JP2020535439A

JP2020535439A - 物体のさまざまな特性を測定するためのシステムおよび方法

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Publication number: JP2020535439A
Application number: JP2020518083A
Authority: JP
Inventors: ディミターデイヴィッド
Original assignee: ヘキサゴンメトロロジー，インコーポレイテッド
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-12-03
Also published as: EP3688408A1; CN111164378A; WO2019067774A1; US20190094010A1

Abstract

物体のさまざまな特性を測定する方法を実施するように適応された装置であって、方法は、連結アーム座標測定機の端部に第１の測定装置を取り付け、第１の装置を使用して物体の表面の三次元座標を測定し、連結アーム座標測定機の端部に第２の測定装置を取り付け、三次元座標が測定された後、第２の測定装置を使用して物体の第２の特性を測定することを含む。

Description

本発明は、座標測定機、特にさまざまなタイプのスキャナを備える座標測定機に関する。

座標測定機（ＣＭＭ）および連結アーム座標測定機とも呼ばれる、直線測定システムは、極めて正確な幾何学的情報を生成するために使用される。一般的に、これらの機器は、品質制御、電子レンダリングおよび／または複製において使用するための物体の構造的特性をキャプチャする。座標データ取得のために使用される従来の装置の一例は、可搬式座標測定機（ＰＣＭＭ）であり、可搬式座標測定機は、装置の測定範囲内において極めて正確な測定を行うことができる可搬式装置である。このような装置はしばしば、アームの一端に取り付けられたプローブを有する。アームは、回転可能な継手によって接続された複数のアーム部材を有する。プローブと反対側のアーム端部は、通常、可動ベースに連結されている。しばしば、継手は、１つの回転自由度に分解され、各回転自由度は、専用の回転トランスデューサを用いて測定される。測定の間、アームのプローブは、通常、オペレータによって測定範囲におけるさまざまなポイントへ手動で移動させられる。測定される各ポイントにおいて、各継手の位置は、任意の瞬間に決定されなければならない。したがって、各トランスデューサは、その自由度における継手の移動に従って変化する電気信号を出力する。通常、プローブも信号を生成する。これらの位置信号およびプローブ信号は、アームを通じてレコーダ／アナライザへ送信される。次いで、位置信号は、測定範囲内のプローブの位置を決定し、これにより、（例えば、プローブによって接触されたときまたはプローブによってその他の手段によって検出されたとき）測定される物体における位置も決定するために使用される。例えば、引用することによってその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第５８２９１４８号明細書および米国特許第７１７４６５１号明細書を参照されたい。

ＰＣＭＭは、光学式またはレーザスキャナと組み合わせて益々使用されている。このような用途において、光学式またはレーザスキャナは、通常、光学系、レーザまたはその他の光源、センサおよびエレクトロニクスを有し、これらはすべて１つのボックスに収納されている。したがって、スキャナボックス自体は、ＰＣＭＭのプローブ端部（例えば、プローブの１つの側）に結合されている。この形式において、二次元および／または三次元のデータをレーザスキャナによって収集することができ、ＰＣＭＭによって生成された位置信号と組み合わせることができる。例えば、米国特許第７２４６０３０号明細書を参照されたい。

このようなＰＣＭＭおよびレーザスキャナの組み合わせは有効である。上述のように、ＰＣＭＭの目的は、極めて正確な測定を行うことである。したがって、このような装置の精度および能力を高める必要性が継続している。

本発明の１つの態様は、このような従来技術のシステムが複数の非効率性を有することの理解である。例えば、表面下の特性（例えば、超音波を使用して）、表面の組成についてのデータ（例えば、分光結像または過分光結像を使用して）、表面粗さ、表面硬さまたはその他のデータなどの、物体の表面における幾何学的座標以外のものを測定するためにＰＣＭＭを使用することが望ましいことがある。さらに、このデータを対応する座標データと関連させることができることが望ましい可能性がある。したがって、例えば、表面の幾何学的形状以外の物体のさまざまな特性を含む、測定される物体のより完全な描写を生成することができる。

１つの実施の形態において、物体のさまざまな特性を測定する方法が提供される。第１の測定装置を、連結アーム座標測定機の一端に取り付けることができ、物体の表面の三次元座標を、第１の測定装置を使用して測定することができる。次いで、第２の測定装置を、連結アーム座標測定機の端部に取り付けることができ、三次元座標が測定された後に、物体の第２の特性を、第２の測定装置を使用して測定することができる。

別の実施の形態において、物体のさまざまな特性を測定する方法を提供することができる。物体の表面の三次元座標を、座標測定装置を使用して測定することができる。次いで、第２の測定装置を、座標測定装置に取り付けることができ、三次元座標が測定された後に、物体の第２の特性を、第２の測定装置を使用して測定することができる。

