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CN110794418B - 测量装置 - Google Patents

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CN110794418B CN201910712179.6A CN201910712179A CN110794418B CN 110794418 B CN110794418 B CN 110794418B CN 201910712179 A CN201910712179 A CN 201910712179A CN 110794418 B CN110794418 B CN 110794418B
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Abstract

本发明具备将直线偏振光的测距光向测定对象物照射的投光光学系统、接受来自前述测定对象物的反射测距光的受光光学系统、选择由该受光光学系统受光的前述反射测距光的偏振光的偏振光选择部、基于前述反射测距光的受光结果控制距离测定的计算控制部，该计算控制部构成为，基于由于前述偏振光选择部的偏振光的选择产生的受光量的变化，对前述测定对象物的测距结果赋予材质信息。

Description

测量装置
技术领域
本发明涉及能够取得测定对象物的点群数据的测量装置。
背景技术
作为测量装置，有全站仪、三维激光扫描器。全站仪用于进行测定对象点的测定的情况。三维激光扫描器将测定对象物的形状作为具有三维坐标的无数个点的集合、即三维点群数据取得。
近年来，使用基于由三维激光扫描器取得的点群数据而将点群数据所包括的配管、结构用钢的数据根据形状自动检测的软件。借助该软件，将主要根据工业规格设定的尺寸的零件的CAD数据取代为点群数据，减少数据量，使与设计CAD数据的比较变得容易，实现作业的效率化。
例如，从取得的点群数据的形状提取配管而为了使适合该配管的尺寸的配管与点群一致，需要相对于全部点群数据判断点群形状是否为圆筒形。因此，处理花费时间，有作业效率变差的问题。
发明内容
本发明的目的为，提供能够缩短从取得的点群数据提取对应的物体的时间的测量装置。
为了实现上述目的，本发明的测量装置具备投光光学系统、受光光学系统、偏振光选择部、托架部、扫描镜、水平角检测部、铅垂角检测部、计算控制部，前述投光光学系统将直线偏振光的测距光向测定对象物照射，前述受光光学系统接受来自前述测定对象物的反射测距光，前述偏振光选择部选择被该受光光学系统接受的前述反射测距光的偏振光，前述托架部借助水平旋转马达以水平旋转轴为中心水平旋转，前述扫描镜设置于该托架部，借助铅垂旋转马达以铅垂旋转轴为中心铅垂旋转，将来自前述投光光学系统的前述测距光向前述测定对象物照射，并且使来自该测定对象物的前述反射测距光向前述受光光学系统入射，前述水平角检测部检测前述托架部的水平角，前述铅垂角检测部检测前述扫描镜的铅垂角，前述计算控制部基于前述反射测距光的受光结果控制距离测定、前述托架部的旋转、前述扫描镜的旋转，该计算控制部构成为，基于由于前述偏振光选择部的偏振光的选择产生的受光量的变化，对前述测定对象物的测距结果赋予材质信息。
此外，在优选的技术方案的测量装置中，前述偏振光选择部是使前述反射测距光分离成P偏振光和S偏振光的偏振光分束器，前述受光光学系统具有设置于前述偏振光分束器的透过光轴上的第1受光部、设置于前述偏振光分束器的反射光轴上的第2受光部，前述计算控制部比较由前述第1受光部检测的受光量和由前述第2受光部检测的受光量。
此外，优选的技术方案的测量装置还具备设置于前述测距光和前述反射测距光的共通光路上的1/4波长板。
此外，优选的技术方案的测量装置还具备分别设置于前述测距光上和前述反射测距光的光轴上的1/4波长板。
此外，在优选的技术方案的测量装置中，前述偏振光选择部由能够插入和脱离地设置于前述反射测距光的光轴上的偏振光板、使该偏振光板插入和脱离的偏振光板驱动部构成，前述计算控制部比较透过前述偏振光板而被前述受光光学系统接受的前述反射测距光的受光量和不透过前述偏振光板而被前述受光光学系统接受的前述反射测距光的受光量。
此外，在优选的技术方案的测量装置中，前述偏振光选择部是使前述测距光分离成P偏振光和S偏振光的偏振光分束器，前述投光光学系统由设置于前述偏振光分束器的透过光轴上而射出前述直线偏振光的前述测距光的第1光源部、设置于前述偏振光分束器的反射光轴上而射出与前述直线偏振光正交的直线偏振光的测距光的第2光源部、设置于前述反射测距光的光轴上的偏振光板构成，前述计算控制部比较从前述第1光源部和前述第2光源部射出前述测距光而被前述受光光学系统检测的各前述测距光的受光量。
