CN104380032B - 用于无线特征单元的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文描述用于无线地发送测量数据的系统和方法。一种坐标测量装置包括铰接臂，该铰接臂包括多个铰接臂构件、位于远端的坐标采集构件以及位于近端的基座。该装置还包括联接到坐标采集构件的附加装置组件。该装置还包括联接到铰接臂的基座的特征单元。所述特征单元可接收坐标数据以及附加装置数据分组，将坐标数据的比特插入可在网络上发送的分组中，并且将分组化的坐标数据和附加装置数据分组无线地发送到基站。

Description

用于无线特征单元的系统和方法

技术领域

本发明涉及铰接臂和坐标测量装置，并且更具体地，涉及无线坐标测量机。

背景技术

直线测量系统也称作坐标测量机(CMM)和铰接臂测量机，用于产生较高精度的几何信息。通常，这些仪器捕获目标的结构特征以在质量控制、电子呈现和/或复制中使用。用于坐标数据采集的常规设备的一个例子是便携式坐标测量机(PCMM)，PCMM是能够在装置的测量球面内进行高精度测量的便携式装置。这种装置经常包括安装在包括通过关节连接在一起的多个转换构件的臂的端部的探头。臂的与探头相反的端部通常联接到可移动基座。通常，将关节分解成多个单独的旋转自由度，每个旋转自由度利用专用的旋转传感器测量。测量期间，臂的探头由操作者手动地移动到测量球面内不同的点。在每个点，必须在给定的时间点确定每个关节的位置。因此，每个传感器输出根据关节在该自由度内的移动而变化的电信号。通常，探头也产生信号。这些位置信号和探头信号通过所述臂传送到记录仪/分析仪。然后位置信号用于确定探头在测量球面内的位置。例如参见美国专利Nos.5,829,148和7,174,651，在此通过引用将其全部内容并入本文中。

通常，需要这种具有高精度、高可靠性和耐久性、非常易于使用且低成本的机器。在此本发明提供了对这些品质中的至少一些的改进。

发明内容

本公开的一个方面提供一种坐标测量装置。该装置包括铰接臂，所述铰接臂包括多个铰接臂构件、处于远端的坐标采集构件和位于近端的基座。所述坐标采集构件可基于测量到的铰接臂的位置产生坐标数据。该装置还包括联接到所述坐标采集构件的附加装置组件。所述附加装置组件可响应于由所述附加装置组件接收到的触发信号产生可在网络上传输的附加装置数据分组，所述触发信号指示所述坐标采集构件测量到所述铰接臂的位置的时间。所述附加装置数据分组可包括所述附加装置组件的测量数据。该装置还包括联接所述铰接臂的所述基座的特征单元。所述特征单元可接收所述坐标数据和所述附加装置数据分组，将坐标数据的比特插入可在网络上传输的分组中，并且将分组化的坐标数据以及附加装置数据分组无线传输到基站。

本发明的另一个方面提供一种操作坐标测量装置的方法。该方法包括连续接收基于测量到的铰接臂的位置的坐标数据。该方法还包括从联接到所述铰接臂的附加装置组件接收可在网络上传输的附加装置数据分组。可以响应于由所述附加装置组件接收到的触发信号产生所述附加装置数据分组，所述触发信号指示测量到所述铰接臂的位置的时间。所述附加装置数据分组可以包括所述附加装置组件的测量数据。该方法还包括将接收到的每个坐标数据的比特插入可在网络上传输的分组中。该方法还包括将分组化的坐标数据和所述附加装置数据分组无线地发送到基站。

本发明的另一个方面提供一种基站。该基站包括第一处理器，所述处理器被配置成在网络上无线地接收分组化的坐标数据和附加装置数据分组。分组化的坐标数据可以包括基于测量到的铰接臂的位置的坐标数据。可以响应于由联接到所述铰接臂的附加装置组件接收到的触发信号产生附加装置数据分组，所述触发信号指示测量到所述铰接臂的位置的时间。附加装置数据分组可以包括附加装置组件的测量数据。该基站还包括第二处理器，所述第二处理器被配置成从分组化的坐标数据提取坐标数据，并且从附加装置数据分组提取附加装置测量数据。该基站还包括第三处理器，所述第三处理器配置成将提取出的坐标数据与提取出的附加装置测量数据关联以进一步处理。所述关联可以基于分组化的坐标数据的时间戳和附加装置数据分组的时间戳。

本发明的另一个方面提供一种操作基站的方法。该方法包括在网络上无线地接收分组化的坐标数据和附加装置数据分组。分组化的坐标数据包括基于测量到的铰接臂的位置的坐标数据。响应于由联接到铰接臂的附加装置组件接收到的触发信号产生附加装置数据分组，所述触发信号指示测量到铰接臂的位置的时间。附加装置数据分组可以包括附加装置组件的测量数据。该方法还包括从分组化的坐标数据提取坐标数据，并且从附加装置数据分组提取附加装置测量数据。该方法还包括将提取出的坐标数据与提取出的附加装置测量数据关联以进一步处理。所述关联基于分组化的坐标数据的时间戳和附加装置数据分组的时间戳。

