特開 2024-78261 計測治具、及びそれを備える三次元計測システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024078261

(43)【公開日】2024-06-10

(54)【発明の名称】計測治具、及びそれを備える三次元計測システム

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/06 20060101AFI20240603BHJP

【ＦＩ】

G01C15/06 T

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022190693

(22)【出願日】2022-11-29

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135220

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 祥二

(72)【発明者】

【氏名】米本 臣吾

(72)【発明者】

【氏名】荒尾 秋諭

(72)【発明者】

【氏名】京谷 淳史

(57)【要約】

【課題】計測点の三次元位置の計測に関して精度を向上させることができる計測治具、及びそれを備える三次元計測システムを提供する。
【解決手段】計測治具は、三次元計測装置から照射されるレーザ光を反射する計測治具であって、計測点に配置される台座と、計測点を傾倒支点にして傾倒可能に台座に設けられる保持具と、保持具に保持され、照射されるレーザ光を反射するリフレクタと、を備え、保持具は、台座上を摺動する摺動部材を含み、摺動部材は、傾倒支点を中心に台座上を摺動する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元計測装置から照射されるレーザ光を反射する計測治具であって、
計測点に配置される台座と、
計測点を傾倒支点にして傾倒可能に前記台座に設けられる保持具と、
前記保持具に保持され、照射されるレーザ光を反射するリフレクタと、を備え、
前記保持具は、前記台座上を摺動する摺動部材を含み、
前記摺動部材は、前記傾倒支点を中心に前記台座上を摺動する、計測治具。

【請求項2】

前記台座は、前記傾倒支点を中心とする部分球面状に形成される座面を含み、
前記摺動部材は、前記座面と同じ曲率を有し、且つ前記座面に摺接する凹面を有する、請求項１に記載の計測治具。

【請求項3】

前記保持具は、前記リフレクタを該リフレクタの中心まわりに回動可能に保持している、請求項１に記載の計測治具。

【請求項4】

前記保持具は、所定方向に延在する支持部材と、前記リフレクタを保持する保持部材とを含み、
前記支持部材は、傾倒支点を中心にして傾倒可能に前記台座に設けられ、
前記保持部材は、前記リフレクタの中心まわりに回動可能に前記支持部材に設けられている、請求項１に記載の計測治具。

【請求項5】

前記支持部材は、所定方向に伸縮する、請求項４に記載の計測治具。

【請求項6】

前記台座は、傾倒支点を通るように前記台座を貫通し、且つ前記計測点に当てて前記計測点を指示する指示部材を挿通させる貫通孔を含んでいる、請求項１に記載の計測治具。

【請求項7】

前記台座は、前記計測点の周りの部分に着脱可能な吸着部を含む、請求項６に記載の計測治具。

【請求項8】

請求項１乃至７の何れか１つに記載の計測治具と、
レーザ光を発射し、前記計測治具によって反射されたレーザ光に基づいて前記計測点の三次元位置を計測する前記三次元計測装置とを備える、三次元計測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、三次元計測装置から照射されるレーザ光を反射する計測治具、及びそれを備える三次元計測システムに関する。

【背景技術】

【0002】

計測対象にある計測点の三次元位置を計測する際、三次元計測システムが用いられる。三次元計測システムの一例として、例えば特許文献１のレーザトラッカシステムが知られている。特許文献１のレーザトラッカシステムでは、先端を計測点に当てたプローブのリフレクタにレーザトラッカからレーザ光が照射される。そして、レーザトラッカは、リフレクタで反射されたレーザ光を受けることによってリフレクタの中心位置を算出する。レーザトラッカシステムでは、計測点を支点にしてプローブを種々の方向に傾転させることによってリフレクタが動かされる。レーザトラッカは、複数箇所でリフレクタの中心位置を算出する。レーザトラッカは、算出された複数の中心位置に基づいて計測点の位置を算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１５－５１０１１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のレーザトラッカシステムでは、リフレクタの中心位置を算出できる計測範囲が広ければ広いほど、計測点の位置をより高い精度で計測することができる。従って、プローブをより大きな角度で傾倒させることが望ましい。しかし、特許文献１のレーザトラッカシステムでは、プローブの先端が先鋭状に形成されている。それ故、プローブを大きな角度で傾倒させると、プローブの先端が計測点からずれることがあるので、プローブをより大きな角度で傾倒させることができない。そうすると、リフレクタの中心位置を算出できる計測範囲が狭いので、計測点の三次元位置の計測に関して精度が低くなる。

【0005】

そこで本開示は、計測点の三次元位置の計測に関して精度を向上させることができる計測治具、及びそれを備える三次元計測システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の計測治具は、三次元計測装置から照射されるレーザ光を反射する計測治具であって、計測点に配置される台座と、計測点を傾倒支点にして傾倒可能に前記台座に設けられる保持具と、前記保持具に保持され、照射されるレーザ光を反射するリフレクタと、を備え、前記保持具は、前記台座上を摺動する摺動部材を含み、前記摺動部材は、前記傾倒支点を中心に前記台座上を摺動するものである。

