CN104040285A - 具有可拆卸附件的坐标测量机 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于测量对象在空间中的坐标的便携式关节臂坐标测量机。AACMM包括基部和具有对置的第一端和第二端的臂部。该臂部包括多个连接的臂段，各臂段分别包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器。电子电路从至少一个位置检测器接收位置信号并且提供与测量设备的位置对应的数据。非接触式测量设备耦接至第一端，该设备具有电磁辐射发射器并且该设备被配置成至少部分基于空气中的光速来确定距对象的距离。处理器被配置成响应于接收位置信号以及距对象的距离来确定对象上的点的三维坐标。

Description

具有可拆卸附件的坐标测量机

背景技术

本公开内容涉及坐标测量机，以及更具体地，涉及在坐标测量机的探针端上具有连接器的便携式关节臂坐标测量机，该连接器允许将使用非接触式三维测量的飞行渡越时间的附件设备连接到坐标测量机。

便携式关节臂坐标测量机(AACMM，articulated arm coordinatemeasuring machine)在部件的制造或生产中得到了广泛应用。在部件的制造或生产中需要在部件的制造或生产(例如，机械加工)的不同阶段期间快速并且准确地验证部件的尺寸。便携式AACMM相对于已知的静止或固定的、高成本的并且较难使用的测量设施表现出重大改进，尤其在对相对复杂部件进行尺寸测量的所需的时间方面表现出重大改进。通常，便携式AACMM的用户简单地沿着待测部件或对象的表面引导探针。然后，对测量数据进行记录，并且将其提供给用户。在一些情况下，数据以视觉形式提供给用户，例如，在计算机屏幕上以三维(3D)形式提供给用户。在其他情况下，数据以数字形式提供给用户，例如，当测量孔的直径时，文本“直径＝1.0034”显示在计算机屏幕上。

在共同转让的美国专利No.5,402,582(‘582)中公开了现有技术中的便携式关节臂CMM的示例。‘582专利公开了一种包括一端上具有支承基部并且另一端上具有测量探针的手动操作的关节臂CMM的3D测量系统。共同转让的美国专利No.5,611,147(‘147)公开了类似的关节臂CMM。在‘147专利中，关节臂CMM包括多个特征，该特征包括在探针端处的附加的旋转轴线，从而给臂提供2-2-2或2-2-3的轴线配置(后一种情况为七个轴线臂)。

还可以采用非接触技术来测量三维表面。一种类型的非接触式设备——有时称为激光线性探针——在一个点上或者沿一条线发出激光。例如，诸如电荷耦合设备(CCD)等成像设备被定位成与激光器相邻以捕获来自表面的反射光的图像。被测对象的表面引起漫反射。传感器上的图像随着传感器与表面之间的距离变化而变化。通过已知成像传感器与激光器之间的关系以及传感器上的激光图像的位置，可以使用三角测量方法来测量表面上的点。

尽管现有的CMM适于其预期目的，但是需要一种具有本发明实施方式的某些特征的便携式AACMM。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于测量对象在空间中的坐标的便携式关节臂坐标测量机(AACMM)。该ACCMM包括基部和具有对置的第一端和第二端的可手动定位的臂部。该臂部旋转地耦接至基部，该臂部包括多个连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器(transducer)。电子电路被配置成从至少一个位置检测器接收位置信号。探针端耦接至第一端。非接触式三维测量设备耦接至探针端。该非接触式三维测量设备具有电磁辐射发射器，该非接触式三维测量设备被配置成至少部分基于空气中的光速来确定距对象的距离。处理器电耦接至电子电路，该处理器被配置成响应于从电子电路接收位置信号以及响应于从非接触式三维测量设备接收距对象的距离来确定对象上的点的三维坐标。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种对用于测量对象在空间中的三维坐标的便携式关节臂坐标测量机进行操作的方法。该方法包括设置具有对置的第一端和第二端的可手动定位的臂部的步骤，该臂部包括多个连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器。电子电路从检测器接收位置信号。非接触式三维测量设备设置有电耦接至电子电路的控制器，三维测量设备具有电磁辐射发射器和传感器。电磁辐射从三维测量设备发射到对象上。使用传感器接收被反射的电磁辐射。根据由传感器接收的被反射的电磁辐射来确定距对象的距离，其中该距离至少部分基于空气中的光速以及基于电磁辐射从电磁辐射发射器行进至对象并且返回至传感器的时间。

根据本发明的另一实施方式，提供了另一种用于测量对象在空间中的三维坐标的便携式关节臂坐标测量机(AACMM)。该AACMM包括基部和具有对置的第一端和第二端的可手动定位的臂部。该臂部旋转地耦接至基部，该臂部包括多个连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器。设置有从至少一个位置检测器接收位置信号的电子电路。探针端布置在测量设备与第一端之间，探针端在一侧上具有接口。非接触式三维测量设备可拆卸地耦接至接口，非接触式三维测量设备具有光源和光学接收器。非接触式三维测量设备被配置成至少部分基于空气中的光速以及基于来自光源的光从光源行进至对象并且返回至光学接收器的时间来确定距对象上的点的距离。处理器电耦接至电子电路，该处理器被配置成至少部分基于从检测器接收的位置信号以及基于所确定的距离来确定对象上的点的三维坐标。

附图说明

现在参照附图，示出了不应理解为是限制关于本公开内容的整个范围的示例性实施方式，并且其中在一些附图中相同的元件采用相同的附图标记：

图1包括图1A和图1B，是具有本发明各个方面的实施方式的便携式关节臂坐标测量机(AACMM)的立体图；

图2包括连接在一起的图2A至图2D，是根据实施方式的用作为图1中的AACMM的一部分的电子装置的框图；

图3包括连接在一起的图3A和图3B，是描述了根据实施方式的图2中的电子数据处理系统的详细特征的框图；

图4是图1中的AACMM的探针端的等轴视图；

图5是耦接有手柄的图4中的探针端的侧视图；

图6是附接有手柄的图4中的探针端的侧视图；

图7是图6中的探针端的接口部的放大的局部侧视图；

图8是图5中的探针端的接口部的另一放大的局部侧视图；

图9是图4中的手柄的剖面的局部等轴视图；

图10是附接有非接触式测距设备的图1中的AACMM的探针端的等轴视图；

图11是图10中的设备为干涉仪系统的实施方式的示意图；

图12是图10中的设备为绝对测距系统的实施方式的示意图；

图13是图10中的设备为聚焦类测距仪的实施方式的示意图；以及

图14是图10中的设备为对比度聚焦型测距仪的实施方式的示意图。

具体实施方式

便携式关节臂坐标测量机(“AACMM”)用在多种应用中以获得对象的测量结果。本发明的实施方式提供以下优点：使操作者能够容易并且快速地将附件设备耦接至AACMM的探针端，该AACMM使用结构化光来提供对三维对象的非接触式测量。本发明的实施方式还提供了以下优点：提供通信数据，该通信数据表示由附件所测量的距对象的距离。本发明的实施方式还提供了以下优点：给可拆卸的附件提供功率和数据通信，而无需外部的连接或布线。