附图说明

本发明的其它目的、特征和优点将从下面结合示出了本发明的示例性实施方式的附图对本发明的详细描述中变得明显，其中：

图1是铰接臂的实施方式的立体图。

图1A是图1的铰接臂的实施方式的分解图。

图2是图1的铰接臂的基座和特征单元的实施方式的立体图。

图3是与计算机无线通信的铰接臂的实施方式的立体图。

图4是图1的铰接臂与电子装置无线通信的无线通信系统的实施方式。

图5是图1的铰接臂的探头电路的实施方式。

图6是图1的铰接臂内的布线系统的实施方式。

图7是图4的臂基座和特征单元的实施方式。

图8是图4的臂基座、特征单元和计算装置的实施方式。

图9是铰接臂传输数据的过程的实施方式的流程图。

图10是同步由基站接收到的数据的过程的实施方式的流程图。

图11是铰接臂选择数据传输类型的过程的实施方式的决策图。

具体实施方式

下面，参照附图描述各种实施方式。在一些坐标测量机(CMM)中，可以捕获目标的结构特征，并且发送到计算机进行处理，但是这种CMM的位置会受到与计算机物理连接的限制。虽然一些CMM可以重新设计成包括无线功能，但这需要现有的CMM的使用者购买新的机器。此外，一些CMM捕获的数据不能与现有的无线系统兼容。如在此描述的，公开了一种CMM，所述CMM被配置成无线传输与现有的无线系统兼容的数据，并且减少使用者的成本负担。

图1和图1A例示根据本发明的便携式坐标测量机(CMM)的臂1(例如，铰接臂)的一个实施方式。在所示的实施方式中，CMM臂1包括基座10、多个刚性传递构件20、坐标采集构件50和多个铰接构件30-36，所述多个铰接构件形成将刚性传递构件20彼此连接起来的“关节组件”。铰接构件30-36与传递构件20和铰链(下面描述)一起被配置成给予一个或更多个旋转自由度和/或角自由度。通过不同的构件30-36、20，CMM臂1可以沿着不同的空间定向对准，由此允许坐标采集构件50在三维空间中精确定位和定向。

可以利用手动、机器人、半机器人和/或任何其它调整方法调整刚性传递构件20和坐标采集构件50的位置。在一实施方式中，CMM臂1通过不同的铰接构件30-36而具有七个旋转运动轴。然而，可以理解，可以使用的运动轴的数量没有严格的限制，可以将较少或额外的运动轴结合到CMM的设计中。

在如图1所示的CMM臂1的实施方式中，可以基于铰接臂30-36所关联的运动构件操作将铰接臂30-36分成两个功能组，即：1)与回转运动相关联的那些铰接构件30、32、34、36，所述回转运动与特定且不同的传递构件(以下称作“回转关节”)相关联，以及2)允许在两个相邻构件之间或在坐标采集构件30与其相邻构件(以下称作“铰链关节”或“铰链”)之间形成的相对角的变化的那些铰接构件31、33、35。虽然所示的实施方式包括定位为产生七个运动轴的四个回转关节和三个铰链关节，但是可以预期，在其它实施方式中，可以改变铰链关节和回转关节的数量和位置，以在CMM中实现不同的运动特性。例如，具有六个运动轴的基本上相似的装置可能仅缺少在坐标采集构件50和相邻的铰接构件20之间的回转关节30。在其它实施方式中，可以将回转关节和铰链关节组合和/或在不同的组合中使用。

如现有技术中已知的(例如参见美国专利No.5,829,148，在此通过引用将其并入)，传递构件20可以包括一对双同心管状结构，该结构具有通过紧接邻近所述构件的第一端安装的第一轴承和在所述构件的相对端定位的第二轴承在外管套20b内同轴旋转安装的内管轴20a，并且可以定位在双轴壳体100内。传递构件20操作以将运动从传输构件的一端传递到传递构件的另一端。传递构件20依次与铰接构件30-36连接在一起以形成关节组件。

铰链关节依次部分地通过从传递构件一端延伸的叉臂(yoke)28(参见附图1A)，延伸通过铰接构件31、33、35的旋转轴、以及铰接构件31、33、35本身的组合来形成，以绕旋转轴旋转以形成铰链或铰链关节。

每个铰链关节或回转关节都具有其自己专用的编码器形式(未示出)的运动传感器。有利地，铰链关节和回转关节编码器至少部分地、并且更优选地完全设置在相应的铰接构件30-36内的双轴壳体100内。

在不同的实施方式中，坐标采集构件50包括接触感应构件55(在图1中描述为硬探头)，接触感应构件55被配置成与所选择的目标的表面相接合，并且在探头接触的基础上产生坐标数据。在所示的实施方式中，坐标采集构件50还包括非接触扫描和检测部件，所述部件不需要与选择目标直接接触以采集几何数据。如所描述的，非接触扫描装置包括非接触坐标检测装置(示为激光坐标检测装置/激光扫描仪)，其可以用于在不直接接触目标的情况下获取几何数据。非接触式扫描装置可以包括摄像头或其它光学装置70，其与在此未示出的激光器关联地运行。可以理解，包括接触感应探头、非接触扫描式装置、激光扫描装置、利用应变计进行接触检测的探头、利用压力传感器进行接触检测的探头、利用红外光束进行定位的装置、以及被配置成静电响应的探头的不同坐标采集构件构造可以用于坐标采集目的。而且，在一些实施方式中，坐标采集构件50可以包括一个、两个、三个或超过三个坐标采集机构。

可以在2009年6月18日提交的标题为“ARTICULATING MEASURING ARM WITH LASERSCANNER”的美国专利申请No.12/487,535中找到可以与在此描述的实施方式一起使用的坐标采集构件的某些实施方式的进一步描述，在此通过引用将其全部内容并入本文中。如在所述参考中描述的，坐标采集构件包括附加到坐标采集构件的主体的模块化激光扫描仪(还可以包括接触探头)。模块化功能可允许各种其它坐标检测装置与所述坐标采集构件一起使用。另外，如本领域技术人员通常已知的，可以使用其它坐标采集构件。

