JP2000024972A - ホスト独立型関節ア―ム - Google Patents

ホスト独立型関節ア―ム

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JP2000024972A
JP2000024972A JP11187295A JP18729599A JP2000024972A JP 2000024972 A JP2000024972 A JP 2000024972A JP 11187295 A JP11187295 A JP 11187295A JP 18729599 A JP18729599 A JP 18729599A JP 2000024972 A JP2000024972 A JP 2000024972A
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JP
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arm
controller
articulated arm
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data
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JP11187295A
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English (en)
Inventor
Simon Raab
ラーブ サイモン
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Faro Technologies Inc
Original Assignee
Faro Technologies Inc
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/047—Accessories, e.g. for positioning, for tool-setting, for measuring probes

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定用のアプリケーションソフトウェアを実
行する際に高レベルのホストコンピュータを不要とし、
また操作者への通知を迅速に行う。 【解決手段】 操作者に命令（検査手順等）を与える１
つ以上の実行可能なプログラムと、基準データとなるＣ
ＡＤデータとを記憶するコントローラ１０４を、関節ア
ーム１００に搭載する。プローブ端１０２に取り付けら
れたプローブ（図示せず）により得られた実測値と基準
データとがコントローラ１０４において比較されるの
で、許容範囲外の実測値をユーザーインターフェース１
０６のディスプレイ１０８やスピーカ１１０により即座
にユーザに知らせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に、座標測定装
置（ＣＭＭ）中で使用される関節アームに関し、より特
定的には、ホストコンピュータから独立して動作する搭
載プロセッサおよびディスプレイを有する関節アームに
関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、手動操作される多関節アーム１
２と支持台または支柱１４とからなる座標測定装置（Ｃ
ＭＭ）１０と、コントローラまたはシリアルボックス１
６と、ホストコンピュータ１８とを概括的に含む従来の
３次元寸法測定システムの概略図である。アーム１２は
シリアルボックス１６と電子的に連結しており、かつシ
リアルボックス１６はホストコンピュータ１８と電子的
に連結している。この従来型の３次元寸法測定システム
については、米国特許第５，４０２，５８２号に詳述さ
れており、該特許の内容は本願に引用して援用する。
【０００３】現在、関節アームは、ホストコンピュータ
とアプリケーションソフトウェアとを含む一つのシステ
ムとして提供されている。通常、関節アームは対象物上
の各点の測定に利用され、測定点の測定値とホストコン
ピュータに記憶されたコンピュータ援用設計（ＣＡＤ）
データとを比較して、対象物がＣＡＤにおける仕様の範
囲内かどうかが判定される。つまりＣＡＤデータは、関
節アームによる実際の測定値と比較される基準データで
ある。ホストコンピュータはまた、検査工程のあいだ操
