JP2015522805A - 着脱可能なアクセサリを有する座標測定機 - Google Patents
着脱可能なアクセサリを有する座標測定機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015522805A JP2015522805A JP2015516023A JP2015516023A JP2015522805A JP 2015522805 A JP2015522805 A JP 2015522805A JP 2015516023 A JP2015516023 A JP 2015516023A JP 2015516023 A JP2015516023 A JP 2015516023A JP 2015522805 A JP2015522805 A JP 2015522805A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- measuring machine
- coordinate measuring
- arm coordinate
- joint arm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
- G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
- G01B11/005—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
- G01B11/005—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
- G01B11/007—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines feeler heads therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
- G01B2210/58—Wireless transmission of information between a sensor or probe and a control or evaluation unit
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
空間にある物体の座標を測定する可搬型の関節アーム座標測定機が提供される。AACMMは、基部、ならびに互いに反対にある第1の端部および第2の端部を有するアーム部を含む。アーム部は、複数の連結されたアームセグメントを含む。各アームセグメントは、位置信号を生成する少なくとも1つの位置トランスデューサを含む。少なくとも1つの位置トランスデューサからの位置信号を受信する電子回路が提供される。プローブ部材は、第1の端部に配置され結合される。非接触測定デバイスは、プローブ部材に結合され、電磁放射送信器を有し、出射され反射される光線の伝搬時間に少なくとも一部基づいて物体までの距離を決定するように構成される。
Description
本開示は、座標測定機に関し、より詳細には、座標測定機のプローブ部材が、出射され反射される光線の伝搬時間に一部基づいて距離を測定するアクセサリデバイスの結合を可能にするコネクタを有する、可搬型の関節アーム座標測定機に関する。
可搬型の関節アーム座標測定機(AACMM)は、部品の製造または生産(例えば、機械加工)の様々な段階の間に部品の寸法を迅速かつ正確に確認する必要がある、部品の製造または生産に広く使用されている。可搬型のAACMMは、コストが高く使用が比較的難しい既知の据え付け式または固定式の測定設備に比べて、特に、比較的複雑な部品の寸法の測定を実施するのにかかる時間という点で、大きな改善がみられる。通常、可搬型のAACMMのユーザは、測定対象の部品または物体の表面に沿ってプローブをただ単に誘導する。そして、測定データが記録され、ユーザに提供される。場合によっては、データは、視覚的な形態、例えば、コンピュータスクリーン上の3次元(3D)の形態でユーザに提供される。その他の場合、データは、数字の形態でユーザに提供され、例えば、穴の直径の測定の場合、テキスト「直径=1.0034」がコンピュータスクリーン上に表示される。
先行技術の可搬型の関節アームCMMの一例が、同一出願人による米国特許第5,402,582(‘582)号に開示されている。‘582号特許には、一方端に支持基部を有し他方端に測定プローブを有する手動操作式の関節アームCMMからなる3D測定システムが開示されている。本願の譲受人に譲渡された米国特許第5,611,147(‘147)号には、類似の関節アームCMMが開示されている。‘147号特許において、関節アームCMMは、プローブ部材における追加の回転軸を含み、アームに2−2−2軸構成または2−2−3軸構成(後者は7軸アームである)のどちらかをもたらす、いくつかの特徴を有する。
3次元表面は、同様に、非接触技術を用いて測定され得る。非接触デバイスの一種は、往々にしてレーザラインプローブと称され、スポット上かラインに沿ってかのどちらかでレーザ光を出射する。レーザの近くには、例えば電荷結合素子(CCD)などの撮像装置が配置され、表面からの反射光の画像を撮る。測定される物体の表面によって拡散反射が起こる。センサ上の画像は、センサと表面変化の間の距離に応じて変わることになる。撮像センサとレーザとセンサ上のレーザ画像の位置との間の関係を知ることによって、三角測量を使用して表面上の点を測定することができる。
既存のCMMは、それらの本来の目的には適しているが、本発明の実施形態のいくつかの特徴を有する可搬型のAACMMが必要とされている。
本発明の一実施形態によれば、空間にある物体の3次元座標を測定する可搬型の関節アーム座標測定機(AACMM)が提供される。AACMMは、基部を含む。互いに反対にある第1の端部および第2の端部を有し、基部に回転可能に結合される、手動で位置決めすることができるアーム部が提供される。アーム部は、位置信号を生成する少なくとも1つの位置トランスデューサをそれぞれ含む複数の連結されたアームセグメントを有する。少なくとも1つの位置トランスデューサからの位置信号を受信する電子回路が提供される。プローブ部材は、第1の端部に結合される。非接触3次元測定デバイスは、プローブ部材に結合され、少なくとも1つの測定光線を送るように構成される電磁放射送信器、および少なくとも1つの反射光線を受けるように構成される受光器を有する。非接触3次元測定デバイスは、少なくとも1つの測定光線だけでなく少なくとも1つの反射光線も反射するように配置されるミラーを有する。非接触3次元測定デバイスは、さらに、少なくとも1つの測定光線と少なくとも1つの反射光線の合算された伝搬時間および空気中の光の速度に少なくとも一部基づいて物体までの距離を決定するように構成されるコントローラを有する。プロセッサは、電子回路に電気的に接続され、位置トランスデューサからの位置信号の受信およびコントローラからの測定された距離の受信に応答して、物体上の点についての3次元座標を決定するように構成される。
本発明の一実施形態によれば、空間にある物体の3次元座標を測定する可搬型の関節アーム座標測定機の動作方法が提供される。方法は、互いに反対にある第1の端部および第2の端部を有し、位置信号を生成する少なくとも1つの位置トランスデューサをそれぞれ含む複数の連結されたアームセグメントを含む、手動で位置決めすることができるアーム部を用意することを含む。位置トランスデューサからの位置信号は、電子回路で受信される。3次元測定デバイスは、電子回路に電気的に接続され、電磁放射送信器、センサ、および可動の第1のミラーを有する。第1のミラーは、動かされる。電磁放射の測定光線は、第1のミラーにより物体に向けて反射される。第1のミラーにより電磁放射の反射光線が受けられそれがセンサに送られる。センサによって受光された電磁放射の反射光線から、測定光線と反射光線の合算された伝搬時間および空気中の光の速度に少なくとも一部基づいて、物体までの距離が決定される。決定された距離および位置信号に少なくとも一部基づいて、物体上の点の3次元座標が決定される。
本発明の他の実施形態によれば、空間にある物体の3次元座標を測定する可搬型の関節アーム座標測定機(AACMM)が提供される。AACMMは、基部を有する。互いに反対にある第1の端部および第2の端部を有する手動で位置決めすることができるアーム部は、基部に回転可能に結合される。アーム部は、位置信号を生成する少なくとも1つの位置トランスデューサをそれぞれ含む複数の連結されたアームセグメントを含む。電子回路は、少なくとも1つの位置トランスデューサからの位置信号を受信する。非接触3次元測定デバイスは、アーム部に着脱可能に結合され、光源および光受光器を有する。ミラーは、光源から出射された第1の光線を反射し物体に反射した第2の光線を反射するように構成される。非接触3次元測定デバイスは、第1の光線と第2の光線の合算された伝搬時間および空気中の光の速度に少なくとも一部基づいて物体までの距離を決定するように構成される。プロセッサは、電子回路に電気的に接続され、位置トランスデューサからの位置信号の受信および測定された距離の受信に応答して、物体上の点についての3次元座標を決定するように構成される。
次に、図面を参照すると、図面には例示的な実施形態が示されているが、それらは本開示の範囲全体に関して限定的であると解釈されるべきではない。いくつかの図面を通して、要素には同様に番号が付けられている。
可搬型の関節アーム座標測定機(「AACMM」)は、物体の測定値を得るために様々な用途で使用される。本発明の実施形態は、投射光を用いて3次元物体の非接触測定を行うアクセサリデバイスを、オペレータがAACMMのプローブ部材に簡単かつ迅速に結合することができるようになるという利点を提供する。本発明の実施形態は、さらに、アクセサリによって測定される物体までの距離を表すデータの通信を可能にするという利点を提供する。本発明の実施形態は、さらに、外部の接続または配線なくして着脱可能なアクセサリとの電力およびデータ通信を可能にするという利点を提供する。