別の実施の形態において、物体の表面ジオメトリおよび物体の少なくとも１つの別の特性を測定するように構成された装置は、座標測定装置、第２の測定装置および１つまたは複数のプロセッサを含むことができる。座標測定装置は、少なくとも座標測定装置の一部の位置および向きを測定することによって、物体の表面の三次元座標データを測定するように構成することができる。座標測定装置は、座標測定装置が第２の測定装置の位置および向きを測定することができるように、第２の測定装置を収容するように構成された取り付け部分も有することができる。第２の測定装置を、取り付け部分に取り付けることができ、複数の位置において、物体の表面の三次元座標データと異なる物体の特性を測定するように構成することができる。１つまたは複数のプロセッサは、第２の測定装置によって収集されたデータを、適切な三次元座標に関連させるために、物体の表面の三次元座標データと、第２の測定装置の測定された位置および向きとを使用するように構成することができる。

これらの実施の形態のすべてが、開示された本発明の範囲に含まれることが意図されている。本発明のこれらの実施の形態およびその他の実施の形態は、添付の図面を参照した好ましい実施の形態の以下の詳細な説明から当業者に容易に明らかになるであろう。発明は、いかなる開示された特定の好ましい実施の形態にも限定されない。加えて、個々の実施の形態は、上記に説明した利点のすべてまたはいずれかを提供する必要はない。

発明の別の目的、特徴および利点は、発明の例示的な実施の形態を示した添付の図面に関連した以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

レーザスキャナを備えるＣＭＭアームの１つの実施の形態の斜視図である。図１のＣＭＭアームの側面図である。図１のＣＭＭアームの平面図である。図１のＣＭＭアームの座標取得部材の斜視図である。図２の座標取得部材の側面図である。図２の座標取得部材の平面図である。２Ｃ−２Ｃに沿った、図２の座標取得部材の縦断面図である。図２の座標取得部材の分解された側面図である。３Ａ−３Ａに沿った、図３の非接触座標検出装置の背面図である。３Ｂ−３Ｂに沿った、図３の座標取得部材の本体の正面図である。ロッキングピースも分解された、図３の座標取得部材の分解された正面斜視図である。図４Ａの座標取得部材の分解された後側斜視図である。ＣＭＭアームに取り付けられたさまざまなスキャニング装置の斜視図である。ＣＭＭアームに取り付けられたさまざまなスキャニング装置の斜視図である。ＣＭＭアームに取り付けられたさまざまなスキャニング装置の斜視図である。ＣＭＭアームに取り付けられたさまざまなスキャニング装置の斜視図である。ＣＭＭアームに取り付けられたさまざまなスキャニング装置の斜視図である。物体の特性を測定する方法を示すフローチャートである。物体の特性を測定する方法を示すフローチャートである。物体において測定されたポイントを示す、使用者に対して表示されるイメージの１つの実施の形態である。

図１〜図１Ｂは、連結アーム可搬式座標測定機（ＰＣＭＭ）１の１つの実施の形態を示している。例示した実施の形態において、ＰＣＭＭ１は、ベース１０と、複数の剛性のアーム部材２０と、座標取得部材５０と、剛性のアーム部材２０を互いにかつベース１０および座標取得部材５０に接続した複数の連結部材３０〜３６とを有する。各連結部材３０〜３６は、１つまたは複数の回転および／または角度の自由度を与える継手を提供するように構成されている。さまざまな連結部材３０〜３６によって、ＰＣＭＭ１をさまざまな空間的向きにおいて整列させることができ、これにより、三次元空間における座標取得部材５０の精密な位置決めおよび向き付けを可能にする。したがって、座標取得部材５０は、物体の表面における幾何学的または三次元データなどの１つまたは複数の特定の位置を測定するために使用することができる。

剛性のアーム部材２０および座標取得部材５０の位置は、手動による方法、ロボットによる方法、ロボットに準ずる方法および／またはあらゆるその他の調節方法を用いて調節されてもよい。１つの実施の形態において、ＰＣＭＭ１には、さまざまな連結部材３０〜３６によって、７つの回転運動軸線が提供されている。しかしながら、使用されてもよい運動軸線の数に厳格な制限はなく、より少ないまたは付加的な運動軸線がＰＣＭＭ設計に組み込まれてもよいことが認められるであろう。

図１に示されたＰＣＭＭ１の実施の形態において、連結部材３０〜３６は、それらの作動に基づいて２つの機能的グループ、すなわち、１）特定の伝達部材に関連した回転運動を可能にする連結部材３０，３２，３４，３６（以下では「回転継手」と呼ぶ）と、２）２つの隣接する部材の間または座標取得部材５０とその隣接する部材との間に形成された相対角度の変化を可能にする連結部材３１，３３，３５（以下では「ヒンジ継手」と呼ぶ）とに分けることができる。回転継手は、選択的に、少なくとも３６０度までの運動範囲を提供することができ、さらに、選択的に、（回転継手が、停止することなく同じ方向に連続的に回転することができるように）無限の回転を提供することができる。通常のヒンジのようなヒンジ継手は、通常、異なる角度における広範囲のさまざまな箇所に到達するようにアームにおける十分な柔軟性を提供するために、３６０度に近いが、３６０度未満の運動範囲を有する。例示した実施の形態は、７つの運動軸線を形成するように位置決めされた４つの回転継手と３つのヒンジ継手とを有するが、その他の実施の形態において、ＰＣＭＭにおいて異なる運動特性を達成するためにヒンジ継手および回転継手の数および位置を変更することができる。例えば、６つの運動軸線を備える実質的に同じ装置は、単に、座標取得部材５０と、隣接する連結部材２０との間の回転継手３０を有さないことができる。さらに別の実施の形態において、回転継手およびヒンジ継手を、異なる組み合わせにおいて組み合わせかつ／または使用することができる。