作者をガイドするアプリケーションソフトウェアを含
む。この構成は多くの複雑な用法に適しており、なぜな
らユーザは、アプリケーションソフトウェアの複雑な命
令に応答し、かつ複雑なコマンドを使用する間に、ホス
トコンピュータ上の３次元ＣＡＤデータを見ることがで
きるためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】また現在のアプリケー
ションソフトウェアは、ユーザが特定のプログラムや実
行可能プログラムを学習モードで書き、これをかなりの
未習熟者が実行モードで使用して対象物の予備的な測定
を行うことができる。この結果、最終的な関節アームの
使用法は、組立て担当者またはメカニックがソフトウェ
アプロンプトの指示に従ってプローブを既知の位置に置
けば３次元データを入手できるほど高度に簡易化され
る。この場合、実行段階において高レベルのホストコン
ピュータおよびアプリケーションソフトウェアを使用す
るのはまったく不適当で、不要な経費がかかってしま
う。
【０００５】従来型のシステムの他の欠点は、測定され
たデータがリアルタイムで基準データ（ＣＡＤデータ
等）と比較されないことである。アーム１２は処理能力
をもたないため、測定データつまり実際のデータはホス
トコンピュータ１８に転送され、そこで基準データ（Ｃ
ＡＤデータ等）と比較されて、対象物が基準の仕様に合
致するかどうかが判定される。比較結果が良好でない場
合は操作者に通知され、対象物をさらに測定しなければ
ならない場合もありうる。このアームとホストコンピュ
ータ間のやりとりのために不要な遅延が生じる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】先行技術の上記および他
の問題点および不良点は、本発明のホスト独立型関節ア
ームによって解決または軽減される。関節アームは、ユ
ーザに指示（検査手順等）を与える１つ以上の実行可能
なプログラムを記憶し、かつ基準データとなるＣＡＤデ
ータを記憶する搭載コントローラを含む。実測値はこの
基準データと比較され、該実測値が許容範囲外ならばユ
ーザに即座に通知される。
【０００７】本発明の上記および他の特徴および利点
は、以下の詳細な説明および図面から当業者には理解で
きると考える。
【０００８】なお、図面中、同じ要素には同一の参照番
号を付す。
【０００９】
【発明の実施の形態】図２は、本発明に従う関節アーム
の斜視図であり、全体的に参照番号１００で示す。関節
アーム１００は、米国特許第５，４０２，５８２号に記
載されているのと同様の複数の回転式転位ハウジングを
備える。各転位ハウジングは、関節アーム１００に一方
向の自由度を与えており、これにより関節アーム１００
が３次元空間の各点を測定できる。アーム１００は、米
国特許第５，４０２，５８２号に記載されているものに
代表されるようなプローブ／スイッチモジュール５６を
有するプローブ端１０２を含む。プローブ／スイッチア
センブリ５６は多様なプローブを搭載し、スイッチ１５
０および１５２を含む。プローブ／スイッチアセンブリ
５６には、任意の電子機器を取り付けるためのコネクタ
１５４が含まれる。
【００１０】関節アーム１００は、該アーム１００に直
接取り付けられた搭載コントローラ１０４を含む。コン
トローラ１０４はアーム１００に恒久的に搭載してもよ
いし、着脱自在に取り付けてもよい。コントローラ１０
４は公知の様々な技術を用いてアームに着脱自在に取り
付けることができる。コントローラ１０４はアーム１０
０またはその他の物体の鉄含有表面に取り付ける磁気ベ
ースを含んでいてもよい。他の実施形態では、コントロ
ーラ１０４とアーム１００とは、互いに相補的な面ファ
スナー（フックおよびループの布構造）をもつ。さらに
他の実施形態では、コントローラ１０４は公知のスプリ
ングクリップ型の留め具を用いてアーム１００に着脱自
在に取り付けられる。
【００１１】コントローラ１０４は１つ以上の実行可能
プログラムと基準（例えばＣＡＤ）データとを記憶す
る。基準データは、測定する対象物全体に対応する全Ｃ
ＡＤファイルでもよいし、またはＣＡＤデータの一部だ
けでもよい。以下に詳述するが、コントローラは実行可
能プログラムを実行するプロセッサを含み、ディスプレ
イ１０８およびスピーカ１１０を含むユーザーインター
フェース１０６を介してユーザにプロンプトを与える。
ディスプレイ１０８は１つのＬＣＤスクリーンから構成
してもよいし、また一連のＬＥＤ群等の簡単な構造でも
