CN107076551B - 多模式便携式坐标测量机 - Google Patents

Abstract

一种多模式坐标测量机系统能够构造为利用一特定组部件以各种方式测量坐标。例如，关节臂坐标测量机能够使用安装在所述关节臂上的接触探针或者非接触测量设备来测量物体上的坐标。然后，用户能够从所述关节臂坐标测量机移除所述非接触测量设备，并且对物体进行额外测量，该额外测量能够与由所述关节臂和附接至该关节臂的设备所进行的测量匹配。

Description

多模式便携式坐标测量机

优先权信息

本申请要求根据美国法典第35条119(e)，提交于2014年9月19日、标题为“多模式便携式坐标测量机”的美国临时专利申请第62/052,846号；以及提交于2014年10月3日、标题为“多模式便携式坐标测量机”的美国临时专利申请第62/059,693号的优先权利益，其全部内容作为参考清楚并入此处。

技术领域

本发明涉及一种具有多个操作模式的坐标测量机。

背景技术

直线测量系统还称为坐标测量机(CMM)和关节臂测量机，用以生成高精度的几何形状信息。通常，这些仪器捕获物体的结构特性，用于质量控制、电子渲染和/或复制。用于坐标数据获取的常规装置的一个例子是便携式坐标测量机(PCMM)，其是便携式设备，能够在设备的测量范围内进行高精度测量。这种设备通常包括安装在臂的端部上的探针，臂包括通过接头连接在一起的多个传递构件。臂的与探针相反的端部典型地联接至可移动基座。典型地，接头分成单个的旋转自由度，使用专用旋转变换器测量每个旋转自由度。在测量期间，操作员人工将臂的探针移动到测量范围内的各点。在每个点处，必须及时在给定瞬间确定每个接头的位置。因此，每个变换器输出电信号，该电信号根据接头在该自由度中的移动而变化。典型地，探针还生成信号。这些位置信号和探针信号通过臂传递至记录仪/分析器。然后使用位置信号确定探针在测量球范围的位置。见例如美国专利No.5,829,148和7,174,651，其全部内容通过参考并入此处。臂的端部的测量位置能够精确到不大于约1mm的距离，或更优选为0.5mm或者0.1mm。在进一步的实施例中，测量位置能够精确到不大于0.01mm的距离。

PCMM越来越多地与光学或者激光扫描器组合使用。在这种应用中，光学或者激光扫描器典型地包括都容纳在一个箱中的光学系统、激光器或者光源、传感器以及电子元件。激光扫描器箱然后又联接至PCMM的探针端以及探针的一侧。现有的用于安装激光器扫描箱的各种部位包括：将该箱定位在探针的顶部、探针的轴线的前下方，和/或离开探针的一侧。以这种方式，二维和/或三维数据能够用激光扫描器收集并且与PCMM生成的位置信号结合。见例如美国专利No.7,246,030。

虽然这种PCMM以及激光扫描器的组合已经是有用的，但是如以上提到的，PCMM的目的是进行高精度测量。因此，需要持续改善这种设备的准确度。

发明内容

在一个实施例中，坐标测量机系统能够包括关节臂、接触探针以及一个或多个非接触测量设备。关节臂能够包括多个传递构件以及将至少两个传递构件彼此连接的多个铰接构件。关节臂还能够包括在近侧端部的基座以及在远侧端部的安装部。接触探针能够安装至安装部，使得关节臂能够测量由接触探针接触的位置。一个或多个非接触测量设备能够构造为安装至安装部，使得关节臂能够用所述一个或多个非接触测量设备同时测量多个位置。此外，一个或多个非接触测量设备能够构造为从安装部移除并且在不安装至关节臂坐标测量机时同时测量多个位置。

在进一步实施例中，能够提供测量物体的方法。用安装在关节臂坐标测量机上的测量设备测量所述物体。然后能够从所述关节臂坐标测量机移除所述测量设备。接下来，测量设备能够在不安装在关节臂坐标测量机上时测量物体。

附图说明

通过以下具体实施方式结合示出本发明示意实施例的附图，本发明的进一步目的、特征及优势将变得明显，其中：

图1是带激光扫描器的实施例CMM臂的立体图；

图1A是图1的CMM臂的侧视图；

图1B是图1的CMM臂的俯视图；

图2是图1的CMM臂的坐标获取构件的立体图；

图2A是图2的坐标获取构件的侧视图；

图2B是图2的坐标获取构件的俯视图；

图2C是图2的坐标获取构件在2C-2C处的侧视截面图；

图2D是图2的坐标获取构件的侧轮廓图，示出各种尺寸；

图2E是图1的CMM臂的另一坐标获取构件的立体图；

图3是图2的坐标获取构件的分解侧视图；

图3A是图3的非接触坐标检测设备在3A-3A处的后视图；

图3B是图3的坐标获取构件的主体在3B-3B处的正视图；

图4A图示出可选坐标获取构件；

图4B图示出图4A的坐标获取构件的侧轮廓图，示出各种尺寸；

图5A图示出可选坐标获取构件；

图5B图示出图5A的坐标获取构件的侧轮廓图，示出各种尺寸；

图6A图示出可选坐标获取构件；

图6B图示出图6A的坐标获取构件的侧轮廓图，示出各种尺寸；

图7A图示出可选坐标获取构件；

图7B图示出图7A的坐标获取构件的侧轮廓图，示出各种尺寸；

图7C图示出图7A的坐标获取构件的前轮廓图，示出各种尺寸；

图8是坐标获取构件的另一实施例的分解图；

图8A是图8的非接触坐标检测设备的后视图；

图8B是图8的坐标获取构件的主体的正视图；

图9是图8的坐标获取构件的前分解立体图；以及

图10是图8的坐标获取构件的后分解立体图。

图11是实施例多模式CMM处于第一模式的侧视图。

图12是图11的多模式CMM在第二模式的侧视图。

图13是图11的多模式CMM在第三模式的侧视图。

图14是图11的多模式CMM在第四模式的侧视图。

图15是图11的多模式CMM在第五模式的立体图。

图16A是便携式测量单元的侧视图。

图16B是图16A的便携式测量单元的立体图。

图16C是图16A的便携式测量单元的后视图。

图16D是图16A的便携式测量单元从CMM臂的最后轴线分解的立体图。

图16E是图16A的便携式测量单元的分解图。

图16F是图16A的便携式测量单元的主体的立体图。

图16G是构造为附接至图16F的主体的区域扫描器的立体图。

图16H是图16A的便携式测量单元的一部分的立体分解图，指示特定锁定特征。

图17是便携式测量单元的另一实施例的立体图。

图18A是包括区域扫描器的多模式CMM的立体图。

图18B是用户使用图18A的包括区域扫描器的便携式测量单元的立体图。

图18C是图18B的便携式测量单元的立体图。

图19图示出CMM臂、扫描器以及手柄系统的分解图。

图20图示出扫描器以及包括显示器的手柄系统。

图21图示出坐标测量系统。

具体实施方式

图1至图1B图示了根据图示实施例的便携式坐标测量机(PCMM)1的一个实施例。在图示的实施例中，PCMM1包括基座10、多个刚性传递构件20、坐标获取构件50以及多个铰接构件30至36，多个铰接构件30至36将刚性传递构件20彼此连接。每个铰接构件30至36构造为赋予一个或多个旋转和/或角度自由度。通过各种铰接构件30至36，PCMM1能够对准各种空间方位，从而允许将坐标获取构件50在三维空间进行精细定位以及定向。

刚性传递构件20和坐标获取构件50的位置能够使用人工、机器人、半机器人和/或任何其他调节方法调节。在一个实施例中，PCMM1通过各种铰接构件30设置有七个移动旋转轴线。但是，将认识到的是，对能够使用的移动轴线的数量没有严格限制，更少的或者额外的移动轴线能够并入PCMM设计中。

在图示于图1的PCMM1实施例中，铰接构件30至36基于它们的操作能够分成两个功能组，即：1)这些铰接构件30、32、34、36，它们允许与具体传递构件(下文，“转动接头”)关联地进行转动运动；以及2)这些铰接构件31、33、35，它们允许改变两个相邻构件或者坐标获取构件30与其相邻构件(下文，“铰链接头”)之间形成的相对角度。尽管图示的实施例包括四个转动接头以及三个铰链接头被定位成创建七个移动轴线，但是能够想到的是，在其他实施例中，铰链接头以及转动接头的数量以及部位能够变化以实现PCMM中的不同移动特性。例如，具有六个移动轴线的基本类似设备能够简单地缺少位于坐标获取构件50和相邻铰接构件20之间的转动接头30。在又一其它实施例中，转动接头以及铰链接头能够以不同的组合结合和/或使用。

在各种实施例中，坐标获取构件50包括接触敏感构件或者探针55(图示为硬探针)，探针55构造为接合所选择的物体的表面并且基于探针接触来生成坐标数据，如图2至图3所示。在图示的实施例中，坐标获取构件50还包括非接触扫描以及检测部件，非接触扫描以及检测部件不需要直接接触所选择的物体来获取几何形状数据。如图示的，非接触扫描设备包括非接触坐标检测设备60(示出为激光器坐标检测设备/激光扫描器)，能够用以获得几何形状数据，而不直接接触物体。将理解的是，为坐标获取的目的能够使用各种坐标获取构件构造，包括：接触敏感探针，非接触扫描设备，激光扫描设备，使用应力仪进行接触检测的探针，使用压力传感器进行接触检测的探针，使用红外光束进行定位的设备，以及构造为电静态响应的探针。此外，在一些实施例中，坐标获取构件50能够包括一个、两个、三个或多于三个的坐标获取机构。

尤其参考图3，在PCMM1的各种实施例中，各种设备能够用于坐标获取，诸如激光坐标检测设备60，其能够构造为与PCMM1人工脱开及重新连接，使得操作员能够无需专用工具就改变坐标获取设备。因而，操作员能够快速且容易地移除一个坐标获取设备，替换成另一坐标获取设备。这种连接能够包括任何快速拆卸或人工拆卸设备。坐标获取设备的该快速连接能力在PCMM1中能够特别有利，PCMM1能够在相对短期间内用于各种范围的测量技术(例如，需要坐标获取构件与表面进行物理接触的测量，接着是，仅需要坐标获取构件的光学接触的测量)。虽然，如图示的，仅移除激光坐标检测设备60，但是在一些实施例中，接触敏感构件55也能够以类似方式被移除以及替换。