図２および図３に示したように、座標取得部材５０は、選択された物体の表面と接触しかつプローブの接触に基づき三次元座標データなどの表面の幾何学的データを生成するように構成された、接触感知部材またはプローブ５５（本明細書に記載されたその他の構成部材の機能を低減することなく非接触スキャニングのみが予定されているならば取り外すことができるまたはさもなければ設けられない、ハードプローブとして示されている）を選択的に有する。この座標データは、例えば、アームの位置、ひいてはプローブの位置を示す連結アームにおける他のセンサとの組み合わせにおいて生成することができる。例示した実施の形態において、座標取得部材５０は、三次元座標データを取得するために、選択された物体との直接接触を必ずしも必要としない、非接触スキャニングおよび検出構成部材をも有する。示したように、非接触スキャニング装置は、直接物体接触なしに三次元座標データを得るために使用されてもよい非接触座標検出装置６０（レーザ座標検出装置／レーザスキャナとして示されている）を有する。接触感知プローブ、非接触スキャニング装置、レーザスキャニング装置、構造化された光スキャナ、接触検出のためにひずみゲージを用いるプローブ、接触検出のために圧力センサを用いるプローブ、位置決めのために赤外線ビーム用いる装置、および静電的に応答するように構成されたプローブを含むさまざまな座標取得部材構成が、座標取得のために用いられてもよいことが認められるであろう。さらに、幾つかの実施の形態において、座標取得部材５０は、１つ、２つ、３つまたは４つ以上の座標取得機構を有することができる。超音波スキャナ、Ｘ線スキャナ、または測定される物体の表面の内部の幾何学的特性を測定することができるその他のスキャナなどの、その他のスキャニング装置を使用することもできる。したがって、以下の説明では、ＰＣＭＭ１に取り付けられた非接触座標検出装置６０が示されるが、表面において座標を測定しないまたは全く座標を測定しないその他の装置を使用することもできる。図５〜図９は、ＰＣＭＭに取り付けられたさまざまな異なる測定およびスキャニング装置を示している。例えば、図５は、接触プローブ５０Ａおよびピストルグリップハンドルを備えるＰＣＭＭ１Ａを示している。図６は、ピストルグリップハンドルを備えない接触プローブ５０Ｂを備えるＰＣＭＭ１Ｂを示している。図７は、接触プローブ、レーザスキャナ５０Ｃおよびピストルグリップハンドルを備えるＰＣＭＭ１Ｃを示している。図８は、ピストルグリップハンドルを備えない、接触プローブおよびレーザスキャナを備えるＰＣＭＭ１Ｄを示している。図９は、構造化された光スキャナ５０Ｅおよびピストルグリップハンドルを備えるＰＣＭＭ１Ｅを示している。

さらに、分光および過分光結像器、粗さセンサ、硬さセンサ、超音波センサおよび渦電流センサなどの、表面幾何学的データを測定しないが、代わりに物体の非幾何学的特性または物体の表面の内部の幾何学的特徴を測定するスキャニング装置を含むこともできる。非幾何学的特性は、色、化学的特性、粗さ、硬さ、および表面の内部の空所およびき裂などの特徴を含むことができる。特に、非幾何学的特性は、非接触座標検出装置６０におけるカメラによって既に検出されることがある、色などの、標準的なカメラから求めることができる特性とは異なることができる。これらの非幾何学的センサから取得されたデータは、さらに、ＰＣＭＭ１（ひいてはスキャニング装置）の既知の位置および向きならびに（別々に測定することができる）物体の表面の既知のジオメトリを用いて幾何学的位置と関連させられることができる。例えば、分光二次元イメージにおけるピクセルは、スキャニング装置の既知の位置および物体の既知の形状および位置を用いて、物体における測定された三次元の位置と関連させられることができる。イメージにおけるピクセルは、イメージを捕捉するカメラまたはその他のセンサの中心点を起点とし、ピクセルの位置およびセンサの向きによって決定される角度で延びる光線に沿ったどこかの箇所に対応することが既知であることができる。光線が通過する（潜在的にＰＣＭＭ１によって測定される）物体における最も近い三次元座標を、ピクセルと関連させられるように求めることができる。類似の技術を、（例えば、二次元イメージとして）二次元領域上の複数のデータを生成する他の測定装置と共に使用することができる。複数の位置における物体のこのような非幾何学的データを、物体における特定の三次元座標と関連させることは、物体のジオメトリも直接測定していないと、より困難である。

同様に、一度に１つの位置において測定されたデータを、接触感知部材５５と共に使用するために類似の形式でＰＣＭＭ１を用いて求めることができる。例えば、超音波センサまたは渦電流センサはデータを記録することができ、このデータを、ＰＣＭＭ１の配置および位置に従って、測定される物体における三次元位置と関連させることができる。