图1A和图1B立体地示出了根据本发明的各种实施方式的AACMM100，关节臂是一种坐标测量机。如图1A和图1B所示，示例性AACMM100可以包括具有探针端401(图4)的六个或七个轴线关节测量设备，该探针端包括耦接至AACMM100的臂部104的一端的测量探针壳体102。臂部104包括通过第一轴承筒组110(例如，两个轴承筒)耦接至第二臂段108的第一臂段106。第二轴承筒组112(例如，两个轴承筒)将第二臂段108耦接至测量探针壳体102。第三轴承筒组114(例如，三个轴承筒)将第一臂段106耦接至位于AACMM100的臂部104的另一端的基部116。轴承筒组110、轴承筒组112、轴承筒组114中的每个轴承筒组提供用于关节运动的多个轴线。同样地，探针端401可以包括测量探针壳体102，测量探针壳体102包括针对AACMM100的旋转轴线的柱(shaft)(例如，包括编码器系统的套筒，该编码器系统确定测量设备的运动，诸如确定探针118在AACMM100的旋转轴线中的运动)。在本实施方式中，探针端401可以关于延伸穿过测量探针壳体102的中心的轴线进行旋转。在AACMM100的使用中，通常将基部116固定到工作面上。

在每个轴承筒组110、轴承筒组112、轴承筒组114中的每个轴承筒通常包括编码器系统(例如，光学角编码器系统)。编码器系统(即检测器)提供各个臂段106、臂段108和对应的轴承筒组110、轴承筒组112、轴承筒组114的位置的指示，其一起提供探针118相对于基部116的位置的指示(并且因此提供由AACMM100测量的对象在特定参照系中，例如局部的或整体的参照系中的位置)。臂段106、臂段108可以由合适的刚性材料制成，例如该刚性材料诸如但不限于碳复合材料。具有六个或七个轴线的关节运动(即自由度)的便携式AACMM100提供以下优点：使操作者能够将探针118放置在关于基部116的360°区域内的理想位置处，同时提供可以由操作者容易地操纵的臂部104。然而，应理解，具有两个臂段106、臂段108的臂部104的示例图是用于示例性目的的，并且所要求保护的发明不局限于此。AACMM100可以具有通过轴承筒耦接在一起的任意数量的臂段(并且因此，具有多于或少于六个或七个轴线的关节运动或自由度)。

探针118被可拆卸地安装在测量探针壳体102上，壳体102被连接到轴承筒组112。手柄126可以例如通过快速连接接口相对于测量探针壳体102进行拆卸。如后面更详细讨论的，手柄126可以由被配置成提供对对象的非接触式距离测量的另一设备来替代，从而提供以下优点：使操作员能够使用相同的AACMM100进行接触式测量和非接触式测量两者。在示例性实施方式中，探针118是接触式测量设备并且是可拆卸的。探针118可以具有与待测对象物理接触的不同的顶端118，顶端118包括但不限于：球形的、触摸感应的、弯曲并且延伸型探针。在另外的实施方式中，例如，通过诸如干涉仪或绝对测距(ADM)设备等非接触式设备来执行测量。在一个实施方式中，使用快速连接接口将手柄126替换为编码结构光扫描设备。其他类型的测量设备可以代替可拆卸手柄126来提供额外的功能。例如，这种测量设备的示例包括但不限于，一个或更多个照明灯、温度传感器、热扫描仪、条形码扫描仪、投影仪、喷漆器、照相机等。

如图1A和图1B所示，AACMM100包括可拆卸手柄126，可拆卸手柄126提供以下优点：使附件或功能能够被改变，而不需从轴承筒组112拆卸测量探针壳体102。如后面关于图2更加详细讨论的，可拆卸的手柄126还可以包括电连接器，电连接器实现与手柄126的电力和数据交换并且使对应的电子装置位于探针端401中。

在各种实施方式中，轴承筒组110、轴承筒组112、轴承筒组114中的每个轴承筒组使AACMM100的臂部104能够关于旋转的多个轴线运动。如上所述，例如，轴承筒组110、轴承筒组112、轴承筒组114中的每个轴承筒组包括诸如光学角编码器等对应的编码器系统，例如，编码器系统分别与例如臂段106、臂段108的对应旋转轴线同轴布置。例如，正如后面更详细描述的，光学编码器系统对例如臂段106、臂段108中的每个臂段关于对应的轴线的旋转(回转)或横向(铰链)移动进行检测，并且将信号发送给AACMM100内的电子数据处理系统。每个单独的原始编码器计数作为信号被分别发送给电子数据处理系统，信号被进一步处理成测量数据。如在共同转让的美国专利No.5,402,582(‘582)所公开的，不需要从AACMM100本身分离出位置计算器(例如，串行盒)。

基部116可以包括附接设备或安装设备120。例如，安装设备120使得AACMM100能够可拆卸地安装到所需位置处，诸如望诊表、机加工中心、墙壁或地板上。在一个实施方式中，基部116包括手柄部122，手柄部122在AACMM100被移动时给操作者提供方便的位置以保持基部116。在一个实施方式中，基部116还包括可移动的盖部124，盖部124向下折叠以展示出诸如显示屏幕等用户接口。

根据一个实施方式，便携式AACMM100的基部116包含或容置具有电子数据处理系统的电子电路，该电子数据处理系统包括两个主要部件：对来自AACMM100内的各种编码器系统的数据以及表示另一臂参数的数据进行处理以支持三维(3D)位置计算的基部处理系统；和包括车载操作系统、触摸屏显示器以及常驻应用软件的用户接口处理系统。该常驻应用软件允许在AACMM100内实现相对完整的计量功能而无需连接到外部计算机。

基部116中的电子数据处理系统可以与编码器系统、传感器以及远离基部116布置的其他外围硬件(例如，可以安装至AACMM100上的可拆卸手柄126的非接触式测距设备)进行通信。支撑这些外围硬件设备或特征的电子装置可以位于便携式AACMM100内的轴承筒组110、轴承筒组112、轴承筒组114中的每个轴承筒组中。