在图2的实施例中，坐标获取构件30还包括按钮41，按钮41构造为由操作员接近。通过单独地、多个地或以预设序列按压一个或多个按钮41，操作员能够输入各种命令至PCMM1。在一些实施例中按钮41能够用以指示：坐标读数已准备好供记录。在其他实施例中按钮41能够用以指示：所测量的部位是原位，其他位置应该相对于原位被测量。在其他实施例中按钮41能够用来记录使用接触敏感构件55的点，记录使用非接触坐标检测设备60的点，或者在两个设备之间切换。在其他实施例中，按钮41能够被编程以满足操作员的特定需求。按钮41定位在坐标获取构件50上能够是有利的，因为在使用坐标获取构件50时操作员无需接近基座10或者计算机来激活PCMM1的各种功能。在PCMM具有特别长的传递构件20的实施例中，该定位能够是特别有利的，因而在大多数位置可将基座10放置于坐标获取构件50的操作员的触及范围之外。在PCMM1的一些实施例中，能够提供任何数量的操作员输入按钮(例如，多于或者少于图示的两个)。有利地，如图示的，按钮61放置在手柄40上处于触发位置，但在其他实施例中，期望将按钮布置在坐标获取构件50上的其他位置或者PCMM1上的任何地方。除了或者代替操作员输入按钮，PCMM的其他实施例能够包括定位在PCMM或者坐标获取构件50上的其他操作员输入设备，诸如开关、旋转盘或者触摸垫。

尤其参考图1，在一些实施例中，基座10能够通过磁体安装件、真空安装件、螺栓或者其他联接设备联接至作业表面。此外，在一些实施例中，基座10能够包括各种电气接口，诸如插头、插座或者附接端口。在一些实施例中，附接端口能够包括：PCMM1和USB接口之间的连接能力，用于连接至处理器(诸如通用计算机)；AC功率接口，用于与功率供给连接；或者用于连接至监控器的视频接口。其他数据以及功率连接也是可能的，诸如吉比特以太网、CameraLink接口、火线和DC功率接口。在一些实施例中，PCMM1能够构造为与外部处理器或者通用计算机无线连接，诸如通过Wifi连接、蓝牙连接、RF连接、红外连接或者其他无线通信协议。在一些实施例中，各种电气接口或者附接端口能够组合，具体地构造为满足具体PCMM1的要求。

继续参考图1，传递构件20优选由中空的大致柱形管状构件构成，以便向构件20提供基本刚度。传递构件20能够由任何合适的材料制成，将提供用于PCMM1的基本刚性的延伸。传递构件20优选限定双管组件以便向传递构件20提供额外刚度。此外，能够想到的是，在各种其他实施例中传递20能够由可选形状制成，诸如包括三角形或者八角形截面。

在一些实施例中，期望能够使用复合材料(诸如碳纤维材料)来构造传递构件20的至少一部分。在一些实施例中，PCMM1的其他部件也能够包括复合材料，诸如碳纤维材料。由复合材料(诸如碳纤维)构建的传递构件20能够是特别有利的，因为相比于诸如钢或者铝的金属材料，碳纤维对热影响的反应较低。因而，能够在各种温度下精确地以及连贯地执行坐标测量。在其他实施例中，传递构件20能够包括金属材料，或者能够包括这些材料的组合，诸如金属材料、陶瓷、热塑性材料或者复合材料。而且，如本领域技术人员将认识到的是，PCMM1的许多其他部件也能够由复合材料制成，诸如碳纤维。当前，因为复合材料的制造能力通常基本上没有金属的制造能力精确，所以需要尺寸精度的较大自由度的PCMM1的部件通常由金属制成，诸如铝。可预见的是，随着复合材料的制造能力改善，PCMM1的更大数量的部件也能够由复合材料制成。

继续参考图1，PCMM1的一些实施例还能够包括平衡重系统110，其能够通过缓减传递构件20和铰接构件30至36的重量影响来辅助操作员。在一些方位中，当传递构件20延伸远离基座10时，传递构件20重量会对操作员产生困难。因而，平衡重系统110能够特别有利的降低操作员需要定位PCMM1的工作量以用于方便测量。在一些实施例中，平衡重系统110能够包括阻力单元(未示出)，其构造为使传递构件20容易运动，而无需重的重量来悬置传递构件20。如本领域技术人员将认识到的是，在其他实施例中，能够使用简单的悬置的平衡重代替阻力单元或与阻力单元组合。此外，虽然如图示的仅存在一个平衡重系统110单元，但是在其他实施例中能够有更多。

在一些实施例中，阻力单元能够包括流体阻力单元，流体阻力单元使用流体阻力辅助传递构件20的运动。在其他实施例中阻力单元能够包括其他阻力设备，诸如气压阻力设备或者线性或旋转弹簧系统。

通过知道每个刚性传递构件20的长度和每个铰接构件30至36的具体位置，能够计算在给定瞬间接触敏感构件55在空间中的位置。每个铰接构件30至36能够分解成单个的旋转运动度，使用专用旋转变换器来测量每个角度旋转运动度。每个变换器输出信号(例如，电信号)，该信号根据铰接构件在其运动度中的移动而变化。信号能够通过导线承载或者以其他方式传递至基座10。从此处，信号能够被处理和/或传递至计算机，用于确定坐标获取构件50以及其各种部件在空间中的位置。

在一个实施例中，变换器能够包括光学编码器。通常，每个编码器通过将其移动与一对内轮关联来测量其轴的旋转位置，该内轮具有接连的透明及不透明带。在这种实施例中，光能够通过该轮照到光学传感器上，光学传感器馈送一对电输出。当所述轴扫过一弧线时，模拟编码器的输出能够是大致两个正弦曲线信号，两个正弦曲线信号是90度异相。通过监控两个信号的极性的改变能够进行粗定位。通过及时测量讨论的两个信号的实际值能够确定精细定位。在特定实施例中，通过在其被电子噪声破坏之前精确地测量输出，能够获得最大准确度。PCMM1的图示实施例的额外细节以及实施例能够见于美国专利No.5,829,148，其全部内容通过参考并入此处。

参考图1、图1A和图1B，在一些实施例中，PCMM1能够包括一个或多个旋转抓握组件122、124。在图示的实施例中，PCMM1能够包括下旋转抓握组件122以及上旋转抓握组件124。有利地，下旋转抓握组件122以及上旋转抓握组件124布置在最后的传递构件21上，允许操作员容易使用两手定位PCMM1。在其他实施例中，PCMM1能够包括一个或两个以上旋转抓握件。抓握组件的额外细节能够见于申请人提交于2008年3月28日的共有待审美国专利申请No.12/057,966，其全部内容通过参考并入此处。

尽管此处已经大致讨论了PCMM1的若干实施例以及相关特征，PCMM1的额外细节及实施例能够见于美国专利No.5,829,148和7,174,651，这些专利的全部内容通过参考并入此处。尽管参考上述PCMM1实施例讨论了下文的特定特征，但是能够想到的是，它们能够应用在PCMM的其他实施例中，诸如美国专利申请No.12/748，169，提交于2010年3月26日，标题为“改善的关节臂”；12/748,243，提交于2010年3月26日，标题为“用于控制及校准CMM的系统和方法”；12/748,278，提交于2010年3月26日，标题为“具有改善传感器的CMM”；12/748,206，提交于2010年3月26日，标题为“具有模块化功能的CMM”；以及12/746,267，提交于2010年3月26日，标题为“用于CMM的增强位置检测”，这些专利申请的全部内容通过参考并入此处。

如图示于图1的，PCMM能够在其臂的端部包括坐标获取构件50。图2至图3更详细地图示了坐标获取构件50。如示出的，坐标获取构件50能够包括接触敏感构件55以及面向前端部54的激光坐标检测设备60。坐标获取构件50能够进一步在下端部51附接至手柄40以及在后端部52附接至PCMM1。坐标获取构件50能够进一步包括顶端部53。在后端部52，坐标获取构件50能够进一步包括与铰链31的数据连接(未示出)，诸如滑环连接件、直接导线或者一些其他连接件。这能够允许坐标获取构件50和PCMM1之间的数据传递。PCMM1沿着其臂能够包括类似的数据传递元件，从而允许坐标获取构件50和基座10或者PCMM臂外部的任何周边计算介质之间的数据传递。

激光坐标检测设备60能够包括光源65(图示为激光器)以及光学传感器70(图示为照相机)，能够通过三角测量方法获取位置数据。激光器或者光源65能够创建具有激光光线L4的照明激光平面。照相机70能够从激光平面移位，进一步非平行于激光平面。因此，照相机70将观察到更高或者更低的点，取决于这些点远离或者靠近激光器65的位置。类似地，照相机70在进一步向左或右时将观察激光器所照明的点，根据这些点相对于激光器65的实际位置。比较激光器65与照相机70的位置和方位之间的几何关系将允许本领域的技术人员将由照相机70所捕获的图像中的激光器照明点的图像的位置适当地转换为与坐标获取构件50本身位置结合的空间中的实际位置。

在图1中，根据它们靠近坐标获取构件50，标注多个移动轴线。如图示的，坐标获取构件50能够绕转动件30上的最后旋转轴线L1枢转。最后旋转轴线L1和转动件30更清楚地图示于图2C。如示出的，激光坐标检测设备60将轴承150、151安装在PCMM臂1的端部。轴承150、151的方位以及位置能够大致限定最后轴线L1。因而，激光坐标检测设备60能够独立于接触敏感构件(图示为探针)55绕最后轴线L1旋转。在一些实施例中，接触敏感构件55是不可旋转的，从而降低因接触敏感构件55和最后轴线L1之间的任何偏心导致的潜在误差。转动件30能够绕铰链接头31上的最后刚性传递构件21的端部处的倒数第二旋转轴线L2旋转。类似轴承150、151和最后轴线L1，倒数第二轴线L2能够大致由铰链轴140限定。如图示的，最后轴线L1还能够视为横滚轴线，倒数第二轴线还能够视为俯仰轴线。类似地，绕倒数第三轴线L3旋转能够视为偏航轴线。

手柄40还能够大致包括枪把类型，枪把类型能够进一步包括对应于人手指的人体工学凹槽(未示出)。手柄还能够具有大致中央轴线L5。可选地，在手柄40内能够保持电池42。在一些实施例中手柄40能够包括密封的电池，如2007年11月8日公开的美国公开2007/0256311A1描述的，其全部内容通过参考并入此处。此外，电池42能够通过手柄40底部插入。在其他实施例中，电池42能够通过手柄40顶部插入，手柄40能够从坐标获取构件50释放以暴露开口供电池插入及移除。电池能够设置成对激光扫描器、绕铰接构件30至36中的一个铰接构件的旋转电动机和/或其他类型探针或者设备提供电力。这能够降低通过臂的电流，减小总体功率要求和/或降低臂的各个部分生成的热。

在一个实施例中，数据能够从PCMM1的坐标获取构件50或非接触坐标检测设备60和基座无线地传递至外部设备(诸如计算机)，或者传递至坐标获取构件50或非接触坐标检测设备60和基座。这能够降低通过PCMM1的内部导线的数量。还能够降低PCMM1和计算机之间的导线的数量。此外，手柄能够可选地包括通过PCMM1的与外部设备的有线连接，和/或PCMM1外部的与外部设备的有线连接。当手柄能够潜在地直接连接至外部设备时，在PCMM1外部，手柄能够可选地包括数据端口，数据端口能够连接至通过臂的有线连接以及臂外部的或独立于臂的有线连接。臂外部的导线不受空间约束以及与臂内部的导线的旋转相关的约束的限制，因而能够潜在地提供更高数据带宽(当用作功率线缆时还提供潜在的更高功率输出)。

