JP2009524057A

JP2009524057A - ラインスキャン型レーザスキャナが一体化された可搬型座標計測器

Info

Publication number: JP2009524057A
Application number: JP2008551382A
Authority: JP
Inventors: シモンラーブ; サイードアリサジェディ; ポールクリストファーアトウェル; ジョエルワイアットアップチャーチ; ジャシントアールバルバ
Original assignee: ファロテクノロジーズインコーポレーテッド
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2009-06-25
Also published as: US7246030B2; US20060129349A1; EP2041512A2; WO2007097841A3; WO2007097841A2; CN101371099A

Abstract

可搬型の座標計測器を提供する。この座標計測器は複数本のアームセグメントをつないだ関節アームを有する。そのアームは計測プローブを有する。そのプローブは、関節アームに搭載、一体化されたラインスキャン型レーザスキャナ、例えば熱安定化レーザスキャナである。

Description

本発明はＣＭＭ（座標計測器）、とりわけ関節を有するアームを備えた可搬型ＣＭＭへのラインスキャン型レーザスキャナの一体化に関する。

可搬型関節アームは、従来からホストコンピュータ及びアプリケーションソフトウェアの下で作動し、物体上の複数点の位置を計測する計測システムとして使用されている。計測で得られた位置データはホストコンピュータ上のＣＡＤ（コンピュータ支援設計）データと比較され、それによってその物体が設計仕様を満足しているか否かが判別される。いわば、ＣＡＤデータが基準値、関節アームによる計測値が選別対象値である。また、そのホストコンピュータには、オペレータに対し検査手順をガイダンスするアプリケーションソフトウェアが搭載されることも多い。オペレータがホストコンピュータ上の三次元ＣＡＤデータを見ながらアプリケーションソフトウェアと複雑なやりとりを交わせるので、複雑な操作を行わねばならない種々の状況下でこの仕組みは役に立つ。

その種の計測システムで使用可能な可搬型ＣＭＭとしては、従来から、特許文献７９（特許権者は本願出願人；この参照を以てその全内容を本願に繰り入れることとする）に記載のもの等が知られている。この文献に記載の多関節アームは手動操作可能なアームであり、三次元計測システムを形成することができるよう、その一端には支持用の基部がまた他端には計測プローブが設けられている。また、特許文献８６（特許権者は本願出願人；この参照を以てその全内容を本願に繰り入れることとする）に記載のＣＭＭでも同様に関節アームを使用している。その特徴の一つは、プローブ端に冗長枢軸を追加することで自由度配分（軸配置）を２−１−３型にも２−２−３型（即ち７軸アーム）にもすることができることであり、また一つはアーム内ベアリングを予荷重して性能を高めたことである。

また、特許文献９４（特許権者は本願出願人；この参照を以てその全内容を本願に繰り入れることとする）に記載の関節アームには、一種類又は複数種類のプログラムを保持及び実行するコントローラが内蔵されている。そのオンボードコントローラは、プログラムの実行によってオペレータに検査手順等を指南する。また、そのアーム乃至コントローラは基準データとしてＣＡＤデータを保持している。従って、このアームでは、内蔵するコントローラにてプログラムが実行され検査手順等の実行中にオペレータに指示が出される。実行されるプログラムはホストコンピュータ等で生成乃至作成されたものである。

米国特許第３９４５１２９号明細書米国特許第４１５３９９０号明細書米国特許第４２７４２０５号明細書米国特許第４３３３２３８号明細書米国特許第４３３８７２２号明細書米国特許第４４４９１９１号明細書米国特許第４４４９２９２号明細書米国特許第４４９２０３６号明細書米国特許第４５６７４６２号明細書米国特許第４５８００４６号明細書米国特許第４５８００４７号明細書米国特許第４６６２８１４号明細書米国特許第４７３０９２３号明細書米国特許第４７７９２１１号明細書米国特許第４７８６８４７号明細書米国特許第４８０８０６４号明細書米国特許第４９３２１３１号明細書米国特許第４９３７７６９号明細書米国特許第４９９０７６７号明細書米国特許第５１１１５９０号明細書米国特許第５２３７３９０号明細書米国特許第５２７６９７４号明細書米国特許第５３９６７１２号明細書米国特許第５６１０８４６号明細書米国特許第５６６９１５０号明細書米国特許第５８９９６５８号明細書米国特許第５９９１７０４号明細書米国特許第６０４４５６９号明細書米国特許第６２１９９２８号明細書（Ｂ１）米国特許第６３６６８３１号明細書米国特許第６４３５２９７号明細書米国特許第６４９３９５７号明細書米国特許第６５１９８６０号明細書米国特許第６５４３１４９号明細書米国特許第６６１２０４８号明細書米国特許第６６６８４６６号明細書米国特許第２９０６１７９号明細書米国特許第３５３１８６８号明細書米国特許第３９４４７９８号明細書米国特許第３９４５１２４号明細書米国特許第４１３６４５８号明細書米国特許第４１５３９９８号明細書米国特許第４３０１３３８号明細書米国特許第４３１３２６３号明細書米国特許第４３８４４０７号明細書米国特許第４４３０７９６号明細書米国特許第４５１６３２７号明細書米国特許第４５７１８３４号明細書米国特許第４５９３４７０号明細書米国特許第４６０６６９６号明細書米国特許第４６５３０１１号明細書米国特許第４６７６００２号明細書米国特許第４６７９３３１号明細書米国特許第４７０３４４３号明細書米国特許第４７６９７６３号明細書米国特許第４７９１９３４号明細書米国特許第４８１９１９５号明細書米国特許第４８８８８７７号明細書米国特許第４８９１８８９号明細書米国特許第４９３７７５９号明細書米国特許第４９４５５０１号明細書米国特許第５０４０３０６号明細書米国特許第５０５０６０８号明細書米国特許第５０８４９８１号明細書米国特許第５０８６４０１号明細書米国特許第５０８８０４６号明細書米国特許第５０８８０５５号明細書米国特許第５１４６６９１号明細書米国特許第５１４８３７７号明細書米国特許第５１７４０３９号明細書米国特許第５１８７８７４号明細書米国特許第５１８９７９７号明細書米国特許第５１８９８０６号明細書米国特許第５２０４８２４号明細書米国特許第５２３０６２３号明細書米国特許第５２５１１２７号明細書米国特許第５２５１１５６号明細書米国特許第５２５９１２０号明細書米国特許第５４０２５８２号明細書米国特許第５４１２８８０号明細書米国特許第５４２４８３５号明細書米国特許第５４３０６４３号明細書米国特許第５４８６９２３号明細書米国特許第５５１０９７７号明細書米国特許第５５５９６００号明細書米国特許第５６１１１４７号明細書米国特許第５７２４２６４号明細書米国特許第５７６８７９２号明細書米国特許第５８０７４４９号明細書米国特許第５８２９１４８号明細書米国特許第５９０９９３９号明細書米国特許第５９２６７８２号明細書米国特許第５９５６８５７号明細書米国特許第５９７８７４８号明細書米国特許第６１３１２９９号明細書米国特許第６１５１７８９号明細書米国特許第５２５３４５８号明細書米国特許第６２９８５６９号明細書米国特許第６３６６８６１号明細書米国特許第４５７００６５号明細書米国特許第４６７５５０２号明細書米国特許第４９３９６７８号明細書米国特許第５００８５５５号明細書米国特許第５４１１５０２号明細書米国特許第６０８１３３９号明細書米国特許第６２５３４５８号明細書米国特許第５０６５０１３号明細書米国特許第５１０４２２５号明細書米国特許第５１２６７３６号明細書米国特許第５２６８９５３号明細書米国特許第５２７４２０３号明細書米国特許第５２８３６８２号明細書米国特許第５５０２３７７号明細書米国特許第６１５７１８８号明細書米国特許第６２１５１１９号明細書米国特許第６４３５３１５号明細書米国特許第５５１９３９３号明細書米国特許第６２７１６６１号明細書米国特許第６０６４４９７号明細書米国特許第５７２４７４５号明細書米国意匠特許第３４４２７９号明細書米国意匠特許第３７７９３２号明細書米国意匠特許第４１０４７７号明細書米国意匠特許第４２３５３４号明細書米国特許出願公開第２００２／０１９６８３３号明細書米国特許出願公開第２００１／００２４２８３号明細書米国特許出願公開第２００２／０１１３１９８号明細書国際公開第９４／１５１７３号パンフレット国際公開第９８／０８０５０号パンフレット国際公開第０１／６３２０２号パンフレット（Ａ１）国際公開第０３／０６９２６６号パンフレット（Ａ２）欧州特許出願公開第０１５５０８４号明細書（Ａ１）欧州特許出願公開第０３０２１９４号明細書（Ａ２）欧州特許出願公開第０６４０９０２号明細書（Ａ２）欧州特許出願公開第０７３５６５３号明細書（Ａ１）英国特許出願公開第２２６４６０１号明細書（Ａ）英国特許出願公開第２２６４６０２号明細書（Ａ）独国特許第１００５３０３３号明細書独国特許第１０１１２９７７号明細書（Ｃ１）独国特許出願公開第２７１１５９３号明細書独国特許出願公開第３５２７１２８号明細書独国特許出願公開第４２３１０４０号明細書（Ａ１）仏国特許第２６３４２７９号明細書仏国特許第２６３４３７９号明細書仏国特許出願公開第８６０６１８６号明細書特開昭５６−６２７８３号公報特開昭５７−７３６０２号公報特開平２−１６８３０３号公報特開平２−２１２０８５号公報特開平２−３０９２２３号公報特開平６−３１３７１０号英文抄録特開平７−１７８６８９号英文抄録米国特許第５７９４３５６号明細書 Faro Gold Arm-Marketed 1998 PERCEPTRON, [online] Internet URL: http://www.perceptron.com,２００３年２月６日入手 SCAN WORKS LITE,[online]Internet URL: http://scanworks.perceptron.com,２００２年１月１８日入手 ROMER,[online]Internet URL: http://www.romer.fr,２００３年２月７日入手 KREON TECHNOLOGIES,[online]Internet URL: http://www.kreon3d.com,２００３年２月１１日入手 MODELMAKER,[online]Internet URL: http://www.3dscanners.com,２００３年２月１１日入手 OPTIMET,[online]Internet URL: http://www.optimet.com,２００３年２月１１日入手 Takehis Komino, "Three Dimensional Coordinate Measuring System", Vectoron, Model VSC-07, VSC-14, Vol. 30, No.12, pgs. 52-59 Romer Brochure Re: G-SCAN RX (5 pgs.); 9-27-04

これらの従来装置には、いちどきに一個所しか計測できないという制約がある。そのため、その単点プローブをラインスキャン型レーザスキャナ及びＣＣＤ（電荷結合デバイス）に置き換えた製品も現れている。これは、計測対象物の表面にある諸点のうち、スキャナ出射光が通る平面上の諸点をＣＣＤで一括計測する、という仕組みの製品であり、その例としては米国ミシガン州プリマス所在のＰｅｒｃｅｐｔｒｏｎ社が製造しているＳｃａｎＷｏｒｋｓ（登録商標）がある。とはいえ、それらの製品は既存の可搬型ＣＭＭの関節アームに対する改造パーツとして提供されているので、スキャナのＣＣＤで取得した画像データを処理用のホストコンピュータに送るために広帯域データ伝送路を外付けする必要があり、またそのスキャナに電源電力を供給するための配線も外付けしなければならない。更に、単点プローブをラインスキャン型レーザスキャナに置き換えるだけでは、端点プローブの利点即ちその精度の高さが損なわれ又は失われてしまう。

ここに、本発明の実施形態に係る可搬型ＣＭＭにおいては、複数本のアームセグメントを相互連結したて形成した関節アームの一端に設ける計測プローブに、ラインスキャン型レーザスキャナを一体化する。そのラインスキャン型レーザスキャナは新規な構成であり、例えば計測プローブに対して枢動できるよう一体化する。また、そのラインスキャン型レーザスキャナは熱安定化レーザスキャナとするのが望ましい。更に望ましくは、その計測プローブを、そのプローブに一体化されているタッチ（トリガ）プローブから従来も用いられていたハードプローブに容易にコンバートできるよう、コンバーチブルに構成する。更に、その計測プローブには望ましくは複数個のスイッチ及び計測用光インジケータを設ける。スイッチ毎に表面のテキスチャや高さを違えればオペレータがスイッチを誤認するおそれが少なくなり、また光インジケータの発光色を変化させることで操作の容易性を高めることができる。

以下、別紙図面を参照しつつ且つ上記以外のものも含め、本件技術分野において習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）が本発明の構成及び効果について容易に理解できるよう詳細に説明する。なお、各図中、同様の部材は同様の参照符号で表すこととする。

図１〜図３に本発明の一実施形態に係るＣＭＭ１０を示す。本ＣＭＭ１０は、複数の関節を有する手動操作可能な関節アーム１４の一端に基部１２をまた他端に計測プローブ２８をそれぞれ設けた構成である。図示のアーム１４は複数個のアーム部を連結していわゆる２−２−２型の自由度配分にしたものであるが、他の自由度配分例えば２−１−２型、２−１−３型、２−２−３型等にすることもできる。各アームセグメントは基本的に二種類のアームセグメント、即ち概ねアーム長軸（アーム軸）に沿って延びワイパ状に動く長いセグメント（腕状セグメント）と、アーム長軸に対し例えば９０°をなす方向に延び蝶番として機能する短いセグメント（蝶番状セグメント）との対であり、その構成は図４〜図６に示す通りである。