图2是根据实施方式的在AACMM100中所使用的电子装置的框图。图2A所示的实施方式包括电子数据处理系统210，电子数据处理系统210包括用于实现基部处理系统的基部处理器板204、用户接口板202、用于提供电力的基部电源板206、蓝牙模块232以及基部倾斜(tilt)板208。用户接口板202包括用于执行应用软件以实现用户接口、显示以及文中所描述的其他功能的计算机处理器。

如图2A所示，电子数据处理系统210经由一个或更多个臂总线218与前述的多个编码器系统进行通信。在如图2B和图2C所示的实施方式中，每个编码器系统产生编码器数据并且包括：编码器臂总线接口214、编码器数字信号处理器(DSP)216、编码器读取头接口234以及温度传感器212。诸如应变传感器等其他设备可以附接至臂总线218。

同样地如图2D所示的是与臂总线218进行通信的探针端电子装置230。探针端电子装置230包括探针端DSP228、温度传感器212、经由实施方式中的快速连接接口与手柄126或非接触式测距设备242连接的手柄/设备接口总线240、以及探针接口226。快速连接接口允许通过手柄126访问由非接触式测距设备242和其他附件所使用的数据总线、控制线和电源总线。在一个实施方式中，探针端电子装置230位于AACMM100上的测量探针壳体102中。在一个实施方式中，手柄126可以从快速连接接口拆卸并且可以通过经由接口总线240与AACMM100的探针端电子装置230进行通信的非接触式测距设备242来执行测量。在一个实施方式中，电子数据处理系统210位于AACMM100的基部116中，探针端电子装置230位于AACMM100的测量探针壳体102中，以及编码器系统位于轴承筒组110、轴承筒组112、轴承筒组114中。探针接口226可以通过任何合适的通信协议与探针端DSP228连接，通信协议包括来自MaximIntegrated Products,Inc.(马克西姆集成产品公司)的包含通信协议236的商业可用产品。

图3A是描述根据实施方式的AACMM100的电子数据处理系统210的详细特征的框图。在一个实施方式中，电子数据处理系统210位于AACMM100的基部116中并且包括基部处理器板204、用户接口板202、基部电源板206、蓝牙模块232以及基部倾斜模块208。

在图3A所示的实施方式中，基部处理器板204包括图3A中所示的各种功能块。例如，基部处理器功能302用来支持对来自AACMM100的测量数据的收集并且经由臂总线218和总线控制模块功能308来接收原始臂数据(例如编码器系统数据)。存储功能304对程序和静态臂配置数据进行存储。基部处理器板204还包括用于与诸如非接触式测距设备242等任何外部硬件设备或附件进行通信的外部硬件选择端口功能310。实时时钟(RTC，real time clock)和日志306、电池组接口(IF)316以及诊断端口318还包含在图3所示的基部处理器板204的实施方式的功能中。

基部处理器板204还对与外部(主机计算机)和内部(显示处理器202)设备的所有的有线数据通信和无线数据通信进行管理。基部处理器板204具有经由以太网功能320(例如，使用诸如电气和电子工程师协会(IEEE)1588等时钟同步化标准)与以太网网络进行通信的能力、经由LAN功能322与无线局域网(WLAN)进行通信的能力、以及经由并行至串行通信(PSC)功能314与蓝牙模块232进行通信的能力。基部处理器板204还包括到通用串行总线(USB)设备312的连接。

诸如前述的‘582专利的串行盒中所公开的那样，基部处理器板204发送并收集原始测量数据(例如编码器系统计数、温度读数)用于将原始测量数据处理成测量数据，而不需要任何预处理。基部处理器204经由RS485接口(IF)326将经处理的数据发送给用户接口板202上的显示处理器328。在一个实施方式中，基部处理器204还将原始测量数据发送至外部计算机。

现在转到图3B中所示的用户接口板202，由基部处理器接收的角度和位置数据被在显示处理器328上执行的应用程序利用以在AACMM100内提供自动计量系统。应用程序可以在显示处理器328上执行以支持下述功能，该功能包括但不限于：测量特征、引导和培训图形、远程诊断、温度校正、各种操作特征的控制、连接至各种网络以及测量对象的显示。连同显示处理器328和液晶显示器(LCD)338(例如，触摸屏LCD)用户接口一起，用户接口板202包括包含有安全数字(SD)卡接口330、存储器332、USB主机接口334、诊断端口336、照相机端口340、音频/视频接口342、拨号/赛尔(cell)调制解调器344以及全球定位系统(GPS)端口346的多个接口选项。

图3A中所示的电子数据处理系统210还包括具有用于记录环境数据的环境记录器362的基部电源板206。基部电源板206还使用AC/DC转换器358和电池充电器控制器360给电子数据处理系统210提供电力。基部电源板206使用集成电路间(I2C)串行单端总线354以及经由DMA串行外围接口(DSPI)357与基部处理器板204进行通信。基部电源板206经由在基部电源板206中实现的输入/输出(I/O)扩展功能364连接到倾斜传感器和射频识别(RFID)模块208。

虽然示出了单独的部件，但在其他实施方式中，所有部件或部件的子组可以物理上位于不同的位置和/或以与图3中所示的方式不同的方式进行功能性组合。例如，在一个实施方式中，基部处理器板204和用户接口板202被组合成一个物理板。

现在参照图4至图9，示出了具有带有快速连接的机械和电气接口的测量探针壳体102的探针端401的示例性实施方式，所述快速连接的机械和电气接口使可拆卸和可互换的设备400能够与AACMM100耦接。在示例性实施方式中，设备400包括外壳402，例如，外壳402包括尺寸和形状被设置成可以握在操作者的手中的手柄部404，诸如手枪握把。外壳402是具有腔406(图9)的薄壁结构。腔406的尺寸被设置并且被配置成容纳控制器408。例如，控制器408可以是具有微处理器的数字电路，或模拟电路。在一个实施方式中，控制器408与电子数据处理系统210(图2和图3)进行异步双向通信。控制器408与电子数据处理系统210之间的通信连接可以是有线的(例如，经由控制器420)或者可以是直接或间接无线连接(例如蓝牙或IEEE802.11)或者是有线连接和无线连接的组合。例如，在示例性实施方式中，外壳402诸如由注射模制的塑料材料形成为两个半部410和412。例如，半部410、半部412可以通过诸如螺钉414等紧固件固定在一起。在其他实施方式中，外壳的半部410、半部412可以通过例如粘合剂或超声波焊接固定在一起。