手柄还能够可选地包括存储器。存储器能够可选地存储各种类型数据，诸如非接触坐标检测设备所记录的数据，操作坐标获取构件的部件的指令或者软件，或者其他数据。当手柄与外部设备通信时，该数据能够有线或无线地上传或下载。因而，即使在测量期间仅可用低带宽(或无带宽)，但是也能够传递大量数据。此外，通过手柄上的处理器能够执行数据处理，使得能够降低需要传递的文件大小。以下进一步描述类似构思。

在手柄40上方，坐标获取构件50能够包括主体90，最佳图示于图3。主体90能够在坐标获取构件50的后端部52处直接连接至铰链31。主体90能够进一步保持接触敏感构件55。在优选实施例中，主体90能够甚至进一步将接触敏感构件55保持得接近对准转动件30，使得接触敏感构件55的轴线延伸得靠近转动件30的最后轴线L1。在一些实施例中，接触敏感构件55的轴线能够通过转动件30的最后轴线L1。在其他实施例中，接触敏感构件55的轴线能够通过最后轴线L的110mm内，该距离对应于D3(图示于图2D)。

如最佳图示于图3B的，主体90能够进一步包括安装部91、凹槽92以及数据端口93，数据端口93构造为与激光坐标检测设备(图示为激光扫描器)60相互作用。如最佳图示于图3A的，激光扫描器60能够包括上壳体80、激光器65以及数据端口101。如图3所示的，激光扫描器60能够构造为安装在主体90上作为辅助主体(在其他实施例中其能够包括不同的设备)。上壳体80能够定形为匹配安装部91，并且能够由该安装部相应地接收。当安装部91接收至上壳体80时，凹槽92能够定形为接收激光器65。当这些部件相互作用时，数据端口93、101能够相互作用以在主体90和激光扫描器60之间(以及相应地进一步沿着PCMM臂1，如上述)传送信息。激光器坐标检测设备60能够进一步包括基板75。基板75能够包括端口85，端口85构造为当激光扫描器60安装至主体90时接收接触敏感构件55。此外，基板75能够包括组件孔104，组件孔104能够与主体90上的组件孔94相互作用，沿着紧固件(未示出)以将主体90以及激光扫描器60固定于一起。清楚的是，能够使用各种螺栓以及其他紧固件来附接主体90和激光扫描器60。例如，在一些实施例中它们能够通过卡锁机构附接，允许容易的附接以及移除。此外，在一些实施例中能够使用可重复的运动安装件，无需工具就可将激光扫描器60移除以及重安装至主体90。通过使用工业中公知的3点运动座椅，其能够以高水平可重复性重新安装。

当PCMM1旨在提供精确位置数据时，PCMM能够设计成最小化接触敏感构件55以及非接触坐标检测设备60二者的误差。通过最小化接触敏感构件55和非接触坐标检测设备60上最后三个轴线的误差的影响，能够降低坐标获取构件50的误差。接触敏感构件55的最大误差能够在以下方程中表示为Ep，其基本是最后三个轴线(L1-L3)每个的误差以及从探针中心至轴线的距离的函数。同样地，非接触坐标检测设备60的误差能够表示为Es，基本是最后三个轴线(L1-L3)每个的误差以及从光学中心点P1至轴线的距离的函数。

Ep＝(d1*e1)+(d2*e2)+(d3*e3)

Es＝(d1′*e1)+(d2′*e2)+(d3′*e3)

其中，e1、e2以及e3分别代表铰接构件30、31、32处的三个最后旋转轴线中每个处的角度误差的绝对值；d1、d2、d3、d1′、d2′和d3′代表相应轴线至探针中心或者光学中心点(或者激光器焦点)P1的距离。如以下将进一步详细解释的，PCMM1能够通过如下方式增强坐标获取构件50的准确度：提供优良几何形式以降低误差Ep及Es，同时在手柄40上平衡坐标获取构件50的重心(CG)以及降低坐标获取构件50的总体高度(d4)，如图2D所示。

当激光扫描器60安装主体90时，在坐标获取元件之间能够出现各种几何学属性。例如，如图示的，照相机70、接触敏感构件55，和激光器65能够与最后轴线L1直接集成。例如，如图示的，当从前方(例如沿着轴线L1)观察时，照相机70、接触敏感构件55以及激光器65能够大致共线，接触敏感构件55在中间并且对准最后轴线L1(即d1＝0)。此外，如图示的，上壳体80、接触敏感构件55和激光器65能够布置成大致平行于最后轴线L1。但是，照相机70能够定向成相对于最后轴线L1成角度以便观察激光器平面。

这种布置在多个方面能够是有利的。例如，在该布置中，绕L1的各元件的角度位置能够大约相等(除了当在最后轴线L1的不同侧时具有180度偏移)，简化数据处理要求。作为另一例子，这些元件设置成对准最后轴线L1能够利于这些元件的重量绕最后轴线的平衡，从而降低因可能的偏转产生的误差以及容易绕轴线移动。如图示于图2D的，坐标获取构件50的重心(CG)能够沿着L1设置。甚至此外，与绕最后轴线L1的旋转角度关联的误差会被从轴线至由激光器65所发射的激光平面的中心的垂直距离(图2D中图示为d1’)放大。在该方位，垂直距离被最小化。在一些实施例中，从激光器平面的中心至最后轴线的垂直距离能够不大于35mm。显然地，在其他实施例中，期望的是，移动激光器65使之更靠近最后轴线L1，诸如通过直接与其对准。但是，接触敏感构件55的准确度还部分地取决于其靠近最后轴线L1；以及如下述的，激光器65与照相机70分离能够引起一些其他优势。

如进一步图示的，当激光扫描器60安装主体90时，接触敏感构件55和激光坐标检测设备60能够形成紧凑设计。例如，激光器65和/或照相机70能够延伸通过轴承150、151中的一个或者这两者。如图示的，激光器65至少部分地延伸超出轴承151，但不超出轴承150；和照相机70延伸得超出这两个轴承。在其他实施例中，这些元件能够延伸至轴承，但是不穿过轴承。通常，使这些元件重叠可降低坐标获取构件50的必须长度。

在一些实施例中，这种紧凑设计能够允许坐标获取元件更靠近倒数第二轴线L2以及最后轴线L1。因此，能够降低倒数第二轴线L2和测量点(例如，位于接触敏感构件55的末端和/或照相机70的焦点P1)之间的距离。因为坐标获取构件50沿着倒数第二轴线L2的角度位置的误差被这些距离放大，这还以其他方式降低PCMM1的误差。例如，紧凑设计还能够降低与从焦点P1至倒数第三轴线L3的距离(表示为d3’)相关的误差。此外，将坐标获取构件50的元件设置成靠近倒数第二和第三轴线L2、L3能够降低偏转，从而甚至进一步降低误差。在一些实施例中，接触敏感构件55能够在倒数第二和/或第三轴线L2、L3的185mm内，照相机70的焦点P1能够在倒数第三轴线的285mm内。如最佳图示于图2D的，紧凑设计能够进一步引起坐标获取构件50的重心(CG)更靠近手柄40的中央轴线L5。在一些实施例中，重心和手柄40的中央轴线之间的距离能够不大于20mm。作为紧凑设计的又一优势，能够降低坐标获取构件50的垂直高度d4，从而允许更紧密的点的测量。在一些实施例中高度能够不大于260mm。显然地，因为图示实施例中的坐标获取构件50绕最后轴线L1旋转，高度d4还能够代表坐标获取构件50的最大长度。

在一些实施例中，激光扫描器60能够包括额外优势。例如，激光扫描器60能够将激光器65隔离于由PCMM臂1的其他部分所生成的热。例如，如图示于图3的，独立于接触敏感构件55，基板75在一个端部保持激光器65以及在另一端部保持照相机70。在一些实施例中，基板75能够包括具有低热膨胀系数的材料，诸如不胀钢、陶瓷或者碳纤维。降低热膨胀能够降低激光器65和/或照相机70的位置和方位的改变，该改变会产生诸如对测量引入额外误差的问题。类似地，基板75还能够包括具有低传热性的材料，从而阻断例如从照相机70至激光器65或者PCMM1的传热。

如图示的，照相机70能够保持在激光扫描器60的上壳体80中，在一些实施例中上壳体能够包括多个照相机，如图2E所示。上壳体80能够包括诸如铝或者塑料的材料。此外，上壳体80能够保护照相机70免受大气致污物，诸如尘土、液体、环境光等。类似地，激光器65能够由主体90的凹槽92保护。在一些实施例中，凹槽92能够包括具有低热膨胀系数和/或导热性的隔热盘或板，从而保护激光器免受外热以及大致保持其对准。

在许多实施例中，与激光坐标检测设备60关联的电子元件160会产生实质的热量。如以上讨论的，例如，用具有低热膨胀系数和导热性的材料能够保护各种部件不受热影响。如图示的，电子元件160能够定位在激光扫描器60的上壳体80中。

但是，在其他实施例中，电子元件160能够定位成更远离传感器55、60，诸如位于完全独立的壳体中。例如，在一些实施例中电子元件160能够由激光扫描器60保持在独立的壳体中，还附接至基板75。在其他实施例中，电子元件160能够进一步位于PCMM1下方，诸如位于刚性传递构件20或者基座10中。将电子元件160进一步沿PCMM1向下移动能够降低臂的端部处的重量，从而最小化臂的偏转。类似地，在一些实施例中，电子元件160能够完全在PCMM1的外部，诸如在独立的计算机中。用臂中的内部线缆、无线或者其他数据传递方法，传感器55、70的数据能够通过PCMM1传递。在一些实施例中，数据端口93、101能够包括弹簧加载销，使得没有线缆暴露在外部。

作为图示实施例的另一优势，系统的图示布局能够使用较小体积。激光坐标检测设备60有时能够根据三角测量理论操作。因此，期望的是，在激光器65和照相机70之间留一些距离。图示实施例有利地将接触敏感构件55布置在该空间内，从而降低坐标获取构件50的体积。此外，最后轴线L1还穿过该空间，从而平衡了系统并且降低了坐标获取构件50的旋转体积。在该构造中，轴线以及激光扫描器的组合能够进一步是独特优化的以降低重量，因为越紧凑的设计将降低偏转，相应地降低对于重负荷支承材料的需要。