【0007】

本開示に従えば、保持具が傾倒支点を中心に台座上を摺動する摺動部材を含む。それ故、保持具を傾倒させる際、保持具の傾倒支点が計測点からずれることが抑制されると共に、より大きい角度で保持具を傾倒させることができる。これにより、計測点の三次元位置の計測に関して精度を向上させることができる。

【0008】

本開示の三次元計測システムは、前述する計測治具と、レーザ光を発射し、前記計測治具によって反射されたレーザ光に基づいて前記計測点の三次元位置を計測する前記三次元計測装置とを備えるものである。

【0009】

本開示に従えば、支持部材が所定方向に伸縮する。それ故、リフレクタを台座に近づけたり台座から離したりすることができる。そうすると、レーザ光が計測対象又はその他の障害物等によって遮られるような場合、支持部材を伸縮させることによってリフレクタをレーザ光が届くところまで動かすことができる。これにより、計測中に三次元計測装置３を移動させることが抑制される。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、計測点の三次元位置の計測に関して精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の第１実施形態の三次元計測システムを示す斜視図である。

【図2】図１の三次元計測システムに備わる計測治具を示す斜視図である。

【図3】図２の計測治具に備わる台座を示す斜視図である。

【図4】図２の計測治具に備わる保持具の支持部材を示す斜視図である。

【図5】図２の計測治具に備わるリフレクタ及び保持具の保持部材を示す斜視図である。

【図6】図２の計測治具の支持部材を伸長させた状態を示す側面図である。

【図7】図２の計測治具を傾倒させた状態を示す側面図である。

【図8】図２の計測治具で計測可能なリフレクタの計測範囲を示す図である。

【図9】本開示の第２実施形態の三次元計測システムに備わる計測治具を示す斜視図である。

【図10】図９の計測治具に備わるリフレクタ及び保持具の保持部材を示す斜視図である。

【図11】本開示のその他の実施形態の三次元計測システムに備わる計測治具を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示に係る第１及び第２実施形態の三次元計測システム１，１Ａ、及びそれに備わる計測治具２，２Ａについて前述する図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する三次元計測システム１，１Ａ、及び計測治具２，２Ａは、本開示の一実施形態に過ぎない。従って、本開示は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

【0013】

［第１実施形態］
図１に示す第１実施形態の三次元計測システム１は、レーザ光Ｌを用いて、計測対象４における計測点Ｍの三次元位置（以下、単に「位置」という）を計測する。三次元計測システム１は、三次元計測装置３と、計測治具２とを備えている。

【0014】

＜三次元計測装置＞
三次元計測装置３は、レーザ光Ｌを発射し、その反射光を受光することによって計測点Ｍの位置を計測する。更に詳細に説明すると、三次元計測装置３は、レーザ光Ｌを照射し且つ受光する測定部３ａを有している。三次元計測装置３は、測定部３ａを左右及び上下方向に回転させる。三次元計測装置３は、例えばＦＲＲＯ Ｖａｎｔａｇｅ（商標）である。但し、三次元計測装置３は、ＦＲＲＯ Ｖａｎｔａｇｅ（商標）に限定されず、前述する機能を有する計測装置（例えばＬｅｉｃａ社のＡＴ９６０、ＡＴＳ６００並びにＡＰＩ社のＲａｄｉａｎＰｒｏ）であってもよい。三次元計測装置３は、計測治具２と協働して計測点Ｍの位置を計測する。より詳細に説明すると、三次元計測装置３は、計測治具２にレーザ光Ｌを照射する。そして、三次元計測装置３は、後で詳述するが、計測治具２から反射光を受光することによって計測点Ｍの位置を算出する。

【0015】

＜計測治具＞
図２に示すように計測治具２は、計測点Ｍに配置される。計測治具２は、三次元計測装置３から発射されるレーザ光Ｌを反射する。そして、計測治具２は、反射したレーザ光、即ち反射光を三次元計測装置３に戻す。計測治具２は、台座１１と、保持具１２と、リフレクタ１３とを備えている。

【0016】

＜台座＞
図３に示すように台座１１は、計測点Ｍに配置される。台座１１は、後で詳述する保持具１２を摺動可能に支持する。台座１１は、設置面１１ａと、座面１１ｂとを有している。設置面１１ａは、平坦に形成され、台座１１の下面を成している。台座１１は、設置面１１ａを計測対象４に向けた状態で計測対象４に設置される。座面１１ｂは、部分球面状に形成され、台座１１の上面を成している。そして、座面１１ｂは、台座１１を計測点Ｍに配置する際、座面１１ｂの中心（傾倒支点）を計測点Ｍに一致させることができる。より詳細に説明すると、座面１１ｂは、その中心が設置面１１ａを含む仮想平面上に位置するように形成されている。本実施形態において、座面１１ｂは、半球面状に形成されている。即ち、台座１１は、半球体状に形成されている。そして、台座１１は、その半球の中心、即ち台座１１の中心が設置面１１ａを含む仮想平面上に位置するように形成されている。

