ、測定対象物の上端面に転接する端面接触部材と、前記第１または第２の周面接触部材を回転させる移動用回転駆動源とを有するため、円環状の測定対象物に対してレーザトラッカーから見て反対側の周面の空間座標を測定することを可能にし、測定時の取扱いが簡単で、一人でも容易に直径を測定することができる。
【００２２】
この発明の直径測定方法は、前記レーザトラッカーと請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の測定補助器具とを用いて、外周面または内周面が測定対象周面である円環状の測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する測定方法であって、前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記第１の周面接触部材が測定対象物の前記測定対象周面に接触し、かつ前記第２の周面接触部材が測定対象物の前記測定対象周面と反対側の周面に接触し、かつ前記端面接触部材が測定対象物の上端面に接触するように設置する過程と、前記測定補助具の前記ターゲット設置部にターゲットを設置する過程と、前記レーザトラッカーによりターゲットの空間座標を取得する過程と、前記移動用回転駆動源の駆動で前記第１または第２の周面接触部材を回転させて、前記ターゲット設置部の円周方向位置を変更する過程とを含み、前記ターゲットの空間座標を取得する過程、および前記ターゲット設置部の円周方向位置を変更する過程を３回以上繰り返し、取得した３点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算することを特徴とするため、円環状の測定対象物の直径を一人でも容易に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる測定補助器具の使用状態を示す一部破断側面図である。
【図２】レーザトラッカーおよび測定対象物の斜視図である。
【図３】同測定補助器具の移動動作を示す平面図である。
【図４】この発明の第２の実施形態にかかる測定補助器具の使用状態を示す一部破断側面図である。
【図５】この発明の第３の実施形態にかかる測定補助器具の使用状態を示す一部破断側面図に、制御系のブロック図を付加した図である。
【図６】この発明の第４の実施形態にかかる測定補助器具の使用状態を示す一部破断側面図に、制御系のブロック図を付加した図である。
【図７】ターゲットとレーザ光の入射角度との関係を示す図である。
【図８】同測定保持器具のターゲット設置部に設置されたターゲットの向きの変化を示す図である。
【図９】図２とは異なる状態におけるレーザトラッカーおよび測定対象物の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１はこの発明の第１の実施形態にかかる測定補助器具の使用状態を示す一部破断側面図である。この測定補助器具２０は、測定対象物Ｗの空間座標を測定するレーザトラッカー１（図２）の補助として用いられる器具であり、特に測定対象物Ｗが軸受の軌道輪のような円環状である場合に用いられる。
【００２５】
まず、図２と共にレーザトラッカー１について説明する。
レーザトラッカー１は、測定対象物Ｗに設置されたターゲットＴｇの動きに追従し、測定対象物Ｗの空間座標を求める装置である。ターゲットＴｇは、測定対象物Ｗまたはこの測定対象物Ｗに位置固定された測定補助器具２０（図１）の一箇所に、静止した状態で設置される。図２では、ターゲットＴｇが測定対象物Ｗに直接設置されている。ターゲットＴｇとしては、例えば球状のレトロリフレクタが用いられる。ただし、球状のレトロリフレクタに限定されるものではない。
【００２６】