図1A、1Bは、本発明の様々な実施形態によるAACMM100の斜視図であり、関節アームは、座標測定機の一種である。図1A、1Bに示されるように、例示的なAACMM100は、AACMM100のアーム部104の一方端に結合された測定プローブ筺体102を含むプローブ部材401(図4)を有する、6または7軸関節の測定デバイスを含むことができる。アーム部104は、軸受カートリッジ(例えば、2つの軸受カートリッジ)の第1の群110によって第2のアームセグメント108に結合される第1のアームセグメント106を備える。軸受カートリッジ(例えば、2つの軸受カートリッジ)の第2の群112は、第2のアームセグメント108を測定プローブ筺体102に結合する。軸受カートリッジ(例えば、3つの軸受カートリッジ)の第3の群114は、第1のアームセグメント106を、AACMM100のアーム部104の他方端に配置された基部116に結合する。軸受カートリッジの各群110、112、114は、関節式に動く複数の軸を提供する。さらに、プローブ部材401は、AACMM100の回転軸のシャフト(例えば、AACMM100の回転軸における、例えばプローブ118である、測定デバイスの動作を決定するエンコーダシステムを含むカートリッジ)を含む、測定プローブ筺体102を含むことができる。この実施形態では、プローブ部材401は、測定プローブ筺体102の中心を通って延在する軸まわりに回転することができる。AACMM100を使用する際、基部116は、通常、作業台に固定される。
各軸受カートリッジの群110、112、114の各軸受カートリッジは、通常、エンコーダシステム(例えば、光学式の角度エンコーダシステム)を含む。エンコーダシステム(すなわち、トランスデューサ)は、それぞれのアームセグメント106、108および対応する軸受カートリッジの群110、112、114の位置を示し、それらが全部まとめられることで、基部116に対するプローブ118の位置(したがって、特定の基準系−例えば、局所または大域規準系におけるAACMM100によって測定されている物体の位置)が示されることになる。アームセグメント106、108は、これらに限定されないが、例えば、炭素複合材料などの適当な硬質材料で作製され得る。関節式に動く6つまたは7つの軸(すなわち、自由度)を有する可搬型のAACMM100は、オペレータが基部116まわりに360°の領域内の所望の位置にプローブ118を配置することができるようにし、さらにオペレータが簡単に扱うことができるアーム部104を提供するという利点をもたらす。しかし、2つのアームセグメント106、108を有するアーム部104の例は、例示を目的とするものであり、特許請求される本発明はそのように限定されるべきではないと理解されたい。AACMM100は、軸受カートリッジによって互いに結合されるあらゆる数のアームセグメント(したがって、関節式に動く6つもしくは7つよりも多いまたはそれ未満の軸すなわち自由度)を有することができる。
プローブ118は、軸受カートリッジの群112に連結される測定プローブ筺体102に取り外し可能に取り付けられる。ハンドル126は、例えばクイック接続インターフェース(quick−connect interface)により測定プローブ筺体102に対して着脱可能である。以下により詳細に説明するように、ハンドル126は、物体の非接触距離測定を行うように構成される他のデバイスに置き換えられてよく、それによって、オペレータが同じAACMM100を用いて接触測定も非接触測定もできるようになるという利点が提供される。例示的な実施形態では、プローブ118は、接触式の測定デバイスであり、着脱可能である。プローブ118は、これらに限定されるわけではないが、ボール形のタッチセンシティブな湾曲した伸長式のプローブを含む、測定対象物体に物理的に接触する様々なチップ118を有することができる。他の実施形態では、測定は、例えば、レーザスキャナデバイスなどの非接触式のデバイスによって実施される。一実施形態では、ハンドル126は、クイック接続インターフェースを用いてレーザスキャナデバイスに置き換えられる。追加の機能を提供するために、着脱可能なハンドル126が他のタイプの測定デバイスに置き換えられてもよい。そうした測定デバイスの例には、これらに限定されるわけではないが、例えば、1つ以上の照明ライト、温度センサ、熱スキャナ、バーコードスキャナ、プロジェクタ、ペイントスプレーヤおよびカメラなどがある。
図1Aおよび1Bに示されるように、AACMM100は、軸受カートリッジの群112から測定プローブ筐体102を取り外さなくてもアクセサリまたは機能を変更することができるという利点をもたらす、着脱可能なハンドル126を含む。図2に関して以下により詳細に説明するように、着脱可能なハンドル126は、やはりまた、電気コネクタを含み、それによってハンドル126とプローブ部材401に配置された対応する電子機器の間での電力およびデータのやりとりが可能になる。
様々な実施形態において、軸受カートリッジの各群110、112、114によって、AACMM100のアーム部104は複数の回転軸のまわりに動くことが可能になる。前述したように、各軸受カートリッジの群110、112、114は、例えばアームセグメント106、108の対応する回転軸と同軸上にそれぞれ配置される、例えば光学式の角度エンコーダなどの対応するエンコーダシステムを含む。光学式のエンコーダシステムは、本明細書において以下により詳細に説明するように、例えば、対応する軸のまわりにおけるアームセグメント106、108のそれぞれの回転(スイベル)動作または横方向(ヒンジ)動作を検出し、AACMM100内の電子データ処理システムに信号を送信する。個々の未処理エンコーダのカウントが信号として電子データ処理システムに個別に送信され、そこで測定データへとさらに処理される。同一出願人による米国特許第5,402,582(‘582)号に開示されているような、AACMM100自体から分離した位置計算機(例えば、シリアルボックス)は必要ない。
基部116は、装着デバイスまたは取り付けデバイス120を含むことができる。取り付けデバイス120によって、AACMM100を、例えば、検査台、マシニングセンタ、壁、または床などの所望の場所に着脱可能に取り付けることが可能になる。一実施形態では、基部116は、AACMM100を移動させるときにオペレータが基部116を持つのに都合の良い場所をもたらすハンドル部122を含む。一実施形態では、基部116は、折りたたむとディスプレイスクリーンなどのユーザインターフェースが見えるようになる可動式カバー部124をさらに含む。
一実施形態によれば、可搬型のAACMM100の基部116は、電子データ処理システムを有する電子回路を含むまたは収容する。電子データ処理システムは、2つの主要な構成要素である、AACMM100内の様々なエンコーダシステムからのデータおよび3次元(3D)位置計算をサポートするその他のアームパラメータを表すデータを処理する基部処理システムと、比較的完全な計測機能が外部コンピュータへの接続を必要とせずにAACMM100内で実施され得るようにする、内蔵オペレーティングシステム、タッチスクリーンディスプレイおよび常駐アプリケーションソフトウェアを含むユーザインターフェース処理システムとを含む。
基部116にある電子データ処理システムは、基部116から離れて配置されるエンコーダシステム、センサおよびその他の周辺ハードウェア(例えば、AACMM100の着脱可能なハンドル126に取り付けられ得る非接触距離測定デバイス)と通信することができる。これらの周辺ハードウェアデバイスまたは機能をサポートする電子機器は、可搬型のAACMM100に配置された軸受カートリッジの群110、112、114のそれぞれに配置されてもよい。
図2は、一実施形態による、AACMM100で使用される電子機器の構成図である。図2Aに示される実施形態は、基部処理システムを実装する基部プロセッサ基板204、ユーザインターフェース基板202、電力を供給する基部電源基板206、Bluetooth(登録商標)モジュール232および基部傾斜基板208を含む、電子データ処理システム210を含む。ユーザインターフェース基板202は、ユーザインターフェース、ディスプレイ、および本明細書において説明されるその他の機能を実行するアプリケーションソフトウェアを実行するコンピュータプロセッサを含む。
図2Aに示されるように、電子データ処理システム210は、1つ以上のアームバス218を介して上述の複数のエンコーダシステムと通信する。図2B、2Cに示される実施形態では、各エンコーダシステムは、エンコーダデータを生成し、エンコーダアームバスインターフェース214、エンコーダデジタル信号プロセッサ(DSP)216、エンコーダ読み取りヘッドインターフェース234、および温度センサ212を含む。歪みセンサなどの他のデバイスをアームバス218につなげてもよい。
さらに、図2Dには、アームバス218と通信するプローブ部材電子機器230が示されている。プローブ部材電子機器230は、プローブ部材DSP228、温度センサ212、一実施形態ではクイック接続インターフェースを介してハンドル126または非接触距離測定デバイス242に接続するハンドル/デバイスインターフェースバス240、およびプローブインターフェース226を含む。クイック接続インターフェースによって、非接触距離測定デバイス242および他のアクセサリによって使用されるデータバス、制御線、および電源バスへのハンドル126によるアクセスが可能になる。一実施形態では、プローブ部材電子機器230は、AACMM100の測定プローブ筐体102内に配置される。一実施形態では、ハンドル126は、クイック接続インターフェースから取り外し可能であり、測定は、インターフェースバス240を介してAACMM100のプローブ部材電子機器230と通信する非接触距離測定デバイス242によって実施され得る。一実施形態では、電子データ処理システム210は、AACMM100の基部116に配置され、プローブ部材電子機器230は、AACMM100の測定プローブ筐体102内に配置され、エンコーダシステムは、軸受カートリッジの群110、112、114に配置される。プローブインターフェース226は、1−wire(登録商標)通信プロトコル236を実施する、Maxim Integrated Products,Inc.から販売されている製品を含む、任意の適当な通信プロトコルによってプローブ部材DSP228に接続することができる。