为了进一步示出上述实施例的优势，图4至图7图示了修改的构造，其中激光扫描器和或图像传感器定位在不同部位。在图4A、图4B中，扫描器在最后轴线上居中，移位接触敏感构件，扫描器进一步向前。因此，d1’已经降低到零，但d1增加，基本从非接触测量设备至接触测量设备传递误差。此外，在该实施例中，测量设备55、60都远离倒数第二和第三轴线L2、L3，从而增加d2、d2’、d3和D3’。甚至此外，随着重心CG向前移位，离开手柄的轴线L5，坐标获取构件会更难以操纵，因为d5较大，并且会进一步承受较大偏转。

在图5A、图5B中，扫描器在最后轴线上方。因此，最后轴线和激光器区域之间存在大距离(d1’)，以及坐标获取构件50的较大最大长度d4。此外，从最后轴线L1移位重心CG会阻碍坐标获取构件50的操纵能力。此外，扫描器稍微更向前，从而增加从焦点P1至倒数第二和第三轴线的距离(d3’)。

在图6A、图6B中，扫描器进一步向前，在最后轴线下方。因此，最后轴线和激光器区域之间存在大距离(d1’)，倒数第二和第三轴线和扫描器的焦点P1之间存在类似的大距离(d3’)。此外，重心CG从最后轴线L1和手柄移位(d5)，阻碍坐标获取构件50的操纵能力。

在图7A、图7B、图7C中，扫描器偏向最后轴线一侧，最后轴线和激光器区域之间存在大距离(d1’)，倒数第二和第三轴线和扫描器的焦点P1之间存在大距离(d3’)。此外，重心CG从最后轴线L1和手柄的轴线L5移位会阻碍坐标获取构件50的操纵能力。

图8至图10图示了用于将激光扫描器60’安装至主体90’的可选机构。如示出的，激光扫描器60’能够包括三个销200，它们绕端口85径向均匀间隔开。这些销200能够与形成在主体90’上的三个类似尺寸的狭槽202相互作用，并且绕接触敏感构件55’径向等距间隔开。因而，当激光扫描器60’施加至主体90’使得接触敏感构件55’穿过端口85时，销200能够进入狭槽202。销200以及狭槽202能够精确地定形为彼此匹配，使得当激光扫描器60’和主体90’彼此抵靠时，销-狭槽组合能够形成保持它们的相对角度位置恒定的运动安装件。

在一些实施例中，安装机构能够变化。例如，在一些实施例中销200以及狭槽202能够绕端口85和/或接触敏感构件55’不同地隔开。在另一实施例中，能够包括额外的销以及狭槽。在其他实施例中每个销200能够与主体90’上的两个球而不是狭槽202相互作用。在额外的实施例中，球形球能够插入四面孔。此外，在其他实施例中能够使用各种相互作用的形状的组合以形成运动安装件。

如图示的，通过波簧204与螺母206的结合，扫描器60’能够被推动而抵靠主体90’。螺母206能够将接触敏感构件55’安装在扫描器60’和波簧204之后。如图示的，接收接触敏感构件55’的主体90’的柱形延伸部能够包括外螺纹210，外螺纹210螺纹地接收螺母206。螺母206绕螺纹210的旋转然后能够促使波簧204将扫描器60’(尤其该实施例中扫描器60’的基板75)推靠至主体90’中。

还能够有变型。例如，在一些实施例中，能够使用标准线圈弹簧代替波簧，诸如在存在用于较大弹簧的足够轴向空间处。此外，在一些实施例中，波簧能够是波形垫圈，但是，在其他实施例中，波簧能够具有多个绕圈。还能够使用其他结构将扫描器60’与CMM臂1的主体90’机械地隔离，诸如在扫描器60’和螺母206之间能够弹性变形的的衬料构件。扫描器60’与主体90’、CMM臂1和接触敏感构件55’的这种机械隔离能够降低一个或多个这些部件的偏转，以免引起扫描器60’的类似偏转。因而，例如，如果接触敏感构件55’接触引起其和主体90’偏转的测量项目，机械隔离将降低扫描器60’中的任何偶然偏转。波簧或者可压缩垫接口构件的另一优势在于，其能够通过将扫描器与螺栓分离而使扫描器与臂热绝缘，反之亦然。甚至此外，在一些实施例中，波簧或者可压缩垫接口构件能够在扫描器60’的另一侧被添加在扫描器和主体90’之间，从而更充分地将扫描器与主体机械隔离以及热绝缘。

作为另一变型，在一些实施例中，主体的柱形部分/接触敏感构件的宽度能够分级，从而降低激光扫描器60’和螺接部分210之间干涉的可能性。甚至此外，在一些实施例中，额外部件能够包括在柱形部分上，诸如垫圈等。还将注意的是，在一些实施例中，至少一部分延伸部能够具有非柱形形状。甚至此外，在一些实施例中，外螺纹210能够布置在接触敏感构件55’上(或者探针的另一形式布置在类似位置)，潜在地为波簧204提供更多空间。

在另一实施例中，卡扣连接器能够用以将接触敏感构件55’或者扫描器60’附接至主体90’，如图16H所示。在这种实施例中，卡扣连接器能够包括例如具有径向突起的公部分128A以及具有钩状狭槽的母接收部分127A。公部分128A能够进入母部分127A以及进入钩状部分以基本上锁定该连接。弹簧126A诸如此处讨论的这些，能够将公部分保持在钩状部分内。在另一实施例中，具有径向突起的公部分128A能够与具有匹配径向突起的母接收部分127A相互作用，诸如当一个相对于另一个旋转时形成轴向锁定。在一些实施例中，该旋转能够在10度至30度之间。在一些实施例中，公部分和母部分127A、128A的匹配形成可重复运动安装件。在另一实施例中，卡扣连接器能够用以施加轴向力至扫描器，这将运动学重合引入槽和销嵌套中(如上所述，或者用于运动安装件的其他形状)。

甚至此外，在一些实施例中，接触敏感构件55’还能够利用波簧或者另一结构(如以上讨论的)安装，从而将其与CMM臂1机械地隔离。因而，以类似方式，能够防止接触敏感构件55’的偏转引起CMM臂1的类似偏转。

有利地，在一些实施例中，CMM臂1能够分阶段组装。例如，接触敏感构件55’能够在一些实施例中利用其和臂之间的波簧安装至CMM臂1之上。接下来，扫描器60’能够安装至CMM臂1，在接触敏感构件55’之上。在一些实施例中，该安装能够包括运动安装件，运动安装件设定扫描器60’在臂1上(例如在铰接构件30或者接触敏感构件55’上)的旋转位置。显然地，在一些实施例中，扫描器60’能够仍相对于接触敏感构件55’以及臂1的一些部件旋转，如以上讨论的相对于图2C的轴承150、151旋转。

在已经安装扫描器60’之后，能够以类似方式安装波簧204。螺母206然后能够螺纹地安装在CMM臂1上，位于接触敏感构件55’之上。随着螺母206前进至CMM臂1，其能够将波簧204推动到激光扫描器60’上，从而稳固其在运动安装件上的位置。在一些实施例中，能够使用转矩扳手推进螺母206以防止过度绷紧，否则这会引起扫描器60’的偏转。

在另一实施例中，多模式坐标测量机能够构造为以多个模式进行测量，每个模式下具有独特的装备以及功能。例如，多模式坐标测量机能够是CMM臂1A，如图11至图17图示的。正如示出的，CMM臂1A能够类似于此处以及美国专利8,112896和美国专利申请14/133,365描述的CMM臂，它们每个通过参考整体并入。能够可选地包括这些CMM臂的各种特征以生产能够测量多个位置的机器。例如，在一些实施例中，能够使用具有其他关节臂的测量设备，或者能够使用具有其他测量设备的关节臂。

在实施例CMM臂1A中，正如此处进一步描述的，能够可选地移除臂的测量设备结构以提供改进的通用性。此外，多个不同的测量设备能够包括在CMM臂1A上，利于以各种方式进行坐标测量。虽然此处描述了特定具体实施例，但是还能够使用其他额外特征或者特征的子集。

如图11所示，CMM臂1A能够使用在第一模式中，第一模式构造为利用接触探针来测量坐标。臂1A的测量设备结构200A图示为安装至臂1A的端部，诸如在臂的最后轴线的刚好远侧或者在臂的最后轴线之上。此外，图11示出的测量设备结构200A具有接触探针55A，其能够是此处描述的或者其他方式的任何类型的接触探针。额外测量设备未图示在臂1A和测量设备结构200A上，但是它们能够可选地安装在臂1A上，同时在第一模式中利用接触探针55A进行测量。有利地，无需额外测量设备，测量设备结构200A能够具有较小尺寸，使得接触探针55A能够更易于达到小空间的位置。接触探针55A能够可选地移除以及替换，使得CMM臂1A能够使用不同的类型、形状以及尺寸的接触探针。更通常，CMM臂1A能够包括能够接收接触探针55A的安装部(诸如在测量设备结构200A上)以及如此处进一步描述的其他坐标测量设备。

如图12所示，CMM臂1A还能够使用在第二模式中，第二模式构造为利用非接触坐标测量设备、诸如激光扫描器60A(类似于此处描述的非接触坐标检测设备60、60’)来测量坐标。激光扫描器60A能够可选地以类似于上述描述的用于激光扫描器60’(例如，在测量设备结构200A上)的方式安装至设备。激光扫描器60A然后能够例如沿着线快速采集大量点。在测量之前，能够可选地使用接触探针55A以利于接触探针55A和激光扫描器60A进行的测量之间的对准，例如通过利用每个测量设备测量相同的独特特征。

如图13所示，CMM臂1A还能够使用在第三模式中，第三模式构造为利用不同的非接触坐标测量设备、诸如区域扫描器100A来测量坐标。区域扫描器100A能够可选地以类似于上述用于激光扫描器60A的方式安装至设备(例如，安装在测量设备结构200A上)。区域扫描器100A然后能够快速测量大量点，诸如二维图像内的点云。在一些实施例中，区域扫描器100A能够使用立体版本(例如，具有两个或多个照相机)来测量坐标。此外，在一些实施例中，区域扫描器100A还能够可选地包括投影器，其构造为将光图案投射在要测量的物体上，利于通过区域扫描器上的一个或多个照相机进行点检测。当被测量的物体具有可识别特征或者以其他方式具有足够纹理时，区域扫描器100A能够更容易测量坐标而无需投影仪。在利用区域扫描器100A测量之前，能够可选地使用接触探针55A以利于接触探针55A和区域扫描器100A进行的测量之间的对准，例如通过利用每个测量设备测量相同的独特特征。以类似方式，区域扫描器100A和激光扫描器60A还能够通过利用两个测量设备测量相同特征来进行可选地对准。在一些实施例中，有利的是用接触探针55A对准两个或多个非接触坐标测量设备的测量。与测量设备通信的处理器然后能够使用它们与接触探针55A的对准在非接触测量设备之间对准测量。