レーザトラッカー１は、主に、レーザ光源２ａ、測長器２ｂ、受光部３、角度調整手段４、制御手段５、および演算手段６を有する。
【００２７】
レーザ光源２ａは、ターゲットＴｇにレーザ光Ｌｂを照射させるものであり、測長器２ｂは、前記ターゲットＴｇで反射したレーザ光Ｌｂを用いて前記ターゲットＴｇまでの距離を測定するものである。測長器２ｂとして、例えば、干渉計または絶対距離計等からなる測長器が使用される。この例では、レーザ光源２ａと測長器２ｂとが一体化されて、レーザ測長器２として構成されている。このレーザ測長器２は、筒状のケーシング７の内部に収容されている。
【００２８】
受光部３は、レーザ光Ｌｂの反射光の位置情報を認識するものであり、例えば、半導体位置検出素子（略称ＰＳＤ）または４分割フォトダイオード等により構成される。この受光部３も、ケーシング７の内部に収容されている。
【００２９】
角度調整手段４は、ハーフミラー８、θ軸モータ９、θ軸エンコーダ１０、ψ軸モータ１１、ψ軸エンコーダ１２、およびミラー１３を有する。θ軸モータ９におけるθ軸、およびψ軸モータ１１におけるψ軸は互いに直交する軸である。θ軸は、前記ケーシング７の軸心と平行に配置される。
【００３０】
ケーシング７の上端部には、回転体１４がθ軸回りに角変位可能に支持されている。この回転体１４は、前記θ軸モータ９により回転駆動される。回転体１４の角変位は、前記θ軸エンコーダ１０に検出される。また、回転体１４の上部に、凹形状のフレーム１５を介して前記ψ軸モータ１１およびψ軸エンコーダ１２が支持されている。そして、ψ軸モータ１１で回転させられる回転軸１１ａに、前記ミラー１３が支持されている。ψ軸モータ１１の回転駆動により、ミラー１３が角変位される。ミラー１３の角変位は、ψ軸エンコーダ１２により検出される。なお、ケーシング７の上端部、回転体１４、およびフレーム１５には、レーザ光（反射光も含む）Ｌｂを通す孔ｈが形成されている。
【００３１】
レーザ光源２ａから発せられたレーザ光Ｌｂは、ハーフミラー８を透過し、ミラー１３で反射した後、前記ターゲットＴｇに到達する。このターゲットＴｇで反射したレーザ光Ｌｂつまり反射光は、略同じ経路を通り照射元のレーザトラッカー１に戻り、ケーシング７内の前記ハーフミラー８で反射されて、受光部３に到達する。
【００３２】
制御手段５は、受光部３からの信号に基づき、前記受光部３に到達した反射光が常に同受光部３の中心に戻るように、θ軸モータ９およびψ軸モータ１１の各ドライバ（図示せず）に指令を出す。この指令に基づき、θ軸モータ９およびψ軸モータ１１が、ミラー１３を互いに直交するθ軸、ψ軸回りに角変位させる。これにより、ミラー１３を常に適切な方向に向ける。
【００３３】
レーザトラッカー１に戻ったレーザ光Ｌｂの一部は、ハーフミラー８で反射されずに測長器２ｂに入る。測長器２ｂは、レーザ光Ｌｂの反射光を受光し、レーザ光源２ａの投光するレーザ光Ｌｂと受光した反射光とから、ターゲットＴｂまでの距離を測定する。
【００３４】
演算手段６は、前記測長器２ｂにより測定された距離の測定値と、θ軸エンコーダ１０およびψ軸エンコーダ１２の測定値とより、ターゲットＴｇの空間座標（３次元位置情報）を求める。
【００３５】
次に、図１と共に測定補助器具２０について説明する。測定補助器具２０は、ターゲットＴｇが設置されるターゲット設置部２１と、このターゲット設置部２１を測定対象物Ｗの円周方向に移動させる移動機構部２２と、この移動機構部２２の移動を操作する操作装置２３とを備える。
【００３６】
図示のターゲットＴｇは球状で、球状表面に対して円すい状に凹んだ反射ミラー２４を有する。上記円すいの頂点はターゲットＴｇの中心に位置し、円すいの側面における互いに反対側に位置する２本の母線がなす角度は９０°とされている。これにより、反射ミラー２４は、レーザトラッカー１からのレーザ光Ｌｂを反射して同方向に戻す。