図3Aは、一実施形態による、AACMM100の電子データ処理システム210の詳細な機能を示す構成図である。一実施形態では、電子データ処理システム210は、AACMM100の基部116に配置され、基部プロセッサ基板204、ユーザインターフェース基板202、基部電源基板206、Bluetooth(登録商標)モジュール232、および基部傾斜モジュール208を含む。
図3Aに示される実施形態において、基部プロセッサ基板204は、図面にある様々な機能ブロックを含む。例えば、基部プロセッサ機能302は、AACMM100からの測定データの収集をサポートするのに用いられ、アームバス218およびバス制御モジュール機能308を介して未処理アームデータ(例えば、エンコーダシステムのデータ)を受け取る。メモリ機能304は、プログラムおよび静的なアーム構成データを記憶する。基部プロセッサ基板204は、さらに、非接触距離測定デバイス242などの任意の外部ハードウェアデバイスまたはアクセサリと通信するための外部ハードウェアオプションポート機能310を含む。図3に示される基部プロセッサ基板204の実施形態における機能には、さらに、リアルタイムクロック(RTC)およびログ306、バッテリパックインターフェース(IF)316、および診断ポート318が含まれる。
また、基部プロセッサ基板204は、外部デバイス(ホストコンピュータ)および内部デバイス(ディスプレイプロセッサ202)との全ての有線および無線のデータ通信を管理する。基部プロセッサ基板204は、(例えば、米国電気電子学会(IEEE)1588などのクロック同期規格を用いて)イーサネット(登録商標)機能320を介してイーサネットネットワークと、LAN機能322を介して無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)と、およびパラレルシリアル通信(PSC)機能314を介してBluetooth(登録商標)モジュール232と通信することができる。基部プロセッサ基板204は、さらに、ユニバーサルシリアルバス(USB)デバイス312への接続を含む。
基部プロセッサ基板204は、上述の‘582号特許のシリアルボックスで開示されているようないかなる前処理も必要とせずに測定データへと処理するために、未処理測定データ(例えば、エンコーダシステムのカウント、温度の読み取り値)を送信および収集する。基部プロセッサ204は、処理済みデータを、RS485インターフェース(IF)326を介してユーザインターフェース基板202のディスプレイプロセッサ328に送る。一実施形態では、基部プロセッサ204は、さらに、未処理測定データを外部コンピュータに送る。
次に、図3Bのユーザインターフェース基板202に移ると、基部プロセッサが受け取った角度および位置のデータは、AACMM100内の自律的な計測システムを提供するようにディスプレイプロセッサ328上で動作するアプリケーションによって利用される。アプリケーションは、これらに限定されないが、特徴の測定、手引きおよび訓練のグラフィックス、遠隔診断、温度の修正、様々な動作の特徴の制御、様々なネットワークへの接続、ならびに測定物体の表示などの機能をサポートするようにディスプレイプロセッサ328で実行され得る。ユーザインターフェース基板202は、ディスプレイプロセッサ328および液晶ディスプレイ(LCD)338(例えば、タッチスクリーンLCD)ユーザインターフェースとともに、セキュアデジタル(SD)カードインターフェース330、メモリ332、USBホストインターフェース334、診断ポート336、カメラポート340、音声/映像インターフェース342、ダイヤルアップ/セルモデム344、および全地球測位システム(GPS)ポート346を含む、いくつかのインターフェースオプションを含む。
図3Aに示される電子データ処理システム210は、さらに、環境データを記録する環境レコーダを有する基部電源基板206を含む。また、基部電源基板206は、AC/DCコンバータ358およびバッテリ充電器制御360を用いて、電子データ処理システム210に電力を供給する。基部電源基板206は、集積回路間(I2C)シリアルシングルエンドバス354を用いて、ならびにDMAシリアル周辺インターフェース(DSPI)357を用いて基部プロセッサ基板204と通信する。基部電源基板206は、基部電源基板206に実装されている入力/出力(I/O)拡張機能364を介して傾斜センサおよび無線周波数識別(RFID)モジュール208に接続される。
上述の構成要素は別個の構成要素として図示されているが、他の実施形態では、これらの構成要素の全てまたは一部は、図3とは異なる位置に物理的に配置されるおよび/または異なるやり方で組み合わされた機能であってよい。例えば、一実施形態において、基部プロセッサ基板204およびユーザインターフェース基板202は、1つの物理的な基板に組み合わされる。
次に図4〜9を参照すると、図面には、取り外して交換することができるデバイス400のAACMM100への結合を可能にするクイック接続機械電気的インターフェースを有する測定プローブ筐体102を有するプローブ部材401の例示的な一実施形態が示されている。例示的な実施形態では、デバイス400は、例えばピストルの握りのようにオペレータが手で握れるような寸法および形状のハンドル部404を含む、エンクロージャ402を含む。エンクロージャ402は、空洞406(図9)を有する薄壁構造物である。空洞406は、コントローラ408を受容するように構成され寸法設定される。コントローラ408は、例えばマイクロプロセッサを有するデジタル回路、またはアナログ回路であってよい。一実施形態では、コントローラ408は、電子データ処理システム210(図2、3)と非同期双方向通信する。コントローラ408と電子データ処理システム210の間の通信接続は、(例えば、コントローラ420を介した)有線接続、直接的もしくは間接的な無線接続(例えば、Bluetooth(登録商標)もしくはIEEE802.11)、または有線接続と無線接続の組み合わせであってよい。例示的な実施形態では、エンクロージャ402は、例えば、射出成形プラスチック材料などから2つの半分部分410、412に形成される。半分部分410、412は、例えば、ねじ414などの締結具によって互いに固定され得る。他の実施形態では、エンクロージャの半分部分410、412は、例えば、接着剤または超音波溶接によって互いに固定され得る。
ハンドル部404は、さらに、オペレータが手動で作動させることができるボタンまたはアクチュエータ416、418を含む。アクチュエータ416、418は、プローブ筐体102内のコントローラ420に信号を送るコントローラ408に結合される。例示的な実施形態では、アクチュエータ416、418は、プローブ筐体102のデバイス400とは反対側に配置されたアクチュエータ422、424の機能を実行する。デバイス400は、デバイス400もしくはAACMM100を制御するのに使用され得る追加的なスイッチ、ボタンもしくはその他のアクチュエータを有することができ、またはその逆であってもよいと理解されたい。また、デバイス400は、例えば、発光ダイオード(LED)、音源、メータ、ディスプレイ、または計器などのインジケータを含むことができる。一実施形態では、デバイス400は、点の測定と同時に口頭によりコメントを残すことができるデジタルボイスレコーダを含むことができる。さらに別の実施形態にでは、デバイス400はマイクロホンを含み、それによってオペレータが音声による作動コマンドを電子データ処理システム210に送ることが可能になる。
一実施形態では、ハンドル部404は、オペレータのどちらの手でも使用できるように、または特定の手(例えば、左利きまたは右利き)用に構成され得る。ハンドル部404は、障害を持ったオペレータ(例えば、指の欠けたオペレータまたは義手を着けたオペレータ)を助けるように構成されてもよい。さらに、ハンドル部404は、空間的ゆとりが限られるときには取り外され、プローブ筐体102が単体で使用されてもよい。上述したように、プローブ部材401は、さらに、AACMM100の回転軸のシャフトを含むことができる。
プローブ部材401は、プローブ筐体102の第2のコネクタ428と協働するデバイス400の第1のコネクタ429(図8)を有する機械電気的インターフェース426を含む。コネクタ428、429は、デバイス400のプローブ筐体102への結合を可能にする電気機械的特徴を含むことができる。一実施形態では、インターフェース426は、機械的結合部432および電気コネクタ434が上にある第1の表面430を含む。エンクロージャ402は、さらに、第1の表面430に近接して配置され第1の表面430から段差を付けられた第2の表面436を含む。例示的な実施形態では、第2の表面436は、第1の表面430から約0.5インチの段差が付いた平面である。この段差は、カラー438などの締結具を締めるまたは緩めるときにオペレータの指のためのゆとりをもたらす。インターフェース426は、コネクタピンの位置合わせの必要なしに、および別個のケーブルまたはコネクタを必要とせずに、デバイス400とプローブ筐体102の間の比較的迅速で安定した電子的接続を提供する。
電気コネクタ434は、第1の表面430から延在し、例えば、1つ以上のアームバス218などを介して電子データ処理システム210(図2、3)と非同期双方向通信するように電気的に結合される1つ以上のコネクタピン440を含む。双方向通信接続は、(例えば、アームバス218を介した)有線、(例えば、Bluetooth(登録商標)もしくはIEEE802.11である)無線、または有線接続と無線接続の組み合わせであってよい。一実施形態では、電気コネクタ434は、コントローラ420に電気的に結合される。コントローラ420は、例えば、1つ以上のアームバス218などを介して電子データ処理システム210と非同期双方向通信することができる。電気コネクタ434は、プローブ筐体102の電気コネクタ442と比較的迅速で安定した電子的接続を行うように配置される。電気コネクタ434、442は、デバイス400がプローブ筐体102に取り付けられるときに互いに接続する。各電気コネクタ434、442は、電磁干渉からの遮蔽、ならびにコネクタピンの保護、およびデバイス400をプローブ筐体102に取り付けるプロセス中のピンの位置合わせの補助を可能にする、金属で覆われたコネクタ筐体を備えることができる。