如图14所示，CMM臂1A还能够使用在第四模式中，第四模式构造为利用两个或多个非接触坐标测量设备、诸如区域扫描器100A和激光扫描器60A来测量坐标。正如示出的，它们两个能够可选地同时安装至CMM臂1A的远侧端部，例如安装在测量设备结构200A上。在一些实施例中，每个非接触测量设备(例如，区域扫描器100A和激光扫描器60A)能够独立安装至CMM臂1A。在其他实施例中，两个或多个非接触测量设备作为单个零件或者单个单元能够一起安装至CMM臂1A。非接触测量设备能够以类似于以上讨论的方式可选地对准接触探针55A。可选地，两个或多个非接触测量设备都能够同时对物体进行测量。因而，能够比当使用仅一个非接触测量设备时更快进行测量。

此外，激光扫描器60A和区域扫描器100A能够可选地共用处理器、公共物理框架、覆盖件以及用于安装至CMM臂1A的单个安装接口(正如此处进一步讨论的)。当两个非接触测量设备60A、100A形成单个零件或者单个单元时，能够使用电子元件以及物理部件的这种共用。在其他实施例中，当它们不形成单个单元时，当附接或者安装至相同设备时，它们的部件能够仍可选地被共用。例如，当附接或者安装至相同设备时，处理器、电源、无线通信设备以及其他部件能够被共用。因而，公共测量设备结构200A或者测量设备结构的一部分(诸如手柄)能够提供这些共用部件。

显然地，各种测量设备能够构造为与CMM臂1A进行的测量同步。因而，臂的位置能够与由接触或者非接触测量设备进行的同步或大致同步测量相关联。这能够以各种方式进行，诸如使用美国专利No.8，112，896讨论的触发信号，其全部内容通过参考并入。

如图15所示，上述一个或多个测量设备能够从CMM臂1A可选地移除，从而在第五更便携模式中进行测量。测量设备能够可选地通过操作员手动或者利用工具安装以及移除。例如，在一些实施例中，测量设备能够使用搭扣配合、螺接安装、手操作锁以及其他能够通过手进行而无需工具的附件附接至测量设备结构200A。正如此处描述的，测量设备能够进一步包括运动嵌套件，其提供与测量设备结构200A的可重复对准(或者，与之相反，CMM臂能够包括运动嵌套件)。类似地，测量设备结构200A还能够可选地安装至具有类似附接特征的CMM臂1A以及从具有类似附接特征的CMM臂1A移除。此外，电接口能够存在于测量设备和测量设备结构200A之间。此外，测量设备结构200A能够具有与CMM臂1A的电接口，使得当测量设备结构200A连接至臂时，功率和/或数据能够通过CMM臂1A和测量设备(诸如，激光扫描器60A或者区域扫描器100A)之间的电接口进行传送。

正如示出的，一个或多个测量设备(诸如区域扫描器100A和激光扫描器60A)能够从CMM臂1A移除而作为能够用于进行坐标测量的单个便携式测量单元210A。在图示的实施例中，便携式测量单元210A包括两个测量设备，但是也能够多于两个。类似地，便携式测量单元210A能够仅包括一个测量设备，正如进一步此处讨论的，诸如仅区域扫描器100A或者仅激光扫描器60A。在一些实施例中，能够移除CMM臂1A的整个测量设备结构200A以形成便携式测量单元210A，使得便携式测量单元和测量设备结构相同。在其他实施例中，便携式测量单元210A能够被移除而作为测量设备结构200A的局部而不是全部，诸如当接触探针55A被保留为附接至CMM臂1A时。在其他实施例中，便携式测量单元210A能够与CMM臂1A的部分一起被移除，该部分不是测量设备结构200A的部分。例如，便携式测量单元210A能够可选地包括CMM臂1A的手枪式抓握部，手枪式抓握部不是测量设备结构200A的必须部分。此外，便携式测量单元210A能够利用运动安装件附接至CMM臂1A，使得测量单元能够附接在大致相同位置并且能够继续进行测量而无需校准、通电/关闭设备、或者对测量处理的进行其它中断。

在一些实施例中，操作非接触测量设备的电子元件能够包括在测量设备结构200A内，诸如手柄中。例如，正如以上讨论的，共用电池、存储器、处理器、无线通信设备以及其他特征能够包括在手柄中。因而，用户能够替换不同的测量设备，每个测量设备能够具有对包括在手柄中的特征的通路。在另一实施例中，便携式测量单元210A能够无线通信或者有线连接至CMM臂1A或者辅助计算设备，以发送测量坐标以及其他数据，以及接收命令或者其他信息。可选地，便携式测量单元210A能够关联于可佩带包220A，可佩带包220A能够可选地由缆线连接至便携式测量单元，并且能够由还承载便携式测量单元的用户携带。可佩带包220A能够可选地包括功率源、存储器、无线通信模块、微处理器、图形处理器单元或者诸如特征包190A中的其他特征及功能性。类似特征还能够或者可选地包括在测量设备结构中，诸如手柄中。

一个或多个特征包190A能够经由对接部分与CMM臂1A的基座10连接。对接部分12能够形成CMM臂1A和特征包190A之间的电子连接。在一些实施例中，对接部分能够提供用于高速数据传递、功率传递、机械支撑等的连通性。因而，当连接至对接部分时，特征包190A能够提供模块化电子元件、机械或者热部件至CMM臂1A，允许各种不同的特征及功能，诸如增加的电池寿命、无线能力、数据存储、改善的数据处理、处理扫描器数据信号、温度控制、机械支撑或者稳定、或者其他特征。在一些实施例中，该模块化功能能够补充或者替换多模式坐标测量机的其他部分的一些模块化特征。模块化特征包能够包含用于增强功能性的连接器、电池、电子元件电路板、开关、按钮、光源、无线或者有线通信电子元件、扬声器、微电话或者基座水平产品上可能不含的任何其他类型延伸功能。此外，在一些实施例中，特征包190A能够定位于CMM臂1A的不同部分，诸如沿着传递构件、铰接构件，或者作为手柄40的附加组件。在一些实施例中，能够从CMM臂1A的基座部分移除特征包，然后将其直接安装至便携式测量单元210A。

在一些实施例中，特征包190A能够转换成可佩带包220A。例如，特征包190A能够从CMM臂1A移除，然后利用有线或者无线连接连接至便携式测量单元210A，以将功能性直接提供至便携式测量单元210A。为了易于说明，可佩带特征包220A将被认为与特征包190A相同，但是其还能够是独立单元，而不用于附接至CMM臂1A。可佩带特征包220A能够由用户通过手携带，携带在带夹上、口袋中、腕带上、背包上、物理地安装至便携式测量单元210A或者能够以一些其他方式附接至用户。在一些实施例中，特征包190A能够附接至便携式测量单元210A，作为便携式测量单元的手柄。

作为特征包190A功能的一个例子，特征包能够包括电池，诸如主要电池或者辅助电池。有利地，在包190A是辅助电池的实施例中，CMM能够包括内部主要电池，其能够维持CMM的操作，而辅助电池不存在或者被替换。因而，通过循环辅助电池，CMM能够持续被维持而无需直接功率连接。可选地利用相同包190A能够提供类似功能至便携式测量单元210A。

作为另一例子，特征包190A能够包括数据存储设备。存储在特征包190A上的可用数据能够任意大，使得CMM臂1A和/或便携式测量设备210A能够测量及保留大量数据而无需连接至大的和/或不方便的数据存储设备，诸如台式电脑。此外，在一些实施例中，数据存储设备能够传递数据至臂1A和/或便携式测量设备210A，数据包括用于臂操作(诸如用于机动臂的移动路径)的指令，当按压臂或者设备的特定按钮时或者当臂或者设备的特定运动或者位置时用于臂或者设备的新命令，或者其他可定制设定。

在特征包190A包括无线能力的例子中，能够提供与数据存储设备一样的类似功能。利用无线能力，数据能够连续地无需有线连接在臂1A和/或便携式测量设备210A以及外部设备(诸如台式电脑或者便携式计算机)之间传递。在一些实施例中，测量设备(例如，臂1A和/或便携式测量设备210A)然后能够从外部设备连续接收命令。此外，在一些实施例中，外部设备能够从测量设备连续显示数据，诸如它们的位置或者已经获取的数据点。在一些实施例中，外部设备能够是个人计算机(“PC”)，特征包能够无线传递数据至PC。所述特征包能够将特征包中来自各种测量设备的测量数据在无线传递或者将它们作为单独数据流传递之前进行结合。

在另一实施例中，特征包190A还能够包括数据处理设备。这些能够有利地执行各种操作，能够改善测量设备的操作、数据存储或者其他功能性。例如，在一些实施例中，基于它们的位置的测量设备的命令能够通过特征包被处理。在额外实施例中，特征包能够在存储或者传递之前压缩或者以其他方式处理来自测量设备的数据以减小必须传递的数据的体积。

类似地，特征包190A能够潜在包括光源，诸如发光二极管或者激光器。光源能够通过纤维光缆附接至投影器或者此处描述的非接触坐标检测设备中的其他光源。显然地，生成光的行为会产生实质的热量。将这些部件放置在特征包或者其他移位部件上能够降低设备的温度敏感元件附近的热积聚。

在另一例子中，特征包190A还能够向CMM臂1A提供机械支撑。例如，特征包能够连接至基座10并且具有实质重量，因而稳固CMM。在其他实施例中，特征包能够在CMM以及CMM安装在其上的支撑件之间提供机械连接。

在又一例子中，特征包190A能够包括热功能。例如，特征包能够包括散热片、冷却风扇等。对接部分和特征包之间的连接还能够通过传热构件连接至基座10中的电子元件以及相关测量设备的剩余件，允许测量设备和特征包之间的基本热传递。

此外，在一些实施例中，特征包190A能够具有的尺寸和形状大致匹配它们连接的基座10或者便携式测量设备210A的一侧。因而，能够使用特征包190A而基本上不增加测量设备的尺寸，降低这种可能性，或者限制其相对于其他设备的位置。类似特征包以及其他模块化特征(诸如模块化手柄)描述于美国专利No.8,112，896，其全部内容通过参考并入。

在使用中，便携式测量单元210A能够包括用于不同目的的两个非接触测量设备。例如，在一些实施例中，激光扫描器60A能够用以测量坐标，区域扫描器100A能够用以确定便携式测量单元210A在空间中的位置。换句话说，激光扫描器60A能够可选地用以生成指示正被测量的物体的形状的点，区域扫描器100A能够用以确定便携式测量单元210A的移动。在一些实施例中，可识别标记105A能够放置在正被测量的物体上或者靠近正被测量的物体以利于特定点的位置，特定点能够被区域扫描器100A观察以确定便携式测量单元210A的位置。在其他实施例中，正被测量的物体能够本质上包括能够与标记用作相同目的的可识别特征。在另一实施例中，能够使用其他装置确定便携式测量单元210A的位置，诸如激光跟踪仪(以及关联的回射器或者便携式测量单元上的其他特征)以及三角测量方法(例如，在不同位置的多个传感器，测量距便携式测量单元的距离)。此外，在一些实施例中，区域扫描器100A还能够用以测量正被测量的物体的坐标。可选地，额外图案能够由一个或多个额外静止投影器投射至要测量的物体上。额外投射的图案能够被区域扫描器100A使用以通过照相机图像中额外图案的位置改变来感测其移动。除了或者代替由安装至(因而随其移动)区域扫描器100A和便携式测量单元210A的投影器所提供的图案，区域扫描器100A还能够使用额外投影图案以辅助点云确定，由于这些图案施加额外纹理至物体。额外投影图案能够可选地提供较粗糙纹理，用以辅助于测量区域扫描器的位置，而较精细纹理能够用来测量物体。