手柄部404还包括可由操作者手动激活的按钮或致动器416，418。致动器416和致动器418被耦接至将信号传送给探针壳体102内的控制器420的控制器408。在示例性实施方式中，致动器416和致动器418执行位于设备400对面的探针壳体102上的致动器422和致动器424的功能。应理解，设备400可以具有额外的开关、按钮或其他致动器，额外的开关、按钮或其他致动器也可用于控制设备400、AACMM100，或者控制设备400、AACMM100可以用于控制额外的开关、按钮或其他致动器。此外，例如，设备400可以包括诸如发光二极管(LED)、声音发生器、仪表、显示器或计量器等指示器。在一个实施方式中，设备400可以包括允许口头说明与测量点同步化的数字语音记录器。在又一实施方式中，设备400包括使操作者能够将语音激活命令传送给电子数据处理系统210的麦克风。

在一个实施方式中，手柄部404可以被配置成由操作者的手或特定的手(例如左手或右手)使用。手柄部404还可以被配置成利于有残疾的操作者(例如缺失手指的操作者或具有假臂的操作者)使用。另外，手柄部404可以被拆卸，并且当间隙有限时，探针壳体102可以独立使用。如上所述，探针端401还可以包括针对AACMM100的旋转轴线的柱。

探针端401包括具有与探针壳体102上的第二连接器428协作的设备400上的第一连接器429(图8)的机械和电气接口426。连接器428和连接器429可以包括允许将设备400耦接至探针壳体102的电气和机械特征。在一个实施方式中，接口426包括其上具有机械耦接器432和电连接器434的第一表面430。外壳402还包括与第一表面430相邻并且从第一表面430偏离的第二表面436。在示例性实施方式中，第二表面436是从第一表面430偏移约0.5英寸的距离的平面。当操作者拧紧或松开诸如套环438等紧固件时，这个偏移为操作者的手指提供了间隙。接口426提供了在设备400与探针壳体102之间的相对快速且安全的电连接而不需要使连接器插脚对准，并且不需要独立的电缆或连接器。

电连接器434从第一表面430延伸并且包括一个或更多个连接器插脚440，例如，一个或更多个连接器插脚440诸如经由一个或更多个臂总线218以异步双向通信的方式与电子数据处理系统210(图2和图3)电耦接。双向通信连接可以是有线的(例如经由臂总线218)、无线的(例如蓝牙或IEEE802.11)、或有线连接和无线连接的组合。在一个实施方式中，电连接器434电耦接至控制器420。例如，控制器420可以诸如经由一个或更多个臂总线218与电子数据处理系统210进行异步双向通信。电连接器434被定位成为电子探针壳体102上的电连接器442提供相对快速且安全的电连接。当将设备400附接至探针壳体102时，电连接器434和电连接器442相互连接。电连接器434和电连接器442可以分别包括金属包裹的连接器壳体，金属包裹的连接器壳体提供电磁干扰屏蔽，同时保护连接器插脚并且在将设备400附接至探针壳体102的过程期间协助插脚对准。

机械耦接器432提供在设备400与探针壳体102之间的相对刚性的机械耦接以支持相对精确的应用程序，其中AACMM100的臂部104的端部上的设备400的位置优选地没有偏移或移动。任何这样的移动通常可能引起不期望的测量结果精度的退化。利用本发明实施方式中的快速连接的机械和电子接口的机械附接配置部分的各种结构特征可以实现这些期望的结果。

在一个实施方式中，机械耦接器432包括位于一端448(设备400的前缘或“前面”)上的第一突出部444。第一突出部444可以包括键控的、有凹口的或有坡度的接口，其形成从第一突出部444延伸的唇缘446。将唇缘446的尺寸设置成适于被容纳在由从探针壳体102延伸的突出部452限定的槽450中(图8)。应理解，第一突出部444和槽450连同套环438形成耦接器装置，以便在唇缘446位于槽450内的情况下，槽450可以用来限制在设备400被附接到探针壳体102时设备400的纵向和横向移动两者。正如将在下面更详细描述的，套环438的旋转可以用于将唇缘446固定在槽450内。

与第一突出部444相对，机械耦接器432可以包括第二突出部454。第二突出部454可以具有键控的，有凹口的唇缘或有坡度的接口表面456(图5)。例如，第二突出部454被定位以接合与探针壳体102相关联的紧固件，诸如套环438。正如将在下面更详细讨论的，机械耦接器432包括从表面430突出的凸起表面，表面430与电连接器434相邻或布置在电连接器434附近，这给接口426提供一个枢轴点(图7和图8)。这用作当设备400附接到探针壳体102时在设备400与探针壳体102之间的三个机械接触点中的第三个机械接触点。

探针壳体102包括共轴地布置在一端上的套环438。套环438包括在第一位置(图5)和第二位置(图7)之间可移动的螺纹部。通过旋转套环438，套环438可用于对设备400进行固定或拆卸而不需要外部工具。套环438的旋转使套环438沿相对粗糙的、方螺纹的圆柱体474移动。使用这种相对大尺寸、方螺纹且波状(contoured)的表面可以以最小的转矩来实现明显的夹紧力。圆柱体474的螺纹的大螺距还使套环438能够以最小的旋转来被拧紧或松开。

为了将设备400耦接至探针壳体102，唇缘446被插入到槽450中并且设备枢转以便如箭头464所指示的使第二突出部454朝表面458旋转(图5)。套环438进行旋转，以使套环438沿箭头462所示的方向移动或平移成，从而与表面456接合。套环438抵靠有角度的表面456的移动驱使机械耦接器432抵靠凸起表面460。这有助于克服接口表面上的外来对象或接口的变形的潜在问题，这些潜在问题会影响设备400到探针壳体102的刚性安置。由第二突出部454上的套环438施加的力使得机械耦接器432向前移动以将唇缘446按压至探针壳体102的基座上。当继续拧紧套环438时，使第二突出部454向上压向探针壳体102，从而在枢转点上施加压力。这提供了一种跷跷板类型的装置，给第二突出部454、唇缘446和中心枢转点施加压力以减少或消除设备400的移动或摇摆。枢转点直接压靠到探针壳体102的底部，同时唇缘446在探针壳体102的端部上施加向下的力。图5包括箭头462和箭头464以示出设备400和套环438的移动方向。图7包括箭头466、箭头468和箭头470以示出当套环438被拧紧时接口426内施加压力的方向。应了解，设备400的表面436的偏移距离提供了在套环438与表面436之间的间隙472(图6)。间隙472使操作者能够在套环438上获得更牢固的夹持，同时降低随着套环438的旋转而夹痛手指的危险。在一个实施方式中，探针壳体102具有足够的硬度以减少或防止当套环438被拧紧时探针壳体102变形。