此外，在优选的技术方案的测量装置中，前述偏振光选择部由能够插入和脱离地设置于前述测距光的光轴上的1/2波长板、使该1/2波长板插入和脱离的波长板驱动部、设置于前述反射测距光的光轴上的偏振光板构成，前述计算控制部比较透过前述1/2波长板而被前述受光光学系统接受的前述反射测距光的受光量、不透过前述1/2波长板而被前述受光光学系统接受的前述反射测距光的受光量。
此外，在优选的技术方案的测量装置中，前述偏振光板具有仅使与前述测距光相同的直线偏振光的光透过的光学特性。
进而，此外，在优选的技术方案的测量装置中，前述偏振光板具有仅使与前述测距光正交的直线偏振光的光透过的光学特性。
根据本发明，具备投光光学系统、受光光学系统、偏振光选择部、托架部、扫描镜、水平角检测部、铅垂角检测部、计算控制部，前述投光光学系统将直线偏振光的测距光向测定对象物照射，前述受光光学系统接受来自前述测定对象物的反射测距光，前述偏振光选择部选择被该受光光学系统接受的前述反射测距光的偏振光，前述托架部借助水平旋转马达以水平旋转轴为中心水平旋转，前述扫描镜设置于该托架部，借助铅垂旋转马达以铅垂旋转轴为中心铅垂旋转，将来自前述投光光学系统的前述测距光向前述测定对象物照射，并且使来自该测定对象物的前述反射测距光向前述受光光学系统入射，前述水平角检测部检测前述托架部的水平角，前述铅垂角检测部检测前述扫描镜的铅垂角，前述计算控制部基于前述反射测距光的受光结果控制距离测定、前述托架部的旋转、前述扫描镜的旋转，该计算控制部构成为，基于由于前述偏振光选择部的偏振光的选择产生的受光量的变化，对前述测定对象物的测距结果赋予材质信息，从点群数据提取配管等金属制零件时，仅对于判断成金属制的点群判断点群形状是否是圆筒形即可，所以能够缩短处理时间，能够实现作业效率的提高。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施例的测量装置的正剖视图。
图2(A)是表示第1实施例的距离测定部的光学系统的概略结构图，图2(B)是说明光源部和受光部的光量的关系的说明图。
图3(A)是表示第2实施例的距离测定部的光学系统的概略结构图，图3(B)是说明光源部和受光部的光量的关系的说明图。
图4(A)是表示第3实施例的距离测定部的光学系统的概略结构图，图4(B)是说明光源部和受光部的光量的关系的说明图。
图5(A)是表示第4的实施例的距离测定部的光学系统的概略结构图，图5(B)是说明光源部和受光部的光量的关系的说明图。
图6(A)是表示第5的实施例的距离测定部的光学系统的概略结构图，图6(B)是说明光源部和受光部的光量的关系的说明图。
图7(A)是表示第6的实施例的距离测定部的光学系统的概略结构图，图7(B)是说明光源部和受光部的光量的关系的说明图。
图8(A)是表示第7的实施例的距离测定部的光学系统的概略结构图，图8(B)是说明光源部和受光部的光量的关系的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施例。
首先，在图1中，对本发明的第1实施例的测量装置进行说明。
激光扫描器1具有安装于图中未示出的三脚架的校准部2、设置于该校准部2的扫描器主体3。
前述校准部2具有校准螺纹件4，借助该校准螺纹件4进行前述扫描器主体3的校准。
前述测量装置主体3具备固定部5、托架部6、水平旋转轴7、水平旋转轴承8、作为水平旋转驱动部的水平旋转马达9、作为水平角检测部的水平角编码器11、铅垂旋转轴12、铅垂旋转轴承13、作为铅垂旋转驱动部的铅垂旋转马达14、作为铅垂角检测部的铅垂角编码器15、铅垂旋转部即扫描镜16、兼用为操作部和显示部的操作面板17、计算控制部18、储存部19、构成为光波距离计(EDM)的距离测定部21等。
前述水平旋转轴承8固定于前述固定部5。前述水平旋转轴7具有铅垂的轴心7a，前述水平旋转轴7被旋转自如地支承于前述水平旋转轴承8。此外，前述托架部6被支承于前述水平旋转轴7，前述托架部6在水平方向上与前述水平旋转轴7一体地旋转。
在前述水平旋转轴承8和前述托架部6之间设置有前述水平旋转马达9，该水平旋转马达9被前述计算控制部18控制。该计算控制部18借助前述水平旋转马达9以前述轴心7a为中心使前述托架部6旋转。
前述托架部6相对于前述固定部5的相对旋转角被前述水平角编码器11检测。来自该水平角编码器11的检测信号被向前述计算控制部18输入，由该计算控制部18计算水平角数据。前述计算控制部18基于前述水平角数据进行相对于前述水平旋转马达9的反馈控制。
此外，在前述托架部6设置有具有水平的轴心12a的前述铅垂旋转轴12。该铅垂旋转轴12经由前述铅垂旋转轴承13旋转自如。另外，前述轴心7a和前述轴心12a的交点为测距光的射出位置，为前述扫描器主体3的坐标系的原点。