为了利于便携式测量单元210A进行测量的准确度，测量所测量物体上坐标的设备能够同步于测量便携式测量单元210A的位置的设备，使得能够同时测量出测量单元的位置和物体上的坐标。测量便携式测量单元210A的位置同时测量所测量的物体上的坐标能够降低因便携式测量单元的移动引起的测量误差。在一些实施例中，测量便携式测量单元210A的位置的设备(诸如区域扫描器100A)能够构造为以与激光扫描器60A(或者测量物体上坐标的其他设备)相等或者更快的频率运行。此外，使用触发信号能够使这些设备同步，诸如美国专利No.8,112，896中讨论的，其全部内容通过参考并入。

在另一实施例中，便携式测量单元210A能够可选地包括(或者使用)仅区域扫描器100A。在这种实施例中，区域扫描器100A能够可选地进行测量，识别便携式测量单元210A的位置并且测量物体上的坐标。当使用物体上的可识别标记105A(诸如回射标记)或者其他可识别特征时，区域扫描器100A能够可选地采集3组测量图像。第一组图像能够用以识别3个或更多个标记，因而还识别便携式测量单元210A的位置。第二组图像能够用以可选地利用输出结构光图案的投影器来测量物体上的坐标(诸如点云)。第三组图像与第一组图像一样能够用以识别标记以及便携式测量单元210A的位置。两次识别便携式测量单元210A的位置能够允许设备检测便携式测量单元在采集图像的同时是否在移动。如果发生显著移动，该系统能够在两个位置之间插值以估计当测量物体上的坐标时单元的位置。以类似方式，测量能够连续进行，扫描器100A在采集图像以测量便携式测量单元210A的位置和采集图像以测量物体之间交替。在另一实施例中，能够利用相同图像获取可识别标记的位置和测量的坐标。

当可识别标记105A或者其他可识别特征不可用或者以其他方式未使用时，能够在每个图像中采集要测量的物体上的坐标。每个图像能够产生坐标的点云，其能够重叠于由区域扫描器100A采集的其他图像。然后能够使用最佳匹配算法将每个图像中的点云拼接于一起以将它们一起对齐共同坐标系统中的单组测量坐标，诸如利用ICP(迭代最近点)算法。然后能够使用相同图像估计便携式测量单元210A相对于物体的位置。

图16A至图16E图示了实施例便携式测量单元210A的各种视图。正如示出的，便携式测量单元210A能够包括具有手柄部的主体120A，并且能够构造为用于附接至CMM臂1A。在图示的实施例中，接触探针未附接，但是，当用于接触探针的安装部包括在便携式测量单元210A上时，接触探针能够附接以使用在CMM臂1A上或者其他上。主体120A还能够构造为使多个测量设备安装至其(包括接触探针)。例如，当附接至CMM臂时，激光扫描器60A能够安装至便携式测量单元210A(在接触探针的相反两侧具有激光器和照相机)、用于接收接触探针的部分，或者CMM臂1A的最后轴线的旋转轴线，类似于上述安装。区域扫描器100A图示为安装至侧面，包括安装在投影器110A的相反两侧上的两个照相机115A。在其他实施例中，这些特征的布置能够改变。例如，在一些实施例中，激光扫描器60A能够在设备的一个横向侧上，区域扫描器100A能够在另一横向侧上或者绕中心布置。当区域扫描器100A绕中心布置时，其能够可选地具有的构造为两个照相机在轴线L1上方而投影器在轴线L1下方，使得其能够被接收进凹槽92(图示于图3B)。正如最佳图示于图16E的，激光扫描器60A和区域扫描器100A能够独立于彼此安装至便携式测量单元210A的主体120A，使得它们中任一个能够被移除而另一个仍附接。

区域扫描器100A能够可选地包括两个高分辨率照相机，诸如1.0-5.0百万像素的CMOS照相机，但是更高或者更低分辨率也是可以的。还能够使用CCD照相机。可选地，照相机能够是图像传感器，其与扫描器电子元件相接。每个照相机能够包括透镜，使得它们聚焦在特定距离处以及观察视野处，诸如在200mm距离处具有200mm X 200mm面积。这能够设定距物体的优化距离以进行测量，并且类似地影响能够在单个时间测量的准确度以及区域。在其他实施例中，透镜和照相机能够变化以包括更宽或者更小的观察视野，允许从更远或者更近距离查看，使用更高或者更低分辨率照相机等。此外，在一些实施例中，能够使用一个照相机或多于两个照相机。此外，LED或者其他光源能够可选地布置在每个照相机周围或者靠近每个照相机，构造为照亮由照相机成像的区域。LED能够可选地发射特定波长的光，照相机能够可选地包括透镜，透镜构造为过滤光以移除不期望的波长。因而，照相机能够潜在地基本上捕获仅源自LED的光。

此外，区域扫描器能够可选地包括投影器110A。投影器110A(或者多个投影器)能够构造为在照相机的观察视野内将结构光图案输出至要测量的物体。例如，结构光图案能够是随机的、半规则或者规则点图案。光能够由激光源提供，能够使用无光玻璃的衍射光提供结构图案。但是，其他特征能够用以创建图案。例如，在一些实施例中能够使用具有蓝光、红光、红外光等的LED。在其他实施例中，投影器能够是数字光处理(DLP)投影器。结构光能够用以在要测量的物体上创建纹理。在一些实施例中，投射的图案能够是一系列随机的或者非重复或者重复的独特形状，使得一个照相机中的具体区域能够在另一照相机中可识别。在已经存在纹理的物体上，能够优选不使用投影器110A。此外，投影器能够可选地与照相机分离，诸如当投影器布置在静止安装件上时。照相机能够持续利用来自投影器的图案，只要它们测量由投影器适当地照明的表面。

各种算法能够被非接触测量设备使用以将检测到的图像转换为测量的坐标。例如，三角测量能够用以检测坐标，特定地利用激光器线扫描器。还能够使用立体版本，特定地利用包括两个或多个照相机的区域扫描器。其他技术也是可以的，诸如运动恢复结构以及同时定位和映射。

此外，不同的测量设备能够通过各种方式一起安装至便携式测量单元210A和CMM臂1A。例如，正如最好在图16A至图16C示出的，激光扫描器60A和区域扫描器100A能够安装至主体120A。主体120A然后能够可选地安装至结构，该结构能够包括手柄、电子元件连接以及运动学连接，利于使用CMM臂1A。便携式测量单元210A能够包括用于接收接触探针的部分。此外，正如此处讨论的，便携式测量单元210A能够构造为诸如利用运动安装件安装至CMM臂1A。在其他实施例中，便携式测量单元能够是单独的以及独立于CMM臂1A的设备，使得其不安装至CMM臂。正如以下进一步讨论的，例如，激光扫描器60A和/或区域扫描器100A能够可选地附接至手柄或者附接至设计成不与臂一起使用的其他设备。

图16F、图16G表明，便携式测量单元210A还能够包括用于区域扫描器100A的专用连接器以附接至主体120A的侧面。正如图16F所示，主体120A能够包括构造为接收图示于图16G的区域扫描器100A的侧安装部。侧安装部能够包括电连接和物理连接二者，使得区域扫描器100A能够易于直接安装在该部分。安装在该侧位置还能够允许区域扫描器100A安装/拆开而不需要移除安装在主体120A的向前部分之上的激光扫描器60A。类似地，激光扫描器60A还能够可选地安装/拆开而不需要移除区域扫描器100A。用于区域扫描器100A的安装部示出在侧面上，但是能够位于便携式测量单元上的任何地方，诸如顶部、底部、前面、手柄或者任何地方。

图17图示出便携式测量单元的另一实施例主体120B。正如示出的，便携式测量单元在图17中能够具有比图示于图16A至图16F的便携式测量单元210A实质更小的主体120B，不包括手枪式握把。因而，主体120B能够允许用户将便携式测量单元操纵至较小空间。此外，在一些实施例中，主体120B能够构造为可选地接收手枪式握把手柄或者接收能够无需工具而附接及移除的其他特征。此外，正如示出的，正如此处讨论的，主体120B能够包括用于测量设备的连接部以及各种按钮或者其他用户输入。

图18A至图18C图示出类似于先前实施例的另一实施例便携式测量单元。图18A图示出安装至CMM臂1C的便携式测量单元210C。图18B和图18C示出了在使用中从CMM臂1C分离时的便携式测量单元210C。便携式测量单元210C能够包括区域扫描器100C，区域扫描器100C绕接触探针安装部安装，正如此处讨论的激光扫描器绕接触探针(或者用于接收接触探针的部分，或者绕其能够附接至的CMM臂的最后旋转轴线，此处称为中心)安装。区域扫描器100C能够包括在中心相反两侧的两个照相机115C。此外，区域扫描器能够包括在中心正下方的投影器110C。在其他实施例中，照相机115C以及投影器110C的位置能够改变，诸如投影器位于两个照相机之间以及探针部上方。图示于图18A至图18C的区域扫描器能够使用此处描述的电机械运动安装件技术安装，包括描述的用于激光扫描器(诸如图示于图8-图10的激光扫描器60’)的这些技术。例如，区域扫描器能够构造为安装在类似于激光扫描器的位置，使得它们不能够都同时使用在臂上。此外，该设计的优势在于，激光扫描器和区域扫描器能够安装至用户以及易于被用户移除，可替换地，将系统从接触探针测量系统转换为具有相同功能性的激光器扫描系统、区域扫描系统、便携式测量单元。

图19图示出另一实施例便携式测量单元210D，类似于以上讨论的内容，其能够用作具有CMM臂1D的系统的部分。便携式测量单元210D能够大致类似于图示于图18A至图18C的便携式测量单元210C，能够以大致类似方式操作。但是，正如示出的，CMM臂1D上的手柄40D能够独立于便携式测量单元210D。尤其，便携式测量单元210D能够包括其自身的便携手柄，其与供CMM臂1D使用的手柄40D具有类似特征和功能但是仍然与其不同。甚至此外，该便携手柄能够可选地形成便携式测量单元210D的基本所有主体120D，使得便携式测量单元在物理上基本上仅是手柄以及一个或多个附接至其的扫描器。因而，CMM臂1D上的手柄40D能够可选地构造为基本上无法从臂移除，而扫描器是可移除的。