接口426的实施方式允许使机械耦接器432和电连接器434恰当地对准并且还保护电子装置接口免受由于套环438、唇缘446和表面456的夹紧作用而可能出现的被施加应力。这有利于减少或消除对于安装有可能具有焊接端子的电连接器434和电连接器442的电路板476的应力损伤。另外，实施方式提供了优于已知方法的以下优点：用户不需要使用工具来使设备400连接至探针壳体102或从探针壳体102拆开设备400。这使得操作者能够相对容易地手动地使设备400与探针壳体102连接并且从探针壳体102拆开设备400。

由于相对大量的可能与接口426的屏蔽电连接，所以相对大量的功能可以在AACMM100与设备400之间共享。例如，开关、按钮或位于AACMM100上的其他致动器可以用来控制设备400，或设备400可以用于控制开关、按钮或位于AACMM100上的其他致动器。此外，命令和数据可以从电子数据处理系统210传送到设备400。在一个实施方式中，设备400是对要存储在基部处理器204的存储器中或显示在显示器328上的记录图像的数据进行传输的照相机。在另一实施方式中，设备400是从电子数据处理系统210接收数据的图像投影仪。另外，位于AACMM100或设备400中的温度传感器可以由其他设备共享。应理解，本发明的实施方式提供了以下优点：提供了使各种各样的附件设备400能够快速、容易且可靠地耦接至AACMM100的柔性接口。此外，AACMM100与设备400之间的共享功能的能力可以通过消除重复性来实现减小AACMM100的尺寸、功耗和复杂性。

在一个实施方式中，控制器408可以改变AACMM100的探针端401的操作或功能。例如，与单独使用探针壳体102本身相反的，当设备400附接至探针壳体102时，控制器408可以改变探针壳体102上的指示灯以发出不同颜色的光、不同强度的光，或者在不同时间接通/关断。在一个实施方式中，设备400包括对距对象的距离进行测量的测距传感器(未示出)。在本实施方式中，控制器408可以使探针壳体102上的指示灯变化以为操作者提供对象距离探针尖端118有多远的指示。在另一实施方式中，控制器408可以基于由编码结构光扫描仪设备获取的图像质量来使指示灯的颜色发生变化。这样就有利于简化控制器420的需求，并且通过增加附件设备来允许改善或增强功能性。

参照图10至图14，示出了允许对对象进行非接触式测量的设备500。在一个实施方式中，设备500经由耦接器机构和接口426可拆卸地耦接至探针端401。在另一实施方式中，设备500被整体地连接至探针端401。正如下文将更详细描述的，设备500可以是干涉仪(图11)、绝对测距(ADM)设备(图12)、聚焦仪(图13和图14)或另一类型的非接触式测距设备。

设备500还包括具有手柄部510的外壳501。在一个实施方式中，设备500还可以包括在一端上的接口426，该接口426如上所述将设备500机械且电学地耦接至探针壳体102。接口426提供以下优点：使设备500能够快速且容易地耦接至AACMM100以及从AACMM100拆卸而不需要额外的工具。在其他实施方式中，设备500可以集成到探针壳体102中。

例如，设备500包括电磁辐射发射器，诸如发出如激光或白光的相干光或非相干光的光源502。来自光源502的光离开设备500并朝向待测对象引导。设备500可以包括光学组件504和光学接收器506。光学组件504可以包括一个或更多个透镜、分束器、二色镜、四分之一波片、偏振光学器件等。例如，光学组件504对由光源发出的光进行分束并且将部分光引向对象，如后向反射器，以及将部分光引向光学接收器506。光学接收器506被配置成接收来自光学组件504的重定向光和反射光并且将光转换成电信号。光源502和光学接收器506二者都耦接至控制器508。控制器508可以包括一个或更多个微处理器、数字信号处理器、存储器和信号调节电路。

此外，应了解，设备500基本上相对于探针尖端118被固定，以使得手柄部510上的力不影响设备500相对于探针顶端118的对准。在一个实施方式中，设备500可以具有使操作者能够在从设备500获取数据与从探针顶端118获取数据之间进行切换的额外致动器(未示出)。

设备500还可以包括致动器512和致动器514，致动器512和致动器514可以由操作者手动激活来对由设备500捕捉的数据和操作进行初始化。在一个实施方式中，确定距对象的距离的光学处理由控制器508执行并且距离数据经由总线240被发送到电子数据处理系统210。在另一实施方式中，光学数据被发送到电子数据处理系统210并且距对象的距离由电子数据处理系统210来确定。应理解，由于设备500耦接至AACMM100，所以电子处理系统210可以(经由来自编码器的信号)确定设备500的位置和方向，设备500当与距离测量相结合时允许确定对象相对于AACMM的X、Y、Z坐标。

在一个实施方式中，图11中所示的设备500是干涉仪。例如，干涉仪是将诸如激光等相干光束发送到对象的点的一种测距仪。在示例性实施方式中，例如，对象是外部后向反射器516。干涉仪将返回的光与参考光束进行组合以测量对象的距离的变化。通过将后向反射器516布置在距离D已知的初始位置处，当后向反射器516被移动到一个新的位置时，距离D'可以被确定。对于普通干涉仪或增量干涉仪而言，由于针对对象点相对于测距仪的运动的每个半波长，光的干涉图案重复，所以通过计算半波长来确定距离。后向反射器516可以是球形安装的后向反射器，球形安装的后向反射器包括其中嵌入有立方隅角后向反射器的金属球体。立方隅角后向反射器包括在公共顶点会合的三个垂直的镜子。在一个实施方式中，顶点位于金属球的中心。通过使球体保持与对象接触，距对象表面点的距离就可以通过干涉仪来测量。后向反射器516也可以是以平行于出射光将光发送回的任何其他类型的设备。