图2例示了一组可以经由对接部分12与基座10连接的特征单元90。对接部分12可以在CMM臂1与特征单元90之间形成电连接。在一些实施方式中，对接部分12可以提供用于高速数据传输、电力传输、机械支承等的连接。因而，当连接到对接部分时，特征单元90可以向CMM臂1提供模块化的电子、机械或热组件，以允许多种不同的特征和功能，如增加的电池寿命、无线功能、数据存储、改进的数据处理、扫描器数据信号的处理、温度控制、机械支承或压载或者其它特征。在一些实施方式中，这种模块化功能可以补充或代替手柄40的一些模块化特征。模块化特征单元可以包含用于增强功能、电池、电子电路板、开关、按钮、灯光、无线或有线通信电子设备、扬声器、麦克风、或者任何其它类型的未包含在基础产品上的扩展功能的连接器。此外，在一些实施方式中，特征单元90可以设置在CMM臂1的不同位置处，例如沿着传递构件、铰接构件，或者作为手柄40的附加构件。

作为一个例子，特征单元90可以包括电池，如主电池或副电池。有利地，在单元90是副电池的实施方式中，CMM臂1可以包括内部的主电池，所述主电池可以在没有副电池或替换副电池时维持CMM臂1的操作。因而，通过循环使用副电池，CMM臂1可以在没有直接电源连接的情况下无限地维持。

作为另一个例子，特征单元90可以包括数据存储装置。特征单元90上可用的数据存储可以是任意大的，使得CMM可以测量并保持大量的数据而不需要连接到较大和/或较小的便捷数据存储装置，诸如台式计算机。此外，在一些实施方式中，数据存储装置可以将数据传递到臂，包括用于臂操作的指令(诸如电动臂的移动路径)、用于在按下特定按钮或者在臂的特定移动或位置时针对臂的新命令、或者其它定制设置。

在特征单元90包括无线功能的例子中，可以给数据存储装置提供类似的功能。通过无线功能，数据可以在没有有线连接的情况下在CMM臂1和外部装置(诸如台式计算机)之间连续地传输。在一些实施方式中，CMM臂1可以从辅助装置连续接收命令。此外，在一些实施方式中，辅助装置可以连续显示来自臂的数据，诸如已获得的臂的位置或数据点。在一些实施方式中，所述装置可以是个人计算机(PC)，并且特征单元90可以将臂坐标数据和扫描器数据无线地传输到PC。所述特征单元可以在无线传输之前在特征单元中将臂数据和扫描器数据组合起来或者将它们作为单独的数据流进行传输。

在进一步的实施方式中，特征单元90还可以包括数据处理装置。这些装置可以有利地执行可改善臂的操作、数据存储、或其它功能的不同操作。例如，在一些实施方式中，可以通过特征单元90来处理基于臂的位置对臂的命令。在另外的实施方式中，特征单元可以在存储或传输之前压缩来自臂的数据。

在另一个例子中，特征单元90还可以为CMM臂1提供机械支承。例如，特征单元90连接到基座10，并且具有相当的重量，从而稳定CMM臂1。在其它实施方式中，特征单元90可以在CMM臂1与安装CMM臂1的支座之间提供机械连接。

在另一个实施方式中，特征单元可以包括热功能。例如，特征单元90可以包括散热器、冷却风扇等。对接部分与特征单元90之间的连接还可以由导热构件连接到基座10中的电子装置和CMM的剩余部分，从而允许在CMM臂1和特征单元90之间具有相当的热传递。

此外，如图1所示，在一些实施方式中，特征单元90可以具有与它们所连接到的基座10的侧面基本匹配的尺寸和形状。因而，在基本上不增加CMM臂1的尺寸、不减少它的可能的便携性、或者不限制它相对于其它装置的位置的情况下，可以使用特征单元90。

再者，特征单元90可以彼此组合使用并且与在此描述的其它特征组合使用，和/或可以在其它类型的CMM中独立地使用。

如图3所示，CMM臂1可以将数据传输到独立的辅助装置，诸如与显示器220以及一个或更多个输入装置230连接的计算机210。操作者240可以通过操纵一个或多个输入装置230利用计算机210分析数据，所述输入装置230可以是键盘、鼠标、麦克风、摄像头和/或触摸屏。显示器220可以包括一个或更多个显示区域或部分，每一个都显示CMM臂1在其当前位置的不同视图以及可选地所期望的校准位置(如上所述)。显示中的每一个都与计算机210上的程序和数据内部链接。例如，在计算机210上运行的程序可以在存储器中具有对CMM臂当前的位置的单个内部表示，该内部表示可以以两个或更多个抽象或半现实的方式在显示器220上显示。

在不同的实施方式中，计算机210可以包括一个或更多个处理器、一个或更多个存储器、以及一个或更多个通信机构。在一些实施方式中，可以使用超过一个计算机执行这里论述的模块、方法和处理。另外，这里描述的模块和处理中的每一个都可以在一个或更多个处理器上、一个或更多个计算机上运行；或者这里描述的模块可以运行在专用硬件上。输入装置230可以包括一个或更多个(单手的或双手的)键盘、鼠标、触摸屏、语音命令及关联的硬件、手势识别，或者在操作者240与计算机210之间提供通信的任何其它装置。显示器220可以是2D或3D显示器，并且可以基于诸如LCD、LED、CRT、等离子体、投影等任何技术。

可以经由任何适当的连接实现各个部件之间的通信，包括通用串行总线(USB)、VGA电缆、同轴电缆、火线、串行电缆、并行电缆、SCSI电缆、IDE电缆、SATA电缆、基于802.11或蓝牙的无线、或者任何其它有线或无线连接。还可以将这些部件的一个或更多个也可以组合成单个单元或模块中。在一些实施方式中，所有的电子部件包括在单个物理单元或模块中。