区域扫描器100D因而能够以类似于以上讨论的方式安装至CMM臂1D，其还能够以类似于以上讨论的方式安装至便携式测量单元210D。类似于图16E示出的，便携式测量单元210D的主体120D能够包括用于接收接触探针的附接部分，区域扫描器100D(或者其他扫描器)能够安装在该附接部分之上。但是，在其他实施例中，主体120D能够可选地不包括用于接触探针的附接部分，而附接部分仍设置在CMM臂1D以及其手柄40D上。从主体120D移除用于接触探针的附接部分能够简化用于安装区域扫描器100D的设计。

从CMM臂1D上的手柄40D分离主体120D能够允许每个部件针对它们的具体功能被优化。例如，CMM臂1D上的手柄40D是CMM臂的最后旋转轴线的部分，位于臂上的旋转编码器和坐标检测设备之间。因而，手柄40D以及其关联部件需要大致刚性以防止不期望的偏转，不期望的偏转会增加任何测量的误差。这些设计考虑通常需要较坚固、较庞大以及较重材料。同时，主体120D能够基本上较轻，使得容易承载。因而，主体120D不需要太坚固。例如，期望CMM臂上的手柄比便携式测量单元的手柄更重，或者比便携式测量单元的手柄更坚固。如果更多部件包括在便携式测量单元中，正如以下进一步讨论的，那么这些部件能够仅用于手柄的物理负荷轴承部分。

此外，主体120D能够包括与手柄40D或者CMM臂1D上的其他部件中期望的电子元件不同的电子元件。坐标检测设备在附接至臂1D时能够潜在地由穿过臂的导线连接至电源、数据传递线以及其他源。主体120D能够承载其自身电源、存储器、处理器、无线数据收发器以及用于移动使用的其他部件。便携式测量单元210D还能够仍具有有线连接(例如，连接至用户携带的特征包220C，或者另一附属设备)。但是，甚至在该情形下，能够期望的是，考虑有线连接的物理要求而具有单独结构。

但是，能够设计及布置CMM臂1D以及关联的便携式部件，通常期望的是，最终将数据引导至另一设备，诸如会包括例如计算机的宽数据网络。该网络能够可选地通过导线或者无线与臂通信。该网络还能够可选地通过导线或者无线直接与便携式测量单元通信。甚至此外，便携式测量单元能够可选地通过导线或者无线与关联的臂通信(例如，数据从便携式测量单元传递至臂，然后从臂传递至网络)。因而，例如，便携式测量单元能够与臂无线通信，然后通过有线连接与网络通信。

甚至此外，在一些实施例中，各种特征包能够包括在通信链中。例如，在一些实施例中，特征包能够向CMM臂提供无线通信能力。当来自便携式测量单元的扫描器连接至CMM臂时，特征包还能够向它们提供无线能力(以及通过联合，提供至便携式测量单元)。然后，特征包能够构造为还通过导线直接附接至便携式测量单元或者以其他方式无线且直接与便携式测量单元通信，诸如利用特征包220A(上述)。

尤其利用扫描器，在测量期间能够生成大量数据。此外，该大量数据能会需要大量处理功率来确定所测量的坐标。用户会想要实时指示已经测量了什么(例如，为了避免多余测量或者未测量区域)。但是，由于尺寸/重量限制、能量限制或者热限制，便携式测量单元或者CMM臂的处理能力会受限制。因而，人们会优选在另一设备(诸如CMM臂或者单独网络)上处理数据。但是，这种分离的数据处理会对用户的反馈添加延迟。此外，用于数据传递的频宽会限制数据能够在设备之间通过的速度。因而，期望的是同时降低测量设备上对用户反馈的处理要求，同时还降低必须传递的数据量。

对于反馈，用户会想要知道已经测量了什么位置，而无需知道被测量的坐标的具体值，或者无需以全精度知道该值。因而，在一些实施例中，CMM臂或者便携式测量单元上的处理器能够构造为充分处理数据以指示已经测量了什么坐标，而不实际确定这些坐标的值或者确定全精度的值。在一些实施例中，这能够通过以比可获得的全精度低的精度水平测量坐标来实现。例如，处理器能够仅处理由扫描器捕获的图像的较低分辨率版本。例如，较低分辨率版本能够通过忽略一部分像素而产生，诸如每M个像素中忽略每N个像素，诸如10个像素中忽略9个、10个像素中忽略8个或者其他比率。较低分辨率版本还能够在每个图像的特定部分使用较低分辨率，而在其他区域使用更高分辨率版本。例如，图像能够以高分辨沿着图像的边缘被处理，而在中心以较低分辨率被处理，使得能够通过其边界确定所测量的点的区域。类似地，代替使用图像的低分辨率版本，处理器反而能够跳过(或者忽略)图像中的像素(诸如每10个像素中的1个、每10个像素中的2个或者其他比率)。还能够在不同的区域以可变程度进行像素的跳跃，正如以上讨论的利用图像的低分辨率版本。

测量设备能够向用户指示已经测量了什么点，使得用户能够避免多余测量，确保期望区域已经被测量，或者以其他方式考虑已经测量了以及还未测量什么。此外，设备上的处理器能够可选地提供额外信息至用户，诸如物体的根据测量坐标的图像、测量的坐标的数值、特定测量结果的期望准确度、存在看起来不一致的重叠测量、测量的物体的边缘或者其他信息。

该信息能够以各种方式向用户提供。例如，信息能够提供在安装在CMM臂上(诸如基座上、传递构件上或者靠近坐标测量设备的臂的远侧端部)的显示器上。类似地，显示器230D能够安装在便携式测量单元上(正如图示于图20)，诸如安装在便携式测量单元的后侧，被保持为手枪式抓握的同时面向用户。甚至此外，在一些实施例中，显示器能够诸如通过包括触摸屏幕而允许将指令输入设备，该触摸屏幕类似于设置在移动电话或者平板计算机设备上的这些触摸屏幕。在一些实施例中，显示器能够是用户的移动电话或者平板计算机设备，这能够用作便携式测量单元的特征包，类似于此处描述的其他特征包。此外，电话能够用来将数据从便携式测量单元传输至其他设备。显示器提供的信息能够类似地由安装在便携式测量单元或者CMM臂上、优选安装在用于触觉反馈的手柄上的音频扬声器或者触觉反馈设备来提供。还能够使用这些设备的组合，诸如声音或者触觉反馈警告用户观看显示器以观看进一步信息。

正如以上讨论的，测量设备收集的数据还能够被传递(例如，从便携式测量单元传递至臂或者网络，以及从臂传递至网络)。在一些实施例中，在使用期间可用的数据连接可能太慢以致于不能允许所有数据被实时传递。因而，便携式测量单元和CMM臂能够可选地包括存储器，用于存储数据，直到稍后传递时间。该存储器能够可选地保持在特征包中，正如以上讨论的，特征包能够可选地用于CMM臂或者便携式测量单元，以及还能够被这两者使用。

在完成测量之后数据然后能够可选地被传递。例如，在一些实施例中，数据能够在测量期间连续传递，以及在该时间期间未被传递的数据能够稍后被传递。在其他实施例中，所有数据能够存储在存储器中，然后在稍后时间被传递。当在使用期间设备进行无线通信时，在使用之后其能够可选地用导线附接，以允许更快传递剩余数据。此外，在一些实施例中，低分辨率图像能够被实时传递至网络(例如，因此网络能够提供实时反馈)，高分辨率图像能够稍后被传递。

特征包还能够可选地从便携式测量单元卸载另一功能。例如，用于投影器的光源能够可选地布置在特征包中。特征包能够通过光学纤维连接至便携式测量单元，使得光能够从特征包行进至便携式测量单元上的投影器。光源会需要空间、重量以及功率，进一步会生成热。这些中的每个能够有利地从便携式测量单元移除，利于用户测量。

图21图示出坐标测量系统的结构图。虽然示出了特定特征，但是在一些实施例中能够添加或者省略额外特征。测量系统能够包括连接至臂腕关节电子元件的区域扫描器100A和激光扫描器60A，臂腕关节电子元件能够是便携式坐标测量单元210A的一部分，正如此处讨论的。区域扫描器100A能够包括两个照相机，每个照相机具有关联的LED。在一些情形下照相机能够足以测量坐标。但是，期望利用LED提供额外照明。此外，在一些情形下，期望从投影器提供结构光，投影器能够包括在区域扫描器100A中。区域扫描器100A能够进一步包括集线器，这能够利于控制、供能以及区域扫描器100A和其他设备之间的数据传递。

激光扫描器60A能够包括：激光器，其构造为将光线输出至物体上；以及照相机，其构造为对物体上的所述光线进行成像。来自照相机的数据能够被传送至处理及通信电子元件模块。显然地，区域扫描器100A上的集线器还能够包括处理及通信电子元件模块。这些模块能够用以控制传感器、激光器、LED、投影器以及设备上的其他特征。此外，它们能够可选地构造为从传感器输出接收的数据或者经过一些量的预处理的数据。

测量设备结构200A(因而，还可选地是便携式测量单元210A)能够在靠近臂的最后轴线处包括位于CMM臂1A的腕关节部中的电子元件。便携式测量单元210A能够包括开关，开关能够启动以及停用区域扫描器100A和激光扫描器60A。因而，正此处描述的，通过使用开关启动或者停用期望的测量设备能够提供不同的模式。操作开关的一个方法能够是，在利用接触探针、激光器线扫描器或者区域扫描器进行测量的模式之间选择。

此外，便携式测量单元210A能够包括触发信号发生器。生成的触发信号能够发送至区域扫描器100A、激光扫描器60A、CMM臂1A或者其他测量设备。正如以上讨论的，触发信号能够利于各种设备之间的同步，使得能够同时进行测量。因而，例如，如果便携式测量单元210A附接至臂1A，触发信号能够将臂的位置的测量与通过扫描器60A、100A中任一个或者这两者进行的测量同步。当设备旨在连续测量坐标时，这能够特别有用。因而，触发发生器能够连续输出触发信号，允许连续同步测量。

此外，便携式测量单元210A能够包括事件印刷电路板(PCB)。PCB能够可选地控制区域扫描器100A，尤其控制区域扫描器100A上的照相机和投影器。因而，例如，当按钮被按压时，PCB能够指示投影器输出结构光图案，然后照相机能够记录图像。

来自测量设备100A、60A的数据能够传送至便携式测量单元210A上的开关。然后该数据能够提供至其他计算设备。例如，正如示出的，数据能够传送至特征包。在一些实施例中，特征包能够保留在CMM臂1A上(正如美国专利8,112，896所示，其全部内容通过参考并入)。在其他实施例中，特征包能够由用户携带，诸如可佩带包220A，而便携式测量单元210A从CMM臂1A拆卸。数据能够从便携式测量单元210A通过有线连接或者无线连接传递。此外，在一些实施例中，便携式测量单元210A能够包括存储器以存储测量的数据，稍后时间传递至其他设备。特征包能够以类似方式连接至计算机(通过导线、无线，或者包括用于稍后数据传递的存储器)。