在一个实施方式中，设备500是增量干涉仪。增量干涉仪的测量距离D可以使用下式计算：D＝a+(n+p)*(lambda/2)*c/n，其中“a”是常数，“n”是目标的移动中发生的计数的整数数目，“p”是周期的小数部分(与0度至360度的相位角对应的0至1的数字)，“lambda”是真空中光的波长，“c”是真空中的光速，以及“n”是光524穿过的空气度、气压和湿度下光524的波长在空气中的折射率。折射率被限定为真空中的光速除以本地介质(在本示例中为空气)中的光速，因此可以得出所计算的距离D取决于空气中的光速“c/n”。在一个实施方式中，来自光源502的光518穿过干涉仪光学器件504，行进到远程后向反射器516，在返回路径中穿过干涉仪光学器件504，并且进入光学接收器。光学接收器附接至相位插值器。光学接收器和相位插值器一起包括光学器件和电子装置以对返回光的相位进行解码并且记录半波长计数的数目。相位插值器内的电子装置或者关节臂100内或外部计算机中的其他地方的电子装置确定后向反射器516移动的增量距离。图11中的后向反射器516行进的增量距离是D'～D。在任何给定时间处的D'可以通过首先在参考位置处找到后向反射器的位置来确定，例如这可以为距离关节臂CMM上的参考点的距离D。例如，如果后向反射器在球形安装的后向反射器(SMR)内，则可以首先通过将后向反射器516定位在参考位置处来找到距离D'，例如这可以是被配置成保持SMR的磁巢(magnetic nest)。此后，只要光束在光源502与后向反射器516之间没有中断，就可以通过使参考距离作为上述方程中的“a”值来确定总距离D'。例如，可以通过用保持在不同方向的扫描仪对参考球体进行测量来确定参考距离。通过自洽求解参考球体的坐标，可以确定参考距离。

图11示出了平行于返回光束524B但与返回光束524B偏离行进的所发出的出射光束524。在一些情况下，可以优选的是使光返回至其自身上，以使得光524和光524B沿着相同的路径但以相反的方向行进。在这种情况下，重要的是使用隔离方法来阻止反射光进入光源520并且使光源520不稳定，一种将激光与返回光隔离的方法是将法拉第(Faraday)隔离器放置在光源502与返回光524B之间的光学路径中。

在增量干涉仪的一个实施方式中，干涉仪是零差类型的设备，以使得光源502是在单一频率上工作的激光器。在其他实施方式中，设备可以是外差类型的设备，并且激光器在至少两个频率上工作以产生偏振和正交的两个交叠光束。光源502发出被引导至分束设备520的光518。此处，光的第一部分522被反射并且被传送到光学接收器506。第一部分522从至少一个镜子523被反射以将第一部分引导至光学接收器506。在示例性实施方式中，第一部分522从多个镜子523和分束器520被反射。这个第一部分522是用于与返回的光或反射的光进行比较的参考光束。

光的第二部分524被传送通过分束设备520并且被引导向后向反射器516。应了解，例如，光学组件504还可以包括其他光学部件，例如但不限于透镜、四分之一波片、滤光片等(未示出)。光的第二部分524行进到后向反射器516，后向反射器516将第二部分524沿着平行于出射光的路径527反射回设备500。反射光通过光学组件被接收回，其中反射光通过分束设备520被发送到光学接收器506。在示例性实施方式中，当返回光通过分束设备520被传送时，返回光加入到与光的第一部分522共同的光路径中并到达光学接收器502。应了解，例如，光学组件504还可以包括另外的光学部件(未示出)，诸如在分束设备520与光学接收器506之间产生旋转极化平面的光学器件。在这些实施方式中，光学接收器506可以包括实现功率归一化功能的多个极化敏感接收器。

光学接收器506接收光的第一部分522和第二部分524两者。由于两个光部分522和光部分524分别具有不同的光路长度，第二部分524在光学接收器506处与第一部分522比较时具有相移。在一个实施方式中，当设备500是零差干涉仪时，光学接收器506基于光的两部分522、524的强度的变化而产生电信号。在一个实施方式中，例如，当设备500是外差干涉仪时，接收器506可以使用诸如多普勒(Doppler)偏移信号等技术进行相位或频率测量。例如，在一些实施方式中，光学接收器506可以是将所接收的光传递到相位插值器508或频谱分析仪的光纤传感器。在又一些实施方式中，光学接收器506产生电信号并且将该信号传送到相位插值器508。

在增量干涉仪中，需要(根据上文中所描述的方程)记录计数的数量n的变化。对于光束被保持在后向反射器516上的情况，光学接收器506内的光学器件和电子装置可以用来记录计数。在另一实施方式中，使用来自测距仪的光被直接发送到待测对象上的另一种类型的测量。例如，对象可以是金属并且可以漫射地对光进行反射，以使得只有相对小部分的光返回到光学接收器。在本实施方式中，光直接返回至其自身上，以使得返回光与出射光基本上一致。因此，例如，可以需要提供一种诸如使用法拉第隔离器来减少反馈回光源502的光量的方法。

测量距漫射目标的距离的一个困难是不能对条纹进行计数。在后向反射器目标516的情况下，已知的是光的相位随着后向反射器移动远离跟踪器而连续变化。然而，例如，当光经过边缘时，如果光束移动到对象之上，则返回光的相位可以不连续地变化。在这种情况下，期望使用被称为绝对干涉仪的干涉仪类型。例如，绝对干涉仪同时发出多个波长的光，对波长进行配置以创建“合成波长”，“合成波长”可以是毫米量级的。绝对干涉仪具有与增量干涉仪相同的精度，只是绝对干涉仪没必要针对移动的每个半波长对条纹进行计数。可以在与一个合成波长对应的区域内的任何地方进行测量。

在一个实施方式中，光学组件504可以包括控向(steering)镜(未示出)，诸如使来自绝对干涉仪的光能够从扫描仪被反射并且由扫描仪接收回来以在区域之上进行快速测量的微机电系统(MEMS)镜。

在一个实施方式中，设备可以包括用于与绝对干涉仪协作的诸如照相机529等可选图像获取设备。照相机529包括透镜和光敏阵列。透镜被配置成对光敏阵列上的被照亮的对象点进行成像。光敏阵列被配置成对由绝对干涉仪发出的光的波长进行响应。通过观察光敏阵列上的成像光的位置，可以确定对象点的模糊度范围。例如，假设绝对干涉仪的模糊度范围是1mm。然后，只要已知距目标的距离在1毫米的范围内，则使用干涉仪来寻找距目标的距离是没有问题的。然而，假设不知道距目标的距离在1毫米的模糊度范围内。在一个实施方式中，寻找距目标的距离在模糊度范围内的一种方法是将照相机529放置在光束的发出点附近。照相机在光敏阵列上形成散射光的图像。成像光点的位置取决于距光学目标的距离并且由此提供一种确定距目标的距离在模糊度范围内的方法。

在一个实施方式中，测距设备在确定距对象的距离时使用相干光(例如激光)。在一个实施方式中，设备根据时间来改变激光的波长，例如，设备根据时间来线性地改变激光的波长。出射激光束中的一些激光束被发送到光学检测器并且行进到后向反射器的另一部分出射激光束也被发送到检测器。光束在检测器中被光学混合，并且电路对来自光学检测器的信号进行评估以确定从测距仪到后向反射器目标的距离。