在前述托架部6形成有凹部20。前述铅垂旋转轴12的一端部向前述凹部20内伸出。在前述一端部固接有前述扫描镜16，该扫描镜16被收纳于前述凹部20。此外，在前述铅垂旋转轴12的另一端部设置有前述铅垂角编码器15。
在前述铅垂旋转轴12设置有前述铅垂旋转马达14，该铅垂旋转马达14被前述计算控制部18控制。该计算控制部18借助前述铅垂旋转马达14使前述铅垂旋转轴12旋转，前述扫描镜16以前述轴心12a为中心旋转。
前述扫描镜16的旋转角被前述铅垂角编码器15检测，检测信号被向前述计算控制部18输入。该计算控制部18基于检测信号计算前述扫描镜16的铅垂角数据，基于该铅垂角数据进行相对于前述铅垂旋转马达14的反馈控制。
此外，作为前述计算控制部18，使用通用CPU或本装置专用的CPU。由前述计算控制部18计算的水平角数据、铅垂角数据、测距结果、受光量信息(后述)、材质信息(后述)被保存于前述储存部19。保存有水平角数据、铅垂角数据、测距结果、受光量信息、材质信息的前述储存部19的一部分可以是相对于前述托架部6能够装卸，或也可以是能够经由图中未示出的通信机构向外部储存装置、外部数据处理装置送出数据。
此外，作为前述储存部19，使用硬盘驱动器、存储卡、半导体存储器等。在前述储存部19保存有用于进行测定点的测距、测角的程序、用于使前述水平旋转马达9、前述铅垂旋转马达14驱动的程序、用于分别检测后述的P偏振光和S偏振光的受光量的程序、用于基于后述的各受光量判断测定对象物是金属制还是非金属制的程序等程序。前述计算控制部18基于保存于前述储存部19的各程序执行本发明的实施例的各种处理。
前述操作面板17例如是触控面板，兼用作进行测距的指示、测定条件、例如测定点间隔的改变等的操作部、显示测距结果、材质信息等的显示部。
接着，在图2(A)中，对前述距离测定部21进行说明。
该距离测定部21具有投光光学系统25和受光光学系统29。前述投光光学系统25具有设置于投光光轴23上的光源部24、投光透镜32、反光镜33、设置于该反光镜33的反射光轴上的分束器34。此外，前述受光光学系统29具有设置于受光光轴26上的第1受光部27、作为偏振光选择部的受光偏振光分束器28、受光透镜35、设置于前述受光偏振光分束器28的反射光轴上的第2受光部31。
另外，前述分束器34设置于前述投光光轴23和前述受光光轴26的交叉位置。此外，前述受光光轴26与前述受光偏振光分束器28的透过光轴一致。
前述光源部24是激光二极管(LD)等发光元件，将既定的直线偏振光、例如P偏振光的激光光线作为测距光在前述投光光轴23上脉冲发光或突发发光(断续发光)。
前述反光镜33将前述测距光以直角偏转。此外，前述分束器34具有将前述测距光的一部分反射而将被测定对象物反射的反射测距光的一部分透过的光学特性。进而，前述分束器34将前述测距光向前述受光光轴26上偏转。
前述受光偏振光分束器28具有将反射测距光的P偏振光的光透过而将S偏振光的光反射的光学特性。
前述第1受光部27例如是崩溃光电二极管(APD)等受光元件，检测在前述受光偏振光分束器28透过的P偏振光的反射测距光的光量。此外，前述第2受光部31例如是APD等受光元件，检测在前述受光偏振光分束器28反射的S偏振光的反射测距光的光量。由前述第1受光部27及前述第2受光部31检测的光量分别被存储于前述储存部19。另外，前述第1受光部27和前述受光偏振光分束器28之间的光路长、前述第2受光部31和前述受光偏振光分束器28之间的光路长一致。
对由前述测量装置1进行测距的情况进行说明。
从前述光源部24射出P偏振光的脉冲光或突发光的测距光。该测距光透过前述投光透镜32后，被前述反光镜33、前述分束器34依次反射。被该分束器34反射的测距光向前述扫描镜16入射。
向该扫描镜16入射的测距光的光轴与前述轴心12a一致，测距光被前述扫描镜16以直角偏转。该扫描镜16以前述轴心12a为中心旋转，由此，前述测距光与前述轴心12a正交，且在包括前述轴心7a的平面内被旋转(扫描)。被前述扫描镜16反射的测距光被向测定对象物的既定的测定点(照射点)照射，测定对象物被扫描。
被测定点反射的反射测距光向前述扫描镜16入射，被该扫描镜16以直角反射。被该扫描镜16反射的反射测距光透过前述分束器34、前述受光透镜35向前述受光偏振光分束器28入射。向该受光偏振光分束器28入射的反射测距光中的P偏振光的光透过前述受光偏振光分束器28而被前述第1受光部27受光。向前述受光偏振光分束器28入射的反射测距光中的S偏振光的光被前述受光偏振光分束器28反射而被前述第2受光部31受光。