よい。スピーカ１１０は、転位ハウジングが所定限度値
を越えて回転している等の出来事をユーザに聞こえるよ
うに示すことができる。ユーザーインターフェース１０
６はアーム１００から取り外せるようにして、取り外し
たユーザーインターフェース１０６をアーム１００に接
続するためのプラグを設けてもよい。コントローラ１０
４のところで説明した取り付け手段を用いて、ユーザー
インターフェース１０６をアーム１００に着脱自在に取
り付けてもよい。ユーザーインターフェースに関して
は、１９９８年７月１日出願の米国特許出願「座標測定
装置用の表示装置」により詳しく記載されている。該出
願の内容は本願に引用して援用する。図２では、コント
ローラ１０４とユーザーインターフェース１０６とは別
個の装置として示されるが、これらを１つの装置として
組み合わせて恒久または着脱自在にアーム１００に搭載
してもよい。
【００１２】図３は、コントローラ１０４、プローブ／
スイッチアセンブリ５６、およびユーザーインターフェ
ース１０６を示すブロック図である。コントローラ１０
４は、マイクロプロセッサ２６、およびマイクロプロセ
ッサ２６によって実行される命令を記憶するランダムア
クセスメモリ２８を含む。メモリ２８には１つ以上の実
行可能プログラムが記憶されうる。実行可能プログラム
は、例えばユーザに検査手順を指示する検査プロトコル
である。他のタイプの実行可能プログラム（較正、診断
等）もメモリ２８に記憶できることを理解されたい。ユ
ーザはディスプレイ１０８上に提示されるメニューから
特定の実行可能プログラムを選択できる。
【００１３】通信装置３０（例えば、汎用非同期送受信
機）は、コントローラ１０４からホストコンピュータ等
の外部装置への通信を可能にする。これにより実行可能
プログラムが通信装置３０を介してコントローラ１０４
へアップロードされる。また、実測データおよび実デー
タと基準データとの比較結果がホストコンピュータにダ
ウンロードされて記憶される。フラッシュメモリ３２は
プログラム命令とアームのパラメータとを恒久的に記憶
する。コントローラ１０４にはまた、ラティスコンプレ
ックスプログラマブル論理素子（lattice complex prog
rammable logicdevice; ＣＰＬＤ）３６および関連の電
気的消去可能なプログラマブル読出し専用メモリ（ＥＥ
ＰＲＯＭ）３４が含まれる。ＣＰＬＤ３６はコントロー
ラ１０４中の各素子間の相互接続ロジックを収容する。
図３に示すメモリ装置は一例であり、様々なメモリ構成
を使用可能なことを理解されたい。
【００１４】図３に示すように、コントローラはまた、
コントローラ１０４を構内ネットワーク等のネットワー
クを介して通信可能にするネットワークインターフェー
ス３１（例えば、イーサネットカード）を含みうる。か
かるネットワークは通信路として機能し、上述した従来
のホストコンピュータに関連した機能は行わない。従来
型のホストコンピュータは測定過程の制御を行ったが、
ネットワークは、単に実行可能プログラムをコントロー
ラ１０４へアップロードしたり、実測データや、実デー
タと基準データとの比較結果をダウンロードする等の、
動作用の通信路を提供するだけである。
【００１５】次に、関節アーム１００の動作について説
明する。まず、ホストコンピュータ上で作成された実行
可能プログラムと、基準データとが、通信装置３０を介
してコントローラ１０４中に記憶される。ユーザは、検
査手順等の特定の実行可能プログラムを選択する。その
後、ディスプレイ１０８は、対象物の既定のポイントを
測定するようユーザに指示する。実データの取得後また
はすべての実データの回収後、プロセッサ２６は実デー
タと基準データとを比較する。実データおよび基準デー
タの比較後、ユーザには基準データと一致していない対
象物上のポイントが適宜に通知される。その後、追加の
測定や、または対象物が規格外であるとの指定が行われ
る。
【００１６】実行可能プログラムおよび基準データを関
節アームに記憶し、プログラムを実行可能なコントロー
ラをアームに搭載することによって、ユーザへのコスト
を大幅に削減することができる。従来のシステムでは、
各関節アームは１台のホストコンピュータに付随してい
るが、本発明では、アプリケーションプログラムを作成
して複数の関節アームにアップロードする等の複雑なタ
スクを実行するのに、ユーザはホストコンピュータを１
台購入すればよい。これにより複数のホストコンピュー
タの必要性がなくなり、コスト削減が達成される。