図４に分解して示した通り、基部１２が取り付けられる１個目のアーム部は腕状セグメント１６と蝶番状セグメント１８の組合せであり、またその基部１２は換装可能な電源回路基板２０、着脱可能なバッテリパック２２、磁気吸着マウント２４、並びに二分割型の基部ハウジング２６Ａ及び２６Ｂを備えている。これらの部材の詳細については後に説明する。

また、各図から読み取れるように、関節アーム１４の諸主要構成部材にはテーパを付けてある。即ち、基部１２から離れて計測プローブ２８に近づくほど細くしてある。連続的なテーパを付けてもかまわないが、図示例では随所に段差のある不連続的なテーパを付けてある。更に、主要アーム構成部材間連結が後述の通り螺着により行われているので、従来のＣＭＭと違い多数の締結具を用いる必要がない。後にも説明するが、例えばマウント２４はセグメント１６に螺入連結されている。ねじ山形成面がテーパ面であるので、螺着すると部材間が自動的にロックし高い軸／曲げスティフネスが発生する。但し、後に図２５Ａ及び図２５Ｂを参照して説明する通り、主要アーム構成部材の一端にオス形状のテーパ面をまた他端にメス形状のテーパ面を設け、一方の部材の端部（オス）を他方の部材の端部（メス）に妻合わせた上で、各端部を縁取るフランジ間のボルト固定で両部材を連結する構成としてもよい。

図５に示す通り、この１個目のアーム部に連結される２個目のアーム部も腕状セグメント３０と蝶番状セグメント３２の組合せである。腕状セグメント１６に対する磁気吸着マウント２４の連結と同様に、腕状セグメント１６の内面にあるねじ山を利用し腕状セグメント３０が腕状セグメント１６に螺入連結されている。同様に、図６に示す３個目のアーム部も腕状セグメント３４と蝶番状セグメント３６の組合せであり、腕状セグメント３２の内面にあるねじ山を利用し腕状セグメント３４が腕状セグメント３２に螺入連結されている。後に詳示する通り計測プローブ２８も蝶番状セグメント３６に螺着連結されている。

蝶番状セグメント１８、３２及び３６は例えばアルミニウム素材や軽量高剛性合金乃至複合材の鋳造、機械加工等によって、また腕状セグメント１６、３０及び３４は例えばアルミニウム、軽量高剛性合金、ＦＲＰ（繊維強化ポリマ）等の鋳造、機械加工等によって、それぞれ形成されている。また、上述した３個のアーム部の機械軸、即ちセグメント１６及び１８からなる第１のアーム部、セグメント３０及び３２からなる第２のアーム部並びにセグメント３４及び３６からなる第３のアーム部それぞれのアーム軸は、アーム１４をスムーズ且つ均等に動かせるよう基部１２から計測プローブ２８まで連ねてある。更に、前述の通り基部１２からプローブ２８に向かって細るテーパを付けてあるのは、大きな負荷がかかる基部１２の剛性を高めると共に、障りなく操作できねばならないプローブ２８やハンドルを小型にするためである。そして、後に詳述する通り、セグメント１８、３２及び３６の端部は保護バンパ３８で、またセグメント３０及び３４は保護スリーブ４０又は４１で、それぞれ覆われている。セグメント１６は、図示の通り基部ハウジング２６Ａ及び２６Ｂによって保護され、スリーブ４０及び４１によるセグメント３０及び３４の保護と同種の保護を受けている。

次に、本発明に係るＣＭＭの重要な構成要素である軸心モジュールについて説明する。これは、同一カートリッジ内にベアリング及び角度エンコーダを収容したモジュール（modular bearing/encoder cartridge）であり各アームセグメントの構造要素を形成している。図７及び図８に、それぞれ２本の軸心モジュールを差し込める２個のデュアルソケットジョイント４６及び４８並びに差し込まれる長短２本の軸心モジュール４２及び４４を示す。各ジョイント４６，４８はそれぞれ２個の張出筒４７，４９を有しており、そのうち１個（４７）は腕内モジュール用ソケット１２０として、他の１個（４９）は蝶番内モジュール用ソケット５１として、それぞれ使用されている。ソケット１２０及び５１の開口方向は適宜設定できるが、ここでは両者のなす角度をほぼ９０°にしてある。軸心モジュールのうち短い方即ち蝶番内モジュール４２は、ジョイント４６及び４８のソケット５１に差し込まれ蝶番状セグメントを形成している。長い方即ち腕内モジュール４４（図２５）及び４４’（図２６）は、ジョイント４６又は４８のソケット１２０に差し込まれ（同順）それぞれ腕状セグメントを形成している。各軸心モジュールは、例えば２個のベアリングを同一のカートリッジ内に組み込んでプレストレス即ち予荷重し、同じカートリッジ内に更にエンコーダ部品を組み込んでモジュール化することによって、製作することができる。製作した軸心モジュールを外骨格部品たるデュアルソケットジョイントに装着、固定すれば各アーム部ができあがる。このように、軸心モジュール同士の連結で関節アーム１４を製作する形態を採ることは、アーム１４及びその構成部品の高度化、高品質化及び生産速度向上の上でひときわ有益なことである。

本願記載の各実施形態では大別して四類型の軸心モジュールを使用する。即ち、腕状セグメント１６用の基部寄り腕内モジュール、蝶番状セグメント１８（及び平衡錘）用の基部寄り蝶番内モジュール、残りの腕状セグメント３０，３４用の２本の長い腕内モジュール、並びに残りの蝶番状セグメント３２，３６用の２本の蝶番内モジュールの四種類である。関節アーム１４の直径にテーパを付けるため基部１２に近いモジュールほど太くしてあるので、例えばセグメント１６，１８用のモジュールは他のセグメント３０，３２，３４，３６用のモジュールより直径が大きくなっている。各モジュールのカートリッジ内にはベアリング（群）が予荷重状態で装填されており、またそのカートリッジ内には位置トランスデューサたるディジタル角度エンコーダも収容されている。ここではまず、腕状セグメント１６に組み込まれる腕内モジュール４４を例に、図９及び図１０を参照して軸心モジュールの構成を説明する。

図示例の腕内モジュール４４には、第１に一対のベアリング５０及び５２が組み込まれている。肝要なことは、これらのベアリング５０及び５２が、その間に挟まるスリーブ５４及び５６によって予荷重されていることである。即ち、内スリーブ５４とその外側の外スリーブ５６は互いにその長さが異なっている（例えば前者が後者より約０．０００５インチ短い）ので、ナットを締め付けるとスリーブ尺差に応じた予荷重がベアリング５０及び５２に加わる（１インチ＝約２．５４×１０^-2ｍ）。ベアリング５０及び５２は封止材５８によって封止されており、更にその外面上で転がりうるようシャフト６０に装着されている。シャフト６０の上部を塞ぐシャフト上部ハウジング６２と、シャフト６０との間には、カートリッジハウジング６４の上部６５が収まるリング状空間６３が形成されている。ハウジング６４はアセンブリ全体の外装になるハウジングである。組立時には、内ナット６６及び外ナット６８を締め付け、シャフト６０及びその上のベアリング５０，５２をハウジング６４にしっかり固定する。すると、ベアリング５０及び５２には圧縮力が作用する。内スリーブ５４と外スリーブ５６の間に尺差があるので、この圧縮により、スリーブ尺差に応じた予荷重が上述の通り発生しベアリング５０及び５２に加わる。

図示例の通り二重化されている（ボール）ベアリング５０，５２に対し適正に予荷重を加えるには、ベアリング対向面間の平行度を確保することが重要である。この平行度が不足しているとベアリング周囲からベアリングへの予荷重のかかり方が不均一になり、そのベアリングの回転トルクフィールが悪化、不均一化すると共に、不意な径方向移動（ランアウト）やエンコーダ性能低下が発生する可能性がある。軸心モジュール内に実装されている角度エンコーダディスク（後述）に径方向移動即ちランアウトが発生すると、読取ヘッド前方に発生する円環状干渉縞（フリンジパターン）に不要なシフトが発生し、その影響でその角度エンコーダによる角度計測結果に大きな誤差が発生する。他方、こうしたベアリング二重化構造の剛性はベアリング間隔に大きく依存しており、ベアリング間隔が広ければ広いほど軸心モジュールの剛性が高くなる。スリーブ５４及び５６を用いているのはベアリング間隔を拡げるためでもある。そこで、カートリッジハウジング６４がアルミニウム製ならスリーブ５４及び５６もアルミニウム製にし、平行度及び長さの両面で精密な機械加工を行ってスリーブ５４及び５６を製作することにより、温度変化による熱膨張の違いひいては予荷重の乱れ乃至損逸を防いでいる。そして、前述の通りスリーブ５４・５６間の長さの差及びナット６６，６８に対する締め付けによる予荷重を正常に発生させるため、封止材５８を用いてベアリング５０，５２を封止し、ベアリング汚損による転がり及び検知誤差の劣化やジョイントフィールの悪化を防いでいる。

なお、図示例では２個のベアリング５２及び５４を間隔配設しているが、軸心モジュール内ベアリング個数は１個でも或いは３個以上でもよい。即ち、各軸心モジュールのカートリッジ内に少なくとも１個のベアリングがあればよい。

また、軸心モジュール枢動範囲は無限にしてもよいが、図示の腕内モジュール４４では有限にしてある。具体的には、カートリッジハウジング６４から外側に丸く張り出すフランジ７２に溝７０即ちトラックを設け、そのトラック７０に載せてシャトル７４を走らせるようにし、更にそのシャトル７４の可動範囲をシャトル走行制止部材例えば枢動制止用固定ねじ７６で制限することによって枢動を制限している。枢動範囲は用途に応じて決めればよく、例えばシャトル７４の可動範囲を７２０°未満に抑えるといったことも可能である。ここで言及したタイプのシャトル走行制止部材については特許文献８６（特許権者は本願出願人；この参照を以てその全内容を本願に繰り入れることとする）に詳示がある。

逆に、軸心モジュールの枢動角を無制限にするにはスリップリングアセンブリを用いればよい。使用するスリップリングアセンブリは従来型のものでよい。図示例では、シャフト６０を貫通するよう軸心中空部７８を形成し更にその径を端部で拡げてあるため（内径拡大部８０）、中空部７８内に段差が発生している。スリップリングアセンブリ８２は円筒形であり、内径拡大部８０の一端にあるこの段差を利用して据えられている。アセンブリ８２は、電気的機能乃至信号伝送機能は発揮するものの機械的機能は持たない非構造部材であるので、腕内モジュール４４内にあり前述の通り予荷重されているベアリングの動きに対し何も影響を及ぼさない。アセンブリ８２に組み込みうる市販のスリップリングは多々あるが、例えば英国バークシャー州レディング所在のＩＤＭＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｔｄ．から入手できるＨシリーズスリップリングのように小型で円筒形のスリップリングなら、シャフト６０の内径拡大部８０に嵌るアセンブリ８２をうまく製作できて都合がよい。また、シャフト６０の端部にある内径拡大部８０は配線路８６に対して開口している（開口部８４）。この配線路８６はアセンブリ８２につながる配線９０を通せるような形状及び寸法を有している。配線カバー８８は配線９０の位置をしっかりと固定しその配線９０を保護するカバーであり、配線９０の上方から配線路８６及び開口部８４にはめ込まれている。なお、図１０では配線９０がやや模式化して示されている。

軸心モジュール例えば図示の腕内モジュール４４には、第２に、前述したベアリング予荷重構造と併せモジュール化角度エンコーダが組み込まれている。図９及び図１０に示すように、位置トランスデューサの一例たるこの角度エンコーダは読取ヘッド９２及びエンコーダディスク９４を主な構成部材とする光学式角度エンコーダである。図示例におけるヘッド９２は読取ヘッド接続基板９６上に２個対で配置されており、その基板９６は更に締結具９８によって実装基板１００に取り付けられている。ディスク９４例えば回折格子円盤はシャフト６０の下部担持面１０２等に相応の接着剤等により取り付けられており、基板１００によって支持及び保持されているヘッド９２に対しある間隔を保ちつつ配列されている。配線用ファンネル１０４及び封止キャップ１０６はカートリッジハウジング６４の下端を塞ぐ最外殻部分であり、配線９０は図１０に示す通り配線用ファンネル１０４によって捕捉及び保持されている。ご理解頂けるように、ディスク９４は、接着剤で下部担持面１０２に被着されシャフト６０に固定されているので、シャフト６０と一体に枢動する。また、図９及び図１０に示したのはヘッド９２の個数が２個のデュアルヘッドアセンブリであるが、ご理解頂けるように１個でも或いは３個以上でもかまわない。例えば図９Ａに示したアセンブリはモジュール４４内ヘッド個数が１個のシングルヘッドアセンブリであり、図９Ｂ〜図９Ｅに示したアセンブリは３個以上のアセンブリである。特に、図９Ｂ及び図９Ｃに示した例では基板１００に４個のヘッド９２を９０°間隔で収めてあり、図９Ｄ及び図９Ｅに示した例では基板１００に３個のヘッド９２を１２０°間隔で収めてある。なお、ヘッド９２同士の角度間隔は適宜設定できる。