【0017】

また、台座１１は、貫通孔１１ｃ及び吸着部１１ｄを有している。貫通孔１１ｃは、台座１１において傾倒支点を通るように台座１１を貫通している。より詳細に説明すると、貫通孔１１ｃは、その軸線が傾倒支点を通り、且つ設置面１１ａに直交する方向延在するように形成されている。また、貫通孔１１ｃは、指示部材１４を挿通させることができる。ここで、指示部材１４は、計測点Ｍにあてて計測点Ｍを指示する部材である。本実施形態において、指示部材１４は、貫通孔１１ｃに挿通可能な棒状の部材であって、その先端が先鋭状になっている。そして、貫通孔１１ｃは、指示部材１４の先端を計測点Ｍに当てた状態で台座１１を計測対象４に設置すると、台座１１の中心（即ち、傾倒支点）を計測点Ｍと一致させることができる。

【0018】

吸着部１１ｄは、計測点Ｍの周りの部分に着脱することができる。本実施形態において、吸着部１１ｄは、永久磁石である。但し、吸着部１１ｄは、電磁石及び吸盤等であってもよく、計測対象４に着脱可能に構成されていればよい。吸着部１１ｄは、例えば台座１１の設置面１１ａに取り付けられている。吸着部１１ｄは、金属製の計測対象４の計測点Ｍの周りの部分に吸着される。これにより、台座１１が計測対象４の計測点Ｍの周りの部分に取り付けられる。

【0019】

＜保持具＞
図２に示すように保持具１２は、台座１１上に設けられている。より詳細に説明すると、保持具１２は、台座１１の座面１１ｂに載せられ、台座１１によって摺動可能に支持されている。保持具１２は、所定方向に延在している。そして、保持具１２は、所定方向に伸縮する。このような機能を有する保持具１２は、保持具１２は、摺動部材２１と、支持部材２２と、保持部材２３とを含んでいる。

【0020】

図４に示すように摺動部材２１は、台座１１上を摺動する。摺動部材２１は、例えば所定方向に延在する円柱状に形成されている。なお、摺動部材２１の形状は、多角形の柱状や立方体状であってもよく、円柱状に限定されない。摺動部材２１は、所定方向一端に凹面２１ａを有している。凹面２１ａは、所定方向他方に凹んでいる。より詳細に説明すると、凹面２１ａは、所定方向他方に凹む部分球面状に形成されている。凹面２１ａの曲率は、座面１１ｂと同じ曲率を有している。そして、凹面２１ａは、座面１１ｂに摺接している。それ故、摺動部材２１は、傾倒支点を中心に台座１１上（又は座面１１ｂ上）を摺動する。なお、摺動部材２１は、座面２１ａに３点で接するように形成されてもよい。

【0021】

支持部材２２は、所定方向に延在する部材である。支持部材２２は、摺動部材２１に設けられている。より詳細に説明すると、支持部材２２の所定方向一端部分に摺動部材２１が設けられている。支持部材２２は、摺動部材２１を介して台座１１に設けられている。これにより、支持部材２２は、傾倒支点を中心にして傾倒される。また、支持部材２２は、所定方向に伸縮することができる。支持部材２２は、所定方向他端において、後で詳述する保持部材２３を摺動可能に支持している。このように構成されている支持部材２２は、収縮部２４と、支持部２５とを有している。

【0022】

収縮部２４は、所定方向に延在している。そして、収縮部２４の所定方向一端部には、摺動部材２１が設けられている。収縮部２４は、所定方向に収縮可能に構成されている。より詳細に説明すると、収縮部２４は、筒状の大径部分２４ａ及び小径部分２４ｂを有している。大径部分２４ａには、小径部分２４ｂが進退可能に挿入されている。収縮部２４は、大径部分２４ａに対して小径部分２４ｂを進退させることによって収縮する。そして、収縮部２４では、図示しない固定部で大径部分２４ａに小径部分２４ｂを固定することによって、伸縮した状態が維持される。なお、前述する収縮部２４の構成は、一例に過ぎず、伸縮可能であれば、他の構成であってもよい。

【0023】

支持部２５は、収縮部２４の所定方向他端部に設けられている。支持部２５は、後で詳述する保持部材２３を摺動可能に支持する。支持部２５は、例えば所定方向に延在する円柱状に形成されている。支持部２５の所定方向一端部は、収縮部２４に固定されている。そして、支持部２５は、所定方向他端部に受座２５ａを有している。受座２５ａは、所定方向一方に凹んでいる。より詳細に説明すると、受座２５ａは、所定方向一方に凹む部分球面状に形成されている。本実施形態において、受座２５ａは、球帯状に形成されている。但し、受座２５ａは、球帽状に形成されてもよい。

【0024】

図５に示すように保持部材２３は、後で詳述するリフレクタ１３を保持する。また、保持部材２３は、所定の回動中心まわりに回動可能に支持部材２２に設けられている。ここで、回動中心とは、保持部材２３にて保持されるリフレクタ１３の中心である。保持部材２３は、摺接部２６と、保持部２７と、把持部２８とを有している。

【0025】

摺接部２６は、支持部材２２の支持部２５に摺動可能に支持されている。摺接部２６は、摺接面２６ａと、取付面２６ｂとを有している。摺接面２６ａは、摺接部２６の所定方向一方側の面であって、部分球面状（例えば、球帽状）に形成されている。摺接面２６ａは、回動中心を中心とする部分球面状に形成されている。そして、摺接面２６ａは、受座２５ａの曲率と同じ曲率を有している。それ故、摺接部２６は、受座２５ａ上を摺動しながら回動中心を中心にして回動する。取付面２６ｂは、所定方向他方側の面であって、平坦に形成されている。