図１０に示した１つの例において、接触プローブまたは非接触スキャニング装置などの幾何学的測定装置を、ＰＣＭＭ１に取り付け、物体の表面における三次元座標データを測定するために使用することができる。次いで、この幾何学的測定装置を取り外し、物体の非幾何学的特性を測定する装置などの第２のスキャニング装置と交換することができ、物体の第２の特性を第２のスキャニング装置によって測定することができる。このプロセスを、第３のスキャニング装置、第４のスキャニング装置などのために反復することができる。さらに、付加的なスキャニング装置を、物体の表面における三次元座標データを測定するために選択的に使用することができる。例えば、第１および第２のスキャニング装置は両方とも、（構造化された光スキャナ、次いでレーザスキャナなどを用いて）表面における三次元座標データを測定してもよく、次いで、表面の非幾何学的特性を測定することができる。

特に、幾つかの実施の形態において、１つのスキャニング装置を別のスキャニング装置と交換するステップが不要であるように、複数のスキャニング装置を同時にＰＣＭＭ１に取り付けることが可能であることがある。さらに、１つの装置がより正確に測定し、別の装置がより正確でないが、より迅速に測定するなどの場合に、幾何学的特性を測定するための複数の装置を使用することが望ましいことがある。これにより、使用者は、どの装置がＰＣＭＭ１に取り付けられているかを変更する必要なく、大きな面積をより不正確に、小さな面積をより正確に測定することができる。

これらのさまざまなスキャニング装置を使用することによって、測定される物体のより完全なモデルを生成することができる。例えば、以前は、測定されたデータは物体の表面におけるジオメトリのみを示していたが、今では、表面内部き裂、開放空間、材料における不連続、または表面内部のその他の特性を含む、物体の完全な幾何学的描写を生じることができる。例えば、ＰＣＭＭ１に取り付けることができる超音波センサ、渦電流センサまたはＸ線センサを用いて、表面内部の特徴を測定することができる。さらに、付加的なセンサによって測定することができる材料特性、テクスチャ、硬さ、色およびその他の特性などの付加的な特性を、物体のモデルに含むことができる。

装置のオペレータが、物体全体が測定されたかどうか、特に幾つかの測定が物体の表面内部においてなされたかどうかを認識することが困難であることがある。幾つかの実施の形態において、装置は、まず、物体の内部空間の範囲をも求めるために十分な物体の表面のモデルを生成するために物体の表面における幾何学的座標を測定するために使用することができる。次いで、この幾何学的データを、物体の内部のモデルを生成するために、ＰＣＭＭ１（座標取得部材５０、取り付けられた特定のスキャニング装置またはＰＣＭＭのベースなど）におけるまたはＰＣＭＭと電子通信する別個の計算装置におけるプロセッサによって利用することができる。次いで、このモデルは、物体の表面のすべて（および選択的に物体の内部のすべてを含む）または物体の所望の部分のすべてにわたる特定の特性を測定するためにどこで付加的な測定がなされる必要があるかをＰＣＭＭ１のオペレータに示すためにプロセッサによって利用することができる。プロセッサは、選択的に、物体全体または物体の所望の部分の測定がいつ完了したかを示すこともできる。図１２は、使用者に表示することができるイメージを示しており、このイメージは、物体１００の１つの実施の形態において測定された箇所１１０を示しており、測定された三次元座標に基づいて物体の形状を求めることができる。

例えば、幾つかの実施の形態において、ＰＣＭＭ１は、測定される物体のイメージに重ね合わされた特定のシンボルまたは色によって物体の表面内部の位置を示すことなどによって、どこで付加的な測定がなされる必要があるかをＰＣＭＭのオペレータに示すことができるディスプレイ４３を有することができる（または別個のディスプレイと通信することができる）。別の実施の形態において、ディスプレイは、測定されていない物体のあらゆる部分を測定するために、存在すべきＰＣＭＭ１のための所望の位置を提案することができ、提案された位置をディスプレイに示す。ＰＣＭＭ１のオペレータを所望の測定位置へさらに案内するために、ディスプレイは、選択的に、同じスクリーンにおいて所望の位置に加えてＰＣＭＭ１の現在の位置を示すことができ、必要な残りの移動を強調する。所望の位置のこのような表示は、物体の表面内部の特性を測定するときに特に役立つことができる。なぜならば、表面において測定するための最適な位置は、使用者に即座に分からないことがあるからである。物体全体（または物体の所望の部分）の測定が完了したとき、ディスプレイ上の信号または音声信号などの信号を使用者に提供することができる。同様に、ディスプレイは、測定がどこで既になされたかを示すことができる。これらの方法は、物体の表面において測定を行うために使用することもでき、物体の表面内部の測定に限定されない。

したがって、物体の表面において座標データを測定することに加え、ＰＣＭＭ１は、物体の１つまたは複数の付加的な特性を測定することもできる。さらに、示したように、これらは、選択的に、表面における幾何学的座標から始めて、次いで、表面内部の幾何学的座標、次いで、１つまたは複数の付加的な測定のように、順次行うことができる。表面内部の幾何学的座標を測定する前に表面のさまざまな付加的な（非幾何学的座標）特性を測定するなど、その他のシーケンスも可能である。