在一个实施方式中，设备500是绝对测距仪(ADM)设备。ADM设备通常使用不相干光并且基于从测距仪行进到目标并且返回所需的时间来确定距对象的距离。尽管通常ADM设备的精度低于干涉仪的精度，但是ADM提供了以下优点：直接测量距对象的距离，而不是测量距对象的距离的变化。因此，不同于干涉仪，ADM不需要已知的初始位置。

一种ADM是脉冲飞行时间(TOF)ADM。利用脉冲TOF ADM，激光器发出光脉冲。一部分光被发送到对象，从对象散射，并且被将光信号转换成电信号的光学检测器拾取。另一部分光被直接发送给检测器(或者单独的检测器)，其中该另一部分光被转换成电信号。在两个电脉冲信号的前缘之间的时间dt被用来确定从测距仪到对象点的距离。距离D刚好是D＝a+dt*c/(2n)，其中a是常数，c是真空中的光速，而n是光在空气中的折射率。

另一种ADM是基于相位的ADM。基于相位的ADM是正弦调制直接施加给激光器以对所发出的激光束的光功率进行调制的AMD。调制是按照正弦或矩形施加的。与被检测的波形的基频相关联的相位被提取。基频是波形的主要频率或最低频率。通常，与基频相关联的相位通过以下方式被获得：将光发送到光学检测器以获得电信号，对光进行调节(这可以包括发送光使其经过放大器、混频器和滤波器)，使用模拟数字转换器将电信号转换成数字化样本，以及然后使用计算方法来计算相位。

基于相位的ADM的测量距离D等于D＝a+(n+p)*c/(2*f*n)，其中“a”是常数，“n”和“p”是对象点的“模糊度范围”的整数和小数部分，以及“f”是调制的频率，“c”是真空中的光速，n是折射率。数量R＝c/(2*f*n)是模糊度范围。例如，如果调制频率为f＝3GHz，则根据公式可得模糊度范围为约50nm。针对“D”的公式示出了所计算的距离取决于空气中的光速“c/n”。正如在绝对干涉仪的情况下，想要确定的参数中的一个参数是在研究中的对象点的模糊度范围。对于用于测量漫反射表面的坐标的AACMM100，来自设备500的光束可以在几毫秒的过程中被引导至相隔几米的对象。如果模糊度范围没有被确定，则这种大的变化很可能会超过设备的模糊度范围，并且因此使ADM不知道距对象点的距离。

在一个实施方式中，在多个频率下对发出的光进行调制，以使得可以实时确定模糊度范围。例如，在一个实施方式中，四个不同的调制频率可以被同时施加到激光上。通过已知的采样和提取过程，可以通过计算这四个频率中的每个频率的相位来确定距目标的绝对距离。在其他实施方式中，可以使用少于四个的频率。基于相位的ADM可以用于近距范围或远距范围。可以使用其他类型的不相干测距仪的调制和处理方法。这种测距仪是本领域公知的并且因此不作进一步讨论。

在图12所示的一个实施方式中，设备500是ADM设备，该设备包括光源528、隔离器530、ADM电子装置546、光纤网络536、光纤发射器538以及可选的分束器540和位置检测器542。例如，光源528可以是诸如红色的激光二极管或红外激光二极管等激光器。激光可以被发送通过隔离器530，例如，隔离器530可以是法拉第隔离器或衰减器。隔离器530可以在其输入端口和输出端口处进行光纤耦接。ADM电子装置532通过将射频(RF)电信号施加给激光器的输入端来对光源528进行调制。在一个实施方式中，RF信号通过电缆532施加，电缆532在一个或更多个调制频率下对由激光器发出的光的光功率进行正弦调制。穿过隔离器的被调制光行进到光纤网络536。一些光行进经过光纤548到达ADM电子装置546的参考信道。另一部分光行进离开设备500，从目标516反射，并且返回到设备500。在一个实施方式中，目标516是诸如漫反射材料(如铝或钢)的非协作目标。例如，在另一个实施方式中，目标516是例如使大部分光返回设备500的、诸如后向反射器目标等协作目标。进入设备500的光反向穿过光纤发射器538和光纤网络536并且通过纤维光缆550进入ADM电子装置546的测量信道。ADM电子装置546包括光学检测器，光学检测器将从光纤548和光纤550接收的参考光信号和测量光信号转换成电参考信号和电测量信号。这些信号由电子装置处理以确定距目标的距离。

在一个实施方式中，来自设备500的光被发送到后向反射器而不是非协作(漫散射)目标。在这种情况下，可以包括位置检测器542以接收从分束器540反射离开的少量的光。由位置检测器542接收的信号可以由控制系统使用以使得来自设备500的光束追踪移动的后向反射器516。如果使用散射目标而不是使用后向反射目标，那么分束器540和位置检测器542可以被省略。

在一个实施方式中，ADM设备500包含如共同所有的美国专利7,701,559中所描述的配置。应理解，干涉仪设备和ADM设备两者至少部分基于空气中的光速来确定距对象的距离。

另一种测距仪是基于聚焦方法的测距仪。聚焦测距仪的示例是彩色聚焦仪、对比度聚焦仪和阵列感测聚焦仪。对于使用彩色聚焦方法的设备，如图13所示的设备，非相干的白光由光源552生成。由于光学组件中的透镜554的色差，光基于光的波长被聚焦到对象556上的“焦线”。因此，白光的不同波长组分被聚焦到不同的距离处。使用分光计557，可以确定距对象556的距离。

图14中所示的另一种聚焦测距仪是对比度聚焦设备。在本实施方式中，通过聚焦到最大对比度或图像清晰度来确定距对象的距离。聚焦是通过沿对象560的轴线方向移动照相机558而实现的。当找到最大对比度的位置时，对象560以已知距离位于传感器562的光轴线上。已知距离在校准处理期间被预先确定。

在一个实施方式中，设备500可以是阵列感测聚焦仪。在这种类型的设备中，光源发送光通过透镜和分束器。部分光到达对象，从分束器反射离开，并且行进到光敏阵列。如果被检测的对象位于光点的焦点位置处，则光敏阵列上的光将非常小。因此，当阵列上的点足够小时，AACMM100可以用于捕获3D坐标。