【0026】

保持部２７は、後述するリフレクタ１３を保持する。保持部２７は、取付面２６ｂに設置されている。保持部２７は、側面視で（即ち、所定方向に直交する方向から見て）Ｃ字状に形成されている。従って、保持部２７は、側面視で第１方向一方に開口している。なお、第１方向は、摺接部２６の厚み方向であって保持部２７の高さ方向に対応する方向に直交する方向である。保持部２７は、その中にリフレクタ１３を嵌め込むことができる。

【0027】

より詳細に説明すると、保持部２７の内周面は、リフレクタ１３の形状に合わせて凹んでいる。本実施形態において、リフレクタ１３は、後述するように球体状に形成されている。それ故、保持部２７の内周面は、高さ方向一方側（即ち、取付面２６ｂ側）において平面視円形状に切り欠かれており、球体状のリフレクタ１３を載置できるようになっている。更に、保持部２７の内周面の他の部分は、球体状のリフレクタ１３の外表面の形状に合わせて、部分的に部分球面状に凹んでいる。これにより、保持部２７は、その中（より詳しくは内周面に囲まれた空間内）にリフレクタ１３を嵌め込むことができる。そして、保持部２７は、嵌め込むことによって三方から支持される。これにより、保持部２７によってリフレクタ１３が保持される。また、保持部２７は、リフレクタ１３が嵌め込まれることによって、リフレクタ１３を所定位置に位置決めした状態で保持する。ここで所定位置とは、リフレクタ１３の中心が回動中心と一致する位置である。それ故、保持部材２３を支持部材２２（より詳しくは、支持部２５）上で摺動させた場合において、リフレクタ１３をその中心周りに回動させることができる。

【0028】

把持部２８は、保持部２７に設けられている。より詳細に説明すると、把持部２８は、保持部２７から遠ざかるように高さ方向に延在している。把持部２８は、本実施形態において棒状に形成されている。なお、把持部２８は、必ずしも棒状に限定されず、逆Ｕ字状等であってもよい。把持部２８は、把持可能に形成されている。把持部２８は、例えば治具操作者によって把持される。そして、治具操作者は、把持部２８で保持部材２３を支持部材２２の受座２５ａに押え付けながら受座２５ａ上を摺動させることができる。

【0029】

＜リフレクタ＞
図２及び図５に示すようにリフレクタ１３は、前述の通り保持具１２に保持される。より詳細に説明すると、リフレクタ１３は、保持部材２３に嵌め込まれることによって保持具１２に保持される。また、リフレクタ１３は、照射されるレーザ光Ｌを反射する。より詳細に説明すると、リフレクタ１３は、再帰反射性を有している。即ち、リフレクタ１３は、三次元計測装置３からレーザ光Ｌがリフレクタ１３に入射されると、入射方向に平行且つ入射方向と反対方向にレーザ光Ｌを反射させる。これにより、リフレクタ１３は、照射されるレーザ光Ｌを三次元計測装置３に戻すことができる。

【0030】

更に詳細に説明すると、リフレクタ１３は、球体状になっている。リフレクタ１３は、その内部にレンズ１３ａを有している。レンズ１３ａは、リフレクタ１３の外表面に形成される開口１３ｂから外側に表出している。リフレクタ１３は、レンズ１３ａに入射するレーザ光Ｌを再帰反射する。リフレクタ１３は、例えば開口１３ｂを第１方向一方に向けて保持具１２に保持されている。リフレクタ１３は、保持具１２に保持されている状態で、保持具１２に対してリフレクタ１３の中心まわりに回動することができる。これにより、リフレクタ１３は、保持具１２内において開口１３ｂの向きを変えることができる。

【0031】

＜計測治具の設置＞
三次元計測システム１では、計測対象４にある計測点Ｍに以下のような方法で計測治具２が設置される。即ち、台座１１が計測点Ｍに配置される。より詳細に説明すると、図３に示すように台座１１の貫通孔１１ｃに指示部材１４が挿通される。指示部材１４は、設置面１１ａから突き出た指示部材１４の先端を計測点Ｍに合わせるように計測対象４に突き刺される。その後、指示部材１４に沿って台座１１を計測対象４に近づけていくと、やがて台座１１の設置面１１ａが計測対象４に当接する。そうすると、台座１１は、その中心、即ち傾倒支点が計測点Ｍと一致するように計測対象４に配置される。その際、吸着部１１ｄが計測点Ｍの周りの部分に吸着される。これにより、台座１１が計測点Ｍを傾倒支点に一致させるようにして計測点Ｍの周りの部分に固定される。

【0032】

他方、保持具１２では、図２に示すようにリフレクタ１３が取り付けられる。より詳細に説明すると、保持具１２では、保持部材２３の保持部２７にリフレクタ１３が嵌め込まれる。そうすることで、保持部材２３にリフレクタ１３が保持される。この際、リフレクタ１３は、例えば開口１３ｂを第１方向一方に向くように配置される。但し、リフレクタ１３の開口１３ｂの向きは、第１方向一方に限定されず、その他の方向（例えば、第１方向一方から高さ方向一方及び他方に傾けた方向等）であってもよい。