連結アーム可搬式座標測定機なしで、代わりに、図１１に示された一般的な座標測定装置を用いて同様の測定を行うこともできる。例えば、幾つかの実施の形態において、スキャニング装置の位置および向きを求めるために、ＰＣＭＭ１と同様の形式においてさまざまなスキャニング装置と共にレーザトラッカ（および関連する再帰性反射体）を使用することができる。スキャニング装置は、再帰性反射体に追従するようにその向きを調節することができるレーザを用いて検出することができる１つまたは複数の再帰性反射体を有することができる。レーザによって発射されかつ再帰性反射体によって反射された光を検出し、スキャニング装置の位置を求めるために利用することができる。レーザおよび再帰性反射体の代わりに、独立した光源またはその他の視覚的に認識可能な物体などを使用して、レーザトラッカシステムにおける変化態様を用いることもできる。レーザトラッカは、物体の表面の３Ｄ座標を測定するために使用することができ、（スキャニング装置などの）第２の測定装置は、第２の特性を測定するために使用することができる。その他の実施の形態において、ジオメトリ測定スキャニング装置を別のスキャニング装置と共に取り付けることができ、ジオメトリ測定スキャニング装置は、同じ領域において現在測定された座標を前に測定された座標と比較し、測定された座標の両セットに存在する個々の特徴を特定し、スキャニング装置に対する特徴の距離および向きを求めるために座標の各セットにおける個々の特徴の異なる位置および向きを使用することによって、その固有の位置を決定することができる。物体の三次元表面ジオメトリを求めるために、その他の座標測定装置を使用することもできる。

図３、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａおよび図４Ｂを特に参照すると、ＰＣＭＭ１のさまざまな実施の形態において、さまざまな測定装置は、オペレータが、専門の工具なしにスキャニング装置を変更することができるように、手動でＰＣＭＭ１から取り外されかつ再接続されるように構成することができる。したがって、オペレータは、１つの測定装置を迅速かつ容易に取り外し、（座標取得装置または非幾何学的スキャニング装置などの）別の測定装置と交換することができる。このような接続は、あらゆる迅速切り離しまたは手動切り離し装置を含んでもよい。座標取得装置のこの迅速接続能力は、比較的短時間において広範囲のさまざまな測定技術のために使用することができるＰＣＭＭ１において特に有利である可能性がある。示したように、レーザ座標検出装置６０のみが取り外されるが、幾つかの実施の形態において、接触感知部材５５を同様の形式で取り外しかつ交換することもできる。

図２に示したように、座標取得部材５０は、オペレータによってアクセス可能であるように構成されたボタン４１を有することもできる。ボタン４１のうちの１つまたは複数を一回、複数回または予め設定された順序で押すことによって、オペレータは、ＰＣＭＭ１にさまざまなコマンドを入力することができる。幾つかの実施の形態において、ボタン４１は、座標読み取りが、記録される準備ができていることを示すために使用することができる。その他の実施の形態において、ボタン４１は、測定される位置がホーム位置であり、その他の位置がホーム位置に対して測定されるべきであることを示すために使用することができる。その他の実施の形態において、ボタン４１は、接触感知部材５５を使用してポイントを記録し、非接触座標検出装置６０を使用してポイントを記録し、非幾何学的スキャニング装置を使用してデータを記録しまたは装置を切り換えるために使用されてもよい。その他の実施の形態において、ボタン４１は、オペレータの特定のニーズを満たすようにプログラム可能であることができる。座標取得部材５０におけるボタン４１の配置は、オペレータが、座標取得部材５０を使用しながらＰＣＭＭ１のさまざまな機能を起動させるためにベース１０またはコンピュータにアクセスする必要がないという点で有利である可能性がある。この位置決めは、特に長いアーム部材２０を有し、ほとんどの位置においてベース１０を座標取得部材５０のオペレータが届かないところに配置するＰＣＭＭの実施の形態において、特に有利であることがある。ＰＣＭＭ１の幾つかの実施の形態において、あらゆる数のオペレータ入力ボタン（例えば、３つ以上または２つ未満）を設けることができる。有利には、示したように、ボタン４１は、トリガ位置においてハンドル４０に配置されているが、その他の実施の形態において、最後の軸線Ｌ１のバレルに沿ってなど、座標取得部材５０におけるその他の位置またはＰＣＭＭ１におけるどこかにボタンを配置することが望ましいことがある。ＰＣＭＭのその他の実施の形態は、オペレータ入力ボタンの代わりにまたはオペレータ入力ボタンに加えて、スイッチ、回転ダイヤル、タッチスクリーンまたはタッチパッドなどの、ＰＣＭＭまたは座標取得部材５０に配置されたその他のオペレータ入力装置を有することができる。さらに、幾つかの実施の形態において、入力装置は、ＰＣＭＭ１に取り付けることができかつＰＣＭＭ１から取り外すことができる（非接触座標検出装置６０などの）スキャニング装置に含むことができる。これらの入力装置は、選択的に、それらの関連するスキャニング装置に特定のものであることができる。