機械的結合部432は、AACMM100のアーム部104の端部にあるデバイス400の位置がずれないまたは動かないことが好ましい比較的厳密な用途をサポートするように、デバイス400とプローブ筐体102の間の比較的強固な機械的結合を提供する。概して、あらゆるそうした動きは、測定結果の精度の望ましくない低下を招くことがある。所望の結果は、本発明の一実施形態のクイック接続機械電子的インターフェース(quick connect mechanical and electronic interface)の機械的取付構成部分の様々な構造的特徴を用いて達成される。
一実施形態では、機械的結合部432は、一方端448(デバイス400の前縁または「最前部」)に配置された第1の凸部444を含む。第1の凸部444は、第1の凸部444から延びるへり446を形成する鍵形、切欠き付きまたは傾斜付きの境界面を含むことができる。へり446は、プローブ筐体102から延びる凸部452によって画定される溝450(図8)に受けられるように寸法設定される。第1の凸部444および溝450は、へり446が溝450内に位置決めされるとき、プローブ筐体102に取り付けられるときのデバイス400の長手方向と横方向の両方の動きを制限するように溝450が使用され得るように、カラー438と相まって結合部構成を形成すると理解されたい。以下により詳細に説明するように、カラー438の回転を使用することで、へり446が溝450内に固定され得る。
機械的結合部432は、第1の凸部444の反対側に第2の凸部454を含むことができる。第2の凸部454は、鍵形、切欠き付きまたは傾斜付きの境界面456(図5)を有することができる。第2の凸部454は、例えば、カラー438などの、プローブ筐体102に連結された締結具に係合するように配置される。以下により詳細に説明するように、機械的結合部432は、インターフェース426のための支点をもたらす電気コネクタ434に近接するまたは電気コネクタ434まわりに配置される表面430から突出する、隆起表面を含む(図7、8)。これは、デバイス400がプローブ筐体102に取り付けられるとき、デバイス400とプローブ筐体102の間の3つの機械的接点のうちの第3の接点として機能する。
プローブ筐体102は、同軸上に配置されたカラー438を一方端に含む。カラー438は、第1の位置(図5)と第2の位置(図7)の間を動くことができるねじ部を含む。カラー438は、外部の道具の必要なしに、回転によりデバイス400を固定するまたは取り外すのに使用され得る。カラー438が回転されると、比較的間隔の広い角ねじ山が切られた円筒474に沿ってカラー438が動く。そのような比較的大きな寸法の角ねじおよび外形表面を使用することで、最小限の回転トルクで非常に大きな締め付け力がもたらされ得るようになる。さらに、円筒474のねじのピッチが広いので、カラー438は最小限の回転で締められるまたは緩められ得るようになる。
デバイス400をプローブ筐体102に結合するには、へり446を溝450に挿入し、第2の凸部454を矢印464(図5)で示されるように表面458に向かって回転させるように、デバイスを旋回させる。カラー438を回転させると、カラー438が矢印462によって示される方向に動くまたは平行移動し、表面456に係合する。角度付き表面456に対してカラー438を動かすことで、機械的結合部432が隆起表面460に押し付けられる。これは、デバイス400をプローブ筐体102にしっかり設置するのを妨げる可能性がある境界面の歪みまたは境界表面の異物に関する潜在的な課題を克服するのに役立つ。カラー438によって第2の凸部454に力を加えることによって、機械的結合部432が前方に動かされ、へり446が押されてプローブ筐体102の座部に押込まれる。カラー438を締めつけ続けると、第2の凸部454がプローブ筐体102に向かって上向きに押され、支点に圧力が加わる。これによってシーソー型の構造が形成され、圧力を第2の凸部454、へり446、および中央の支点に加えることで、デバイス400のずれまたは揺れが軽減または取り除かれる。支点は、プローブ筐体102の底を直接押し、その一方で、へり446は、プローブ筐体102の端部に下向きの力をかける。図5は、デバイス400およびカラー438の動きの方向を示す矢印462、464を含む。図7は、カラー438が締められるときにインターフェース426に加えられる圧力の方向を示す矢印466、468、470を含む。デバイス400の表面436の段差距離は、カラー438と表面436の間に間隙472(図6)をもたらすと理解されたい。間隙472は、オペレータがカラー438をよりしっかりと握れるようにし、さらに、カラー438が回転されるときに指を挟む危険性を軽減する。一実施形態では、プローブ筐体102は、カラー438が締められるときの変形を軽減または防止するのに十分なだけの剛性がある。
インターフェース426の実施形態によって、機械的結合部432および電気コネクタ434の適切な位置合わせが可能になり、さらに、保護しなかった場合にカラー438、へり446および表面456の締め付け動作によって生じる恐れがある加えられる応力から電子機器のインターフェースが保護される。これは、はんだ付けされた端子を有することができる回路基板476に取り付けられた電気コネクタ434、442への応力による損傷が軽減されるまたは取り除かれる、という利点を提供する。さらに、実施形態は、ユーザがデバイス400をプローブ筐体102に連結するまたはそこから切り離すのに道具が必要ないという点で、既知の手法に優る利点を提供する。これによって、オペレータによるデバイス400とプローブ筐体102の比較的簡単な手動での連結および切り離しが可能になる。
インターフェース426によって可能になる比較的多数の遮蔽された電気接続により、比較的多数の機能がAACMM100とデバイス400の間で共有され得るようになる。例えば、AACMM100に配置されたスイッチ、ボタンまたはその他のアクチュエータは、デバイス400の制御に使用可能であり、またはその逆も可能である。さらに、コマンドおよびデータは、電子データ処理システム210からデバイス400に送信され得る。一実施形態では、デバイス400は、基部プロセッサ204のメモリに記憶されるべきまたはディスプレイ328に表示されるべき、記録された画像のデータを送信するビデオカメラである。別の実施形態では、デバイス400は、電子データ処理システム210からデータを受信する画像プロジェクタである。さらに、AACMM100またはデバイス400のどちらかに配置される温度センサは、他方によって共有され得る。本発明の実施形態は、多種多様なアクセサリデバイス400がAACMM100に迅速、簡単かつ確実に結合され得るようにするフレキシブルなインターフェースを提供するという利点をもたらすと理解されたい。さらに、AACMM100とデバイス400の間で機能を共有することができるので、重複がなくなり、したがってAACMM100の寸法、電力消費および複雑性の低減が可能になり得る。
一実施形態において、コントローラ408は、AACMM100のプローブ部材401の動作または機能を変更することができる。例えば、コントローラ408は、デバイス400が取り付けられているときかプローブ筐体102が単体で使用されるときかに、異なるときに異なる色の光を放出する、異なる強さの光を放出する、またはつく/消えるのいずれかを行うようにプローブ筐体102のインジケータライトを変更することができる。一実施形態では、デバイス400は、物体までの距離を測定する測距センサ(図示せず)を含む。この実施形態では、コントローラ408は、物体がプローブチップ118からどのぐらい遠いかをオペレータに示すために、プローブ筐体102のインジケータライトを変更することができる。他の実施形態では、コントローラ408は、レーザスキャナデバイスによって得られる複数の画像に基づいてインジケータライトの色を変更することができる。これは、コントローラ420の要件を簡素化する利点を提供し、アクセサリデバイスの追加による機能のアップグレードまたは向上を可能にする。
図10〜15は、関節アームCMMに動作可能に結合される距離測定デバイスを示す。物体上のある点までの距離は、電磁放射がデバイスから物体上の点まで中を伝搬する空気中の光の速度に少なくとも一部基づいて決定される。空気中の光の速度は、空気の温度、大気圧、相対湿度および二酸化炭素濃度など、空気の特性に応じて決まる。そうした空気の特性は、空気の屈折率に影響を与える。空気中の光の速度は、真空中の光の速度cを屈折率で割ったものに等しい。すなわち、cair=c/nである。本明細書に記載されるような距離測定デバイスは、空気中における光の飛行時間(デバイスから物体に行ってデバイスに戻る光の往復時間)に基づいている。光(または任意のタイプの電磁放射)の飛行時間に基づいて距離を測定する方法は、空気中の光の速度に依存し、したがって、三角測量に基づいた距離の測定方法と簡単に区別される。三角測量に基づいた方法は、光源から特定の方向に沿って光を投射し、次いで、その光を特定の方向に沿ってカメラの画素で遮ることを含む。カメラとプロジェクタの間の距離を調べ、投射角と受光角を合わせることで、三角測量法により、三角形の1つの既知の辺長と2つの既知の角度を用いて物体までの距離を決定することができる。したがって、三角測量法は、空気中の光の速度には直接的には依存しない。
図10〜13を参照すると、図には、レーザスキャナを使用した物体の非接触3次元測定が可能なデバイス500が示されている。一実施形態では、デバイス500は、結合機構およびインターフェース426を介してプローブ部材401に着脱可能に結合される。デバイス500は、プローブ部材401から独立して動作するように構成され得る。他の実施形態では、デバイス500は、プローブ部材401に一体に連結される。