在又一实施方式中，设备500可以是锥光全息设备。在这种设备中，对象的表面由激光点探测。激光被表面漫反射以形成点光源。从这个点散发的光锥被光学系统加宽。双折射晶体被布置在两个环形偏振器之间以将光分成普通光束和异常光束。在发射通过第二偏振镜之后，两个光束叠加以产生全息条纹图案，该全息条纹图案可以由诸如CCD照相机等光敏传感器获取。通过图像处理根据干涉条纹来确定距对象的距离。

应了解，尽管聚焦设备和锥光全息设备可以依赖于空气中的光的折射率，但是对于这些设备来说对距离的确定是与空气中的光速无关的。

虽然已经参照示例实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员应了解，在不脱离本发明的范围的前提下可以对本发明进行各种变化以及可以用等同物替换本发明中的元件。另外，在不脱离本发明的基本范围的前提下，可以做出多种修改以适于本发明的教导的特定情况或材料。因此，本发明不限于所公开的作为实施本发明的最佳方式的特定实施方式，并且本发明将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方式。此外，术语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性，术语第一、第二等用于区分一个元件与另一个元件。此外，术语一个(a)、一个(an)等的使用不表示对数量的限制，而是表示存在被引用项目中的至少之一。

Claims (26)

1.一种用于测量对象在空间中的坐标的便携式关节臂坐标测量机(AACMM)，包括：

基部；

具有对置的第一端和第二端的可手动定位的臂部，所述臂部旋转地耦接至所述基部，所述臂部包括多个连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器；

配置成从所述至少一个位置检测器接收所述位置信号的电子电路；

耦接至所述第一端的探针端；

耦接至所述探针端的非接触式测量设备，所述非接触式测量设备具有电磁辐射发射器，所述非接触式测量设备被配置成至少部分基于空气中的光速来确定距对象的距离；以及

电耦接至所述电子电路的处理器，所述处理器被配置成响应于从所述电子电路接收所述位置信号以及响应于从所述非接触式测量设备接收距所述对象的距离来确定所述对象上的点的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的AACMM，其中，所述非接触式三维测量设备是绝对干涉仪设备。

3.根据权利要求2所述的AACMM，其中，所述绝对干涉仪包括与所述发射器相邻的照相机。

4.根据权利要求1所述的AACMM，其中，所述非接触式测量设备是基于相位的ADM设备。

5.根据权利要求1所述的AACMM，其中，所述非接触式测量设备是脉冲飞行时间ADM设备。

6.根据权利要求1所述的AACMM，其中，所述非接触式测量设备可拆卸地耦接至所述探针端。

7.根据权利要求1所述的AACMM，其中，所述电磁辐射发射器是激光器。

8.根据权利要求1所述的AACMM，还包括耦接至所述探针端的接触式测量设备。

9.根据权利要求1所述的AACMM，其中，所述非接触式测量设备可拆卸地耦接至所述探针端。

10.一种对用于测量对象在空间中的三维坐标的便携式关节臂坐标测量机进行操作的方法，包括：

设置具有对置的第一端和第二端的可手动定位的臂部，所述臂部包括多个连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器；

在电子电路处从所述检测器接收所述位置信号；

设置具有电耦接至所述电子电路的控制器的非接触式测量设备，所述非接触式测量设备具有电磁辐射发射器和传感器；

将来自所述非接触式测量设备的电磁辐射发射到所述对象；

使用所述传感器接收被反射的电磁辐射；

根据由所述传感器接收的被反射的电磁辐射来确定距所述对象的距离，其中，所述距离至少部分基于空气中的光速以及基于所述电磁辐射从所述电磁辐射发射器行进至所述对象并且返回至所述传感器的时间；以及

至少部分基于从所述检测器接收的位置信号以及基于所确定的距离来确定所述对象上的点的三维坐标。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在设置非接触式测量设备的步骤中，所述非接触式测量设备是绝对干涉仪设备。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，在设置非接触式测量设备的步骤中，所述绝对干涉仪包括与所述发射器相邻的照相机。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，在设置非接触式测量设备的步骤中，所述非接触式测量设备是基于相位的ADM设备。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，在设置非接触式测量设备的步骤中，所述非接触式测量设备是脉冲飞行时间ADM设备。

15.根据权利要求10所述的方法，其中，在设置非接触式测量设备的步骤中，所述非接触式测量设备可拆卸地耦接至所述第一端。

16.根据权利要求10所述的方法，还包括：

设置耦接至所述第一端的探针端；以及

将所述非接触式测量设备可拆卸地耦接至所述探针端。

17.根据权利要求16所述的方法，其中：

在设置探针端的步骤中，所述探针端还包括紧固件和电耦接至所述电子电路的第一电连接器；以及

在设置非接触式测量设备的步骤中，所述非接触式测量设备还具有耦接器和电耦接至所述控制器的第二电连接器。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

使用所述耦接器和所述紧固件将所述非接触式测量设备以机械方式耦接至所述探针端；以及

将所述第一电连接器电耦接至所述第二电连接器。

19.根据权利要求10所述的方法，其中，在设置非接触式测量设备的步骤中，所述电磁辐射发射器是激光器。

20.根据权利要求10所述的方法，还包括：设置耦接至所述第一端的接触式测量设备。

21.一种用于测量对象在空间中的三维坐标的便携式关节臂坐标测量机(AACMM)，包括：

基部；

具有对置的第一端和第二端的可手动定位的臂部，所述臂部旋转地耦接至所述基部，所述臂部包括多个连接的臂段，每个臂段包括用于产生位置信号的至少一个位置检测器；

从所述至少一个位置检测器接收所述位置信号的电子电路；

布置在测量设备与所述第一端之间的探针端，所述探针端在一侧上具有接口；以及

可拆卸地耦接至所述接口的非接触式测量设备，所述非接触式测量设备具有光源和光学接收器，所述非接触式测量设备被配置成至少部分基于空气中的光速以及基于来自所述光源的光从所述光源行进至所述对象并且返回至所述光学接收器的时间来确定距所述对象上的点的距离；以及

电耦接至所述电子电路的处理器，所述处理器被配置成至少部分基于从所述检测器接收的位置信号以及基于所确定的距离来确定所述对象上的点的三维坐标。

22.根据权利要求21所述的AACMM，其中，所述非接触式测量设备是绝对干涉仪设备。

23.根据权利要求22所述的AACMM，其中，所述绝对干涉仪包括与所述发射器相邻的照相机。

24.根据权利要求21所述的AACMM，其中，所述非接触式测量设备是基于相位的ADM设备。

25.根据权利要求21所述的AACMM，其中，所述非接触式测量设备是脉冲飞行时间ADM设备。

26.根据权利要求21所述的AACMM，还包括耦接至所述探针端的接触式探针。