特に図１を参照すると、ベース１０は、磁気マウント、真空マウント、ボルトまたはその他の結合装置によって作業面に結合することができるまたはその代わりに作業面に載置することができる。加えて、ベース１０は、プラグ、ソケットまたはアタッチメントポートなどのさまざまな電気的インターフェースを有することができる。アタッチメントポートは、ＰＣＭＭ１と、汎用コンピュータなどのプロセッサへの接続のためのＵＳＢインターフェース、電源との接続のためのＡＣ電力インターフェースまたはモニタへの接続のためのビデオインターフェースとの間に接続可能性を提供することができる。ＰＣＭＭ１は、汎用コンピュータ、スマートフォン、タブレットまたはその他のデバイスへのＷｉ−Ｆｉ接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続、ＲＦ接続、赤外線接続またはその他の無線通信プロトコルなどによって、外部プロセッサまたは汎用コンピュータとの無線接続を有するように構成することもできる。これらは、選択的に、幾何学的および非幾何学的スキャニング装置などの、ベースとは反対側でＰＣＭＭ１に取り付けることができるさまざまなスキャニング装置との無線通信を提供することもできる。さまざまな電気的インターフェースまたはアタッチメントポートは、特に、特定のＰＣＭＭ１の要求を満たすように特別に構成することができる。

引き続き図１を参照すると、アーム部材２０は、好ましくは、部材２０に実質的な剛性を提供するために中空の概して円筒状の管状部材から構成されている。アーム部材２０は、ＰＣＭＭ１のための実質的に剛性の延長部を提供するあらゆる適切な材料から形成することができる。アーム部材２０は、好ましくは、伝達部材２０に付加的な剛性を提供するために二重管アセンブリを形成している。さらに、さまざまなその他の実施の形態におけるアーム部材２０は、三角形または八角形の横断面を有するアーム部材２０など、代替的な形状に形成することができると考えられる。

幾つかの実施の形態において、アーム部材２０の少なくとも一部を構成するために、炭素繊維材料などの複合材料を使用することが望ましい可能性がある。幾つかの実施の形態において、ＰＣＭＭ１のその他の構成部材も、炭素繊維材料などの複合材料を含むことができる。炭素繊維などの複合材からアーム部材２０を構成することは、炭素繊維が、鋼またはアルミニウムなどの金属材料と比較して熱的影響に反応しにくい可能性があるという点で特に有利である可能性がある。したがって、座標測定は、さまざまな温度において正確かつ一貫して行うことができる。その他の実施の形態において、アーム部材２０は、金属材料を含むことができるまたは金属材料、セラミック、熱プラスチックまたは複合材料などの材料の組み合わせを含むことができる。また、当業者によって認められるように、ＰＣＭＭ１のその他の構成部材の多くも、炭素繊維などの複合材から形成することができる。現在、複合材のための製造能力は、金属のための製造能力と比較したとき概して正確でないので、概して、より高い寸法精度を要求するＰＣＭＭ１の構成部材は、概して、アルミニウムなどの金属から形成される。複合材の製造能力が改良されると、ＰＣＭＭ１のより多数の構成部材も複合材から形成することができることが予想できる。

引き続き図１を参照すると、ＰＣＭＭ１の幾つかの実施の形態は、ＰＣＭＭの重量の効果を軽減することによってオペレータを補助することができるカウンターバランスシステム１１０を有してもよい。幾つかの向きにおいて、アーム部材２０がベース１０から延長させられるとき、アーム部材の重量は、オペレータにとって困難を生じる可能性がある。したがって、カウンターバランスシステム１１０は、便利な測定のためにオペレータがＰＣＭＭ１を位置決めするために必要とする労力を減じるために特に有利である可能性がある。幾つかの実施の形態において、カウンターバランスシステム１１０は、アーム部材を片持ち支持するための重いおもりを必要とすることなくアーム部材２０の運動を容易にするように構成された抵抗ユニット（図示せず）を有することができる。その他の実施の形態において、抵抗ユニットの代わりにまたは抵抗ユニットと組み合わせて、単純な片持ち支持されたカウンターウェイトを使用することができることが当業者によって認められるであろう。さらに、示したように、１つのカウンターバランスシステム１１０ユニットのみが設けられているが、その他の実施の形態において、より多くを設けることができる。

幾つかの実施の形態において、抵抗ユニットは、アーム部材２０の運動のための補助を提供するために流体抵抗を利用する液圧式抵抗ユニットを含むことができる。その他の実施の形態において、抵抗ユニットは、空圧式抵抗装置またはリニアまたはロータリばねシステムなどのその他の抵抗装置を含んでもよい。