图4描述了无线通信系统400的实施方式的框图，其中诸如参照图1和图1A描述的CMM臂1的CMM臂与诸如计算机450的电子装置无线地通信。系统400可以包括探头407、可选的附加装置409、臂基座410、特征单元490和/或计算机450。

在一实施方式中，探头407可以是硬探头、非接触管状探头、振动接触探头、TP20探头等。同样，可选的附加装置409可以是这里描述的任意探头类型。作为一个例子，可以将第三方扫描仪(例如，激光扫描仪)或其它第三方装置联接到臂基座410，代替可选的附加装置509。臂基座410类似于这里参照图1、图1A和图2描述的基座10。同样，特征单元490类似于这里参照图2描述的特征单元90。

在一些实施方式中，探头407可以被配置为捕获数据并将所述数据发送到臂基座410。臂基座410可以将探头数据412(或探头数据的修改版本)发送到特征单元490。在一个实施方式中，探头数据412可以是铰接臂的测量到的位置(例如，坐标形式)，并且可以串行地发送。如果可选的附加装置409联接到臂基座410，则臂基座可以从可选的附加装置409接收附加装置数据，并且将附加装置数据413(或者附加装置数据的修改版本)发送到特征单元490。在一个实施方式中，附加装置数据413可以经由网络使能的分组(例如，以太网兼容分组)发送。

在一实施方式中，特征单元490包括处理器491、无线模块492和/或电池和充电器494。处理器491可被配置成接收探头数据412和/或附加装置数据413。在某些方面，处理器491执行指令，以准备探头数据412和/或附加装置数据413，以经由无线模块492发送。在其它方面，处理器491被配置成处理探头数据412和/或附加装置数据413，以使得所述数据可以发送到未示出的显示模块，所述显示模块被配置成可视地显示信息(例如，图表、曲线图、曲线等)。

无线模块492可被配置成通过任何通信协议发送数据。例如，无线模块492可以被配置成利用IEEE 802.11标准的任何部分将探头数据412和/或附加装置数据413发送到计算机450。无线模块492还可以从计算机450接收数据。例如，计算装置450可以与特征单元490通信，以提供对从特征单元490接收到的数据传输的确认，发送针对数据的请求，提供固件升级等。

在一些实施方式中，电池和充电器494可以被配置成向臂基座410、探头407和/或可选附加装置409提供电力。在进一步的实施方式中，电池和充电器494可以被配置成为臂基座410、探头407和/或可选附加装置409充电。作为一个例子，用于操作或充电的电力可以经由运送这里所描述的附加装置数据413的线路传发送。在其它的例子中，用于操作或充电的电力可以经由运送探头数据412的线路发送。

电池和充电器494可以允许用户在特征单元490还在操作时更换电池。例如，电池和充电器494中的电池可以是可热更换的，以使得电池可以在特征单元490操作时被移除，并且插入另一个(或相同的)电池。可以利用未示出的副电池或存储元件提供足够量的电力，以使得在移除电池时临时地操作特征单元490。

图5描述了诸如在此参照图1和图1A描述的CMM臂1的CMM臂的探头电路500的实施方式。在实施方式中，图4的臂基座410包括探头电路500。探头电路500可以包括与事件微控制器508通信的偏置(bias)探头507。偏置探头507可以类似于在此参照图4描述的探头407。偏置探头507可以是硬探头、非接触管状探头、振动接触探头、TP20探头等。偏置探头507可以包括ID芯片。例如，事件微控制器508可以通过访问ID芯片来确定偏置探头507的探头类型。

在一些实施方式中，当偏置探头507与目标接触时，操作者可以压下诸如按钮515、516和/或517的按钮，以使事件微控制器508记录测量事件。事件微控制器508可以经由臂数据线512将测量事件发送到基座(诸如基座10)中的电路。在其它实施方式中，诸如非接触管状探头的其它类型的偏置探头507将信号发送到事件微控制器508以指示应该进行测量。

在一些实施方式中，探头电路500可以包括可选附加装置509。可选附加装置509可以类似于在此参照图4描述的可选附加装置409。可选附加装置509可以是这里描述的任意探头类型。作为一个例子，可以将第三方扫描仪(例如，激光扫描仪)或其它第三方装置联接到探头电路500，代替可选附加装置509。选择器开关510可以允许操作者在偏置探头507和可选附加装置509或其它装置之间进行选择。

与偏置探头507一样，可选附加装置509或其它装置可以包括ID芯片，所述ID芯片可以由事件微控制器508经由可选ID芯片线路读取。在其它实施方式中，可选附加装置509或其它装置可以包括ID电阻器，该ID电阻器可由事件微控制器508经由线路511访问。事件微控制器508可以包括用于将从ID电阻器接收到的信号数字化的模数转换器(ADC)。可选ID芯片线路和线路511可不将数据或电力传递到偏置探头507和/或可选附加装置509或其它装置。作为一个例子，当CMM臂1与激光扫描仪一起使用时，激光扫描仪可以包括ID电阻器，但不包括ID芯片。

在一些实施方式中，可以将隔离通过(IPT:isolated pass through)线路513联接到可选附加装置509或其它装置，以将电信号传送到CMM臂1的外部并从CMM臂1的外部接收电力。IPT线路513可被配置成运送为了由任意协议使用而格式化的任何类型数据。例如，IPT线路513可运送诸如以太帧的网络使能分组，所述分组可在网络上发送和接收。这样，因为IPT线路513可被配置成运送针对不同数量和类型的装置的数据，所以IPT线路513可以是灵活的。在一个实施方式中，如果CMM臂1包括诸如特征单元90的可选特征单元，则数据可以从CMM臂1的外部发送到特征单元90。