エンコーダディスク９４を適正に位置決めするには、カートリッジハウジング６４を貫く図示しない孔をディスク９４に面する位置に設けておき、その孔を介し図示しない工具で押すことでディスク９４の位置を適正位置に調整した上で、ディスク９４とシャフト６０の間の接着剤を硬化させてディスク９４の位置をその位置に固定すればよい。ハウジング６４の孔はその後で孔栓７３により塞ぐ。

更に、エンコーダディスク９４の位置と読取ヘッド９２の位置を逆にしてもよい。即ち、ディスク９４がカートリッジハウジングに固定される一方ヘッド９２がシャフトと一体に枢動する構成を採ってもよい。図１２Ａに示した変形例ではその種の構成を採っており、一対の読取ヘッド９２’が取り付けられている基板９６’を接着剤でシャフト６０’に固定してあるので、シャフト６０’が枢動すると基板９６’ひいてはヘッド９２’が従動する。エンコーダディスク９４’は実装基板１００’上に配されており、その基板１００’は更にカートリッジハウジング６４’に固定されている。詰まるところ、ディスク９４及びヘッド９２のうち一方がシャフトと一体枢動するよう実装されていればよい。肝心なのは、ディスク９４及びヘッド９２がカートリッジひいてはアームセグメントに入っており、一方に対する他方の枢動を光学的に検知できることである。

こうして本ＣＭＭ１０内に形成される角度エンコーダは、好ましいことに、特許文献８３及び８５（この参照を以てその全内容を本願に繰り入れることとする）に記載のエンコーダ或いはＭｉｃｒｏＥＳｙｓｔｅｍｓ社がＰｕｒｅＰｒｅｃｉｓｉｏｎＯｐｔｉｃｓなる商品名で市販しているエンコーダモジュールに類した構造、即ち異次数回折光間干渉検知用物理光学系を利用した仕組みになる。この種の構造では、フリンジパターンが形成される面に埋め込まれている読取ヘッド（群）例えばフォトディテクタアレイによってそのフリンジパターンを光学的に読み取り、読み取ったフリンジパターンからほぼ正弦波の信号を導出して電気的に補間する、という動作によって、フリンジ幅の数分の一程度の変位をも検知する。

具体的には、平行光化用のレンズ及びビーム径整径用のアパーチャを介し、レーザ光源から回折格子ディスクにレーザビームを入射する。入射したビームは回折格子ディスクによって回折され様々な次数の回折光が発生する。そのうち０次及び偶数次の回折光は、格子の構造を工夫することにより全て抑圧することができる。０次回折光を抑圧すると、ある場所で、３次回折光が発散する一方＋１次の回折光と−１次の回折光が干渉してほぼ純粋な正弦波の干渉縞が発生する。その場所に１個又は複数個の読取ヘッド例えばフォトディテクタアレイを配置すると、回折格子ディスク・読取ヘッド間相対運動が生じたときに（例えば４チャネル分の）ほぼ純粋な正弦波の出力が得られる。その出力を電子回路上で増幅、正規化及び補間することで、角度（位置）を相応の分解能で検知することができる。

この角度エンコーダは、簡単な構造であるため幾つかの点で従来の光学式角度エンコーダより優れている。まず、例えばレーザ光源、その平行光化光学系、回折格子及びフォトディテクタアレイだけで計測を行えるので、従来のやや嵩張るエンコーダに比べかなりコンパクトなエンコーダになる。次に、回折格子によって発生する干渉縞（フリンジパターン）の動きを読取ヘッドで直に検知しているので、従来のエンコーダに比べ環境的要因性の検知誤差が少なくなる。そして、±１次回折光干渉縞発生領域が広くその領域内ならどこからでもほぼ正弦波の信号を取得できるため、従来のエンコーダに比べ配置公差を緩く設定できる。

とりわけ有益なことに、この角度エンコーダでは、エンコーダディスク９４に対する読取ヘッド９２の方向及び距離の精度即ちスタンドオフ方向及び距離の精度が高くなくても高精度で角度を計測できるので、高精度角度計測と組立容易性とを両立させることができる。この“配置ルーズな”エンコーダを使用しているため、本ＣＭＭ１０はその分低コストで且つ容易に製造することができる。

また、本実施形態ではエンコーダディスク９４を用いフリンジパターン即ち円環状の干渉縞を発生させているが、その相対移動を読み取ることができる限り、干渉縞はどのような形状であってもよい。本願における「フリンジパターン」は周期配列された一群の光学素子でその動きを検知できるパターンのことであり、その形成場所は上述の通り回転ディスク上でも固定ディスク上でもよいし、またそのモジュール内の他の可動部材（ベルト、ベアリング、ハウジング等）上でもよい。光学素子配置手法としては積載、堆積、結束等様々な手段を使用できる。

更には、読取ヘッドやそれにより検知するパターンを上述の例のように光学的なものに限る必要すらない。と言うよりは、何か他の量乃至特性の周期パターンを読取ヘッドで読み取って移動例えば枢動を検知するものも、含めるのが正しい。ここでいう量乃至特性とは反射率、不透明度、磁界、静電容量、インダクタンス、表面粗さ等のように計測可能なもののことであり、従ってそれらの量・特性における周期的変化を検知できるものは皆読取ヘッドである。例えば表面粗さのパターンなら、ＣＣＤカメラ等のカメラを読取ヘッド即ちセンサとして用いることで読み取れる。従って、本願でいうところの「読取ヘッド」とは、対応する量・特性を検知できるセンサ乃至トランスデューサやその結果を解析する周辺電子回路のことであり、前掲の光学的読取ヘッドはその一例に過ぎない。また、いうまでもないが、読取ヘッドで読み取られる周期パターンは、読取ヘッドに対するその相対移動例えば枢動を検知できる限りどのような面上に形成してもよい。例えば、磁石、磁性体、誘電体等を枢動側又は固定側の部材上にパターン状に堆積させておき、そのパターンを読み取るようにしてもよい。更に、表面粗さの周期パターンを読み取る実施形態では、ＣＣＤカメラ等のカメラを読取ヘッドとして用いそのカメラの出力から撮影個所の凹凸を検知、計測することができるので、わざわざパターン形成素材を堆積等させる必要もない。

図１１及び図１２に示した腕状セグメント３０，３４用軸心モジュール４４’も、図９及び図１０を参照して上述した腕状セグメント１６用モジュール４４とよく似た構成である。モジュール４４に対するモジュール４４’の相違は僅かなものであり、それらは図面から読み取ることができる。例えば、配線カバー８８’の形状が違う、配線用ファンネル１０４’及び封止キャップ１０６’が僅かに違う、カートリッジハウジング６４’の上端におけるフランジ７２’の位置が違う、等の相違点がある。更に、ハウジング６４’側及びシャフト上部ハウジング６２’側のフランジが共に裾拡がりになっている。そして勿論、図１１及び図１２における構成部材間長さ比が図９及び図１０のそれとは異なっている（同じでもよい）。いずれにせよその構成はよく似ているので、各構成部材の参照符号としては同じ符号（但しダッシュ「’」付き）を使用している。図１１Ａに示した構成は図１１の構成を変形して読取ヘッドを１個にしたものである。

図１３及び図１４にその分解状態及び断面を示した蝶番状ジョイント３２，３６用軸心モジュール４４”もよく似た構成である。即ち、図１１及び図１２に示した軸心モジュール４４’と同じくこのモジュール４４”も、先に詳述したモジュール４４とよく似た構成であるので、その構成部材には同じ参照符号（但しツーダッシュ「”」付き）を付してある。ただ、モジュール４４”は蝶番状セグメント３２，３６用でありその動きが蝶番的であるので、配線を通すのにスリップリングアセンブリは必要なく、単に軸心中空部７８”やその内径拡大部８０”に配線を通せばよい。図１３Ａに示した構成は図１３の構成を変形して読取ヘッドを１個にしたものである。

そして、図１５及び図１６に示した蝶番状セグメント１８用軸心モジュール１０８は、図示の通り軸心モジュール４４、４４’及び４４”とほぼ同じ構成要素を有しているが、平衡錘アセンブリが内蔵されているという大きな相違点がある。この平衡錘アセンブリはカートリッジハウジング６４”内に収容されたバネ型平衡錘１１０から構成されており、このアセンブリにより実現される平衡錘機能は本ＣＭＭ１０にとって重要なものである。図１５Ａに示した構成は図１５の構成を変形して読取ヘッドを１個にしたものである。

このように角度エンコーダ内に複数個の読取ヘッドを設けた構成では、大きな負荷が原因でエンコーダディスクにランアウト（径方向移動）が発生しその角度計測値に影響が生じても、エンコーダ内に例えば１８０°間隔で配置されている例えば２個の読取ヘッドを利用し各読取ヘッドの出力の誤差分をキャンセルすることができ、ひいてはその平均化の効果で最終的に“誤差御免の”角度計測結果を得ることができる。即ち、デュアルヘッドアセンブリでは、２個の読取ヘッドを用いた誤差キャンセル処理によってエンコーダ計測誤差の低減及び計測精度の向上を実現できる。図１７〜図１９に、大径軸心モジュール、例えば基部１２に近い場所にあるセグメント１６，１８用のモジュールに組み込まれるデュアル読取ヘッドアセンブリの底面、断面及び頂面（同順）を示す。図示したアセンブリは、その大径モジュールの端部キャップになる実装基板１００、その上に実装された一対の読取ヘッド接続基板９６、並びにその上にそれぞれ機械固定された都合２個の読取ヘッド９２を備えている。ヘッド９２同士の角度間隔はほぼ正確に１８０°となっているので、エンコーダディスクに径方向移動即ちランアウトが発生してもそれによる誤差は概ね打ち消される。各基板９６に設けられているコネクタ９３は、その基板９６上の回路を内部バスその他の配線に後述の如く接続するためのコネクタである。また、図２０〜図２２に、図１７〜図１９とほぼ同じ部材から構成されているがモジュール端部キャップになる基板１００の直径がより小さいものを示す。この小型なデュアル読取ヘッドアセンブリは、小径軸心モジュール例えばセグメント３０，３２，３４，３６用モジュールに組み込まれる。

次に、本ＣＭＭ１０に付随する電子回路のブロック構成について図２３Ａ及び図２３Ｂを参照して説明する。図２３Ａはシングルヘッド実施形態（図９Ａ、図１１Ａ、図１３Ａ及び図１５Ａ参照）についての回路図、図２３Ｂはデュアルヘッド実施形態（図１０、図１２、図１４及び図１６〜図２２参照）についての回路図である。ここでは専ら図２３Ａについて説明するが両者の間には多くの共通点がある。また、図示の通り、本ＣＭＭ１０は外部バス例えばＵＳＢバスを接続するためのポート２６０や内部バス例えばＲＳ−４８５規格に準拠するバスを接続するためのポート２６１を有しており、後者のバスは各角度エンコーダや外付けレール又は冗長枢軸（以下の例では第７枢軸）を巡っている。内部バスとしてＲＳ−４８５規格のバスを使用した場合、そのバスにより形成されるシリアル通信網は、特許文献２９（特許権者は本願出願人；この参照を以てその全内容を本願に繰り入れることとする）に記載の可搬型ＣＭＭアーム内トランスデューサ発通信用シリアル通信網に似た形態になる。

図中、１１２、１１４、１１６及び１１８は各軸心セグメント内エンコーダに係る処理回路が搭載された基板即ちエンコーダ基板である。そのうち腕状セグメント１６内エンコーダ用のエンコーダ基板１１２は図２５に示すように基部１２内に配置されており、セグメント１８，３０内エンコーダ共用のデュアルエンコーダ基板１１４は図２６に示すように第２腕状セグメント３０内に配置されており、セグメント３２，３４内エンコーダ共用のデュアルエンコーダ基板１１６は同じく図２６に示すように腕状セグメント３４内に配置されており、そして蝶番状セグメント３６内エンコーダ用の端部エンコーダ基板１１８は図２４に示すように端部即ち計測プローブ２８又はそのハンドル内に配置されている。基板１１４、１１６及び１１８に対してはそれぞれ熱電対が接続されており、温度変化に対する熱補償を実施することができる。基板１１２、１１４、１１６及び１１８上には、アナログディジタル変換、エンコーダ計数、シリアルポート通信等のための回路や、動作データをローカル記憶するためのリードプログラマブルなフラッシュメモリが実装されている。主プロセッサ基板でもあるエンコーダ基板１１２に対しては、外部バス例えばＵＳＢバスを介しフィールドでプログラミングすることができる。前述の通り内部バス例えばＲＳ−４８５バスは角度エンコーダの他外付けレールや冗長（第７）枢軸に巡らされている。軸ポートを設ければ内部バス例えばＲＳ−４８５バスの診断も行える。そして、外部通信プロトコルとしてＵＳＢを使用しているので、本ＣＭＭ１０を同一アプリケーションプログラムで複数台同時並行的に稼働させることや、１台のＣＭＭ１０で複数個のアプリケーションプログラムを実行させることもできる。