图2(B)是表示从前述光源部24射出的测距光的射出光量36、被前述第1受光部27接受的P偏振光的反射测距光的受光量37a、38a、被前述第2受光部31接受的S偏振光的相反测距光的受光量37b、38b的关系的图表。
另外，图2(B)中，横轴表示时间，波形的大小表示光量的大小。此外，图2(B)中，37a、37b表示测定对象物为金属制的情况的前述第1受光部27和前述第2受光部31的受光量。此外，图2(B)中，38a、38b表示测定对象物为非金属制的情况的前述第1受光部27和前述第2受光部31的受光量。进而，在图2(B)中，为了方便，使测定对象物为金属制和非金属制的情况下前述第1受光部27和前述第2受光部31的受光量的总和相等。
这里，可知，金属制的测定对象物的情况下，即有导通的测定对象物的情况下，测距光在将偏振光特性保存的状态下被反射。因此，相对于金属制的测定对象物射出P偏振光的测距光的情况下，如图2(B)所示，与前述第2受光部31的前述受光量37b相比，前述第1受光部27的前述受光量37a被检测为较大。
另一方面，非金属制的测定对象物的情况下，即不导通的测定对象物的情况下，可知反射测距光不保存偏振光特性而被反射。因此，相对于非金属制的测定对象物射出P偏振光的测距光的情况下，来自测定对象物的反射测距光中混有P偏振光的光和S偏振光的光。因此，如图2(B)所示，前述第1受光部27的前述受光量38a和前述第2受光部31的前述受光量38b被检测为大致相同的大小。
因此，通过将测距光的P偏振光和S偏振光的光量、反射测距光的P偏振光和S偏振光的光量比较，前述计算控制部18能够判断测定对象物是金属制的还是非金属制的。或者，通过比较前述第1受光部27的受光结果、前述第2受光部31的受光结果，前述计算控制部18能够判断测定对象物是金属制的还是非金属制的。
前述计算控制部18基于前述光源部24的发光的时机、前述第1受光部27和前述第2受光部31的反射测距光的受光时机的时间差(即，脉冲光的往返时间)和光速，以测距光的每一个脉冲执行测距(飞行时间)。此外，前述计算控制部18能够改变前述光源部24的发光时机、即脉冲间隔。
此外，前述计算控制部18基于前述第1受光部27和前述第2受光部31的受光结果判断测定点存在的测定对象物是金属制的还是非金属制的。另外，作为进行测距的情况的受光信号，使用来自前述第1受光部27的受光信号、来自前述第2受光部31的受光信号的和。通过使用前述第1受光部27和前述第2受光部31的受光信号的和，防止将P偏振光和S偏振光分割的情况的受光光量的下降。由测距所得到的测距数据和关于测定对象物为金属制或非金属制的判断数据(材质信息)与各个测定点建立关联而被保存于前述储存部19。
进而，前述托架部6和前述扫描镜16分别定速旋转，通过该扫描镜16的铅垂方向的旋转和前述托架部6的水平方向的旋转的协作，测距光被二维扫描。此外，通过每个脉冲光的测距得到测距数据(斜距离)，通过借助前述铅垂角编码器15、前述水平角编码器11针对各个脉冲光检测铅垂角、水平角，能够取得铅垂角数据、水平角数据。根据铅垂角数据、水平角数据、距离数据、判断数据，能够取得对于各个点赋予材质信息的测定对象物的三维的点群数据(位置信息)。
如上所述，在第1实施例中，在前述受光光轴26上设置前述受光偏振光分束器28，能够分别检测反射测距光的P偏振光的光量和S偏振光的光量，所以能够基于测距光的P偏振光和S偏振光的比例、反射测距光的P偏振光和S偏振光的比例判断测定对象物是金属制的还是非金属制的。
因此，例如从点群数据提取配管时，仅对于判断成金属制的点群判断点群形状是否为圆筒形即可，所以能够缩短处理时间，实现作业效率的提高。
此外，仅对于以往的前述距离测定部21设置前述受光偏振光分束器28和前述第2受光部31即可，所以无需追加大型的装置。因此，能够在不使前述测量装置1大型化的情况下追加测定对象物的材质判断功能。
接着，在图3(A)、图3(B)中，对本发明的第2实施例进行说明。另外，在图3(A)、图3(B)中，对于与图2(A)、图2(B)中相同的部件标注相同的附图标记而省略其说明。
在第2实施例的距离测定部21中，与受光光轴26的分束器34相比在测定对象物侧，即在测距光和反射测距光的共通光路上设置于赋予λ/4的相位差的1/4波长板39。另外，该1/4波长板39具有相对于偏振光面赋予λ/4的相位差的光学特性。其他结构与第1实施例相同。
从光源部24射出的P偏振光的脉冲光或突发光的测距光透过投光透镜32后，被反光镜33、前述分束器34依次反射。被该分束器34反射的测距光透过前述1/4波长板39。测距光透过前述1/4波长板39的过程中，对偏振光面赋予λ/4的相位差，成为圆偏振光的测距光。