【００３７】
ターゲット設置部２１は、上記ターゲットＴｇを設置するための部材であり、ターゲットＴｇを載せる円すい状の凹部２１ａを上面に有する。凹部２１ａにターゲットＴｇを載せるだけで、ターゲットＴｇを正確に位置決めして設置できる。
【００３８】
移動機構部２２は、水平状の基準台２５を有し、この基準台２５の一端部の上面に前記ターゲット設置部２１が固定されている。基準台２５の下側には、第１の周面接触部材２６、第２の周面接触部材２７、および端面接触部材２８が設けられている。
【００３９】
第１の周面接触部材２６は、基準台２５の下面におけるターゲット設置部２１の直下位置から下方に延びるポール３０の下端に、転がり軸受３１を介して回転自在に支持されている。第１の周面接触部材２６の回転中心軸（第１の回転中心軸）Ｏ１は、ターゲット設置部２１の中心を通る鉛直方向の軸である。この第１の周面接触部材２６は、測定対象物Ｗの外周面Ｗａおよび内周面Ｗｂのいずれかである測定対象周面に転接させられる。図１では、外周面Ｗａが測定対象周面である。
【００４０】
第２の周面接触部材２７は、基準台２５に転がり軸受３２を介して回転自在に支持された回転軸３３の下端に、この回転軸３３と一体回転するように取付けられている。前記ポール３０と回転軸３３とは、基準台２５のそれぞれ両端部に位置する。第２の周面接触部材２７の回転中心軸（第２の回転中心軸）Ｏ２も、鉛直方向の軸である。第２の周面接触部材２７は、測定対象物Ｗの測定対象周面ではない方の周面、例えば内周面Ｗｂに転接させられる。第２の周面接触部材２７は、測定対象物Ｗとの間で滑りが発生しない材料、例えばゴム材で製作されている。なお、図示されていないが、第２の周面接触部材２７を第１の周面接触部材２６側に付勢する付勢手段を設けるのが望ましい。
【００４１】
端面接触部材２８は、基準台２５の中央部の下方で、かつターゲット設置部２１と第１および第２の周面接触部材２６，２７との間の高さに配置され、前記第１および第２の回転中心軸Ｏ１，Ｏ２と直交する水平な第３の回転中心軸Ｏ３回りに回転自在である。具体的には、基準台２５の下面から垂下して一対の支持部材３５を設け、これら一対の支持部材３５に架け渡して設けた支持軸３４に端面接触部材２８が取り付けてある。支持部材３５に対して支持軸３４を回転自在としてもよく、あるいは支持軸３４に対して端面接触部材２８を回転自在としてもよい。端面接触部材２８は、測定対象物Ｗの上端面Ｗｃに転接させられる。
【００４２】
前記回転軸３３の上端は、取付部材４０により基準台２５に固定された移動用回転駆動源４１の出力軸（図示せず）に連結されている。移動用回転駆動源４１は、電動モータ等からなり、配線４２を介して前記操作装置２３に接続されている。操作装置２３の駆動スイッチ２３ａをＯＮにすると、操作装置２３から配線４２を介して移動用回転駆動源４１へ電気が供給される。
【００４３】
上記レーザトラッカー１と測定補助部材２０とを使用して、円環状の測定対象物Ｗの直径を測定する方法を説明する。図１のように、測定対象物Ｗは例えば軸受の内輪や外輪であり、外周直径ΦＤ２を測定するものとする。測定は、以下の方法で行う。
【００４４】
（１）レーザトラッカー１を測定対象物Ｗの近傍に設置する
（２）測定補助器具２０を、第１の周面接触部材２６が測定対象物Ｗの測定対象周面である外周面Ｗａに接触し、かつ第２の周面接触部材２７が内周面Ｗｂに接触し、かつ端面接触部材２８が上端面Ｗｃに接触するように設置する。このとき、端面接触部材２８の回転中心軸である第３の回転中心軸Ｏ３は、測定対象物Ｗの半径方向に沿っている。前記付勢手段等により、第２の周面接触部材２７が第１の周面接触部材２６側に付勢されて、第１の周面接触部材２６と第２の周面接触部材２７とで測定対象物Ｗを挟み込んだ状態となる。
【００４５】