【0033】

また、計測治具２では、図２に示すように保持具１２が台座１１に載せられる。より詳細に説明すると、保持具１２の摺動部材２１が凹面２１ａを座面１１ｂに向けた状態で台座１１の座面１１ｂ上に載せられる。そうすると、支持部材２２が摺動部材２１を介して台座１１上で摺動可能に支持される。これにより、支持部材２２が計測点Ｍを傾転中心として傾倒できるようになる。また、支持部材２２には、保持部材２３が載せられる。より詳細に説明すると、保持部材２３は、摺接部２６を支持部２５の受座２５ａに載せられる。そうすると、保持部材２３は、リフレクタ１３の中心まわりに回動可能に支持部材２２に支持される。このようにして計測治具２が組み上げられることによって、計測治具２が計測点Ｍに設置される。

【0034】

また、計測治具２では、図６の実線に示すように、計測対象４の一部やその他の障害物等によって、リフレクタ１３に向けて三次元計測装置３から発射されるレーザ光Ｌが遮られる場合がある。この場合、計測治具２では、支持部材２２の収縮部２４が伸長される（図６の二点鎖線参照）。そうすると、リフレクタ１３の位置を高くすることができる。これにより、レーザ光Ｌが遮られることなくリフレクタ１３に届かせることができる。なお、計測治具２では、図示しないが、支持部材２２の収縮部２４を収縮させることによっても、レーザ光Ｌに対して計測対象４の一部やその他の障害物等を避けるようにリフレクタ１３を配置することができる。

【0035】

＜三次元計測システムの計測方法＞
図１に示すように、三次元計測システム１では、まず前述する方法で計測治具２が計測点Ｍに設置される。三次元計測装置３は、計測治具２から離れた位置、例えば床等に設置されている。三次元計測装置３は、測定部３ａを上下及び左右に回転させながらレーザ光Ｌを発射する。レーザ光Ｌが計測治具２のリフレクタ１３に照射されてレンズ１３ａに入射すると、反射光が三次元計測装置３に戻される。そうすると、三次元計測装置３は、反射光に基づいてリフレクタ１３の中心の位置（以下、「中心位置」という）を算出する。

【0036】

三次元計測システム１では、図７に示すように計測点Ｍを傾倒支点にして計測治具２の保持具１２を治具操作者が傾倒させる（図７の二点鎖線参照）。これにより、三次元計測装置３は、複数箇所でリフレクタ１３の中心位置が算出される。より詳細に説明すると、治具操作者は、三次元計測装置３からレーザ光Ｌを発射している間、即ち計測中において保持具１２を台座１１上（即ち、座面１１ｂ）に沿って様々な方向に摺動させる。これにより、保持具１２が平面視で３６０度、種々の方向に傾倒される。そうすると、リフレクタ１３は、例えば図８において半球面上の一点鎖線で示される計測範囲Ｒ内で動かされる。三次元計測装置３は、治具操作者が計測中に一点鎖線の計測範囲Ｒ内で動かすことによって、計測範囲Ｒ内の複数箇所においてリフレクタ１３の中心位置を取得する。複数箇所のリフレクタ１３の中心位置は、計測点Ｍ（即ち傾倒支点）を中心とする半球面上にある位置である。従って、三次元計測装置３は、複数箇所のリフレクタ１３の中心位置に基づいて計測点Ｍの位置を算出することができる。このようにして、三次元計測システム１は、三次元計測装置３と計測治具２とを協働させて、計測点Ｍの位置を算出する。

【0037】

なお、計測治具２では、保持具１２を傾倒させた際にリフレクタ１３の向き、即ちレンズ１３ａの向きが傾倒角度に応じて変化する。それ故、保持具１２では、傾倒角度に応じて保持部材２３を支持部材２２上で摺動させてリフレクタ１３の中心まわりに回動させることによって、リフレクタ１３の向きが変えられる。これにより、保持具１２を傾倒させた際にもレーザ光Ｌがリフレクタ１３のレンズ１３ａに照射されるようにすることができる。

【0038】

本実施形態の計測治具２では、保持具１２が傾倒支点を中心に台座１１上を摺動する摺動部材21を含む。それ故、保持具１２を傾倒させる際、保持具１２の傾倒支点が計測点Ｍからずれることが抑制されると共に、より大きい角度で保持具１２を傾倒させることができる。これにより、計測点Ｍの位置の計測に関して精度を向上させることができる。

【0039】

また、本実施形態の計測治具２では、台座１１が傾倒支点を中心とする部分球面状に形成される座面１１ｂを含む。また、摺動部材２１が座面１１ｂと同じ曲率を有し、且つ座面１１ｂに摺接する凹面２１ａを有する。それ故、摺動部材２１が座面１１ｂ上を摺動する際、座面１１ｂと凹面２１ａとが摺接する面積を確保することができる。それ故、傾倒支点が計測点Ｍからずれることを更に抑制することができる。