图6例示了如在此参照图1和图1A描述的CMM臂1的CMM臂内的布线系统600的实施方式。布线系统600可以包括臂数据线612，臂数据线612穿过滑环(slipring)614，并且联接接到不同的编码器615。在一些实施方式中，来自不同编码器615的位置数据在臂数据线612上传送到在基座10中的电路。IPT线路613也可以穿过滑环614到达基座10，但是可以保持与基座10中的电路电隔离。

图7例示了联接到特征单元(如图4的特征单元490)的臂基座(如图4的臂基座410)的实施方式。在一个实施方式中，臂基座410包括臂电源705、USB控制器710、USB集线器715和/或接口装置720。臂电源705可以将电力提供到臂的其它部分、探头407和/或可选附加装置409。臂电源705可以从连接到端口746的装置和/或经由输入电路线724从特征单元490接收电力。在一些实施方式中，臂电源705可以经由电池和充电器494从特征单元490接收电力。在其它实施方式中，臂电源705可以经由连接到端口754的装置从特征单元490接收电力。

USB控制器710可以配置成主管USB装置。例如，USB或其它装置可以联接到端口744。USB控制器710可以向所联接的装置提供电力和/或从所联接的装置发送和/或接收数据。在一实施方式中，如果特征单元490联接到臂基座410，则特征单元490隐藏端口744和746，以使得在特征单元490联接到臂基座410时没有装置可以联接到端口744或746。然而，USB装置或其它装置可以经由端口756连接到特征单元490和臂基座410。USB集线器715可以配置成在如摄像头的装置与USB控制器710之间提供接口。

在一个实施方式中，接口装置720可以包括第一LED指示器、第二LED指示器、环境温度传感器、扬声器、耳机插孔、摄像头禁用按钮、电源开关等。

如在此所描述的，臂基座410可以配置成从可选附加装置409接收可选附加装置数据413。该数据可以在臂基座410内的IPT713上传送。IPT线路713可以类似于在此参照图5描述的IPT线路513。

在一些实施方式中，特征单元490包括处理器491、无线模块492和/或电池和充电器494，如在此参照图4所描述的。在某些方面，当特征单元490经由端口740和742联接到臂基座410时，处理器491配置成经由串行线752发送和/或接收探头数据412，并且经由数据线753从IPT713发送和/或接收可选附加装置数据。

处理器491可以配置来转换数据，以便所述数据可以被无线接收和/或发送。例如，探头数据412可以经由串行线752接收，并且可以是串行数据。处理器491可以被配置成将串行探头数据412转换成诸如以太帧的网络使能分组，然后可以经由无线模块492和天线780发送。所述转换可以包括将时间戳与每个数据点关联，并且将时间戳插入到网络使能分组中。在一些实施方式中，处理器491可以不需要将经由数据线753接收到的可选附加装置数据转换成网络使能分组，因为可选附加装置数据可能是以网络使能分组(例如，以太帧)形式接收到的。在其它实施方式中，处理器491可以按照与转换探头数据412类似的方式转换可选附加装置数据。

在进一步的实施方式中，时间戳可以由特征单元490从臂基座410接收。例如，在每个臂位置的测量时，可以将触发信号从CMM臂1发送到可选附加装置409(例如，扫描仪)。与臂触发器一致地，CMM臂1可以锁存或存储臂位置和定向。扫描仪还可以相对于捕获的扫描仪图像流(例如，记录为时间戳)记录信号接收的时间(例如，也记录为时间戳)、和/或接收的各个触发信号的计数(例如，用于安全用途)。在一些实施方式中，可以将扫描仪捕获到的各个图像编号。例如，为了同步的目的，可以将捕获的各个图像编号(例如，以便每个图像按照顺序发送到计算机450和/或以便每个图像与在相同或基本上相同时间捕获的探头数据412关联)。来自CMM臂1的该时间信号数据可以与来自扫描仪的图像数据(例如，可选附加装置数据413)被包括在一起。

取决于两个系统(CMM臂1和扫描仪)的相对频率，每个扫描仪图像可具有超过一个臂触发信号。以高于(或低于)扫描仪的频率运行的CMM臂1会造成CMM臂1和扫描仪频率至少部分不同步。例如，在一些实施方式中，扫描仪可等待来自CMM臂1的主动低电平脉冲。在其它实施方式中，扫描仪可等待来自CMM臂1主动高电平脉冲。一旦扫描仪接收到主动低电平脉冲(或主动高电平脉冲)，扫描仪可以开始测量周期。当扫描仪在该周期期间采集到图像时，可以在出现一个或更多个触发信号期间继续捕获图像(例如，CMM臂1可以以100MHz运行，扫描仪可以以40Hz运行)。因而臂和扫描器数据(412和413)的后处理可以通过内插将臂位置与扫描仪帧组合，以估计处于扫描仪图像时的臂位置。在一些实施方式中，所述内插可以是在两个相邻点之间的线性内插。然而，在其它实施方式中，可以使用更高阶多项式内插或函数(splines)计算加速度、抖动等。CMM臂1的这个特征也可以与在此描述的其它特征组合使用，和/或在其它类型的CMM中独立地使用。

在一个实施方式中，CMM臂1还可以记录触发信号的接收时间或发送时间(相对于获取图像)，所述时间然后可以通过CMM臂1和/或处理器491与探头数据412关联。

在一些实施方式中，触发信号的记录时间(例如，时间戳)是相对于第一触发信号发送时间的时间。可以使用执行计数功能的电路或其它装置记录时间戳。例如，可以使用CMM臂1中的缓冲器、扫描仪和/或特征单元490实现计数功能。第一触发信号可以与时刻零关联，第二触发信号可以与时刻1关联，第三触发信号可以与时刻2关联等。如果特征单元490缺少特定时刻(例如，在特定时刻没有接受到探头数据412或附加装置数据413)的数据，则特征单元490可以放弃在该特定时刻接收到的所有数据(例如，任何探头数据412或附加装置数据413)，以便重新同步。如在此描述的，计算机450还可以包括为了同步的目的而执行计数功能的电路或其它这种装置。