测距光经由扫描镜16(参照图1)向测定对象物照射。被测定对象物反射的反射测距光经由前述扫描镜16再次向前述1/4波长板39入射。测定对象物为金属制的情况下，偏振光被保存。因此，透过前述1/4波长板39的过程中，圆偏振光的反射测距光为S偏振光的反射测距光，依次透过前述分束器34、前述受光透镜35，向受光偏振光分束器28入射。
向该受光偏振光分束器28入射的反射测距光中的P偏振光的光透过前述受光偏振光分束器28被第1受光部27接受。向前述受光偏振光分束器28入射的反射测距光中的S偏振光的光被前述受光偏振光分束器28反射而被第2受光部31受光。
在第2实施例中，测距光和反射测距光的偏振光由于前述1/4波长板39而变化。因此，如图3(B)所示，在金属制的测定对象物的情况下，与前述第1受光部27的受光量37a相比，前述第2受光部31的受光量37b被检测为较大。另一方面，在非金属制的测定对象物的情况下，前述第1受光部27的受光量38a和前述第2受光部31的受光量38b被检测为大致相同的大小。
因此，计算控制部18基于测距光的P偏振光与S偏振光的光量、光量的比例、反射测距光的P偏振光与S偏振光的光量、光量的比例的比较，能够判断测定对象物的材质、即测定对象物是金属制的还是非金属制的。
进而，前述计算控制部18能够基于测距结果、测角结果，取得对各个点赋予材质信息的测定对象物的三维的点群数据(位置信息)。
接着，在图4(A)、图4(B)中，对本发明的第3实施例进行说明。另外，在图4(A)、图4(B)中，对与图2(A)、图2(B)中相同的部件标注相同的附图标记而省略其说明。
在第3实施例的距离测定部21中，在投光光轴23上的投光透镜32与反光镜33之间设置投光1/4波长板41，在受光光轴26上的受光透镜35和分束器34之间设置受光1/4波长板42。前述投光1/4波长板41和前述受光1/4波长板42分别具有相对于偏振光面赋予λ/4的相位差的光学特性。其他结构与第1实施例相同。
从光源部24射出的P偏振光的脉冲光或突发光的测距光透过前述投光透镜32后向前述投光1/4波长板41入射。测距光在透过前述投光1/4波长板41的过程中赋予偏振光面λ/4的相位差而变为圆偏振光的测距光。
之后，测距光被前述反光镜33、前述分束器34依次反射，经由扫描镜16(参照图1)向测定对象物照射。被测定对象物反射的圆偏振光的反射测距光经由前述扫描镜16透过前述分束器34而向前述受光1/4波长板42入射。在测定对象物为金属制的情况下，偏振光被保存。因此，透过前述受光1/4波长板42的过程中，圆偏振光的反射测距光变为S偏振光的反射测距光，经由前述受光透镜35向受光偏振光分束器28入射。
向该受光偏振光分束器28入射的反射测距光中的P偏振光的光透过前述受光偏振光分束器28被第1受光部27接受。向前述受光偏振光分束器28入射的反射测距光中的S偏振光的光被前述受光偏振光分束器28反射而被第2受光部31受光。
在第3实施例中，也如图4(B)所示，在金属制的测定对象物的情况下，与前述第1受光部27的受光量37a相比，前述第2受光部31的受光量37b被检测为较大。另一方面，在非金属制的测定对象物的情况下，前述第1受光部27的受光量38a和前述第2受光部31的受光量38b被检测为大致相同的大小。
因此，计算控制部18能够基于测距光的P偏振光与S偏振光的光量、光量的比例和反射测距光的P偏振光与S偏振光的光量、光量的比例的比较，判断测定对象物的材质、即测定对象物是金属制的还是非金属制的。此外，前述计算控制部18能够基于测距结果、测角结果，取得对各个点赋予材质信息的测定对象物的三维的点群数据(位置信息)。
接着，在图5(A)、图5(B)中，对本发明的第4的实施例进行说明。另外，在图5(A)、图5(B)中，对于与图2(A)、图2(B)中相同的部件标注相同的附图标记而省略其说明。
在第4的实施例的距离测定部21中，省略第1实施例的受光偏振光分束器28、第1受光部27、第2受光部31。另一方面，第4的实施例具有设置于受光光轴26的受光部43、相对于前述受光光轴26能够插入和脱离而具有仅使P偏振光的光透过的光学特性偏振光板44、将该偏振光板44插入和脱离的偏振光板驱动部45。由前述偏振光板44和前述偏振光板驱动部45构成偏振光选择部。关于其他结构与第1实施例相同。
图5(B)中，46a表示在测定对象物为金属制的且前述偏振光板44不存在于前述受光光轴26上的情况下由前述受光部43接受的受光量。此外，46b表示在测定对象物为非金属制的且前述偏振光板44不存在于前述受光光轴26上的情况下由前述受光部43接受的受光量。此外，46c表示测定对象物为金属制的且前述偏振光板44被配置于前述受光光轴26上的情况下由前述受光部43接受的受光量。进而，46d表示测定对象物为非金属制的且前述偏振光板44被配置于前述受光光轴26上的情况下由前述受光部43接受的受光量。