【0040】

また、本実施形態の計測治具２では、保持部材２３がリフレクタ１３をその中心まわりに回動可能に保持している。それ故、傾倒支点からリフレクタ１３の中心Ｏまでの距離（即ち、計測点Ｍから中心Ｏまでの距離）Ｌ１を変えることなく、リフレクタ１３の向きを変えることができる（図７参照）。これにより、計測時においてより大きい角度で保持具１２を傾倒させることができる。即ち、従来の計測治具の計測範囲Ｒ１に比べて計測治具２における計測範囲Ｒを広げることができる（図８の一点鎖線の計測範囲Ｒと二点鎖線の計測範囲Ｒ１参照）ので、計測点Ｍの位置の計測に関して精度を更に向上させることができる。

【0041】

また、本実施形態の計測治具２では、保持部材２３がリフレクタ１３の中心周りに回動可能に支持部材２２に設けられている。それ故、傾倒支点からリフレクタ１３の中心Ｏまでの距離（即ち、計測点Ｍから中心Ｏまでの距離）Ｌ１を変えることなく、リフレクタ１３の向きを変えることができる。これにより、計測時においてより大きい角度で保持具１２を傾倒させることができる。即ち、従来の計測治具の計測範囲Ｒ１に比べて計測治具２における計測範囲Ｒを広げることができる（図８の一点鎖線の計測範囲Ｒ及び二点鎖線の計測範囲Ｒ１参照）ので、計測点Ｍの位置の計測に関して精度を更に向上させることができる。

【0042】

また、本実施形態の計測治具２では、支持部材２２が所定方向に伸縮する。それ故、リフレクタ１３を台座１１に近づけたり台座１１から離したりすることができる。そうすると、レーザ光Ｌが計測対象４又はその他の障害物等によって遮られるような場合、支持部材２２を伸縮させることによってリフレクタ１３をレーザ光Ｌが届くところまで動かすことができる。これにより、リフレクタ１３にレーザ光Ｌを照射すべく計測中に三次元計測装置３を移動させることが抑制される。

【0043】

また、本実施形態の計測治具２では、傾倒支点を通り、且つ計測点Ｍに当てて計測点Ｍを指示する指示部材１４を挿通させる貫通孔１１ｃを台座１１が含んでいる。それ故、傾倒支点を精度よく計測点Ｍに合わせることができる。これにより、計測点Ｍの位置の計測に関して精度を更に向上させることができる。

【0044】

また、本実施形態の計測治具２では、台座１１が計測点Ｍの周りの部分に着脱可能な吸着部１１ｄを含む。それ故、計測点Ｍに指示部材１４を当てた後、計測対象４に容易に固定することができる。これにより、計測対象４を台座１１に取り付ける際に台座１１が計測点Ｍからずれることを抑制することができる。従って、計測点Ｍの位置の計測に関して精度を更に向上させることができる。

【0045】

本実施形態の三次元計測システム１では、計測点Ｍの位置の計測に関して精度を更に向上させることができる。

【0046】

［第２実施形態］
第２実施形態の三次元計測システム１Ａは、第１実施形態の三次元計測システム１と構成が類似している。従って、第２実施形態の三次元計測システム１Ａの構成については、主に第１実施形態の三次元計測システム１と異なる点が説明され、同一の構成については同一の符号を付して説明が省略される。

【0047】

第２実施形態の三次元計測システム１Ａは、三次元計測装置３と、図９に示す計測治具２Ａとを備えている。また、計測治具２Ａもまた、計測点Ｍに配置される。計測治具２は、台座１１と、保持具１２Ａと、リフレクタ１３とを備えている。保持具１２Ａは、摺動部材２１と、支持部材２２と、保持部材２３Ａとを含んでいる。

【0048】

図１０に示すように保持部材２３Ａは、リフレクタ１３を保持する。また、保持部材２３Ａは、回動中心（即ち、リフレクタ１３の中心）まわりに回動可能に支持部材２２に設けられている。保持部材２３Ａは、摺接部２６Ａと、保持部２７Ａと、把持部２８Ａとを有している。

【0049】

摺接部２６Ａは、支持部材２２の支持部２５に摺動可能に支持されている。摺接部２６Ａは、摺接面２６ａと、取付面２６ｂとを有している。更に、摺接部２６Ａでは、その一部分が切り欠かれている。即ち、摺接部２６Ａは、切欠き２６ｃを有している。より詳細に説明すると、より詳細に説明すると、摺接部２６Ａは、第１方向一方側において第１方向に直交する仮想平面で切断するように切り欠かれている。即ち、切欠き２６ｃは、摺接部２６Ａの第１方向一方側を平面視弓形に切り欠くように摺接部２６Ａに形成されている。