处理器491还可以被配置成确定探头数据412和/或可选附加装置数据413是经由无线模块492无线地传输还是经由有线连接(例如通过端口756)传输。在一实施方式中，如果装置联接到端口756，则处理器491可以将探头数据412和/或可选附加装置数据413引导到所联接的装置(未引导到所联接的装置的任何数据可被发送到无线模块)。如果没有装置联接到端口756，则处理器491可以将探头数据412和/或可选附加装置数据413引导到无线模块492。在另一实施方式中，用户可以经由外部控制(例如，按钮、开关等)和/或软件来控制处理器491是将探头数据412和/或可选附加装置数据413引导到无线模块还是引导到联接到端口756的装置。

图8例示了联接到特征单元(如图9的特征单元490)和计算装置850(类似于图4的计算机450)的臂基座(如图4的臂基座410)的实施方式。在一实施方式中，臂基座410包括发送附加装置数据413的模块和/或发送探头数据412的模块。在某些方面，同一个模块发送附加装置数据413和探头数据412。在其它方面，不同的模块发送附加装置数据413和探头数据412。

特征单元可以包括数据处理器801、TCP/IP栈模块802、串行控制器804和/或无线模块492。在一些实施方式中，数据处理器801、TCP/IP栈模块802和/或串行控制器804的功能由这里描述的处理器491执行。在其它实施方式中，数据处理器801、TCP/IP堆栈模块802和/或串行控制器804的功能可以被组合并由一个或更多个模块执行。

在一些实施方式中，数据处理器801被配置成执行指令。例如，数据处理器801可以用作网络使能的控制器和处理器(如以太网控制器)，以使用特定的物理层和/或数据链路层进行通信。数据处理器801可以被配置成接收附加装置数据，在一些实施方式中可以包括以太帧。

在一实施方式中，数据处理器801以桥模式工作。可选附加装置409和数据处理器801可以分别具有它们自己的IP地址并形成一个网络(例如，局域网(LAN))。同样，计算机450可以与接入点形成第二网络。通过以桥模式工作，数据处理器801可以允许通过，以便计算机450可以直接与特征单元490或可选附加装置409通信。例如，在桥模式下，来自计算机450的一些或所有分组可以在目的地字段中包括无线模块492的数据链路层地址(例如，媒体接入控制(MAC)地址)并且包括可选附加装置409的IP地址。一旦特征单元409接收到所述分组，数据处理器801可以将目的地字段中的地址改变成可选附加装置409的MAC地址。在一实施方式中，数据处理器801基于所述分组中包含的IP地址确定要插入到目的地字段中的MAC地址(例如，特征单元490可以包括未示出的存储器，在该存储器中，IP地址与MAC地址关联)。一旦MAC地址改变，则数据处理器801可将该分组发送到可选附加装置409。因此，在某些实施方式中，数据处理器801执行MAC电子欺骗(或MAC电子欺骗的变型)，以便允许计算机450与可选附加装置409通信，无需计算机450知道附加装置的MAC地址。在桥模式期间，特征单元490可以操作为点对点网络或ac-hoc网络。在一实施方式中，数据处理器801将数据发送到无线模块492以在网络上传输。

在一些实施方式中，串行控制器804配置成接收探头数据412(在一些实施方式中包括串行数据)。例如，串行控制器804可以是USB控制器。串行控制器804可以充当发送探头数据412的模块与TCP/IP栈模块802之间的接口。

TCP/IP栈模块802可以被配置成将从串行控制器804接收到的数据转换成可在网络上传输的网络使能分组。例如，TCP/IP栈模块802可以从串行控制器804接收串行数据(例如，探头数据412)，并且将串行数据转换成以太帧。这种转换可以包括将串行数据转换成可与传输控制协议(TCP)和/或因特网协议(IP)兼容的形式(例如，网络使能数据分组)。如在此描述的，这种转换可以包括通过将时间戳插入包括串行数据的网络使能数据分组而将时间戳应用于串行数据。可以从CMM臂1接收时间戳信息。在一实施方式中，TCP/IP堆栈模块802将网络使能数据分组发送到数据处理器801和/或无线模块492以在网络上传输。

无线模块492可以被配置成接收数据，以在如无线通信网络的网络上传输。在一实施方式中，无线模块492可以将网络使能数据分组(例如，包括探头数据412的网络使能分组)和附加装置数据413(例如，网络使能分组)组合成可以在如网络820的网络上传输的单个分组化数据流。在其它实施方式中，无线模块492可以在网络820上发送单独的分组化数据流形式的网络使能数据分组和附加装置数据413。如在此描述的，可以将与串行数据关联的时间戳和与附加装置数据413关联的时间戳用于同步目的(例如，将串行数据和附加装置数据413适当地组合成单个数据流)。

在一些实施方式中，特征单元490还包括未示出的有线模块，该有线模块准备用于在有线网络上传输的数据(例如，当装置连接到图7的端口756时)。

计算装置850可以被配置成接收单个分组化数据流以进一步处理。例如，计算装置850可以被配置成可视地显示包含在分组化数据中的数据(例如，图表、曲线图、曲线等)。在一实施方式中，计算装置850可以包括计算机应用软件模块810。计算机应用软件模块810可以被配置成经由网络820接收单个分组化数据流，解析数据以提取附加装置数据413和/或探头数据412，和/或准备数据以由显示模块(未示出)显示。