任意の瞬間における空間における接触感知部材５５の位置は、各剛性アーム部材２０の長さおよび各連結部材３０〜３６の特定の位置を知ることによって計算することができる。各連結部材３０〜３６は、１つの回転運動自由度に限定されることができ、各回転運動自由度は、専用の回転トランスデューサを使用して測定される。各トランスデューサは、信号（例えば、電気信号）を出力し、この信号は、その運動の程度において連結部材の移動に従って変化する。信号は、電線を通じて伝送することができるまたはその他の方式でベース１０（またはＰＣＭＭ１に関連した別のプロセッサ）へ送信することができる。そこから、信号は、処理されかつ／または空間における座標取得部材５０およびそのさまざまな部材の位置を求めるためにコンピュータへ送信することができる。

１つの実施の形態において、トランスデューサは、光学エンコーダを有することができる。１つの例において、各エンコーダは、軸の運動を、連続する透明バンドおよび不透明バンドを有する一対の内部ホイールに連結することによって、軸の回転位置を測定する。このような実施の形態において、一対の電気出力を供給する光学センサに、ホイールを通じて光を照射することができる。軸は円弧を通じてスイープするので、アナログエンコーダの出力は、実質的に、９０度位相がずれた２つの正弦波信号であることができる。２つの信号の極性の変化を監視することによって、粗い位置決めが生じることができる。問題となる瞬間における２つの信号の実際の値を測定することによって、精密な位置決めを決定することができる。ある実施の形態において、出力が電子的ノイズによって損なわれる前に出力を正確に測定することによって、最大の精度を得ることができる。ＰＣＭＭ１の例示した実施の形態の付加的な詳細および実施の形態は、その全体が引用により本明細書に組み込まれる米国特許第５８２９１４８号明細書に見ることができる。それぞれの全体が引用により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１１／０１１２７８６号明細書に記載のアブソリュートエンコーダまたは米国特許第７７４３５２４号明細書に記載の球形エンコーダなどのその他のタイプのエンコーダを使用することもできる。

図１、図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、幾つかの実施の形態において、ＰＣＭＭ１は、１つまたは複数の回転可能なグリップアセンブリ１２２，１２４を有することができる。例示した実施の形態において、ＰＣＭＭ１は、下側の回転可能なグリップアセンブリ１２２および上側の回転可能なグリップアセンブリ１２４を有することができる。有利には、最後の伝達部材２１に配置された下側の回転可能なグリップアセンブリ１２２および上側の回転可能なグリップアセンブリ１２４を有することにより、オペレータは、ＰＣＭＭ１を位置決めする際に両手を容易に使用することができる。その他の実施の形態において、ＰＣＭＭ１は、１つまたは３つ以上の回転可能なグリップを有することができる。グリップアセンブリの付加的な詳細は、その全体が引用により本明細書に組み込まれる米国特許第７７７９５４８号明細書に見ることができる。

ＰＣＭＭ１の複数の実施の形態および関連する特徴が本明細書において概略的に説明されているが、ＰＣＭＭ１の付加的な詳細および実施の形態は、それらの特許の全体が引用により本明細書に組み込まれる米国特許第５８２９１４８号明細書、米国特許第７１７４６５１号明細書および米国特許第８１１２８９６号明細書に見ることができる。

図１に示したように、ＰＣＭＭは、そのアームの遠位端部に座標取得部材５０を有することができる。図２および図３は、類似の座標取得部材５０をより詳細に示している。図示したように、座標取得部材５０は、前端部５４に面した接触感知部材５５およびスキャニング装置６０を有することができる。座標取得部材５０は、さらに、下端部５１においてハンドル４０に、後端部５２においてＰＣＭＭ１に取り付けることができる。座標取得部材５０は、さらに、上端部５３を有することができる。後端部５２において、座標取得部材５０は、さらに、スリップリング接続、直接電線またはいくつかのその他の接続などの、ヒンジ３１とのデータ接続（図示せず）を有することができる。これにより、座標取得部材５０とＰＣＭＭ１との間でデータを伝送することができる。ＰＣＭＭ１は、そのアームに沿って、座標取得部材５０とベース１０との間のデータ伝送を可能にする類似のデータ伝送エレメント、またはＰＣＭＭアームの外部のあらゆる周辺計算媒体を有することができる。類似のデータ伝送は、無線接続によって提供することもできる。

スキャニング装置６０は、（レーザとして示された）光源６５および（カメラとして示された）光学センサ７０を有することができ、三角測量などの方法によって位置データを取得することができる。レーザまたは光源６５は、レーザラインＬ４を含む照明されたレーザ平面を生じることができる。カメラ７０は、レーザ平面からずらすことができ、さらに、レーザ平面に対して非平行であることができる。したがって、カメラ７０は、レーザ６５からより遠いまたはレーザ６５により近いそれらの位置に応じて、カメラ７０によって捕捉されるイメージにおいてより高いまたはより低いものとしてレーザによって照明されるポイントを撮影する。同様に、カメラ７０は、レーザ６５に対するそれらの実際の位置に従って、さらに左または右へなどレーザによって照明されたポイントを撮影する。レーザ６５およびカメラ７０の位置および向きの幾何学的関係を比較することにより、当業者は、カメラ７０によって捕捉されたイメージにおけるレーザ照明されたポイントのイメージの位置を、座標取得部材５０それ自体の位置に関する空間における実際の三次元の位置に適切に変換することができる。