各エンコーダ基板１１２、１１４、１１６及び１１８には、例えばＭｏｔｏｒｏｌａ社から入手できる製品番号ＤＳＰ５６F８０７の１６ビットＤＳＰ（ディジタル信号プロセッサ）を搭載しておく。このＤＳＰなら、シリアル通信、直交復号、アナログディジタル変換、オンボード記憶等、様々な処理機能をそれ単体で実現できるので、各ボードに実装するチップの総数を大きく減らすことができる。

本実施形態には、更に、エンコーダ別に個別識別チップ１２０があるという重要な特徴がある。このチップ１２０を使用することで、個々のエンコーダひいては個々の軸心モジュールを識別することができ、ひいては品質管理、検査、修理等を容易に且つ手際よく実施することができる。

次に、関節アーム１４を構成する各セグメントの組立方について説明する。図２４〜図２６はシングルヘッド実施形態（図９Ａ、図１１Ａ、図１３Ａ及び図１５Ａ）の断面を、また図２４Ａ、図２６Ａ及び図２６Ｂはデュアルヘッド実施形態（図１０、図１２、図１４及び図１６〜図２２）の対応部位の断面を、それぞれ示す図である。また、後者は図３Ａに示すＣＭＭ１０’の断面でもある。以下、図２４〜図２６を参照して説明を行う。但し、図２４では本ＣＭＭ１０の構成部材のうち基部１２は省略してある。まず、図２５に示す通り、腕状セグメント１６を組み立てる際には、デュアルソケットジョイント４６から張り出す筒状のソケット１２０に腕内モジュール４４の上端を差し込み、適当な接着剤を用いそのソケット１２０内にしっかりと固定する。次いで、その逆の端即ちモジュール４４の下端にモジュール延長用の筒状スリーブ１２２を被せ、適当な接着剤を用いてしっかりと固定する。スリーブ１２２はアルミニウム製が望ましいが、十分な剛性があれば他種の合金、複合材等も使用できる。スリーブ１２２の下端内面は末広がりになっており（外径拡大部１２４）、他方で図４に明示の如く磁気吸着マウントハウジング１３０の外面は先窄まりになっているので、外径拡大部１２４の内側にある末広がりのねじ山形成面１２６とハウジング１３０の外側にある先窄まりのねじ山形成面１２８を互いに螺着させることで、スリーブ１２２とマウント２４を連結することができる。このようにテーパ面上ねじ山を利用する螺入連結手法は、先にも述べた通り、本ＣＭＭ１０を構成する全ての腕状セグメントで使用されている。テーパ面上に形成するねじ山は例えばＮＰＴ型のものにするとよい。その種のものなら、ロックナット等の締結具やねじ止め部固定剤なしでも自然にきつく留まる。

図２６に腕状セグメント３０の組立方を示す。この場合、まず第１腕状セグメント１６への組み込みと同じ要領で腕内モジュール４４’を組み込み、デュアルソケットジョイント４６’から張り出す筒状のソケット１２０’内に接着固定する。次いで、このモジュール４４’の外面をなすカートリッジハウジング６４’に、モジュール延長用の延長筒１３４を被せる。その筒１３４の長さはねじ形成面同士を連結できる長さにしておく。ハウジング６４’を縁取るフランジ７２’の下面で段差１３２が形成されているので、筒１３４の一端はこの段差１３２で制止され他端はハウジング６４’の下端を通り越して下方に張り出す。その筒１３４の下端にはスリーブ１３６の上部を差し込み、ハウジング６４’・筒１３４間及び筒１３４・スリーブ１３６間を適当な接着剤で接合する。そして、予めデュアルソケットジョイント４８のソケット１４４内に接着固定しておいた支持片１４２に、そのスリーブ１３６を螺入連結する。そのため、スリーブ１３６の下部外表面はテーパ付きねじ山形成面１３８、またソケット内支持片１４２の内表面はねじ山形成面１４０にしておく。図示の通り、エンコーダ基板１１４例えば印刷回路基板（ＰＣＢ）は支持台１４６に締結し、その基板支持台１４６は更に支持片１４２にしっかり固定する。筒１３４は炭素繊維等を含有する複合材で形成するのが望ましく、またスリーブ１３６はジョイント４８の熱特性に整合するようアルミニウムで形成するのが望ましい。

図２５Ａ及び図２５Ｂに、アーム１４上にあるセグメント間連結個所のうち一個所、数個所又は全個所で上述のねじ面連結方式に代用可能なねじ止め連結方式を示す。図２５Ｂに示す通り、この方式で使用するスリーブ１３６’のテーパ端１３７には、図２６に示したねじ山形成面１３８付きのスリーブ１３６と違い凹凸がない。また、それを受け止める側であるソケット内支持片１４２’も同様に凹凸がないテーパ面を呈している。その代わり、スリーブ１３６’の外表面がフランジ１３９で縁取られており、そのフランジ１３９と支持片１４２’の上端にボルト１４１を螺入できる複数個（図示例では６個）のねじ孔が形成されている。従って、ボルト１４１をそれらのねじ孔に螺入することによってリー部１３６’・支持片１４２’間を固定できる。延長筒１３４’は図２６の例と同じくスリーブ１３６’上に被せられている。この例でも、雌雄関係の相補的テーパ面を利用しセグメント間を連結しているので、従来に比べ良好な連結部を形成することができる。

図２６に更に腕状セグメント３４の組立方を示す。この場合、まず腕状セグメント３０への組み込みと同じ要領で腕内モジュール４４’を関節アーム１４のセグメント３４にしっかり固定する。即ち、モジュール４４’の上部をデュアルソケットジョイント４６”のソケット１２０”内にしっかり接着固定し、延長筒１３４の素材として述べた複合材等で形成されている延長筒１４８をカートリッジハウジング６４”に被せる。筒１４８のうちハウジング６４”から張り出している部分にはスリーブ１５０を差し込み、筒１４８の内法にそのはめ込みスリーブ１５０をしっかり接着固定する。スリーブ１５０の下部外表面はテーパ付きのねじ山形成面１５２、ソケット内支持片１５４の内表面は相応する形状のねじ山形成面１５３であるので、デュアルソケットジョイント１４８’の筒状ソケット１５６内に支持片１５４を予め接着固定しておき、その支持片１５４にスリーブ１５０を螺入することで両者を連結できる。エンコーダ基板１１６例えばＰＣＢは基板支持台１４６’を用い同じくジョイント１４８’に連結し、更にその基板支持台１４６’は支持片１５４にしっかりと固定する。

そして、図７及び図８に蝶番状セグメントの組立方を示す。先に説明した通り、図１３及び図１４に示す蝶番内モジュール４４”及び図１５に示す蝶番内モジュール１０８は、デュアルソケットジョイント４６とデュアルソケットジョイント４８で挟握し、それらのジョイント４６，４８内に適当な接着剤で固定するだけで、組み込むことができる。これによって、腕内モジュールの向きと蝶番内モジュールの向きが直交する（或いはその他の所望角で交わる）取付構造が、容易に組み上がる。

このように軸心モジュールを用いて可搬型ＣＭＭを組み立てる手法は、例えば特許文献１５３（発明者：Ｒａａｂ）及び特許文献９０（発明者：Ｅａｔｏｎ）で述べられている可搬型ＣＭＭから見れば、重要な技術的進歩である。それは、この種のモジュール又はそのカートリッジハウジングが対応する関節アーム内セグメントの実体的な構造要素になるため、即ちその表面と関節アームの他の構造的構成要素との強固な固定を介しアームの枢動がアームの変形なしで或いは些少な変形で伝わるためである。これは、枢動伝達用の部材と部材間連結用の部材を独立別体にする必要があり後者にロータリエンコーダ（角度エンコーダ）が設けられていた従来の可搬型ＣＭＭ（特許文献１５３，９０参照）とは、対照的である。本発明においては、枢動伝達機能と部材間連結機能を単一部品即ち軸心モジュールで統合的に提供しているため、本質的に、部材間連結部材とは別体の伝達要素乃至部材を設ける必要がない。即ち、枢動伝達部材と部材間連結部材が互いに独立別体の関節アームではなく、そのアームの構造要素として機能する腕内モジュール及び同じく構造要素として機能する蝶番内モジュールの組合せで形成された関節アームを用いているため、本発明によれば、従来技術に比べ高い効率が実現される。例えば、特許文献９０や特許文献７９に記載の枢動伝達部材及び部材間連結部材では、前者で２個、後者で２個、合計４個のベアリングが用いられているが、本発明で使用される軸心モジュール内にはベアリングが最小１個（できれば２個）あればよく、それによって従来同様の機能を従来より優れた形態で提供することができる。

関節アーム１４の全長や個々のセグメントの長さはそのアーム１４の目的用途に応じて決めればよい。例えばその全長が約２４インチの関節アームなら約０．０００２〜０．０００５インチの精度レベルで計測を行える。こうしたアーム寸法及び計測精度の可搬型ＣＭＭは、現役の手動計測器具例えばマイクロメータ、高さゲージ、カリパ等に対する代替手段になりうる。また、アーム１４の寸法や精度レベルは上記範囲外の値を含め様々に設計、設定することができる。例えば、その全長が８フィート或いは１２フィートあり０．００１インチの精度レベルで計測を行えるアームなら、大抵のリアルタイム検査で使用できまたリバースエンジニアリングにも使用できる（１フィート＝約３．０×１０^-1ｍ）。

また、ＣＭＭ１０の本体に実装したコントローラ（基板１１２）で前出の特許文献９４や米国特許出願第０９／７７５２２６号に記載の簡略化プログラムを実行するようにしてもよいし、或いはホストコンピュータ１７２を利用しより複雑なプログラムを実行するようにしてもよい。

次に、図１〜図６及び図２４〜図２６を参照しつつ、腕状及び蝶番状セグメントを保護する硬質プラスチック製カバー及びエラストマ製バンパの構成について例示説明する。これらのカバー及びバンパはセグメントに強い衝撃が加わることを防ぎまたその把持部の触感やセグメントの美観を高めてくれる。まず、腕状セグメント１６、３０及び３４を保護しているカバーはいずれも着脱可能な硬質プラスチック製（例えばＡＢＳ製）のカバーであり、衝撃や摩耗からそのセグメントを護る機能を有している。例えば基部１２に一番近い腕状セグメント１６は、図４に示した通り基部ハウジング２６Ａ及び２６Ｂなる形態を採る二分割型の硬質プラスチック製可換カバーで保護されている。腕状セグメント３０，３４は、図５，図６に示した通りそれぞれ一対のカバー片からなる保護スリーブ４０，４１（同順）という形態を採る用の硬質プラスチック製可換カバーで保護されている。スリーブ装着作業時には各カバー片を貝合わせの要領で装着して適当なねじで締結すればよい。図示例におけるセグメント３０，３４用硬質プラスチック製可換型カバー即ちスリーブ４０，４１は、それぞれ炭素繊維含有複合材等から形成された延長筒１３４，１４８もくるんでいる（同順）。

また、カバー片のうち１個例えば保護スリーブ４１には頂部傾斜付きストッパ１６６を一体成形しておくのが望ましい。これは、図３、図２４及び図２６にわかりやすく示されている通り、“肘”を中心としたアーム１４の首振りを制限し、アーム１４を折りたたんだときに計測プローブ２８が基部１２にぶつからないようにする部材である。ご理解頂ける通り、不要な衝撃や摩耗を回避する上でもこのストッパ１６６は有益である。

更に、図２９及び図３１を参照して後述する通り、計測プローブ２８も硬質プラスチック製可換カバーで保護されている。

図３Ａ、図２４Ａ、図２６Ａ及び図２６Ｂに示す通り、貝合わせの要領で装着した上で（ねじによる締結ではなく）紐又はバネ状クリップ１６７で結束されるよう、保護スリーブ４０’及び４１’を構成してもよい。

また、前述の図１〜図３、図５及び図６に明示の如く対をなし蝶番状セグメント１８、３２及び３６を保護する保護バンパ３８は、いずれもエラストマ製、例えばＳａｎｔｏｐｒｅｎｅ（登録商標）等の熱可塑性ラバー製である。このバンパ３８は、ねじによる連結、相応の接着剤等、様々な手法で取り付けることができる。バンパ３８はエラストマ例えばラバー製であるので、強い衝撃を和らげてくれるだけでなく、美観や把持部触感も向上させる。

そして、上述したカバー及びバンパ、即ち基部ハウジング２６Ａ及び２６Ｂ、保護スリーブ４０、４１、４０’及び４１’並びに保護バンパ３８は、容易に交換することができる。従って、関節アーム１４の清掃、修理、改造等は、時間をかけずに低コストで、またそのＣＭＭ１０の機械的性能に影響を及ぼさずに、行うことができる。

基部ハウジング２６Ａ及び２６Ｂには、図１〜図３に示す如く球体実装用の円形突起が２個設けられている。この円形突起を使用して実装される球体１６８（図３）にはクランプ型のコンピュータホルダ１７０が装着され、そのホルダ１７０上にはホストコンピュータ１７２例えば可搬型計算機が搭載される。円形突起を基部ハウジング２６Ａ及び２６Ｂ双方に即ちＣＭＭ１０の両側に設けておけば、球体１６８ひいてはホルダ１７０をＣＭＭ１０の両側に装着することができる。