デバイス500は、オペレータがデバイス500を握ってその向きを操作できるようにするハンドル504を有する本体502を含む。インターフェース426は、ハンドル504に近接して配置され、それによってデバイス500がAACMM100に機械的かつ電気的に接続される。一方側には走査ヘッド506が延在する。走査ヘッド506は、光送信器510のための第1の筺体部508、光受光器512およびコントローラ514を有する。光送信器510は、例えばコヒーレントレーザ光など、光源に適した電磁放射エミッタである。レーザ光の波長は、可視または不可視スペクトル内であってよい。一実施形態では、デバイス500は、レーザ検知測距デバイス(LIDAR)である。コントローラ514は、電子データ処理システム210と非同期双方向通信する。一実施形態では、コントローラ514は、評価制御ユニット515、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)517を含む。評価制御ユニット515は、FPGA517と双方向通信するコンピュータプロセッサベースの制御ユニットである。FPGA517は、変調された測定光線Lsを生成するような方法で光送信器510を動作させる。光線Lsは、ミラー522に反射して物体に向かう。評価制御ユニット515は、受光器512からの信号を受信し、距離「d」および反射光線Lrの光度を決定する。例示的な実施形態では、距離は、ターゲットまで往復する出射光の伝搬時間を使用して決定される。換言すると、距離は、測定光線Lsと反射光線Lrの合算した伝搬時間に基づいて決定される。図10では、出射光Lsは、点線で示されている。出射光は、コリメートされた平行光線であり、これは被測定物体に向かって外に進む光線は概ね平行であることを意味する。ターゲットは、協同または非協同のターゲットであってよい。協同ターゲットは、それに衝突する光の大部分を戻すように設計されるターゲットである。協同ターゲットの一般的な例は、金属球の中心に頂点があるキューブコーナー型再帰反射体などの再帰反射ターゲットである。非協同ターゲットは、光線パワーの大部分を戻すようには特に設計されていないものである。非協同ターゲットの一例は、例えば、金属表面またはプラスチック表面である、被測定体の表面である。光を散乱させる非協同ターゲットの場合、例えば、光は、比較的広い角度に広がり、通常、ミラー522いっぱいになる。光線Lrのこの広がった態様は、図10ではなく図14に示されており、本明細書において以下に説明する。図10に示される例の場合、光は、中央光源510から出射され、光受光器512の外側部分を通って戻ってくる。光受光器512の外側部分は、例えば、レンズの外側部分であってよい。再帰反射体のような協同ターゲットの場合、戻ってくる光はコリメートされる。
第1の筺体部508の近くには、駆動装置518のための第2の筺体部516、およびロータ520がある。ミラー522は、第1の筺体508と第2の筺体516によって画成されるギャップ526内にあるロータ520の光送信器510に対向する端部上に配置される。例示的な実施形態では、ミラー522は、光送信器510と光受光器512に対して45度の角度に配置される。駆動装置518は、矢印526で示されるように、軸524まわりにロータ520を回転させるように構成される。一実施形態では、軸524は、光送信器510から出射される測定光線に平行すなわち同一直線上にある。一実施形態では、ギャップ527の片側には、一対の角度付き表面523、525が配置され、それによってスキャナのための視野がより広くなり得る。
動作において、例えばアクチュエータ416を押すなどのオペレータの動作に応答して、デバイス500が光送信器510を作動させる。測定光線Lsは、第1の筺体508から開口509を通って出てミラー522によって反射される。駆動装置518によりミラー522が回転しているので、測定光線Lsは、「扇」形に出射され、したがって、測定光線Lsは、ミラーの1回の回転で物体の概ね平面領域にある実質的に全ての点を照明することができる。オペレータがデバイス500を動かすときにミラーが回転することによって、デバイスによる広い空間領域の測定が可能になる。個々の測定点について距離と強度の情報を相互に関連させるために、駆動装置518は、角度エンコーダ528などの角度トランスデューサを備える。コントローラ514は、距離とエンコーダデータから、各測定点の座標データを決定することができる。デバイス500はAACMM100のプローブ部材401に結合されているので、電子データ処理システム210が、エンコーダ214のデータからデバイス500の位置および向きを決定することができると理解されたい。一実施形態では、コントローラ514は、座標および強度のデータを、バス240を介してプローブ部材401に送信し、それが電子データ処理システム210に送信される。一実施形態では、電子データ処理システムは、アームエンコーダデータと距離データを組み合わせて、各測定対象物体の点ごとに、(AACMM100に対する)X、Y、Z座標データを決定することができる。
一実施形態では、デバイス500は、プローブ部材401から独立して動作可能である。この実施形態では、デバイス500は、さらに、1つ以上の位置デバイス530を含むことができる。位置デバイス530は、例えば、ジャイロセンサ、全地球測位システム(GPS)センサ、コンパスセンサまたは加速度計など、1つ以上の慣性航法センサを含むことができる。そうしたセンサは、コントローラ514に電気的に接続され得る。ジャイロセンサおよび加速度計センサは、単一軸または複数軸のデバイスであってよい。位置デバイス530は、デバイス500がAACMM100から取り外されても、コントローラ514がデバイスの向きを測定または維持することができるように構成される。位置デバイス530のジャイロスコープは、MEMSジャイロスコープデバイス、固体リングレーザデバイス、光ファイバデバイスまたは他のタイプの慣性デバイスであってよい。
デバイス500がAACMM100から取り外される場合、複数の走査から得られた画像を組み合わせる方法が必要となる。デバイス704によって取り込まれた複数の画像を組み合わせる1つの方法は、点群の特徴が合わさるように、必ず、近接する画像の間に少なくとも多少のオーバーラップがあるようにすることである。この整合機能は、上述した慣性航法デバイスによって支援され得る。
デバイス500によって収集された画像の正確な位置合わせを支援するのに使用可能な他の方法は、基準マーカを使用することである。一実施形態では、基準マーカは、1つ以上の測定対象物体上に配置される、例えば円形マーカである、裏が接着性または粘着性を有する小さな粘着性マーカである。特に測定対象物体において位置合わせに使用できる特徴の数が比較的少ない場合、そうしたマーカは、比較的少ない数でも多数の画像を位置合わせするのに有用であり得る。一実施形態では、基準マーカは、検査中の1つ以上の物体に、光のスポットとして投射され得る。例えば、複数の小さな小点を出射することができる小型の可搬プロジェクタが1つ以上の測定対象物体の前に配置され得る。小点を貼り付けるより優れた小点投射の利点は、小点を貼り付けて後で剥がさなくてよいことである。
一実施形態では、デバイス500がAACMM100から取り外される場合、コントローラ514は、動作中のデータを記憶するメモリデバイス(図示せず)を含む。記憶されたデータは、次いで、デバイス500がプローブ部材401に再び結合されたときに電子データ処理システム210に送信される。他の実施形態では、デバイスは、デバイス500が距離および強度のデータを無線でAACMM100または他のコンピュータデバイスに送信することができるようにする通信デバイスを含む。
図14には、非接触測定デバイス500の他の実施形態が示されている。この実施形態では、ミラー522は、ガルバノメータミラーシステム532に置き換えられる。ガルバノメータは、ガルボ534A、534Bとよく称され、電流に応答して動くデバイスである。第1のガルボ534Aを第2のガルボ534Bに直交に配置することにより、ガルボ534A、534Bは、2つの軸538、540まわりにミラー536A、536Bをそれぞれ動かすことができる。一実施形態では、軸538、540は、互いに直交し、ミラー536A、536Bも互いに直交する。その結果、測定光線Lsは、径方向に扇形に広がった線ではなく、物体上の領域541内にある点を照明するように向けられ得る。一実施形態では、ガルボ534A、534Bは、コントローラ514に電気的に接続される。一実施形態では、個々の測定点についての距離および強度の情報を相互に関連させるために、各ガルボは、関連のガルボ534の位置を測定する角度エンコーダ524などの角度トランスデューサを含む。他の実施形態では、角度は、各ガルボに印加される電流に基づいて決定される。ターゲット541は、協同または非協同タイプのターゲットであってよいが、図14には、ターゲットが、光を散乱させるターゲットスポット541を有する非協同ターゲットである場合に起こる光線の広がりが示されている。そうした散乱は、例えば、拡散的に散乱させる面で起こる。この場合、光は、復路で広がり、受光器512の外側部分に入る。
一実施形態では、コントローラ514は、物体上の点までの距離を決定し、それをエンコーダ542のデータと相互に関連させてデバイス500からの3次元座標データ(例えば、X、Y、Z)を決定する。この座標データは、強度データと一緒に、バス240を介してプローブ部材401に送信される。一実施形態では、電子データ処理システムは、アームエンコーダデータをガルボからの距離データおよび角度データと組み合わせて、各測定物体の点ごとに(AACMM100に対する)X、Y、Zの座標データを決定することができる。
一実施形態では、ガルボ534Bはなく、1つのガルボ534Aしか使用されず、したがって、光線は二次元ではなく一次元に沿って動かされる。この場合、非接触測定デバイス500は、オペレータによって、両方の次元に沿って3次元座標を得るように動かされる。
上述したように、デバイス500は、デバイス500がプローブ部材401から分離され独立して動作する場合でも座標データの取得を可能にする、例えば慣性航法デバイスのような位置デバイス530を含むことができる。
図15には、非接触測定デバイス500の他の実施形態が示されている。この実施形態では、ミラーは、微小電気機械システム(MEMS)デバイス544である。一実施形態では、MEMSデバイス544は、半導体デバイス548に取り付けられたミラー546を含む。一実施形態では、MEMSシステム544は、Mirrorcle Technologies,Inc.の24本のピンを有するチップ上に取り付けられた2軸走査ミラーである。MEMSシステムは、容量性プレートの両端の高い電位差を使用して、ミラー546を2つの直交する軸550、552まわりに動かす。例示的な実施形態では、MEMSシステムは、各軸について−10°〜+10°の走査角度にミラー546を回転させることができる。上述したガルボミラーシステムと同様に、MEMSシステム544は、線ではなく領域541内にある測定点の照明を可能にする。