（３）測定補助器具２０のターゲット設置部２１にターゲットＴｇを設置する。
（４）レーザトラッカー１からレーザ光ＬｂをターゲットＴｇに出射させて、ターゲットＴｇの空間座標（３次元位置情報）を取得する。
【００４６】
（５）操作装置２３の駆動スイッチ２３ａをＯＮにして、移動用回転駆動源４１を駆動する。それにより、図３のように第２の周面接触部材２７が測定対象物Ｗの内周面Ｗｂに沿って回転移動して、測定補助器具２０全体が円周方向に移動する。このとき、第１の周面接触部材２６は外周面Ｗａを転動し、端面接触部材２８は上端面Ｗｃを転動する。第１の周面接触部材２６は測定対象物Ｗの外周面Ｗａに押付けられた状態となっているが、第１の周面接触部材２６は転がり軸受３１を介して受動的に回転するため、外周面Ｗａに摩擦による傷を発生させない。
【００４７】
（６）上記（５）の過程により、測定補助器具２０を目標の円周方向位置まで移動させたなら、その位置で、ターゲットＴｇの空間座標を取得する。同様に、測定補助器具２０の移動と、空間座標の取得とを繰り返し行い、３点以上の空間座標を取得する。ターゲット設置部２１の円周方向位置を変更する動作は、手動ではなく、移動用回転駆動源４１の駆動で行われるため、測定従事者はターゲットＴｇの空間座標の取得に専念することができる。
【００４８】
（７）取得した３点以上の空間座標から、ターゲットＴｇの位置での直径ΦＤ１を演算する。
（８）（７）で求めた直径ΦＤ１から、測定対象物Ｗに対するターゲットＴｇの径方向のオフセット量Ｌを引いて、測定対象物Ｗの外周直径ΦＤ２を求める（式１）。
ΦＤ２＝ΦＤ１−（２×Ｌ）・・・式１
【００４９】
上端面接触部材２２よりも上に位置するターゲット設置部２１にターゲットＴｇが設置されるため、レーザトラッカー１から見て反対側に測定補助器具２０が位置する場合でも、レーザトラッカー１から出射されるレーザ光Ｌｂが、測定対象物Ｗによって遮断されることなく、ターゲットＴｇに当たる。そのため、レーザトラッカー１により、このレーザトラッカー１から見て手前側の面だけでなく反対側の面の空間座標も測定することができる。
【００５０】
上記測定例では、円環状の測定対象物Ｗの測定対象周面が外周面Ｗａであり外周直径ΦＤ２を測定する場合を示すが、測定対象周面を内周面Ｗｂとして内周直径を測定することもできる。その場合、測定補助器具２０を、第１の周面接触部材２６が内周面Ｗｂに転接し、第２の周面接触部材２７が外周面Ｗａに転接するように設置する。他は、外周直径を測定する場合と同じである。
【００５１】
図４は、この発明の第２の実施形態を示す。この測定補助器具２０は、操作装置２３を赤外線通信式または無線通信式として、移動用回転駆動源４１の駆動を遠隔操作する。例えば、上記操作装置２３をレーザトラッカー１の近くに設置すれば、測定従事者はそれらの近くに居たまま移動せずに、レーザトラッカー１を用いてターゲットＴｇの空間座標を取得する作業と、操作装置２３を用いてターゲット設置部２１を円周方向に移動させる操作とを行うことができ、作業能率が向上する。
【００５２】
図５は、この発明の第３の実施形態を示す。この測定補助器具２０は、ターゲット設置部２１の円周方向位置を変更する動作と、レーザトラッカー１によりターゲットＴｇの空間座標を取得する動作とを、互いに関連させて複数回行わせるように、移動用回転駆動源４１およびレーザトラッカー１を制御する制御装置４４が設けられている。制御装置４４は、レーザトラッカー１全般の制御を行うレーザトラッカー制御装置（図示せず）に設けたものであっても、レーザトラッカー制御装置とは別に設けたものであってもよい。
【００５３】
上記制御装置４４を設けると、測定対象物Ｗの測定対象周面における円周方向位置が異なる複数箇所の空間座標を測定する場合に、ターゲット設置部２１の円周方向位置を変更する動作、およびレーザトラッカー１によりターゲットＴｇの空間座標を取得する動作の全てを自動制御で行うことができる。