次に、本発明における計測プローブの構成について例示説明する。図２７及び図２８Ａ〜図２８Ｃに示す第１例の計測プローブ２８はその内部に空間１９８があるハウジング１９６を有しており、その空間１９８にはエンコーダ基板１１８例えばＰＣＢが収容されている。図示の通りハウジング１９６の一部は前述した仕組みのデュアルソケットジョイントとなっており、そのジョイントのソケット１９７内には基板１１８を指示するための支持台１９９が接合されている。また、このプローブ２８の把持部には２個のスイッチ即ち計測スイッチ２００及び確認スイッチ２０２が設けられており、オペレータは稼働中に計測スイッチ２００を操作することで計測値の取得を、また確認スイッチ２０２を操作することで計測値の確認を、それぞれ指令することができる。この計測プローブ２８の第１の特徴は、オペレータができるだけ混乱しないようスイッチ２００，２０２同士を差別化してあることである。このスイッチ間差別化は、例えばスイッチ２００，２０２の上面の高さを互いに違えること、スイッチ２００，２０２の模様を互いに違えること（例えばスイッチ２００の上面には凹凸を付けないがスイッチ２０２の上面には付けること）、スイッチ２００，２０２の色を互いに違えること（例えばスイッチ２００を緑にしスイッチ２０２を赤にすること）、或いはそれらの任意の組合せによって行うことができる。このプローブの第２の特徴は、スイッチ２００及び２０２を光インジケータ２０４で補って正しいプローブ操作を促すことである。光インジケータ２０４は緑及び赤で発光する二色光源にするとよい。例えば、計測値取得が終了したときやスイッチ２００たる緑ボタンが押されたときに緑で発光し、計測値を確認するときやスイッチ２０２たる赤ボタンが押されたらときに赤で発光するよう構成する。光源としてＬＥＤを用いればインジケータ２０４は容易に多色化できる。使用するＬＥＤも従来のものでよい。更に、このプローブ２８は部分的に保護カバー２０６で覆われている。このカバー２０６は握り具合をよくし美観を整えそして耐衝撃性を高めるためのものであり、その構成は前述した他の保護被覆と同様である。そして、インジケータ／スイッチ基板２０８はスイッチ２００及び２０２（例えばボタン）並びに光インジケータ２０４（即ちランプ）が実装される基板であり、支持台１９９によって支持されると共に、基板１１８に電気的に接続されている。基板１１８上の処理部材は、スイッチ２００及び２０２、光インジケータ２０４、並びに蝶番状セグメント３６に関する処理を実行する。

この計測プローブ２８の第２の特徴は、図２７及び図２８Ａ〜図２８Ｃに示す通り、恒久搭載されているタッチプローブ２１０に着脱式キャップ２２０を装着することで、そのプローブ２１０を護りながらハードプローブ２２４にコンバートできることである。図２７に示す通り、このタッチプローブ２１０は、簡単な三座式キネマティックマウントに着座させたノーズ２１２に球体２１４を接触させ、その球体２１４を接触バネ２１６で付勢する、という従来既知の仕組みである。マウントを構成する３本の接触ピン２１８（図にはそのうち１本だけが現れている）はその奥にある電気回路と接触している。従って、このタッチプローブ２１０では、ノーズ２１２に何らかの力が加わると３本ある接触ピン２１８のうち１本又は複数本が浮き上がり、そのピン２１８と奥にある電気回路との接触が開放される。従って、プローブ２１０を、ピン接触の開放に応じスイッチ例えば計測スイッチ２００を作動させるタッチトリガプローブとして利用することができる。

タッチプローブ２１０を使用するときには、図２８Ｂに示すようにキャップ２２０をタッチプローブ２１０の外面にあるねじ山形成面２２２に螺着して保護カバーとして使用する。これに対して、タッチプローブ２１０ではなくハードプローブを使用したいときは、タッチプローブ２１０からキャップ２２０を取り外し、図２７及び図２８Ａ〜図２８Ｃに示すハードプローブ２２４を面２２２に螺着すればよい。ハードプローブ２２４は球体２２６が固定されたプローブであるが、ご理解頂ける通りその交換は面２２２に対する螺着で容易に行えるので、計測プローブ２８の面２２２に様々な形状・寸法のハードプローブを随意に且つ容易に装着、換装することができる。こうしてタッチプローブ２１０が強固に一体化されていることはこのプローブ２８の第３の特徴である。即ち、このプローブ２８のハウジング１９６の一部をねじ山付きのコネクタ２３０とし、タッチプローブ２１０を収容するハウジング２２８をそのコネクタ２３０内に螺入固定する、という仕組みで、タッチプローブ２１０が連結され計測プローブ２８内に堅固に一体化されている。こうした一体化は、従来のＣＭＭで使用されていた取り外し可能型タッチトリガプローブ等では行われていなかった。しかも、固定実装されているタッチプローブ２１０を上述の通りハードプローブ２２４へと容易にコンバートできる。

図２７Ａ〜図２７Ｃに示す第２例の計測プローブ２８’は、図２７に示した計測プローブ２８と類似しているが、その計測スイッチ２００及び確認スイッチ２０２の構成に基本的な違いがある。即ち、プローブ２８上のスイッチ２００及び２０２が孤立したボタン状のスイッチであるのに対して、プローブ２８’上のスイッチ２００及び２０２はそれぞれ弧状卵形スイッチの対である。弧状卵形スイッチ２００ａ及び２００ｂの対は図２７中のスイッチ２００と同じく計測値取得に使用され、弧状卵形スイッチ２０２ａ及び２０２ｂの対も確認スイッチ２０２と同じく計測値確認に使用される。このプローブ２８’がプローブ２８に対し有している長所の一つは、プローブ２８’の全周又はその大半を取り巻くようスイッチ２００ａ及び２００ｂの対並びにスイッチ２０２ａ及び２０２ｂの対が設けられているので、可搬型ＣＭＭのオペレータがスイッチ２００及び２０２をより容易に操作できることである。また、図２７に示したプローブ２８と同じく、このプローブ２８’でも光インジケータ２０４を使用し、スイッチ２００・２００間に違いを付け、また保護カバー２０６を使用している。即ち、インジケータ２０４はスイッチ２００ａ及び２０２ａと共に一方のインジケータ／スイッチ基板２０８’に、またスイッチ２００ｂ及び２０２ｂと共に他方のインジケータ／スイッチ基板２０８’に、それぞれ実装されている。スイッチ２００・２０２には例えばその上面の高さ、模様、色等やその任意の組合せで違いを付けてある。スイッチ２００及び２０２は、どの部位を押しても作動するよう僅かに浮かせておくとよい。カバー２０６は前述のものと同じくプローブ２８’の外表面の一部を覆い保護する。

そして、図２９に示す第３例の計測プローブ２３２は、図２７に示した計測プローブ２８と似ているが、そのハンドルカバー２３４が回る点で基本的に異なっている。このカバー２３４は相互間隔配置されている一対のベアリング２３６及び２３８上に載っており、そのベアリング２３６及び２３８は更にプローブ２３２の軸心に位置する内部コア２４０即ち支持体の上に載っているので、ベアリング２３６及び２３８を挟みカバー２３４をコア２４０周囲で自在に回すことができる。ベアリング２３６及び２３８をラジアルベアリングにすれば、プローブ操作時にアームに作用する寄生トルクも抑えられる。しかも、このカバー２３４上にはインジケータ／スイッチ基板２０８’が実装されており、カバー２３４が回るときには基板２０８’並びにその上のスイッチ２００’，２０２’及びＬＥＤ等の光インジケータ２０４’も共に回る。更に、カバー２３４を回しても基板２０８’とエンコーダ基板１１８’上の処理用電子回路との電気的接続が断たれないようにするため、このプローブ２３２内には既知の仕組みのスリップリング機構が形成されている。この機構は、バネにより付勢されている複数本のフィンガ状導体２４２と、その接触先となるリング状チャネル２４４とから、構成されている。チャネル２４４は固定側に設けられておりまた基板１１８’に電気的に接続されているので、カバー２３４とそれに付随するスイッチ類を回しても導体２４２による導電接続は断たれず、基板２０８’からコア２４０特に基板１１８’への電気的接続が維持される。このようにカバー２３４を回せるということは、オペレータにとって都合のよい場所にスイッチ２００’及び２０２’を動かすことができ、しかも余分な力が関節アーム１４’に加わらないということであるので、アーム１４’を動かしながらでも計測を正確に行うことができる。そのカバー２３４を例えば硬質ポリマで形成し適当な凹凸２４６及び２４８を付けることで、オペレータによるプローブ把持やプローブ操作がより簡便になる。

また、計測プローブ２３２の他の部位は、カバー２２０内にタッチプローブ２１０を恒久且つ一体に設ける点を含め、計測プローブ２８と全く同一の構成にすることができる。スイッチ２００’・２０２’間での上面の高さや模様を違えることで両者の誤認を防ぐことができる。

更に、計測プローブ枢軸の追加例えば上掲の特許文献８６に記載されている冗長（第７）枢軸の追加があまり必要でなくなるので、ＣＭＭの分野ではカバー２３４を回せることが大いに有益なことである。ご理解頂ける通り、冗長枢軸を追加するとＣＭＭが複雑で高価なものになり、またそのシステムに誤差要因が追加されることとなりかねない。プローブ端操作に相応しい角度位置までカバー２３４を回すことができるので、カバー２３４を回せるプローブ２３２に真正第７枢軸を設ける必要性が薄い。第７枢軸を設けなければ、第７枢軸用位置トランスデューサ並びにそれに付随するベアリング、エンコーダ及び電子回路を設ける必要もない。

図３０〜図３３に、７個目の枢動計測用ロータリエンコーダ（角度エンコーダ）を有する計測プローブ５００を示す。真正第７枢軸を有する計測プローブがほしい場合は例えばこうした構成を採ればよい。このプローブ５００は図２７の計測プローブ２８によく似ているが、そのエンコーダがベアリングと一体のモジュール５０２に仕立てられて組み込まれていること、計測スイッチ５０４及び確認スイッチ５０６がプローブ側面に設けられていること、並びにハンドル５０８を着脱できることの各点で、基本的に相違している。

それらのうち軸心モジュール５０２は、図示の通り先に詳述した軸心モジュールとほぼ同じ構成である。即ち、枢動可能なシャフト上に装着された一対のベアリングと、光学式のエンコーダディスクと、そのエンコーダディスクを光学的に検知できるようエンコーダディスクから離れた場所に配置された１個又は複数個（好ましくは２個）の光学式読取ヘッドとを、単体のベアリング／エンコーダ一体収容モジュール（軸心モジュール）が形成されるようシャフトの一部又は全体と共に同じハウジングに収容した構成である。そのエンコーダ用の処理回路基板（エンコーダ基板）５０３はプローブハウジング内の空洞部（ハウジング片の開口部）５０５に収容されている。第２の相違点であるスイッチ５０４及び５０６例えば押しボタンは、プローブハウジングを構成するハウジング片のうち下方に突出しているハウジング片５１０から左右いずれかに張り出している。図２７に示したプローブ２８のそれと同じく、スイッチ５０４及び５０６はインジケータ／スイッチ基板５１２例えば相応のＰＣＢに電気的に接続されており、スイッチ５０４・５０６間に位置する光インジケータ５１３もやはり基板５１２に接続されている。第３の相違点である着脱式ハンドル５０８は、ハウジング片５１０に設けられた一対のねじ孔５１４とそれに嵌る締結具を使用し、プローブ５００に固定しまた当該プローブ５００からはずすことが可能である。ハンドル５０８を取り付けるとプローブ５００の取り扱い特に回転操作が楽になる。

計測プローブ５００のその他の主要部分は、タッチプローブ５１６が恒久実装されていることやそのプローブ５１６を保護しつつ着脱式キャップでハードプローブ５１８にコンバートできることを含め、いずれも図２７の計測プローブ２８と同様である。ご理解頂ける通り、このプローブ５００には第７枢軸用のロータリエンコーダ（角度エンコーダ）５０２が組み込まれているので、既知タイプのラインスキャン型レーザスキャナ及びその周辺装置をＣＭＭ１０で使用したいときに都合がよい。

図２〜図４、図２３及び図２５に、本ＣＭＭ１０に電力を供給する可搬型電源の構成を示す。重要なことに、この可搬型電源を使用すると従来のＣＭＭで必要であった交流電源接続用配線を廃止でき、そのＣＭＭを全面的に可搬化できる点にある。また、本ＣＭＭ１０では、交流電源からの配線を交流／直流アダプタを介しＣＭＭのソケットに接続することで、その交流電源から電力を得ることもできる。そのソケットは従来同様のものでよい。更に、この可搬型電源では、図２、図３及び図２５に示す通りバッテリパック２２をバッテリホルダ（クレードル）２５２内に機械的に接続し且つ電気的に接続している。そのホルダ２５２は更に、電源回路基板２０に搭載されているバッテリ充電器付き電源回路２５４に電気的に接続されている。バッテリパック２２としては従来からある再充電型バッテリ例えばＬｉイオンバッテリを使用でき、ホルダ２５２や回路２５４も既製の部品で実現できる。基板２０に接続される部材には、この他に、図３に示す電源オンオフ用のスイッチ２５８、高速通信用のポート２６０例えばＵＳＢポート、アーム１４各部の電子回路に至るＲＳ−４８５バスが接続されるポート２６１等がある。既存のビデオカメラ等と同様、バッテリパック２２の充電は別体の充電器で行ってもよいし、ホルダ２５２に装着した状態で電源回路２５４によって行ってもよい。また、図２に示したホストコンピュータ１７２はポータブルコンピュータであるので、コンピュータ１７２自身の内蔵バッテリに加え又はそれに代えて、ＣＭＭ１０の電源回路２５４との電気的接続を駆使し数時間以上稼働させることができる。