【0050】

保持部２７Ａは、平面視でＣ字状に形成されている。即ち、保持部２７Ａは、平面視で第１方向一方に開口している。また、保持部２７Ａは、側面視で逆Ｆ字状に形成されている。即ち、保持部２７Ａは、摺接面２６ａ側の部分がかさ高に形成されている。保持部２７Ａは、摺接面２６ａ側、第１方向他方側、第２方向両側の四方から囲むように、保持部２７Ａの中にリフレクタ１３を嵌め込むことができる。なお、第２方向は、高さ方向及び第１方向に直交する方向である。また、摺接面２６ａ側の部分がかさ高に形成されているので、保持部２７Ａは、リフレクタ１３を摺接面２６ａから離して配置することができる。更に、保持部２７Ａでは、摺接面２６ａ側、第１方向他方側、第２方向両側において内周面がリフレクタ１３の形状に合わせて凹んでいる。即ち、保持部２７Ａでは、前述する四方の内周面の各々は、部分的に部分球面状に凹んでいる。これにより、保持部２７Ａは、その中（より詳しくは内周面に囲まれた空間内）にリフレクタ１３を嵌め込むことができる。そして、保持部２７Ａは、リフレクタ１３を嵌め込んだ状態でリフレクタ１３を所定位置（本実施形態において、回動中心とリフレクタ１３の中心が一致する位置）に位置決めした状態で保持する。これにより、保持部材２３Ａを支持部材２２（より詳しくは、支持部２５）上で摺動させた場合において、リフレクタ１３をその中心周りに回動させることができる。

【0051】

把持部２８Ａは、把持可能に保持部２７Ａに設けられている。より詳細に説明すると、把持部２８Ａは、保持部２７Ａの第１方向他方側部分から高さ方向に延在している。治具操作者は、把持部２８Ａで保持部材２３を支持部材２２の受座２５ａに押え付けながら受座２５ａ上を摺動させることができる。

【0052】

このように構成されている三次元計測システム１Ａでは、第１実施形態の三次元計測システム１と同様の方法で、計測治具２Ａが計測点Ｍに設置される。また、三次元計測システム１Ａでは、三次元計測装置３と計測治具２Ａとを協働させることによって、第１実施形態の三次元計測システム１と同様の方法で計測点Ｍの位置が計測される。

【0053】

また、計測治具２Ａでは、摺接部２６Ａが切欠き２６ｃを有している。それ故、リフレクタ１３を保持部２７内で摺接部２６Ａ側に回動させた際に、リフレクタ１３のレンズ１３ａが摺接部２６Ａに被り難くすることができる。例えば、保持具１２を第１方向他方側に傾倒させる場合、レーザ光Ｌをレンズ１３ａに照射させるべく、リフレクタ１３を摺接部２６Ａ側に回動させる必要がある。計測治具２Ａでは、摺接部２６Ａ側に回動させた際に、リフレクタ１３のレンズ１３ａが摺接部２６Ａに被り難くいので、より大きく保持具１２を第１方向他方側に傾倒させることができる。

【0054】

また、計測治具２Ａでは、保持部２７の取付面２６ｂ側の部分がかさ高に形成されている。それ故、リフレクタ１３を保持部２７内で摺接部２６Ａ側に回動させた際に、リフレクタ１３のレンズ１３ａが摺接部２６Ａに被り難くすることができる。従って、計測治具２Ａでは、より大きく保持具１２を第１方向他方側に傾倒させることができる。

【0055】

その他、第２実施形態の三次元計測システム１Ａ及び計測治具２Ａは、第１実施形態の三次元計測システム１及び計測治具２と同様の作用効果を奏する。

【0056】

［その他の形態］
第１及び第２実施形態の計測治具２，２Ａでは、台座１１上を保持具１２，１２が摺動することによって保持具１２，１２Ａが傾動するが、保持具１２が台座１１に自在継手等によって傾動可能に設けられてもよい。また、摺動部材２１は、必ずしも凹面２１ａを有している必要はない。例えば、摺動部材２１は、所定方向一端に３つの突起を有してもよい。そして、摺動部材２１を３つの突起によって座面１１ｂに３点支持させることによって摺動部材２１を座面１１ｂに沿って摺動させることができる。それ故、３つの突起であっても計測点Ｍを傾倒支点にして保持具１２を傾倒させることができる。

【0057】

第１及び第２実施形態の計測治具２，２Ａでは、保持部材２３，２３Ａが支持部材２２上（より詳細に説明すると、支持部２５上）に設けられている。しかし、図１１に示す計測治具２Ｂのように、保持具１２Ｂにおいて保持部材２３Ｂが支持部材２２の側面（より詳細に説明すると、支持部２５の側面）に設けられてもよい。より詳細に説明すると、保持部材２３Ｂは、永久磁石を有する円環状の部材である。保持部材２３Ｂは、前述の通り、支持部２５の側面に設けられる。リフレクタ１３は、保持部材２３Ｂの中央の孔２３ａにリフレクタ１３の球帽部分を入れた状態で保持部材２３Ｂに吸着させる。このように構成される計測治具２Ｂでは、計測点Ｍを傾倒支点にして保持具１２Ｂを傾倒させると、計測治具２，２Ａと同様にリフレクタ１３を広い範囲で動かすことができる。

【0058】

更に、第１及び第２実施形態の計測治具２，２Ａでは、支持部材２２が所定方向に伸縮するが、必ずしも支持部材２２が伸縮しなくてもよい。また、台座１１に貫通孔１１ｃが形成されているが、貫通孔１１ｃは形成されていなくてもよい。また、台座１１は、吸着部１１ｄを有しなくてもよい。

【0059】

＜例示的な実施形態＞
第１の局面における計測治具は、三次元計測装置から照射されるレーザ光を反射する計測治具であって、計測点に配置される台座と、計測点を傾倒支点にして傾倒可能に前記台座に設けられる保持具と、前記保持具に保持され、照射されるレーザ光を反射するリフレクタと、を備え、前記保持具は、前記台座上を摺動する摺動部材を含み、前記摺動部材は、前記傾倒支点を中心に前記台座上を摺動するものである。