例示的な実施形態では、ミラー546の向きは、印加された電圧に正比例する。これによって、コントローラ514が、距離および強度のデータを、印加された電圧に基づいたミラー546の角度と相互に関連させて測定物体の点の座標データ(X、Y、Z)を決定することができるので、エンコーダがなくてもよいという利点が提供される。この座標データは、強度データと一緒にバス240を介してプローブ部材401に送信される。一実施形態では、電子データ処理システムは、アームエンコーダデータと距離および強度のデータを組み合わせて、各測定物体の点ごとに(AACMM100に対する)X、Y、Z座標データを決定することができる。
他の実施形態では、MEMSデバイス546は、所望の方向に回転され得る小さなミラー要素のアレイを含む。
上述したように、デバイス500は、プローブ部材401からデバイス500が分離され独立して動作する場合でも座標データの取得を可能にする、例えば慣性航法デバイスのような位置デバイス530を含むことができる。
本明細書の実施形態では、デバイス500の長手方向軸に直交する測定光線を出射するようなデバイス500が例示されているが、これは例示を目的とするものであり、特許請求される本発明はそのように限定されるべきではないと理解されたい。他の実施形態では、測定光線は、デバイス500の端部から(例えば、デバイス500の長さに平行に)出射される。さらに他の実施形態では、測定光線は、デバイス500の長手方向軸に対してある角度に出射される。
本発明を例示的な実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更が加えられてよく、本発明の構成要素が均等物に置き換えられてもよいことが当業者には理解されよう。さらに、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく様々な変形が加えられよい。したがって、本発明は、本発明を実施するのに企図される最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲内に入る全ての実施形態を含むものとする。さらに、用語「第1の」、「第2の」などの使用は、いかなる順序または重要性も表す意図はなく、むしろ用語「第1の」、「第2の」などは一構成要素を他のものと区別するのに使用される。さらに、用語「a」、「an」などの使用は、量の限定を表す意図はなく、むしろ言及されるアイテムの少なくとも1つの存在を表している。
Claims (26)
- 空間にある物体の3次元座標を測定する可搬型関節アーム座標測定機であって、
基部と、
位置信号を生成する少なくとも1つの位置トランスデューサをそれぞれ含む複数の連結されたアームセグメントを含み、手動で位置決めすることができ、互いに反対にある第1の端部および第2の端部を有し、前記基部に回転可能に結合されるアーム部と、
前記少なくとも1つの位置トランスデューサからの前記位置信号を受信する電子回路と、
前記第1の端部に結合されるプローブ部材と、
前記プローブ部材に結合され、少なくとも1つの測定光線を送るように構成される電磁放射送信器および少なくとも1つの反射光線を受けるように構成される受光器を有し、前記少なくとも1つの測定光線だけでなく前記少なくとも1つの反射光線も反射するように配置されるミラーを有し、前記少なくとも1つの測定光線と前記少なくとも1つの反射光線の合算された伝搬時間および空気中の光の速度に少なくとも一部基づいて前記物体までの距離を決定するように構成されるコントローラをさらに有する非接触3次元測定デバイスと、
前記電子回路に電気的に接続され、前記位置トランスデューサからの前記位置信号の受信および前記コントローラからの測定された距離の受信に応答して、前記物体上の点についての一組の3次元座標を決定するように構成されるプロセッサと、
を備えることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項1に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記非接触3次元測定デバイスが、
ある期間にわたって複数の測定光線を送り、
前記期間にわたって複数の反射光線を受け、
前記複数の測定光線の送出および前記複数の反射光線の受光に応答して複数の組の3次元座標を決定する、
ように構成されることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項1に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記ミラーが、軸まわりに動くことができることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項3に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記非接触3次元測定デバイスが、前記ミラーに結合されるロータと、前記ロータを前記軸まわりに回転させるように構成される駆動装置とをさらに含むことを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項3に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記ミラーが、ガルバノメータミラーであることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項5に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記ガルバノメータミラーが、第1のガルボデバイスと、第2のガルボデバイスとを含み、前記第1のガルボデバイスおよび前記第2のガルボデバイスが、前記ミラーを2つの軸まわりに動かすように直交配置にあることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項3に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記ミラーが、微小電気機械システムミラーであることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項7に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記微小電気機械システムミラーが、2つの直交する軸まわりに動くように構成されることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項1に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記電磁放射送信器が、レーザであることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項1に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記プローブ部材に結合される接触測定デバイスをさらに備えることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項10に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記プロセッサが、非接触測定デバイス内に配置されることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項1に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記非接触3次元測定デバイスが、前記プローブ部材に着脱可能に結合されることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 空間にある物体の3次元座標を測定する可搬型の関節アーム座標測定機の動作方法であって、
位置信号を生成する少なくとも1つの位置トランスデューサをそれぞれ含む複数の連結されたアームセグメントを含み、手動で位置決めすることができ、互いに反対にある第1の端部および第2の端部を有するアーム部を用意するステップと、
前記位置トランスデューサからの前記位置信号を電子回路で受信するステップと、
前記電子回路に電気的に接続され、電磁放射送信器、センサおよび可動の第1のミラーを有する非接触測定デバイスを用意するステップと、
前記第1のミラーを動かすステップと、
前記第1のミラーにより電磁放射の測定光線を前記物体に向けて反射するステップと、
前記第1のミラーにより電磁放射の反射光線を受けそれを前記センサに伝達するステップと、
前記センサによって受けられた前記電磁放射の反射光線から、前記測定光線と前記反射光線の合算された伝搬時間および空気中の光の速度の少なくとも一部に基づいて、前記物体までの距離を決定するステップと、
前記決定された距離および前記位置信号の少なくとも一部に基づいて、前記物体上の点の3次元座標を決定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記第1のミラーを動かすステップが、前記第1のミラーを第1の軸まわりに回転させることを含むことを特徴とする方法。 - 請求項14に記載の方法であって、
前記第1のミラーを第2の軸まわりで移動させるステップをさらに含むことを特徴とする方法。 - 請求項14に記載の方法であって、
可動の第2のミラーを用意するステップと、
前記第2のミラーを第2の軸まわりに回転させるステップと、
前記第2のミラーにより前記電磁放射の測定光線を前記第1のミラーに向けて反射するステップと、
前記第1のミラーにより前記反射光線を受け、それを前記第2のミラーに送るステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。 - 請求項14に記載の方法であって、
ガルボデバイスを用いて前記第1のミラーを回転させることをさらに含むことを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記ミラーが、微小電気機械システムミラーであることを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記第1の端部に結合される接触測定デバイスを用意するステップと、