その電源回路２５４は、好ましいことに、基部１２より具体的にはプラスチック製の基部ハウジング２６Ａ及び２６Ｂの一部としてＣＭＭ１０に一体化されている。その基部ハウジング２６Ａ及び２６Ｂには小型のストッカ２５９が設けられているので、片開きの扉２６２を開けてそのストッカ２５９内にスペアバッテリ、プローブその他を入れておくことができる。

次に、本発明にて使用できるラインスキャン型レーザスキャナ一体型プローブについて例示説明する。図３４Ａ及び図３４Ｂに示す第１例のラインスキャン型レーザスキャナ３１２は計測プローブ２８、２８’、２３２及び５００に堅固に一体化できる。とりわけプローブ５００には好適に一体化できる。このスキャナ３１２は、そのハウジング３１４内にディジタルカメラ３１６、線状レーザ光源３１８及び相応の電子回路３２０を収容した構成であり、そのハウジング３１４はプローブ例えば２８を包み込んで下方に延びハンドル３２２を形成している。オペレータは、このハンドル３２２を使用することでスキャナ３１２を容易に手繰ることができる。更に重要なことには、プローブ用に追加した枢軸即ち第７枢軸上に相応のベアリング構造３２４を用いハウジング３１４が実装されており従ってスキャナ３１２を回すことができるので、スキャナ３１２によるオンライン計測をより正確に行えることである。この追加枢軸に位置トランスデューサを設ければ、関節アーム１４を構成する他の例えば５乃至６個のセグメントとは別のセグメントとして、扱うことができる。特に、その追加枢軸をそのアーム１４の三軸リストの一部とすることにより、２−１−３型や２−２−３型といった自由度配分を有する典型的なアーム１４を実現できる。

また、この例では、図２７及び図２８Ａ〜図２８Ｃに示した一体型タッチプローブ２１０やカバー型ハードプローブ２２４を図３４Ａ及び図３４Ｂ中のラインスキャン型レーザスキャナ３１２と併設している。従来既知の形態で動作するスキャナ３１２を（従来のように可搬型ＣＭＭの端部に手を加えるのではなく）ＣＭＭに堅固に一体化し、電子回路３２０への電力供給及び同回路３２０に係る信号授受をアーム１４内の電力線及び信号バスで全て賄っているため、スキャナ３１２及びＣＭＭを同一ハウジング内に配置し、共通の内部配線で稼働させ、更に両者で一体の機械構造を形成することができる。この構造ならば、また、一体型タッチプローブ２１０やカバー型ハードプローブ２２４とスキャナ３１２とを同時に稼働させられる。更に、その電子回路３２０は、ホストコンピュータ１７２と連携して円滑に動作し、スキャナ３１２から得られる信号をその操作環境でリアルタイム処理してオンボード画像解析を行い、そしてその結果をＲＳ−４８５又はそれに類するシリアル通信バスを介し送出する。

図３５〜図３９に示す第２例のラインスキャン型レーザスキャナ６００は、ＣＭＭ１０の計測プローブ２８に取り付けられスキャナ一体型プローブを構成している。図３６及び図３７に示した通り、プローブ２８の後方にはレーザ光出射窓６０２が、更にその下方にＣＣＤ窓６０６が、それぞれ設けられている。窓６０２はスキャン用レーザ光源６０１からのスキャン用レーザビーム６０４を出射するための窓であり、その中又は奧にある後述のレンズはハウジング６１０内のＣＣＤ６０５に光を合焦させる。ビーム６０４によるスキャンの方向は図３６の紙面に直交し且つ図３７（プローブ頂面図）の紙面に平行な方向であるので、２本の破線で示されているＣＣＤ６０５の視野６０８は、ビーム６０４が通る平面即ちビーム切断面に斜めに交差する。図３７には両者が交差するエリア６１２を破線で表してある。このエリア６１２内に何かの物体が存在していると、その物体のスキャナ６００側の表面はビーム６０４によってライン状に照明され、そのライン上にある諸点からの反射光がＣＣＤ６０５によって検知されることとなる。

このとき、ビーム切断面に対し視野６０８が斜めに交差しているので、スキャン用レーザビーム６０４で照明されたライン上の諸点からの反射光は、ＣＣＤ６０５の撮像平面（図示せず）上で、その物体をビーム切断面に沿って切断した輪郭を表す画像を形成する。プローブをその物体即ち計測対象物に接近／離隔させるとＣＣＤ６０５の撮像平面上における輪郭画像の位置が上又は下に移動するので、プローブを計測対象物に接近／離隔させつつスキャンを行うことでその計測対象物を画像として捉えることができる。その際、ビーム６０４による照明エリア６１２の左右端点からＣＣＤ６０５の撮像平面の左右端点をずらさないようにしてスキャンを行えば、ＣＣＤ６０５の各画素とエリア６１２内の各点（即ちビーム６０４によって照明されＣＣＤ６０５の視野６０８内に収まる各点）との対応関係は乱れない。スキャナ６００の位置及び向きひいてはビーム切断面におけるエリア６１２の位置がＣＭＭ１０にとり既知であるので、画素位置からエリア６１２内の位置が正確にわかる。

図３８及び図３９に示す通り、ハウジング６１０にはハンドル６１１が設けられており、その中には新規な構成の回路基板たる画像処理基板６２０が実装されている。ＣＣＤ６０５で生成された画像データはこの基板６２０上で処理される。即ち、ＣＣＤ６０５における受光信号は付随するセンサ基板によってディジタルフォーマットに変換され、それにより得られた画像データが基板６２０に逐一リアルタイム転送されて処理される。使用するデータフォーマットは、ＡｐｐｌｅＣｏｍｐｕｔｅｒｓ，Ｉｎｃ．が定めるＦｉｒｅｗｉｒｅ（登録商標）フォーマット等、高速データ通信プロトコルによるものがよい。基板６２０上には、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ（登録商標）インタフェース等のディジタルインタフェース６２２及びメモリ６２６に加え、受け取った画像データをリアルタイム処理するＤＳＰ６２９が搭載されている。その際ＤＳＰ６２９で実行されるソフトウェアは、計測対象物の位置をフレーム毎に１画素未満の精細さで決定できるアルゴリズムによるものである。１画素未満の精度を実現できるのは、計測対象物の各点からの反射光がＣＣＤ６０５の撮像平面上の画素配列で複数の行に亘り分布するためである。このアルゴリズムでは、スキャンにレーザ光を使用しているためその反射光分布が概ねガウス関数に従うことを利用し、輪郭線画像を構成する諸点の画素位置を適正に決定している。即ち、撮像平面上における画素の列に沿った反射光分布の解析によってその重心を求める。得られる重心の位置は、その列と輪郭線画像が交わる点の位置を好適に表しており、その値は非整数になることがある（１画素未満の端数が付くことがある）。

この重心位置導出をフレーム内の全画素列について実行したら、このアルゴリズムでは原画像を捨てて処理済みデータだけを保存する。保存されたデータは、通信チップ６２７を介し、本ＣＭＭ１０の基部１２にある主プロセッサ基板１１２に伝送される。この伝送は、種々のセグメント内エンコーダにて発生するディジタルデータの伝送と同じ要領で行われる。画像処理基板６２０により生成されるデータパケットは原画像相当サイズに満たないので、その伝送に費やされる通信帯域幅は少ない。主プロセッサ基板１１２からホストコンピュータ１７２にそのデータを伝送する際には、プローブが計測対象物と接触しているときのエンコーダ出力情報（接触時アーム位置情報）も送るとよい。従来は、アームに外付けしたレーザスキャナにＣＭＭとは別体の画像処理ユニット例えばコンピュータを有線接続しなければならなかったが、図示例のように画像処理基板６２０を設ければ、ＣＭＭ１０内で画像処理を実行することができる。

また、この例でもハンドル６１１に２個のスイッチ即ち計測スイッチ２００及び確認スイッチ２０２が設けられている。プローブモードでは、オペレータはこれらのスイッチ２００及び２０２を操作することによって、計測値取得（計測スイッチ２００）や計測値の随時確認（確認スイッチ２０２）を行わせる。更に、光インジケータ２０４はスイッチ２００及び２０２と連携してプローブ使用状態を表示する。例えばスイッチ２００を緑色のボタン、スイッチ２０２を赤色のボタン、インジケータ２０４を緑及び赤で発光させうる二色光源としておき、計測値取得が終了したときや緑色のボタンが押されたときには緑で、計測値を確認できたときや赤色のボタンが押されたときには赤で、インジケータ２０４を発光させればよい。インジケータ２０４は光源としてＬＥＤを用いることで難なく二色乃至多色にすることができる。そのためのＬＥＤは既製のものでよい。

対するに、スキャナモードでは計測スイッチ２００を操作すると上述の手順でスキャンが実行され、確認スイッチ２０２を操作すると他の動作、例えば前回スキャン結果をキャンセルする動作が実行される。いずれのモードにおいても、スイッチ２００及び２０２の機能はソフトウェアプログラムにより割り当てることができる。

図３８に示す通り、この計測プローブ２８でも、図２７及び図３０を参照して説明したタッチプローブ２１０及びハードプローブ２２４を使用することができる。プローブ２１０は、ノーズ２１２、そのノーズ２１２と接触するバネ付勢部材、３本の接触ピン、それらのピンに奧側から接触する電気回路等から構成されており、ノーズ２１２に力が作用すると３本ある接触ピンのうち１本乃至複数本が持ち上がり、そのピンとその奧の電気回路との接続が開放される。この接続開放に応じスイッチが作動するタッチトリガプローブとして構成すること、例えばプローブモードでピンがはずれると表面の計測スイッチ２００が作動するように構成することが望ましい。

タッチプローブではなくハードプローブを使用したい場合は、タッチプローブ使用時にはずされていたカバー状のハードプローブ２２４を図示の如く螺着固定する。ハードプローブ２２４は図示の通り球体２２６が固着しているプローブであるが、ねじ山を利用しプローブ２８から容易にはずしまたプローブ２８に容易に取り付けることができるので、随意に様々な形状のハードプローブに換装することができる。なお、タッチプローブ２１０が実装されているハウジング２２８はねじ山付きのコネクタ内に螺入されており、そのコネクタは更にプローブ２８のハウジング１１０の一部となっている。

そして、図４０〜図４８に示す第３例のラインスキャン型レーザスキャナ７００は、図３０〜図３３に示したタイプのプローブ５００を有するＣＭＭ７０２に、図４０に示す如く取り付けられている。図４７に示す通り、このスキャナ７００のハウジング７０４にはＣＣＤ窓６０６、ＣＣＤ６０５、画像処理基板６２０、ディジタルインタフェース６２２例えば高速通信プロトコルインタフェース基板、ＤＳＰ６２９及びメモリ６２６が形成乃至収容されている。これらの部材に関しては図３８に示した構成についての説明を参照されたい。

また、ハウジング７０４から下方に突出しているのは、キネマティックマウント７１０に対する座７０７を提供する取付リング７０６である。図４９及び図５０から容易に看取できるように、このリング７０６上には、それぞれ小さな柱状ロッド７０８が入れられた３個の座７０７が相互間隔を置いて（好ましくは等間隔即ち１２０°間隔で）形成されており、またプローブ５００から下方に突出しているハウジング片５１０の内表面７１２にはロッド７０８と相応する形状の座７１０即ちキネマティックマウントが同様の相互間隔を置いて形成されている。座７０７は例えば切欠又は孔、座７１０は孔である。従って、ロッド７０８が座７１０に着座するようリング７０６を装着した上に保持リング７１４を被せ、その内側のねじ山形成面７１６を使用しプローブ５００のねじ山形成面２２２をリング７１４内に螺入すると、プローブ５００に対しハウジング７０４が強固に且つ高い位置精度で連結されることとなる。この高い位置精度はリング７０６で座７０７を提供することによって実現されている。