在前述偏振光板44不存在于前述受光光轴26上的情况下，无论测定对象物是金属制的还是非金属制的，均检测出与射出光量36由于距测定对象物的距离和测定对象物的反射率衰减时的光量大致相同的光量的受光量46a、46b。因此，该情况下，无法判定测定对象物是金属制的还是非金属制的。
但是，上述情况下反射测距光的总光量不会被前述偏振光板44减少。因此，能够确保为了进行测定对象物的测定的充分的光量，能够高精度地取得测定对象物的点群数据。
此外，前述偏振光板44被配置于前述受光光轴26上的情况下，反射测距光通过前述偏振光板44的过程中，从反射测距光除去S偏振光的光。因此，在测定对象物为金属制的情况下，反射测距光也变为大致不含S偏振光的光的P偏振光的光，检测出与前述射出光量36由于距测定对象物的距离和测定对象物的反射率衰减时的光量大致相同的光量的受光量46c。另一方面，测定对象物为非金属制的情况下，反射测距光为大致等量地包括P偏振光和S偏振光的光，所以检测出前述射出光量36由于距测定对象物的距离和测定对象物的反射率衰减时的光量的大致一半的光量的受光量46d。
在第4的实施例中，在未将前述偏振光板44配置于前述受光光轴26上的状态下取得测定对象物的点群数据，在将前述偏振光板44配置于前述受光光轴26上的状态下再次取得测定对象物的点群数据。之后，使前述计算控制部18比较各个点的两个受光量，判断测定对象物是金属制的还是非金属制的。判断结果(材质信息)借助前述计算控制部18被向各个点赋予。
接着，在图6(A)、图6(B)中，对本发明的第5的实施例进行说明。另外，在图6(A)、图6(B)中，对与图5(A)、图5(B)中相同的部件标注相同的附图标记而省略其说明。
在第5的实施例的距离测定部21中，将第4的实施例的偏振光板44设为仅使S偏振光的光透过的偏振光板47。因此，由该偏振光板47和偏振光板驱动部45构成偏振光选择部。关于其他结构，与第4的实施例相同。
在测定对象物为金属制的情况下，如图6(B)所示，若将前述偏振光板47配置于受光光轴26上，则从反射测距光除去P偏振光的光，由受光部43检测的受光量46c大致为0。
另一方面，在测定对象物为非金属制的情况下，若将前述偏振光板47配置于前述受光光轴26上，则从反射测距光除去P偏振光的光，被前述受光部43检测的受光量46d为射出光量36由于距测定对象物的距离和测定对象物的反射率衰减时的光量的大致一半。
在第5的实施例中，在不将前述偏振光板47配置于前述受光光轴26上的状态下取得测定对象物的点群数据，在将前述偏振光板47配置于前述受光光轴26上的状态下再次取得测定对象物的点群数据。之后，使计算控制部18将各个点的两个受光量比较来判断测定对象物是金属制的还是非金属制的。判断结果(材质信息)被前述计算控制部18赋予各个点。
另外，也可以将第4的实施例和第5的实施例组合而能够将前述偏振光板44、前述偏振光板47择一地相对于前述受光光轴26上插入和脱离。
接着，在图7(A)、图7(B)中，对本发明的第6的实施例进行说明。另外，在图7(A)、图7(B)中，对与图5(A)、图5(B)中相同的部件标注相同的附图标记而省略其说明。
在第6的实施例的距离测定部21中，投光光学系统25的光源部由第1光源部48和第2光源部49构成。前述第1光源部48设置于投光光轴23上。在该投光光轴23上设置有投光偏振光分束器51，在该投光偏振光分束器51的反射光轴上设置有前述第2光源部49。另外，前述投光光轴23与前述投光偏振光分束器51的透过光轴一致。
前述第1光源部48射出P偏振光的测距光。此外，前述第2光源部49射出S偏振光的测距光。进而，前述投光偏振光分束器51具有透过P偏振光的光而将S偏振光的光反射的光学特性。
此外，在受光光轴26上设置有偏振光板52。该偏振光板52具有将P偏振光的光透过而将S偏振光的光屏蔽的光学特性。由前述投光偏振光分束器51和前述偏振光板52构成偏振光选择部。
在第6的实施例中，测距光交替地从前述第1光源部48和前述第2光源部49发出脉冲发光或突发光。将前述投光偏振光分束器51透过或反射的测距光被测定对象物反射，经由前述偏振光板52而被受光部43受光。
这里，在测定对象物为金属制的情况下，在反射测距光中也保存测距光的偏振光特性。因此，从前述第1光源部48射出的P偏振光的测距光作为P偏振光的反射测距光在光量不被减少的情况下前述偏振光板52，被前述受光部43受光。因此，在该受光部43中，检测出与前述第1光源部48的射出光量53由于距测定对象物的距离和测定对象物的反射率衰减时的光量大致相同的受光量54a。