【００５４】
図６は、この発明の第４の実施形態を示す。この測定補助器具２０は、ターゲット設置部２１が第１の回転中心軸Ｏ１と同軸の向き変更軸Ｏ４回りに向きを変更可能とされている。具体的には、向き変更軸Ｏ４を軸心とする回転軸４６が転がり軸受４７を介して基準台２５に回転自在に支持されており、この回転軸４６の上にターゲット設置部２１が取付けられている。回転軸４６の外周にはベルト車（図示せず）が設けられ、このベルト車に巻き掛けたベルト４８を、基準台２５上に設置したモータ等の向き変更用回転駆動源４９で駆動することで、ターゲット設置部２１の向きを変更する。向き変更用回転駆動源４９は、配線５０を介して接続された操作装置５１より電気が供給される。
【００５５】
前記操作装置５１は、向き変更制御装置５２に接続されている。この向き変更制御装置５２は、演算手段５３と出力手段５４とを有する。演算手段５３は、ターゲットＴｇがレーザトラッカー１からのレーザ光Ｌｂを反射するのに最適な向きとなるターゲット設置部２１の向き変更軸Ｏ４回りの向き（回転角度）を演算する手段であり、それぞれ図８に示す、測定対象物Ｗにおける測定箇所の円周方向位置（角度）α、測定対象物Ｗの直径ΦＤ、およびレーザトラッカー１と測定対象物Ｗとの距離βの情報から、ターゲット設置部２１の回転角度γを演算する（式２）。上記各情報のうち円周方向位置αの情報は、移動用回転駆動源４１から供給される。他の情報は、向き変更制御装置５２に予め入力しておいてもよく、または向き変更制御装置５２の外部から供給してもよい。
γ＝tan−１［（Ｄ／２×sinα）／｛β＋（Ｄ／２×cosα）｝］・・・式２
出力手段５４は、演算手段５３によって求められた向きとなるように操作装置５１に出力して、向き変更用回転駆動源４９を回転駆動させる。
【００５６】
ターゲットＴｇの反射ミラー２４は、球状表面に対して凹んだ円すい状であるため、図７に示すように、レーザトラッカー１からのレーザ光Ｌｂを入射可能な角度に制限がある。例えば、同図（Ａ），（Ｂ）は入射可能であるが、同図（Ｃ）は入射不可能である。よって、移動機構部２２に対してターゲット設置部２１が固定であると、測定対象物Ｗの円周方向複数箇所の空間座標を測定する場合に、ターゲット設置部２１の円周方向の位置によっては、反射ミラー２４がレーザ光Ｌｂを入射不可能になる。
【００５７】
そこで、向き変更制御装置５２により、前記各情報からターゲット設置部２１の向き変更軸Ｏ４回りの最適な向きを演算して、その演算結果に基づき変更用回転駆動源４９の駆動でターゲット設置部２１を向き変更軸４回りに回転させて、ターゲット設置部２１の向きを制御する。つまり、図８のように、常にターゲットＴｇが、反射ミラー２４の正面でレーザ光Ｌｂを受けるようにする。これにより、ターゲット設置部２１が円周方向のどの位置にあるときでも、反射ミラー２４により、レーザトラッカー１からのレーザ光Ｌｂを反射して同方向に戻すことができる。
【符号の説明】
【００５８】
１…レーザトラッカー
２０…測定補助器具
２１…ターゲット設置部
２２…移動機構部
２３…操作装置
２６…第１の周面接触部材
２７…第２の周面接触部材
２８…端面接触部材
４１…移動用回転駆動源
４４…制御装置
５３…演算手段
５４…出力手段
Ｌｂ…レーザ光
Ｏ１…第１の回転中心軸
Ｏ２…第２の回転中心軸
Ｏ３…第３の回転中心軸
Ｏ４…向き変更軸
Ｔｇ…ターゲット
Ｗ…測定対象物
Ｗａ…外周面（測定対象周面）
Ｗｂ…内周面
Ｗｃ…上端面
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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