在一些实施方式中，计算机应用软件模块810可以基于接收探头数据412和/或附加装置数据413的预期顺序来解析数据。

在某些方面，如在此描述的，计算机应用软件模块810包括执行计数功能的硬件和/或软件。例如，计算机应用软件模块810中的缓冲器可以使用来实现计数功能。当计算机应用软件810从特征单元490接收到数据时，计数器会增加，并且计数值可以与刚解析的探头数据412和/或附加装置数据413关联。这样，当在相同或几乎相同的时间进行测量时，探头数据412和附加装置数据413可以相互关联，如果该数据随后由显示模块显示。

图9例示了铰接臂发送数据的过程900的实施方式。该过程可以例如由图4的特征单元490执行。该过程可以被执行来发送单个数据流形式的无线探头数据和/或附加装置数据，以进一步由接收数据的装置处理。

在框902，接收臂和探头数据。在一实施方式中，臂和探头数据包括铰接臂的测量位置。在框904，接收附加装置数据。在一实施方式中，附加装置数据包括由如扫描仪的可选附加装置做出的测量结果。在框906，向与捕获到附加装置数据时的时间相对应的臂和探头测量数据应用时间戳。在一实施方式中，当CMM臂将触发信号发送到可选附加装置时，捕获到附加装置数据。

在框908，将臂和探头测量数据转换成可以在网络上发送的分组。在框910，在网络上发送附加装置数据。在框912，网络上发送分组。在一实施方式中，将附加装置数据和分组一起以单个数据流形式在网络上发送。

图10例示了用于同步由基站接收到的数据的过程1000的实施方式。该过程可以由例如图4的计算机450执行。执行该过程以分析以单个数据流形式的无线传输的探头数据和/或附加装置数据。

在框1002，在网络上接收多个分组。在一实施方式中，所述多个分组包括臂和探头数据以及附加装置数据。在框1004，在一分组中识别附加装置数据和与附加装置数据关联的时间戳。在框1006，在另一个分组中识别臂和探头测量数据，所述臂和探头测量数据包括时间戳，该时间戳对应于与附加装置数据关联的时间戳。在框1008，将识别的臂和探头测量数据与识别的附加装置数据关联以便随后处理。

图11例示了用于选择数据传输类型的过程1100的实施方式。该过程可以由例如图4的特征单元490执行。执行该过程以在通过USB连接发送数据和无线地发送数据之间切换。

在框1102，确定是否检测到USB连接。在一实施方式中，如果一装置连接到USB端口，则检测到USB连接。在一些实施方式中，如果未检测到USB连接，则在框1102之后，过程1100进行到框1104。在框1104，经由无线网络发送臂和探头测量数据以及附加装置数据。在其它实施方式中，如果检测到USB连接，则在框1102之后，过程1100进行到框1106。在框1106，经由有线网络发送臂和探头测量数据以及附加装置数据。

技术术语

上面描述的不同装置、方法、程序和技术提供了实现本发明的多种方式。当然，应当理解，不必根据在此描述的任何特定的实施方式实现所有描述的目的或优点。而且，虽然在特定的实施方式和例子的上下文中公开本发明，但是本领域技术人员应当理解，本发明可以超出具体公开的实施方式延伸到其它可选的实施方式和/或用途以及显而易见变型及等价物。因此，本发明旨在不受在此具体公开的优选实施方式的限制。

根据本公开，这里所描述的那些之外的许多其它变形将是显而易见的。例如，根据实施方式，在此描述的任意算法的某些动作、事件或功能可以以不同的顺序执行，可以增加、合并或一起全部省去(例如，不是所有描述的动作或事件对算法的实践而言是必须的)。而且，在某些实施方式中，可以同时执行多个动作或事件，例如通过多线程处理、中断处理或多个处理器或处理器核心或者在其它平行的架构上，而不是顺序地执行。此外，可以通过可在一起运行的不同机器和/或计算系统执行不同的任务或处理。

与在此描述的实施方式关联的各种说明性逻辑块、模块和算法步骤可以以电子硬件、计算机软件或其组合实现。为了清楚地表示这种硬件和软件的可交换性，上面已大体在功能方面描述了不同的说明性组件、块、模块和步骤。这种功能是否以硬件或软件实现，取决于施加于整个系统上的特定应用和设计约束条件。对于每个特定的应用，可以以不同的方式实现上述功能，但是这种实现决策不应当解释为脱离本公开的范围。

与在此描述的实施方式关联的各种说明性逻辑块和模块可以通过机器实现或执行，所述机器例如是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或设计成执行在此描述的功能的任意组合。通用处理器可以是微处理器，但是可选地，通用处理器可以是控制器、微控制器或状态机及其组合等。处理器还可以以计算装置的组合实现，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、连同DSP核心的一个或更多个微处理器，或者任何其它这种构造。虽然这里主要针对数字技术进行描述，但是处理器也可以主要包括模拟组件。例如，在此描述的任何信号处理算法都可以在模拟电路中实现。计算环境可以包括任何类型的计算机系统，包括但不限于基于微处理器的计算机系统、大型计算机、数字信号处理器、便携式计算装置、个人记事本、装置控制器和仪器内的计算工具等。

在此公开的实施方式相关联地描述的方法的步骤、过程或算法可以直接以硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合实现。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可拆卸的磁盘、CD-ROM或其它形式的非瞬时计算机可读存储介质、媒介，或者本领域中已知的物理计算机存储器中。可以将示例的存储介质联接到处理器，以便处理器可以从存储介质读取信息，以及将信息写入。另选地，存储介质可以集成到处理器中。处理器和存储介质可以存在于ASIC中。ASIC可以存在于用户终端中。另选地，处理器和存储介质可以作为分离的组件存在于用户终端中。