此外，从前述第2光源部49射出的S偏振光的测距光作为S偏振光的反射测距光被前述偏振光板52屏蔽大致全部的光。因此，被前述受光部43检测的受光量54b大致为0。
另一方面，在测定对象物为非金属制的情况下，不保存测距光的偏振光特性，成为P偏振光和S偏振光的比例大致相同的反射测距光。因此，从前述第1光源部48射出的P偏振光的测距光作为受光量54c被前述受光部43受光，前述受光量54c为，前述射出光量53由于距测定对象物的距离和测定对象物的反射率衰减时的光量的大致一半。
此外，从前述第2光源部49射出的S偏振光的测距光作为受光量54d被前述受光部43接受，前述受光量54d为射出光量55由于距测定对象物的距离和测定对象物的反射率衰减时的光量的大致一半的。即，在从前述第1光源部48射出测距光的情况下和在从前述第2光源部49射出测距光的情况下，由前述受光部43检测的前述受光量54c、54d大致相等。
在第6的实施例中，通过比较相对于前述射出光量53的受光量、相对于前述射出光量55的受光量，计算控制部18能够判断测定对象物是金属制的还是非金属制的。判断结果(材质信息)被前述计算控制部18赋予至点群数据的各个点。
接着，在图8(A)、图8(B)中，对本发明的第7的实施例进行说明。另外，在图8(A)、图8(B)中，对与图7(A)、图7(B)中相同的部件标注相同的附图标记而省略其说明。
在第7的实施例的距离测定部21中，第6的实施例的投光偏振光分束器51被省略，光源部由一个光源部24构成。此外，前述距离测定部21具有被能够插入和脱离地设置于投光光轴23上的1/2波长板56、将该1/2波长板56相对于前述投光光轴23插入和脱离的波长板驱动部57。前述1/2波长板56具有对从前述光源部24射出的测距光的偏振光面赋予λ/2的相位差而呈与测距光正交的偏振光方向的光的光学特性。由前述1/2波长板56、前述波长板驱动部57、偏振光板52构成偏振光选择部。关于其他结构与第6的实施例相同。
从前述光源部24发出P偏振光的测距光时，在前述1/2波长板56不存在于前述投光光轴23上的情况下射出P偏振光的测距光，在前述1/2波长板56被插入前述投光光轴23上的情况下射出S偏振光的测距光。
图8(B)中，46a表示测定对象物为金属制的且前述1/2波长板56不存在于前述投光光轴23上的情况(测距光为P偏振光的情况)的受光量。此外，46b表示测定对象物为非金属制的且前述1/2波长板56不存在于前述投光光轴23上的情况(测距光为P偏振光的情况)的受光量。此外，46c表示测定对象物为金属制的且前述1/2波长板56配置于前述投光光轴23上的情况(测距光为S偏振光的情况)的受光量。进而，46d表示测定对象物为非金属制的且前述1/2波长板56配置于前述投光光轴23上的情况(测距光为S偏振光的情况)的受光量。
测定对象物为金属制的且前述1/2波长板56不存在于前述投光光轴23上的情况下，反射测距光保存P偏振光，并不由于前述偏振光板52减少光量，检测出与射出光量36由于距测定对象物的距离和测定对象物的反射率衰减时的光量大致相等的前述受光量46a。此外，测定对象物为非金属制的且前述1/2波长板56不存在于前述投光光轴23上的情况下，混有S偏振光和P偏振光的反射测距光中的S偏振光的光被前述偏振光板52屏蔽。因此，前述射出光量36的大致一半的前述受光量46b被检测。
此外，测定对象物为金属制的且前述1/2波长板56配置于前述投光光轴23上的情况下，由于前述1/2波长板56而呈S偏振光的测距光被射出，保存有S偏振光的反射测距光被前述偏振光板52大致完全屏蔽。因此，由受光部43检测的前述受光量46c大致为0。此外，测定对象物为非金属制的且前述1/2波长板56配置于前述投光光轴23上的情况下，S偏振光的测距光被射出。混有S偏振光和P偏振光的反射测距光中的S偏振光的光被前述偏振光板52屏蔽，前述射出光量36由于距测定对象物的距离和测定对象物的反射率衰减时的光量的大致一半的前述受光量46d被检测。
在第7的实施例中，进行测定对象物的测定时，先在不使前述1/2波长板56不存在于前述投光光轴23上的状态下取得测定对象物的点群数据。接着，在将前述1/2波长板56配置于前述投光光轴23上的状态下，取得测定对象物的点群数据。
被取得的两个点群数据的各测定点为大致相同坐标。比较位于相同坐标的测定点彼此的情况下，若测定对象物为金属制的，则检测出不同的受光量。另一方面，若测定对象物是非金属制的，则检测出大致相同的受光量。
因此，在第7的实施例中，通过比较所得到的两个点群数据的各测定点的受光量，计算控制部18能够判断测定对象物是金属制的还是非金属制的。