前記接触測定デバイスにより、前記物体上の第2の点の3次元座標を測定するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記電磁放射送信器を用意するステップにおいて、前記電磁放射送信器が、レーザデバイスであることを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
測定光線を反射する前に、前記手動で位置決めすることができるアーム部から前記非接触測定デバイスを分離することをさらに含むことを特徴とする方法。 - 空間にある物体の3次元座標を測定する可搬型関節アーム座標測定機であって、
基部と、
位置信号を生成する少なくとも1つの位置トランスデューサをそれぞれ含む複数の連結されたアームセグメントを含み、手動で位置決めすることができ、互いに反対にある第1の端部および第2の端部を有し、前記基部に回転可能に結合されるアーム部と、
前記少なくとも1つの位置トランスデューサからの前記位置信号を受信する電子回路と、
前記アーム部に着脱可能に結合され、光源および光受光器を有し、前記光源から出射された第1の光線を反射し前記物体に反射した第2の光線を反射するように構成されるミラーを有し、前記第1の光線と前記第2の光線の合算された伝搬時間および空気中の光の速度の少なくとも一部に基づいて前記物体までの距離を決定するように構成される非接触測定デバイスと、
電子回路に電気的に接続され、前記位置トランスデューサからの前記位置信号の受信および測定された距離の受信に応答して、前記物体上の点についての3次元座標を決定するように構成されるプロセッサと、
を備えることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項22に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記ミラーが、前記光源に対して45度の角度に配置され、前記第1の光線と実質的に同一直線上にある軸まわりに回転することを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項22に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記ミラーが、2つの直交する軸まわりに回転することを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項22に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記ミラーがガルバノメータミラーであることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。 - 請求項22に記載の可搬型関節アーム座標測定機であって、
前記ミラーが、微小電気機械システムミラーであることを特徴とする可搬型関節アーム座標測定機。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/493,639 | 2012-06-11 | ||
US13/493,639 US8875409B2 (en) | 2010-01-20 | 2012-06-11 | Coordinate measurement machines with removable accessories |
PCT/US2013/040321 WO2013188026A1 (en) | 2012-06-11 | 2013-05-09 | Coordinate measurement machines with removable accessories |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015522805A true JP2015522805A (ja) | 2015-08-06 |
Family
ID=48468838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015516023A Pending JP2015522805A (ja) | 2012-06-11 | 2013-05-09 | 着脱可能なアクセサリを有する座標測定機 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015522805A (ja) |
CN (1) | CN104350356A (ja) |
DE (1) | DE112013002892T5 (ja) |
GB (1) | GB2517880B (ja) |
WO (1) | WO2013188026A1 (ja) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006031580A1 (de) | 2006-07-03 | 2008-01-17 | Faro Technologies, Inc., Lake Mary | Verfahren und Vorrichtung zum dreidimensionalen Erfassen eines Raumbereichs |
DE102009015920B4 (de) | 2009-03-25 | 2014-11-20 | Faro Technologies, Inc. | Vorrichtung zum optischen Abtasten und Vermessen einer Umgebung |
US9551575B2 (en) | 2009-03-25 | 2017-01-24 | Faro Technologies, Inc. | Laser scanner having a multi-color light source and real-time color receiver |
DE102009057101A1 (de) | 2009-11-20 | 2011-05-26 | Faro Technologies, Inc., Lake Mary | Vorrichtung zum optischen Abtasten und Vermessen einer Umgebung |
US9163922B2 (en) | 2010-01-20 | 2015-10-20 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measurement machine with distance meter and camera to determine dimensions within camera images |
US9607239B2 (en) | 2010-01-20 | 2017-03-28 | Faro Technologies, Inc. | Articulated arm coordinate measurement machine having a 2D camera and method of obtaining 3D representations |
US9628775B2 (en) | 2010-01-20 | 2017-04-18 | Faro Technologies, Inc. | Articulated arm coordinate measurement machine having a 2D camera and method of obtaining 3D representations |
DE102010020925B4 (de) | 2010-05-10 | 2014-02-27 | Faro Technologies, Inc. | Verfahren zum optischen Abtasten und Vermessen einer Umgebung |
US9168654B2 (en) | 2010-11-16 | 2015-10-27 | Faro Technologies, Inc. | Coordinate measuring machines with dual layer arm |
DE102012100609A1 (de) | 2012-01-25 | 2013-07-25 | Faro Technologies, Inc. | Vorrichtung zum optischen Abtasten und Vermessen einer Umgebung |
DE112013003076T5 (de) * | 2012-06-15 | 2015-03-12 | Faro Technologies, Inc. | Koordinatenmessgeräte mit entfernbaren Zusatzteilen |
US8997362B2 (en) | 2012-07-17 | 2015-04-07 | Faro Technologies, Inc. | Portable articulated arm coordinate measuring machine with optical communications bus |
US10067231B2 (en) | 2012-10-05 | 2018-09-04 | Faro Technologies, Inc. | Registration calculation of three-dimensional scanner data performed between scans based on measurements by two-dimensional scanner |
DE102012109481A1 (de) | 2012-10-05 | 2014-04-10 | Faro Technologies, Inc. | Vorrichtung zum optischen Abtasten und Vermessen einer Umgebung |
US9513107B2 (en) | 2012-10-05 | 2016-12-06 | Faro Technologies, Inc. | Registration calculation between three-dimensional (3D) scans based on two-dimensional (2D) scan data from a 3D scanner |