显然地，给定照相机生成的数据量，期望在传递或者存储在存储器之前提供一些数据处理以降低数据的体积。因而，例如，集线器、处理及通信电子元件、开关或者特征包中的任何一个都能够构造为处理数据、压缩图像、将图像转换为测量的点云或者视差图或者其他处理。

特征包能够包括系统模块芯片和/或图形处理单元。计算机能够类似地包括处理器以及图形处理单元。因而，特征包或者计算机能够构造为处理数据以及创建由测量设备所生成的数据的视觉显示。在另一实施例中，系统模块和/或图形处理单元能够在物理上位于便携式测量单元210A上。

正如此处描述的，能够以各种方式使用便携式测量单元。此外，它们还能够结合CMM臂进行测量。因而，用户能够在测量设备结构(以及其部件测量设备)附接至CMM臂的同时进行测量。其然后能够从CMM臂移除或者拆卸以及作为便携式测量单元对相同物体或者不同物体进行额外测量。便携式测量单元然后能够重新附接至CMM臂，能够进行相同物体的进一步测量。此外，人们能够易于使用特征件来添加及移除各种测量设备，特征件诸如运动安装件、电连接件、卡扣连接器以及其他特征件。在每个模式中，由每个设备对物体进行的测量能够彼此关联成单个坐标系统，使得一个单一组物体测量能够包括所有测量。

各种设备、方法、程序以及上述技术提供多个方式来实施本发明。当然，应该理解的是，根据此处描述的任何特定实施例，所有物体或者描述的优势不是必须都能够实现。而且，虽然本发明已经公开于特定实施例以及例子的内容中，但是本领域的技术人员将理解的是，本发明可将具体公开实施例扩展为其他可选实施例和/或用途以及显而易见的修改及其等同结构。因此，本发明不旨在被此处优选实施例的具体公开所限制。

Claims (35)

1.一种坐标测量机系统，包括：

关节臂，所述关节臂包括多个传递构件、将至少两个传递构件彼此连接的多个铰接构件、位于近侧端部的基座以及位于远侧端部的安装部；

接触探针，所述接触探针构造为安装至所述安装部，使得所述关节臂能够测量由所述接触探针接触的位置；

便携式测量单元，所述便携式测量单元包括一个或多个非接触测量设备，所述一个或多个非接触测量设备构造为安装至所述安装部，使得所述关节臂能够利用所述一个或多个非接触测量设备同时测量多个位置，其中，包括所述一个或多个非接触测量设备的所述便携式测量单元构造为能够从所述安装部移除并且在未安装至关节臂坐标测量机时同时测量多个位置；以及

位于所述便携式测量单元或所述关节臂坐标测量机上的处理器，所述处理器被构造为以比从所述便携式测量单元能够获得的精度低的精度来确定测量的值，

其中，所述便携式测量单元构造为基于比从所述便携式测量单元能够获得的精度低的精度的所述测量向用户提供中间反馈，

其中，所述处理器被构造为通过以下方式来以比从所述关节臂坐标测量机能够获得的精度低的精度确定测量的值：处理由所述一个或多个非接触测量设备捕获的图像的较低分辨率版本，以比能够获得的全精度低的精度水平测量所述坐标，忽略图像的特定部分的像素，以高分辨沿着图像的一个或多个边缘处理图像而在所述图像的中心以较低分辨率处理图像，在处理由所述坐标测量单元捕获的图像时跳过或忽略所述图像中的像素，或者在每个图像的特定部分使用较低分辨率而在每个图像的其他区域使用更高分辨率。

2.根据权利要求1所述的坐标测量机系统，其中，所述关节臂包括手柄。

3.根据权利要求2所述的坐标测量机系统，该坐标测量机系统进一步包括与所述关节臂上的手柄分离的便携手柄，所述便携手柄构造为接收未安装至所述关节臂坐标测量机时的所述一个或多个非接触测量设备以形成单个便携式测量单元。

4.根据权利要求3所述的坐标测量机系统，其中，所述便携手柄包括构造为向所述一个或多个非接触测量设备提供多个特征的电子元件。

5.根据权利要求1所述的坐标测量机系统，其中，所述一个或多个非接触测量设备构造为能够从所述安装部移除而作为单个便携式测量单元。

6.根据权利要求5所述的坐标测量机系统，其中，所述便携式测量单元包括手柄部。

7.根据权利要求1或2所述的坐标测量机系统，该坐标测量机系统进一步包括可佩带包，所述可佩带包构造为在所述一个或多个非接触测量设备从所述安装部移除时向所述一个或多个非接触测量设备提供以下一种或多种：功率、数据传递功能、数据存储以及电子控制。

8.根据权利要求1或2所述的坐标测量机系统，其中，所述一个或多个非接触测量设备之一是激光扫描器。

9.根据权利要求1或2所述的坐标测量机系统，其中，所述一个或多个非接触测量设备之一是区域扫描器。

10.根据权利要求9所述的坐标测量机系统，其中，所述区域扫描器包括两个或更多个照相机。

11.根据权利要求9所述的坐标测量机系统，其中，所述区域扫描器包括构造为输出结构光图案的投影器。

12.根据权利要求1或2所述的坐标测量机系统，其中，所述一个或多个非接触测量设备包括激光扫描器以及区域扫描器，所述激光扫描器以及区域扫描器能够被一起移除而作为单个便携式测量单元。

13.根据权利要求12所述的坐标测量机系统，其中，所述区域扫描器构造为测量所述便携式测量单元的位置，所述激光扫描器构造为测量物体的坐标。

14.根据权利要求1或2所述的坐标测量机系统，其中，所述接触探针能够与所述一个或多个非接触测量设备从所述安装部移除。

15.根据权利要求1或2所述的坐标测量机系统，其中，所述便携式测量单元包括显示器。

16.根据权利要求15所述的坐标测量机系统，其中，所述显示器构造为向单个便携式测量单元的用户提供中间反馈，所述反馈至少是基于由所述单个便携式测量单元测量的坐标。

17.根据权利要求15所述的坐标测量机系统，其中，所述显示器向所述用户提供了指示已经对物体的何处进行了测量的中间反馈。

18.根据权利要求1或2所述的坐标测量机系统，该坐标测量机系统进一步包括光源，所述光源独立于所述一个或多个非接触测量设备并且借助纤维光缆附接至所述非接触测量设备，使得所述非接触测量设备上的投影器能够从单独的光源输出光。

19.根据权利要求18所述的坐标测量机系统，其中，单独的所述光源设置在特征包上。

20.根据权利要求1或2所述的坐标测量机系统，其中，所述关节臂坐标测量机被构造为通过处理由所述一个或多个非接触测量设备捕获的图像的较低分辨率版本来以比从所述关节臂坐标测量机能够获得的精度低的精度确定测量的值。

21.根据权利要求1或2所述的坐标测量机系统，其中，所述关节臂坐标测量机被构造为通过在处理由所述测量设备捕获的图像时跳过或忽略所述图像中的像素来以比从所述关节臂坐标测量机能够获得的精度低的精度确定测量的值。

22.根据权利要求1或2所述的坐标测量机系统，其中，所述关节臂坐标测量机被构造为通过在每个图像的特定部分使用较低分辨率而在每个图像的其他区域使用更高分辨率来以比从所述关节臂坐标测量机能够获得的精度低的精度确定测量的值。

23.一种利用关节臂坐标测量机测量物体的方法，包括：

用安装在所述关节臂坐标测量机上的测量设备测量所述物体以便获得所述物体的测量；

从所述关节臂坐标测量机移除所述测量设备；

用未安装在所述关节臂坐标测量机上时的所述测量设备测量所述物体以便获得所述物体的额外测量；以及

以比从所述坐标测量机能够获得的精度低的精度来确定测量的值并且在利用未安装在所述关节臂坐标测量机上时的所述测量设备测量所述物体的同时基于低精度的所述测量向用户提供中间反馈；

其中，以比从所述坐标测量机能够获得的精度低的精度确定测量的值包括：处理由所述测量设备捕获的图像的较低分辨率版本，以比能够获得的全精度低的精度水平测量所述坐标，忽略图像的特定部分的像素，以高分辨沿着图像的一个或多个边缘处理图像而在所述图像的中心以较低分辨率处理图像，在处理由所述测量设备捕获的图像时跳过或忽略所述图像中的像素，或者在每个图像的特定部分使用较低分辨率而在每个图像的其他区域使用更高分辨率。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，在利用安装在所述关节臂坐标测量机上的所述测量设备测量所述物体之后，进行利用未安装在所述关节臂坐标测量机上时的所述测量设备测量所述物体的步骤。

25.根据权利要求23或24所述的方法，其中，在无需对所述测量设备断电的情况下，进行利用安装及未安装在所述关节臂坐标测量机上时的所述测量设备测量所述物体的步骤。

26.根据权利要求23或24所述的方法，该方法进一步包括如下步骤：

将所述测量设备重新安装至所述关节臂坐标测量机；以及

在利用未安装在所述关节臂坐标测量机上时的所述测量设备测量所述物体之后，利用安装在所述关节臂坐标测量机上时的所述测量设备测量所述物体。

27.根据权利要求23或24所述的方法，其中，所述测量设备是能够安装至所述关节臂坐标测量机以及从所述关节臂坐标测量机移除的便携式测量单元的一部分，所述便携式测量单元包括两个或更多个测量设备。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述测量设备包括激光扫描器以及区域扫描器。

29.根据权利要求28所述的方法，该方法进一步包括如下步骤：

使用由所述区域扫描器进行的测量结果，测量所述便携式测量单元在未安装至所述关节臂坐标测量机时的位置；以及

其中，在未安装至所述关节臂坐标测量机时测量所述物体的步骤由所述激光扫描器来进行。

30.根据权利要求28或29所述的方法，该方法进一步包括：使由所述激光扫描器和所述区域扫描器进行的测量同步。

31.根据权利要求23或24所述的方法，其中，所述测量设备包括区域扫描器。

32.根据权利要求23所述的方法，其中，所述中间反馈是基于在跳过由所述测量设备捕获的图像中的像素的同时所确定的测量结果。

33.根据权利要求23或24所述的方法，该方法进一步包括：在从所述关节臂坐标测量机移除所述测量设备之后，将独立于所述关节臂坐标测量机的便携手柄附接至所述测量设备，使得在利用未安装在所述关节臂坐标测量机上时的所述测量设备测量所述物体时附接所述手柄。

34.根据权利要求33所述的方法，该方法进一步包括：从所述便携手柄向所述测量设备提供功能性，所述功能性不同于通过所述关节臂坐标测量机能够获得的功能性。

35.根据权利要求23或24所述的方法，其中，以比从所述坐标测量机能够获得的精度低的精度确定测量的值包括：以高分辨沿着图像的一个或多个边缘处理图像而在所述图像的中心以较低分辨率处理图像。

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