另外，在本发明中，在第2实施例和第3实施例中设置1/4波长板39、或投光1/4波长板41和受光1/4波长板42，但对于第4的实施例~第7的实施例，显然也可以应用前述1/4波长板39、或投光1/4波长板41和受光1/4波长板42。

Claims (11)

1.一种测量装置，其特征在于，
前述测量装置具备投光光学系统、受光光学系统、偏振光选择部、托架部、扫描镜、水平角检测部、铅垂角检测部、计算控制部，
前述投光光学系统将线偏振光的脉冲状的测距光向测定对象物照射，
前述受光光学系统接受来自前述测定对象物的反射测距光，
前述偏振光选择部选择由该受光光学系统接受的前述反射测距光的偏振光，
前述托架部借助水平旋转马达以水平旋转轴为中心水平旋转，
前述扫描镜设置于该托架部，借助铅垂旋转马达以铅垂旋转轴为中心铅垂旋转，将来自前述投光光学系统的前述测距光向前述测定对象物照射，并且使来自该测定对象物的前述反射测距光向前述受光光学系统入射，
前述水平角检测部检测前述托架部的水平角，
前述铅垂角检测部检测前述扫描镜的铅垂角，
前述计算控制部基于前述反射测距光的受光结果控制距离测定、前述托架部的旋转、前述扫描镜的旋转，
该计算控制部构成为，基于前述托架部的旋转角、前述扫描镜的旋转角以及测距结果取得三维的点群数据，并基于由于前述偏振光选择部的偏振光的选择而产生的受光量的变化，对前述点群数据的各点赋予材质信息，基于该材质信息从前述点群数据提取前述测定对象物，并取得限定于该测定对象物的三维点群数据。
2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，
前述偏振光选择部是使前述反射测距光分离成P偏振光和S偏振光的偏振光分束器，
前述受光光学系统具有设置于前述偏振光分束器的透过光轴上的第1受光部、设置于前述偏振光分束器的反射光轴上的第2受光部，
前述计算控制部比较由前述第1受光部检测的受光量和由前述第2受光部检测的受光量。
3.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，
还具备设置于前述测距光和前述反射测距光的共通光路上的1/4波长板。
4.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，
还具备分别设置于前述测距光的光轴上和前述反射测距光的光轴上的1/4波长板。
5.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，
前述偏振光选择部由能够插入和脱离地设置于前述反射测距光的光轴上的偏振光板、使该偏振光板插入和脱离的偏振光板驱动部构成，
前述计算控制部比较透过前述偏振光板而被前述受光光学系统接受的前述反射测距光的受光量和不透过前述偏振光板而被前述受光光学系统接受的前述反射测距光的受光量。
6.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，
前述偏振光选择部是使前述测距光分离成P偏振光和S偏振光的偏振光分束器，
前述投光光学系统由设置于前述偏振光分束器的透过光轴上而射出前述线偏振光的前述测距光的第1光源部、设置于前述偏振光分束器的反射光轴上而射出与前述线偏振光正交的线偏振光的测距光的第2光源部、设置于前述反射测距光的光轴上的偏振光板构成，
前述计算控制部比较从前述第1光源部和前述第2光源部射出前述测距光而被前述受光光学系统检测的各前述测距光的受光量。
7.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，
前述偏振光选择部由能够插入和脱离地设置于前述测距光的光轴上的1/2波长板、使该1/2波长板插入和脱离的波长板驱动部、设置于前述反射测距光的光轴上的偏振光板构成，
前述计算控制部比较透过前述1/2波长板而被前述受光光学系统接受的前述反射测距光的受光量、不透过前述1/2波长板而被前述受光光学系统接受的前述反射测距光的受光量。
8.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于，
前述偏振光板具有仅使与前述测距光相同的线偏振光的光透过的光学特性。
9.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于，
前述偏振光板具有仅使与前述测距光正交的线偏振光的光透过的光学特性。
10.如权利要求7所述的测量装置，其特征在于，
前述偏振光板具有仅使与前述测距光相同的线偏振光的光透过的光学特性。
11.如权利要求7所述的测量装置，其特征在于，
前述偏振光板具有仅使与前述测距光正交的线偏振光的光透过的光学特性。
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