【0060】

上記局面に従えば、保持具が傾倒支点を中心に台座上を摺動する摺動部材を含む。それ故、保持具を傾倒させる際、保持具の傾倒支点が計測点からずれることが抑制されると共に、より大きい角度で保持具を傾倒させることができる。これにより、計測点の三次元位置の計測に関して精度を向上させることができる。

【0061】

第２の局面における計測治具では、第１の局面の計測治具において、前記台座は、前記傾倒支点を中心とする部分で球面状に形成される座面を含み、前記摺動部材は、前記座面と同じ曲率を有し、且つ前記座面に摺接する凹面を有する。

【0062】

上記局面に従えば、台座が傾倒支点を中心とする部分球面状に形成される座面を含む。また、摺動部材が座面と同じ曲率を有し、且つ座面に摺接する凹面を有する。それ故、摺動部材が座面上を摺動する際、座面と凹面とが摺接する面積を確保することができる。それ故、傾倒支点が計測点からずれることを更に抑制することができる。

【0063】

第３の局面における計測治具では、第２の局面の計測治具において、前記保持具は、前記リフレクタを該リフレクタの中心まわりに回動可能に保持している。

【0064】

上記局面に従えば、保持部材がリフレクタをその中心まわりに回動可能に保持している。それ故、傾倒支点からリフレクタの中心までの距離（即ち、計測点からリフレクタの中心までの距離）を変えることなく、リフレクタの向きを変えることができる。これにより、計測時においてより大きい角度で保持具を傾倒させることができる。従って、計測点の三次元位置の計測に関して精度を更に向上させることができる。

【0065】

第４の局面における計測治具では、第１乃至３の何れか１つの局面の計測治具において、前記保持具は、所定方向に延在する支持部材と、前記リフレクタを保持する保持部材とを含み、前記支持部材は、傾倒支点を中心にして傾倒可能に前記台座に設けられ、前記保持部材は、前記リフレクタの中心まわりに回動可能に前記支持部材に設けられている。

【0066】

上記局面に従えば、保持部材がリフレクタの中心まわりに回動可能に支持部材に設けられている。それ故、傾倒支点からリフレクタの中心までの距離（即ち、計測点からリフレクタの中心までの距離）を変えることなく、リフレクタの向きを変えることができる。これにより、計測時においてより大きい角度で保持具を傾倒させることができる。従って、計測点の三次元位置の計測に関して精度を更に向上させることができる。

【0067】

第５の局面における計測治具では、第４の局面の計測治具において、前記支持部材は、所定方向に伸縮する。

【0068】

上記局面に従えば、支持部材が所定方向に伸縮する。それ故、リフレクタを台座に近づけたり台座から離したりすることができる。そうすると、レーザ光が計測対象又はその他の障害物等によって遮られるような場合、支持部材を伸縮させることによってリフレクタをレーザ光が届くところまで動かすことができる。これにより、計測中に三次元計測装置３を移動させることが抑制される。

【0069】

第６の局面における計測治具では、第１乃至５の何れかに１つの局面の計測治具において、前記台座は、傾倒支点を通るように前記台座を貫通し、且つ前記計測点に当てて前記計測点を指示する指示部材を挿通させる貫通孔を含んでいる。

【0070】

上記局面に従えば、傾倒支点を通り、且つ計測点に当てて計測点を指示する指示部材を挿通させる貫通孔を台座が含んでいる。それ故、傾倒支点を精度よく計測点に合わせることができる。これにより、計測点の三次元位置の計測に関して精度を更に向上させることができる。

【0071】

第７の局面における計測治具では、第６の局面の計測治具において、前記台座は、前記計測点の周りの部分に着脱可能な吸着部を含む。

【0072】

上記局面に従えば、台座が計測点の周りの部分に着脱可能な吸着部を含む。それ故、計測点に指示部材を押し当てた後、計測対象に容易に固定することができる。これにより、計測点が傾倒支点からずれた状態で台座が計測対象に配置されることを抑制することができる。従って、計測点の三次元位置の計測に関して精度を更に向上させることができる。

【0073】

第８の局面における三次元計測システムは、第１乃至第７の何れか１つの計測治具と、レーザ光を発射し、前記計測治具によって反射されたレーザ光に基づいて前記計測点の三次元位置を計測する前記三次元計測装置とを備えるものである。

【0074】

上記局面に従えば、計測点の三次元位置の計測に関して精度を更に向上させることができる。

【符号の説明】

【0075】

１，１Ａ 三次元計測システム
２，２Ａ，２Ｂ 計測治具
３ 三次元計測装置
４ 計測対象
１１ 台座
１１ｂ 座面
１１ｃ 貫通孔
１１ｄ 吸着部
１２，１２Ａ，１２Ｂ 保持具
１３ リフレクタ
１４ 指示部材
２１ 摺動部材
２１ａ 凹面
２２ 支持部材
２３，２３Ａ，２３Ｂ 保持部材
２７，２７Ａ 保持部
Ｌ レーザ光
Ｍ 計測点
Ｏ 中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】