在此使用的条件语言如“可以”、“可能”、“会”、“例如”等除非特别说明或在上下文中具有相反的理解，通常是表示某些实施方式包括而其它实施方式不包括某些特征、构件和/或状态。因此，在具有或不具有作者输入或提示的情况下，这种条件语言不是为了表示一个或更多个实施方式无论怎样都需要特征、构件和/或状态，或者一个或更多个实施方式必须包括决定这些特征、构件和/或状态是否包含或执行在任何特定实施方式中的逻辑。术语“包含”、“包括”、“具有”等是同义的，以开放式的方式使用，并且不排除附加的构件、特征、动作、操作等。而且，术语“或者”以包含的意思(不是排除的意思)使用，以便当使用时，例如为了连接要素的列表时，术语“或者”表示该列表中的一个、一些或所有要素。

虽然上面的详细说明已示出、描述和指出了应用于不同实施方式的新颖的特征，但是应当理解，在不脱离本公开的精神下，在所示的装置或算法的形式和细节上可以进行不同的省略、替换和改变。如认识到的，由于一些特征与其它特征分开使用或实践，在此描述的本发明的某些实施方式可以在不提供在此陈述的所有特征或优点的形式内被实施。

Claims (13)

1.一种坐标测量装置，该坐标测量装置包括：

铰接臂，其包括多个铰接臂构件、位于远端的坐标采集构件以及位于近端的基座，其中，所述坐标采集构件基于测量到的所述铰接臂的位置产生坐标数据；

附加装置组件，其联接到所述坐标采集构件，其中，所述附加装置组件响应于所述附加装置组件接收到的触发信号产生能够在网络上传输的附加装置数据分组，所述触发信号指示所述坐标采集构件测量到所述铰接臂的位置的时间，并且其中，所述附加装置数据分组包括所述附加装置组件的测量数据；以及

特征单元，其联接到所述铰接臂的所述基座，其中，所述特征单元接收所述坐标数据以及所述附加装置数据分组，将所述坐标数据的比特插入能够在网络上传输的分组中，并且将分组化的坐标数据和所述附加装置数据分组无线地传输到基站。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述坐标采集构件测量到所述铰接臂的位置的所述时间是相对于所述附加装置组件接收到第一触发信号时的时间的时间。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基站被配置成通过所述特征单元与所述附加装置组件通信，并且其中，所述基站准备发送给所述附加装置组件的基站分组包括所述特征单元的介质访问控制MAC地址。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述特征单元被配置成从计算机系统接收寻址到所述特征单元的所述MAC地址的分组。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述特征单元还配置成响应于从所述计算机系统接收到寻址到所述特征单元的所述MAC地址的分组，将在接收到的分组中识别出的所述MAC地址修改成所述附加装置组件的第二MAC地址，由此使得所述计算机系统能够直接与所述附加装置组件通信，而无需所述计算机系统知道所述附加装置组件的所述第二MAC地址。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述铰接臂被配置成以比所述附加装置组件产生附加装置数据高的频度产生坐标数据。

7.一种操作坐标测量装置的方法，该方法包括：

接收基于测量到的铰接臂的位置的坐标数据；

从联接到所述铰接臂的附加装置组件接收能够在网络上传输的附加装置数据分组，其中，响应于提供到所述附加装置组件的触发信号而接收所述附加装置数据分组，所述触发信号指示测量到所述铰接臂的位置的时间，并且其中，所述附加装置数据分组包括所述附加装置组件的测量数据；

将接收到的坐标数据的比特插入分组中以产生能够在网络上传输的分组化的坐标数据；以及

将所述分组化的坐标数据与所述附加装置数据分组无线地发送到基站。

8.根据权利要求7所述的方法，该方法还包括从基站无线地接收准备发送给所述附加装置组件的基站分组。

9.根据权利要求8所述的方法，该方法还包括将包含在所述基站分组中的介质访问控制MAC地址修改成所述附加装置组件的MAC地址。

10.一种基站，该基站包括：

一个或更多个处理器，所述处理器被配置成：

在网络上无线地接收分组化的坐标数据以及附加装置数据分组，其中，所述分组化的坐标数据包括从测量到的铰接臂的位置得到的坐标数据，并且其中，所述附加装置数据分组包括所述附加装置组件的测量数据，以及

从所述分组化的坐标数据提取坐标数据，并且从所述附加装置数据分组提取附加装置测量数据；以及

将提取出的坐标数据与提取出的附加装置测量数据同步以进一步处理，其中，所述同步基于所述分组化的坐标数据的时间戳和所述附加装置数据分组的时间戳。

11.根据权利要求10所述的基站，该基站还包括发射器，所述发射器被配置成响应于接收到所述分组化的坐标数据或所述附加装置数据分组，发送准备发送给所述附加装置组件的基站分组。

12.一种操作基站的方法，该方法包括：

在网络上无线地接收分组化的坐标数据和附加装置数据分组，其中，所述分组化的坐标数据包括基于测量到的铰接臂的位置的坐标数据，并且其中，所述附加装置数据分组包括所述附加装置组件的测量数据；

从所述分组化的坐标数据提取坐标数据，并且从所述附加装置数据分组提取附加装置测量数据；以及

将提取出的坐标数据与提取出的附加装置测量数据关联以进一步处理，其中，所述关联基于所述分组化的坐标数据的时间戳和所述附加装置数据分组的时间戳。

13.根据权利要求12所述的方法，该方法还包括通过特征单元将基站分组发送到附加装置组件，其中，所述基站分组包括所述特征单元的介质访问控制MAC地址和所述附加装置组件的因特网协议IP地址。