このラインスキャン型レーザスキャナ７００は、その動作は図３８に示したスキャナ６００と同様であるが、図３４Ａのスキャナ３１２や図３８のスキャナ６００に比べ恒久装着的性格が弱いため、冗長枢軸付きの計測プローブ５００に対しより容易に着脱できるというメリットがある。また、前掲の各ラインスキャン型レーザスキャナと同様、図４０〜図４８に示したスキャナ７００でもプローブに一体化したスキャン装置を実現できる。その装置を構成する種々の部材、例えば線状レーザ光源、光学フィルタ、ディジタルカメラ等の部材はいずれも高速データ通信プロトコル例えばＦｉｒｅｗｉｒｅ（登録商標）プロトコルに従い画像処理用のプロセッサに接続することができる。そのプロセッサ例えばＤＳＰは、メモリを利用しつつ画像解析及び三次元解析を行いその結果を通信用のプロセッサに供給する。そのプロセッサ例えば通信チップは、得られたデータに係るデータパケットを関節アーム１４の内部バスを介してＣＭＭ１０内に、また外部バスを介してホストコンピュータ１７２に送出する。更には、このスキャナ７００ではＣＭＭ１０のアーム内既設電源を使用することができる。それには外部ケーブルをスキャナ７００のハウジング７０４からプローブ５００のコネクタに接続する必要があるが、必要になるのはその短いケーブルだけである。そのケーブルは電力搬送だけでなくデータパケット伝送用の信号バスとしても使用でき、またアーム１４内のバスがホストコンピュータ１７２につながっているので従来技術と異なり外部通信ケーブルなしでスキャナ・ホスト間通信を行うことができる。即ち、ここで述べているスキャナ７００では、内蔵するディジタル画像処理基板６２０を用いて撮像センサ出力をリアルタイム解析し、その結果を接触時アーム位置情報と共にホストコンピュータ１７２に送信することができるので、従来技術で必要とされていた外付けの画像処理ユニットや電源が必要なく、嵩張って煩わしいケーブル類も必要ない。

ラインスキャン型レーザスキャナ７００の重要な特徴としては、更に、レーザ光出射窓６０２・ＣＣＤ６０５間の指向方向差が一定で熱的にも安定であると共に、スキャナハウジング７０４・冗長枢軸付き計測プローブ５００間の連結が熱的に安定である、という点がある。スキャナ・プローブ間連結の熱的安定性が高いのは、ハウジング７０４の骨組みとなっているフレーム７１８を、低熱膨張係数（低ＣＴＥ）素材によって形成しているためである。フレーム７１８を形成する素材は例えば鉄／ニッケル合金等の金属合金であり、その平均熱膨張係数が１．０〜１０×１０^-6インチ／（インチ・#Ｆ）の範囲に収まっているので熱的に安定である（#Ｆ：華氏）。この条件を満たす素材としてはＩｎｖａｒ（商標）等の低膨張合金があり、なかでもＩｎｖａｒ３６（商標）は好適に使用できる。また、その（金属製）フレーム７１８の一部は（プラスチック製）ハウジング７０４から下方に張り出し、取付リング７０６となっている。前述の通り、キネマティックマウントを構成する３個の座７１０はアーム１４のハードプローブ装着部の基部に配置されているので、リング７０６を直接その座７１０に嵌めるだけで、当該キネマティックマウントにスキャナハウジング７０４を連結することができる。しかも、そのキネマティックマウントには別種の外付けセンサを必要に応じ嵌めることができる。

以上、図３４Ａ〜図４８を参照して例示説明した各種ラインスキャン型レーザスキャナは、本発明の実施形態に係るＣＭＭだけでなく、関節アーム付きの他種可搬型ＣＭＭ、例えば前掲の特許文献１５３や特許文献９０に記載のＣＭＭや小坂研究所、Ｃｉｍｃｏｒｅ、Ｒｏｍｅｒ等が製造している関節アーム付きＣＭＭでも使用することができる。

図５１及び図５２に、上掲の各レーザスキャナに組み込みうる幾つかの改良点を示す。以下の説明は図４７に示したスキャナ７００に改良を施したレーザスキャナ８００をベースにして行うが、当該改良点は上述したいずれの例にも適用することができる。また、図５１及び図５２に示すスキャナの構成部材のうち、図４７に示されている部材に対応するものには、その部材に付した参照符号と同一の参照符号を付してある。図４７に示した部材に対応する部材については図４７に関する説明をご参照頂きたい。

図４７に示したスキャナ７００に対する図５１に示すスキャナ８００の第１の相違点は、そのハウジング８０４に透明窓等を配してＣＣＤ窓８０６とするのではなく、レンズアセンブリ８０７上に直に窓８０６を装着している点である。従って、窓８０６・アセンブリ８０７間の距離が変動することがない。

第２の相違点は、図５１及び図５３に示す通りレーザ光出射窓８０２の下流にビームアッテネータ８０８が追加されていて、そのアッテネータ８０８によりスキャン用レーザビーム６０４の拡がりを抑えることができる点である。第３の相違点は、その窓８０２がやはりスキャン用レーザ光源８０１又はその構成部材に直接装着されていて、窓８０２・光源８０１間の距離が変化しない点である。

第４の相違点は、その光源８０１が熱的に安定化されている点である。即ち、図５２に示す通り、光源８０１等の上に実装されている１個又は複数個の温度センサ８１０、ヒータアセンブリ８２０、図示しない制御回路等の連携で、光源８０１の温度が制御及び安定化されている。また、図５２等に示す通り、光源８０１の近傍に熱絶縁スリーブ８１８を配してもよい。

校正板による校正
更に、上述したいずれの構成に対しても校正板を使用しソフトウェア的又はハードウェア的に校正を実施することができる。次に説明する校正方法は校正板を使用し省時間且つ低コストに校正を行える有用な方法であり、この方法によれば、例えば前掲のＣＭＭに装着された球体付き計測プローブ２２４及びラインスキャン型レーザスキャナ８００を、プローブ２２４に最も近い３本目の蝶番状アームセグメント３６に対しスキャナ８００を６方向に動かせること（６通りの位置自由度を有していること）を利用して、両者に共通の基準面で校正することができる。

ＣＭＭを校正する際には、図５５に示すように白色エリア９０１を有する校正板９００を、まず計測プローブ２２４でディジタイズし、次いでラインスキャン型レーザスキャナ８００でディジタイズする。

球体付きプローブ２２４でディジタイズする際には、校正板９００の表面にある白色エリア９０１にプローブ２２４の球体２２６を接触させ、そのエリア９０１内にある８個の基準点９０２をディジタイズする（位置をディジタル計測する）。球体２２６をエリア９０１から離すとそのエリア９０１の平坦度が算出され、その結果が図示しないダイアログボックス内に表示される。

次に、そのエリア９０１をスキャナ８００即ちＬＬＰ（Laser Line Probe）でディジタイズする際には、まず、エリア９０１の中央にビームを向けた上で、図５６に示す通り、エリア９０１の中央部即ち８個の基準点９０２に囲まれた部分から外に出ないようにスキャナ８００を動かす。

次いで、図５７に示すように、スキャナ８００を回してその姿勢を９０°変えた上で同様の操作を繰り返す。

そして、図５８に示す通りスキャナ８００を再びエリア９０１に向けた上で、今度は、スキャナ８００がエリア９０１の中央を向いた状態を保ちながら、そのスキャナ８００を接近限界９０３までエリア９０１に接近させ、またそのエリア９０１から離隔限界９０４まで離隔させる。

その後は、校正点の位置を算出してプローブ校正ステータス情報を更新する。校正に合格した場合はその日の日付及び時刻も同情報に付記する。

ＤＲＯ
また、本発明を実施する際には、画面上にＤＲＯ（ディジタル読み出し）窓を表示させる機能をソフトウェアパッケージに組み込むとよい。ＤＲＯ窓にはプローブ現在位置例えばＬＬＰの位置を現用座標系に従い表示させる。

その位置がレンジ内なら、表示されているＸ，Ｙ，Ｚ座標値がレーザラインの中心とされる。但し、この中心が実際にレーザライン全体の中心であるとは限らない。レーザラインの一部がレンジからはみ出しているかもしれないからである。

以上、本発明の実施形態に係る装置及び方法について説明した。いわゆる当業者には自明な通り、コンピュータに代表されるクライアントデバイス及びサーバデバイスはネットワーク環境例えば分散コンピューティング環境でも使用できるので、本願特許請求の範囲又は明細書に記載の装置及び方法（以下単に「本発明」）は、そのシステムを構成する記憶乃至記録装置の個数、実行しうるアプリケーション及びプロセスの個数等を問わず、様々なコンピュータシステムにてまた様々なコンピュータシステムと共に使用することができる。即ち、リモート又はローカルのメモリ又はストレージを利用できネットワーク環境で稼働するコンピュータなら、サーバでもクライアントでも同様に、本発明を実施することができる。本発明は、更にスタンドアローンコンピュータでも使用することができる。それには、そのコンピュータに、プログラム言語で記述されているプログラムを解釈及び実行して情報を生成しまたリモート又はローカルサービスとの間で情報を送信及び受信する能力があればよい。

本発明は、これらに限らず様々な汎用又は専用コンピュータ、システム乃至環境にて実施できる発明であり、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、サーバ用コンピュータ、ハンドヘルド又はラップトップタイプのデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサ搭載基板、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、或いはこれらのうちいずれかを含む分散コンピューティング環境等といった周知のコンピュータ、システム及び環境で好適に実施できる。但し、これらに限られるわけではない。

本発明をソフトウェア的に実施するには、コンピュータで実行可能な命令を使用しそれに相応しいプログラムモジュール（群）を作成すればよい。ここでいうプログラムモジュールとは、特定のタスクを実行し又は特定の抽象テータタイプを取り扱うモジュールのことであり、通常はルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等の形態を採る。従って、例えば様々なエネルギープラントや発電ユニットを通信ネットワークその他のデータ伝送媒体を介してリモートの情報処理装置にリンクさせ、その装置で諸タスクを実行する分散コンピューティング環境等でも、本発明を実施することができる。分散コンピューティング環境では、通常、モジュール例えばルーチンの形態を採るプログラムやデータがローカル及びリモート双方のコンピュータストレージ上例えばメモリ上に分散しているので、コンピュータやシステムの間での直接交換を通じコンピュータのリソース及びサービス、例えば情報交換能力、キャッシュ記憶、ディスクに格納されているファイル等を共用することができる。即ち、分散コンピューティング環境はネットワーク接続の利点を活用し総体的処理能力を高めてクライアントに利益をもたらす環境であり、相応のアプリケーション、オブジェクト、リソース等を有する装置ならばどのような装置でも、ネットワークを介して本発明を実施することができる。

また、そのプログラムは例えばＣＤ−ＲＯＭ等の媒体で頒布することができ、そのプログラムは更に頒布媒体から中間記憶媒体例えばハードディスクへとコピーすることができる。実行するときには、頒布媒体又は中間記憶媒体からコンピュータメモリ内のプログラム領域にそのプログラムをロードする。すると、そのコンピュータは本発明に係る方法を実行可能な状態になる。

これら、頒布媒体、中間期億媒体、コンピュータ内のメモリ等、本発明に係る方法を実施するためのコンピュータプログラムをコンピュータが読み取れるように保持することが可能なあらゆる媒体乃至装置のことを、本願では「機械可読媒体」と称している。

このように、本願に記載の様々な手法はそれに相応しいハードウェア、ソフトウェア又はその組合せによって実現しうるものである。即ち、本発明又はその実施形態の要所要所は、有形媒体（例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等の機械可読媒体）によって担持されているプログラムコード乃至命令をマシン（例えばコンピュータ）内にロードして実行する、という形態で実現でき、一旦プログラムをロードするとそのマシンは本発明を実施するための装置になる。プログラムコードを実行するマシンはプログラミング可能な計算機、例えばプロセッサ、そのプロセッサで読み取れる記録乃至記憶媒体（揮発性若しくは不揮発性のメモリ又は記録素子）、入力装置（群）及び出力装置（群）を備えるコンピュータであり、実行されるプログラム（群）即ちデータ処理等を通じ本発明に係る方法を具現化するプログラムは、そのコンピュータが理解できるプロセス指向又はオブジェクト指向の高級言語或いはアセンブリ又はマシン語で作成するとよい。いずれにせよ、そのプログラムはコンパイラ又はインタプリタで処理されハードウェア上で実行される。

また、プログラムコードの頒布は、導電体を使用した配線乃至ケーブル、光伝送路等の伝送媒体を介した通信でも行える。そのコードを受信したマシン乃至システムは、そのコードを内部のデバイスにロードして実行する。そのマシン乃至システムや、コードがロード又は実行されるデバイス例えばＥＰＲＯＭ、ゲートアレイ、ＰＬＤ（programmable logic device）、クライアントコンピュータ等は、そのマシン乃至システムが前掲の実施形態で求められる信号処理能力を有するのであれば、その受信乃至ロードに伴い本発明に係る方法を具現化する装置になる。例えば受信側のマシン乃至デバイスが汎用プロセッサであったとしても、そのコードとの結合によってそのプロセッサは本発明に係る機能を呈するユニークな装置になる。更に、本発明の実施に際して使用される記録乃至記憶手法はいずれもハードウェアとソフトウェアの結合によるものである。

そして、上述した好適な実施形態に対しては本発明の神髄及び技術的範囲から逸脱することなく様々な変形乃至置換を施すことができる。即ち、以上の記述は説明のためのものであり限定の趣旨を孕むものではない。