DE102015122844A1 (de) | 2015-12-27 | 2017-06-29 | Faro Technologies, Inc. | 3D-Messvorrichtung mit Batteriepack |
US10239178B2 (en) * | 2016-10-17 | 2019-03-26 | Virtek Vision International, ULC | Laser projector with dynamically adaptable focus |
CN107121062A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-09-01 | 苏州笛卡测试技术有限公司 | 一种机器人三维扫描装置及方法 |
CN107144236A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-08 | 西安交通大学苏州研究院 | 一种机器人自动扫描仪及扫描方法 |
WO2022011050A1 (en) * | 2020-07-07 | 2022-01-13 | Gamma Scientific Inc. | Retroreflectometer for non-contact measurements of optical characteristics |
CN115854889B (zh) * | 2023-03-08 | 2023-06-06 | 上海拜安传感技术有限公司 | 一种接触式位移测量装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003069277A1 (en) * | 2002-02-14 | 2003-08-21 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine with integrated line laser scanner |
WO2008003436A1 (en) * | 2006-07-03 | 2008-01-10 | Faro Technologies, Inc. | A method and an apparatus for capturing three-dimensional data of an area of space |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5611147A (en) * | 1993-02-23 | 1997-03-18 | Faro Technologies, Inc. | Three dimensional coordinate measuring apparatus |
US5402582A (en) * | 1993-02-23 | 1995-04-04 | Faro Technologies Inc. | Three dimensional coordinate measuring apparatus |
DE102008014275B4 (de) * | 2008-02-01 | 2017-04-13 | Faro Technologies, Inc. | Vorrichtung zum Bestimmen einer Entfernung zu einem Objekt |
EP2108917B1 (en) * | 2008-04-07 | 2012-10-03 | Leica Geosystems AG | Articulated arm coordinate measuring machine |
US8630314B2 (en) * | 2010-01-11 | 2014-01-14 | Faro Technologies, Inc. | Method and apparatus for synchronizing measurements taken by multiple metrology devices |
CN101806574B (zh) * | 2010-04-23 | 2012-05-30 | 浙江大学 | 可重构关节臂式坐标测量机 |
-
2013
- 2013-05-09 GB GB1500230.6A patent/GB2517880B/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-05-09 WO PCT/US2013/040321 patent/WO2013188026A1/en active Application Filing
- 2013-05-09 CN CN201380030405.3A patent/CN104350356A/zh active Pending
- 2013-05-09 DE DE112013002892.1T patent/DE112013002892T5/de not_active Withdrawn
- 2013-05-09 JP JP2015516023A patent/JP2015522805A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003069277A1 (en) * | 2002-02-14 | 2003-08-21 | Faro Technologies, Inc. | Portable coordinate measurement machine with integrated line laser scanner |
JP2005517914A (ja) * | 2002-02-14 | 2005-06-16 | ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド | 内蔵ラインレーザスキャナを備えた携帯可能な座標測定装置 |
WO2008003436A1 (en) * | 2006-07-03 | 2008-01-10 | Faro Technologies, Inc. | A method and an apparatus for capturing three-dimensional data of an area of space |
JP2009541758A (ja) * | 2006-07-03 | 2009-11-26 | ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド | 空間エリアの3次元データを捕捉する方法及び装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013188026A1 (en) | 2013-12-19 |
CN104350356A (zh) | 2015-02-11 |
GB2517880B (en) | 2018-07-11 |
GB2517880A (en) | 2015-03-04 |
GB201500230D0 (en) | 2015-02-25 |
DE112013002892T5 (de) | 2015-02-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8875409B2 (en) | Coordinate measurement machines with removable accessories | |
JP2015522805A (ja) | 着脱可能なアクセサリを有する座標測定機 | |
US11262194B2 (en) | Triangulation scanner with blue-light projector | |
JP5925244B2 (ja) | 関節アーム座標測定機 | |
US9500469B2 (en) | Laser line probe having improved high dynamic range | |
JP6099675B2 (ja) | バーコード識別による検査方法 | |
US9163922B2 (en) | Coordinate measurement machine with distance meter and camera to determine dimensions within camera images | |
US8677643B2 (en) | Coordinate measurement machines with removable accessories | |
JP5816773B2 (ja) | 取り外し可能なアクセサリーを備える座標測定マシン | |
US20140002608A1 (en) | Line scanner using a low coherence light source | |
US20140202016A1 (en) | Coordinate measurement machine with distance meter used to establish frame of reference | |
WO2014152184A1 (en) | Method of determining a common coordinate system for an articulated arm coordinate measurement machine and a scanner | |
CN104040285B (zh) | 具有可拆卸附件的坐标测量机 | |
JP2015184279A (ja) | 基準フレームを確立するために使用される距離計を備える座標測定機 | |
WO2016081235A1 (en) | Coordinate measurement machine with distance meter and camera to determine dimensions within camera images |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160414 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170215 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170328 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20171121 |