【００１７】以上、好適な実施形態を図示および説明し
たが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく様
々な変形および変更が可能である。従って、上記の本発
明の説明は例示にすぎないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のＣＭＭシステムの概略図である。
【図２】 本発明の実施形態の関節アームの斜視図であ
る。
【図３】 関節アームの一部の概略ブロック図である。
【符号の説明】
３１ ネットワークインターフェース、１００ 関節ア
ーム、１０２ プローブ端、１０４ コントローラ、１
０６ ユーザーインターフェース、１０８ ディスプレ
イ、１１０ スピーカ。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対象物の座標を測定する関節アームであ
    って、 前記アームに取り付けられ実行可能プログラムおよび基
    準データを記憶するメモリを有するコントローラと、 前記アームに取り付けられ操作者に情報を与えるユーザ
    ーインターフェースと、を含む関節アーム。
  2. 【請求項２】 前記実行可能プログラムは、操作者に測
    定手順を指示するための検査手順に係るものである請求
    項１に記載の関節アーム。
  3. 【請求項３】 前記基準データは対象物全体を表すＣＡ
    Ｄデータである請求項１に記載の関節アーム。
  4. 【請求項４】 前記基準データは対象物の一部を表すＣ
    ＡＤデータである請求項１に記載の関節アーム。
  5. 【請求項５】 前記ユーザーインターフェースはディス
    プレイを有する請求項１に記載の関節アーム。
  6. 【請求項６】 前記ディスプレイは液晶ディスプレイで
    ある請求項５に記載の関節アーム。
  7. 【請求項７】 前記ディスプレイは発光ダイオードを有
    する請求項５に記載の関節アーム。
  8. 【請求項８】 前記ユーザーインターフェースはスピー
    カを有する請求項１に記載の関節アーム。
  9. 【請求項９】 前記ユーザーインターフェースはスピー
    カを有する請求項５に記載の関節アーム。
  10. 【請求項１０】 前記ユーザーインターフェースは前記
    アームに着脱自在に取り付けられる請求項１に記載の関
    節アーム。
  11. 【請求項１１】 前記コントローラはネットワークイン
    ターフェースを有する請求項１に記載の関節アーム。
  12. 【請求項１２】 前記コントローラは前記アームに着脱
    自在に取り付けられる請求項１に記載の関節アーム。
  13. 【請求項１３】 前記コントローラは前記ユーザーイン
    ターフェースとは別個に設けられる請求項１に記載の関
    節アーム。
  14. 【請求項１４】 対象物の座標を測定する関節アームの
    操作方法であって、 前記関節アームに取り付けられたコントローラに実行可
    能プログラムを記憶するステップと、 前記コントローラに基準データを記憶するステップと、 操作者に対象物の実測値をとる指示を与えるべく前記実
    行可能プログラムを実行するステップと、を含む方法。
  15. 【請求項１５】 前記実測値と前記基準データとを比較
    するステップをさらに含む請求項１４に記載の関節アー
    ム操作方法。
  16. 【請求項１６】 前記基準データは対象物全体を表すＣ
    ＡＤデータである請求項１４に記載の関節アーム操作方
    法。
  17. 【請求項１７】 前記基準データは対象物の一部を表す
    ＣＡＤデータである請求項１４に記載の関節アーム操作
    方法。
  18. 【請求項１８】 操作者に前記実測値と前記基準データ
    との相違を通知するステップをさらに含む請求項１４に
    記載の関節アーム操作方法。
  19. 【請求項１９】 前記実行可能プログラムを記憶するス
    テップは、前記コントローラに複数の実行可能プログラ
    ムを記憶するステップを含む請求項１４に記載の関節ア
    ーム操作方法。
JP11187295A 1998-07-07 1999-07-01 ホスト独立型関節ア―ム Pending JP2000024972A (ja)

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