明細書における記述説明は、本発明及びその好適な実施形態を示し、いわゆる当業者が本発明を実施できるようにするためのものであり、本発明の技術的範囲即ち特許されるべき発明を定義するのは別紙特許請求の範囲である。従って、本発明の技術的範囲には、前掲の実施形態以外に、いわゆる当業者が想到しうる様々な装置、方法及び生産物が包含される。例えば、特許請求の範囲の文理解釈によって本発明の技術的範囲に属すると認められる構成だけでなく、文理上は特許請求の範囲からはずれているがその違いが非実質的である均等な構成等法的に認められる構成も、本発明の技術的範囲に包含される。

更に、いわゆる当業者にはご理解頂ける通り、前掲の実施形態同士でその構成要素を入れ替えることや、前掲の各種構成要素と他の既知の均等物とを混在乃至癒合させていわゆる当業者にとり都合のよい構成にすることもできる。

本発明の一実施形態に係る可搬型ＣＭＭ、特にその関節アーム及び関節アームに取り付けられたホストコンピュータを示す正面斜視図である。図１に示したＣＭＭの背面斜視図である。図１に示したＣＭＭ（但しホストコンピュータは省略）の右側面図である。図１に示したＣＭＭ、但しその腕状セグメントのうち２個についてそれを覆う保護スリーブを僅かに異なる構成にしたものを示す右側面図である。本発明における関節アームの一例構成、特にその基部及び第１アーム部を表す分解斜視図である。同じく基部並びに第１及び第２アーム部をその第２アーム部を分解して表す部分分解斜視図である。同じく基部並びに第１乃至第３アーム部をその第３アーム部を分解して表す部分分解斜視図である。本発明におけるジョイントの一例構成、特に２個のデュアルソケットジョイントとそれに差し込まれる２個の軸心モジュールを示す分解斜視図である。図７に示したジョイント及びモジュールの正面図である。本発明における軸心モジュールの一例構成、特に腕内モジュールの一種類を示す分解斜視図である。図９に示したモジュールを変形し読取ヘッドを１個にした例を示す分解斜視図である。図９に示したモジュールを変形し読取ヘッドを４個にした例を示す分解斜視図である。図９Ｂに示したモジュールの組立後状態を示す斜視図である。図９に示したモジュールを変形し読取ヘッドを３個にした例を示す分解斜視図である。図９Ｄに示したモジュールの組立後状態を示す斜視図である。図９に示したモジュールの縦断面図である。本発明における軸心モジュールの一例構成、特に腕内モジュールのうち他の一種類を示す分解斜視図である。図１１に示したモジュールを変形し読取ヘッドを１個にした例を示す分解斜視図である。図１１に示したモジュールの縦断面図である。図１２に示したモジュールを変形し２個の読取ヘッドがシャフトと共に枢動するようにした例を示す縦断面図である。本発明における軸心モジュールの一例構成、特に蝶番内モジュールのうち一種類を示す分解斜視図である。図１３に示したモジュールを変形し読取ヘッドを１個にした例を示す分解斜視図である。図１３に示したモジュールの縦断面図である。本発明における軸心モジュールの一例構成、特に蝶番内モジュールのうち他の一種類及びそれに付随するバネ型平衡錘を示す分解斜視図である。図１５に示したモジュールを変形し読取ヘッドを１個にした例を示す分解斜視図である。図１５に示したモジュール及び平衡錘の縦断面図である。本発明における読取ヘッドアセンブリの一例構成、特に２個の読取ヘッドを有する大径軸心モジュール向けデュアルヘッドアセンブリの一例を示す頂面図である。図１７に示したアセンブリの線１８−１８沿い縦断面図である。図１７に示したアセンブリの底面図である。本発明における読取ヘッドアセンブリの一例構成、特に２個の読取ヘッドを有する小径軸心モジュール向けデュアルアセンブリの一例示す頂面図である。図２０に示したアセンブリの線２１−２１沿い縦断面図である。図２０に示したアセンブリの底面図である。本発明における電子回路の一例構成、特にシングルヘッドアセンブリを使用する場合の例を示すブロック図である。本発明における電子回路の一例構成、特にデュアルヘッドアセンブリを使用する場合の例を示すブロック図である。図１に示したＣＭＭ（但し基部は省略）の縦断面図である。図３Ａに示したＣＭＭの縦断面図である。図２４に示したＣＭＭ、特に基部及びそれに隣接する腕状セグメントの拡大断面図である。腕状セグメント蝶番状セグメント間連結部の変形例を示す斜視図である。図２５Ａに示した部分の縦断面図である。図２４に示したＣＭＭ、特に基部から遠い２本の腕状セグメントを示す拡大断面図である。図２４Ａに示したＣＭＭ、特に基部から二番目に遠い腕状セグメントを示す拡大断面図である。図２４Ａに示したＣＭＭ、特に基部から三番目に遠い腕状セグメント及び計測プローブを示す拡大断面図である。本発明における計測プローブの第１例を示す側縦断面図である。本発明における計測プローブの第２例を示す側立面図である。図２７Ａに示したプローブの線２９Ｂ−２９Ｂ沿い縦断面図である。図２７Ａ及び図２７Ｂに示したプローブで使用される計測スイッチ確認スイッチ対を示す斜視図である。本発明におけるプローブコンバートの仕組みの例を示す頂面図である。コンバート前即ち一体化タッチプローブを使用できる状態を示す頂面図である。コンバート後即ちハードプローブを使用できる状態を示す頂面図である。本発明における計測プローブの第３例を示す側縦断面図である。本発明における計測プローブの第４例、特に第７枢軸用位置トランスデューサを有するものを示す側立面図である。図３０に示したプローブに着脱式ハンドルを付けたものを示す側立面図である。図３１に示したプローブの端面図である。図３１に示したプローブの縦断面図である。本発明におけるプローブ一体化ラインスキャン型レーザスキャナの第１例を示す側面斜視図である。図３４Ａに示したスキャナの一部切欠斜視図である。図１に示したＣＭＭ、特に第２例のラインスキャン型レーザスキャナが一体化され且つホストコンピュータが取り付けられている状態を示す正面斜視図である。図３５に示した関節アームのうちラインスキャン型レーザスキャナ付きハンドヘルドユニット及びその大略動作を示す側立面図である。図３６に示した部分の動作を示す頂面図である。図３６に示した部分の断面図である。図３５に示したアーム及びスキャナの動作を説明するためのブロック図である。本発明におけるプローブ一体化ラインスキャン型レーザスキャナの第３例、即ち図３１に示した計測プローブに実装されたスキャナを示す斜視図である。図４０に示したスキャナの背面斜視図である。図４０に示したスキャナの正面斜視図である。図４０に示したスキャナの側立面図である。図４０に示したスキャナの正面図である。図４０に示したスキャナの背面図である。図４４と同じく図４０に示したスキャナの正面図である。図４６に示したスキャナの線４７−４７沿い縦断面図である。図３１に示した計測プローブにラインスキャン型レーザスキャナを取り付ける方法を示す部分分解図である。図４０に示したスキャナの装着に使用されるキネマティックマウントを示す正面斜視図である。図４９に示したマウントの背面斜視図である。本発明におけるプローブ一体化レーザスキャナの第４例、即ち熱安定化されたレーザスキャナを有する例を示す斜視図である。図５１に示したスキャナの側面図である。図５１に示したスキャナの側断面図である。図５３に示した断面を呈する線Ａ−Ａと共に図５１に示したスキャナを示す正面図である。校正板の正面図である。校正板に対しラインスキャン型レーザスキャナを動かす操作を示す側面図である。図５６に示した姿勢から９０°回した上で校正板に対しラインスキャン型レーザスキャナを動かす操作を示す側面図である。校正板に対しラインスキャン型レーザスキャナを動かす操作を示す側面図である。

Claims

指定された三次元空間内で物体の位置を計測する可搬型座標計測器であって、
相互連結された複数本のアームセグメントを有し手動位置決め可能な関節アームと、
各アームセグメントに１個又は複数個設けられ位置を示す信号を発生させる位置トランスデューサと、
上記アームの一方の端部に配置された通信回路付きの熱安定化レーザスキャナと、
上記トランスデューサから上記信号を受信し上記指定空間における上記端部の位置を表す座標データを導出する電子回路と、
上記通信回路に電力、データ信号又はその双方を内部伝送できるよう上記アームに組み込まれた少なくとも１本のバスと、
を備える可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記スキャナから出射されるレーザ光の拡がりを抑える１個又は複数個のアッテネータを備える可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記スキャナに装着された１個又は複数個の透明窓を備える可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記端部から延設されたハンドルを備える可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記端部が、上記スキャナの枢動に係る一自由度を含め三自由度を有する可搬型座標計測器。
請求項５記載の可搬型座標計測器であって、上記アームにおける自由度の配分が２−１−３型になるよう更に三自由度を有する可搬型座標計測器。
請求項５記載の可搬型座標計測器であって、上記アームにおける自由度の配分が２−２−３型になるよう更に四自由度を有する可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記バスがシリアル通信バスを含み、そのシリアル通信バスが上記スキャナにつながる可搬型座標計測器。
請求項８記載の可搬型座標計測器であって、上記シリアル通信バスがＲＳ−４８５型である可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記スキャナが上記端部に対し着脱自在である可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記スキャナを上記端部に着脱自在実装するためのキネマティックマウントを備える可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記スキャナが、上記端部に搭載されたハウジングと、そのハウジングに収容されたレーザ光源及びカメラと、を有する可搬型座標計測器。
請求項１２記載の可搬型座標計測器であって、上記ハウジングが上記端部に恒久搭載された可搬型座標計測器。
請求項１２記載の可搬型座標計測器であって、上記ハウジングが上記端部に着脱自在に搭載された可搬型座標計測器。
請求項１２記載の可搬型座標計測器であって、上記レーザ光源及びカメラが搭載される熱膨張係数が小さなフレームを有する可搬型座標計測器。
請求項１５記載の可搬型座標計測器であって、上記フレームが鉄／ニッケル合金製である可搬型座標計測器。
請求項１６記載の可搬型座標計測器であって、上記鉄／ニッケル合金がＩｎｖａｒ合金である可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記スキャナが、
画像処理用のディジタル信号プロセッサと、
上記カメラから上記ディジタル信号プロセッサに画像を送るディジタルインタフェースと、
上記ディジタル信号プロセッサにより使用されるメモリと、
上記ディジタル信号プロセッサによる通信に介在する通信プロセッサと、
を有する可搬型座標計測器。
請求項１７記載の可搬型座標計測器であって、上記ディジタルインタフェースが、上記カメラと高速通信できる高速データ通信インタフェースを含む可搬型座標計測器。
請求項１７記載の可搬型座標計測器であって、上記高速データ通信インタフェースにてＦｉｒｅｗｉｒｅ（登録商標）用データフォーマットを使用する可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記バスで電力及びデータ信号双方を伝送する可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記アームが、上記トランスデューサからのデータ及び上記スキャナからのデータをホストコンピュータに同時送信する回路を内蔵する可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記スキャナが、画像データを座標データに変換する画像処理回路を内蔵する可搬型座標計測器。
請求項２１記載の可搬型座標計測器であって、上記座標データを上記バス経由で伝送する可搬型座標計測器。
請求項１６記載の可搬型座標計測器であって、上記ディジタル信号プロセッサが、画像データを座標データに変換する画像処理回路を有する可搬型座標計測器。
請求項１記載の可搬型座標計測器であって、上記スキャナが、上記カメラで取得した画像を処理し原データよりもデータサイズを小さくする画像処理回路を内蔵する可搬型座標計測器。
指定された三次元空間内に存する物体の位置を計測する可搬型座標計測器であって、
相互連結された複数本のアームセグメントを有する手動操作可能な関節アームと、
各アームセグメントに１個又は複数個設けられ位置を示す信号を発生させる位置トランスデューサと、
上記アームの一方の端部に配置された通信回路付きのレーザスキャナと、
上記スキャナに装着された１個又は複数個の透明窓と、
上記トランスデューサから上記信号を受信し上記指定空間における上記端部の位置を表す座標データを導出する電子回路と、
上記通信回路に電力、データ信号又はその双方を内部伝送できるよう上記該関節アームに組み込まれた少なくとも１本のバスと、
を備える可搬型座標計測器。
請求項２７記載の可搬型座標計測器であって、上記スキャナが、出射するレーザ光の拡がりを抑える１個又は複数個のアッテネータを有する可搬型座標計測器。
いずれもその座標計測器に取り付けられている球体付きプローブ及びラインスキャン型レーザスキャナを用い校正板をディジタイズすることにより、物体位置計測用の座標計測器を校正する方法であって、
上記プローブを校正板に接触させその所定エリア内にある複数個の基準点をディジタイズするステップと、
得られた基準点位置に基づき校正板表面の平坦度を計算するステップと、
上記校正板上で上記複数個の基準点に囲まれている個所に上記スキャナを向けるステップと、
上記スキャナを９０°回した上で、上記校正板上で上記複数個の基準点に囲まれている個所に上記スキャナ向けるステップと、
上記校正板上で上記複数個の基準点に囲まれている個所に上記スキャナを向け当該校正板の表面に対し当該スキャナを接近及び離隔させるステップと、
上記スキャナが上記校正板に向いているときの上記スキャナに対する上記複数個の基準点の位置から当該スキャナについて校正点の位置を計算するステップと、
を有する方法。