その他の実施の形態において、光源６５は、構造化された光パターンなどの二次元パターンを発射することができる。次いで、カメラは、測定される物体におけるこのパターンのイメージを取得することができ、投影された既知のパターンと、イメージにおいて取得されたパターンと、カメラ７０および光源６５の相対的な位置および向きとの変化を使用して、物体における幾何学的座標を求めることができる。このようなシステムの別の記載は、例えば、Geng, Jason, DLP-based Structured Light 3D Imaging Technologies and Applications, Proc. SPIE 7932, Emerging Digital Micromirror Device Based Systems and Applications III, 79320B (11 February 2011); doi:10.1117/12.873125に見ることができ、これは、引用により全体が組み込まれる。

図１において、複数の運動軸線は、座標取得部材５０への近接性に従ってマークされている。示したように、座標取得部材５０は、スイベル３０における最後の回転軸線Ｌ１を中心に回転することができる。最後の回転軸線Ｌ１およびスイベル３０は、図２Ａおよび図２Ｃにより明確に示されている。図示したように、スキャニング装置６０は、ＰＣＭＭアーム１の端部における軸受１５０，１５１に取り付けられている。軸受１５０，１５１の向きおよび位置は、最後の軸線Ｌ１を実質的に規定することができる。したがって、スキャニング装置６０は、（プローブとして示された）接触感知部材５５から独立して、最後の軸線Ｌ１を中心に回転することができる。幾つかの実施の形態において、接触感知部材５５は回転不能であり、接触感知部材５５と最後の軸線Ｌ１との間のあらゆる偏心性からの潜在的なエラーを減じる。スイベル３０は、ヒンジ継手３１における最後の剛性伝達部材２１の端部における、最後から２番目の回転軸線Ｌ２を中心に回転することができる。軸受１５０，１５１および最後の軸線Ｌ１と同様に、最後から２番目の軸線Ｌ２は、実質的にヒンジシャフト１４０によって規定することができる。示したように、最後の軸線Ｌ１はロール軸線であると考えることもでき、最後から２番目の軸線は、ピッチ軸線であると考えることもできる。同様に、最後から３番目の軸線Ｌ３を中心とする回転は、ヨー軸線であると考えることができる。

ハンドル４０は、概して、ピストルグリップスタイルを有することもでき、ピストルグリップスタイルは、さらに、人間の指（図示せず）に対応する人間工学的な溝を有することができる。ハンドルは、概して中心軸線を有することもできる。選択的に、ハンドル４０内に、バッテリを保持することができる。幾つかの実施の形態において、ハンドル４０は、引用により全体が本明細書に組み込まれる２００７年１１月８日に公開された米国特許出願公開第２００７／０２５６３１１号明細書に記載されたように、シールされたバッテリを有することができる。さらに、バッテリを、ハンドル４０の底部を通じて挿入することができる。その他の実施の形態において、バッテリを、ハンドル４０の上側を通じて挿入することができ、ハンドル４０を、バッテリ挿入および取出しのための開口を露出させるように座標取得部材５０から解放させることができる。バッテリは、スキャニング装置、連結部材３０〜３６のうちの１つを中心とする回転モータおよび／またはその他のタイプのプローブまたは装置に電力を供給するために設けることができる。これは、アームを通じた電流を減じ、全体的な電力需要を減じかつ／またはアームのさまざまな部分において発生する熱を減じることができる。

データを、座標取得部材５０またはスキャニング装置６０およびＰＣＭＭ１のベースへまたはこれらからまたはコンピュータなどの外部デバイスへ無線で送信することができる。これは、ＰＣＭＭ１を通る内部電線の数を減じることができる。それは、ＰＣＭＭ１とコンピュータとの間の電線の数を減じることもできる。

図３に最も詳しく示したように、ハンドル４０の上方において、座標取得部材５０は本体９０を有することができる。本体９０は、座標取得部材５０の後端部５２においてヒンジ３１に直接接続することができる。本体９０は、さらに、接触感知部材５５を保持することができる。好ましい実施の形態において、本体９０は、さらに、接触感知部材５５の軸線がスイベル３０の最後の軸線Ｌ１の近くに延びるように、スイベル３０とほぼ整列して接触感知部材５５を保持することができる。幾つかの実施の形態において、接触感知部材５５の軸線は、スイベル３０の最後の軸線Ｌ１を通過することができる。別の実施の形態において、接触感知部材５５の軸線は、最後の軸線Ｌ１の１０ｍｍ以内を通過することができる。

図２Ｂに最も詳しく示したように、本体９０は、ディスプレイ４３を有することもできる。ディスプレイ４３は、本体９０の上端部後側に示されているが、他の位置に配置することもできる。ディスプレイ４３は、本体９０が、本明細書においてさらに説明されるように上部における上側ハウジング８０を有することができるスキャニング装置６０によってカバーされることを防止するために、本体９０の後側に向かって配置することができる。ディスプレイ４３は、本明細書において説明されるように、使用者によって操作される、装置によって取得されたまたは装置によって取得されるべき測定に関する情報などの、使用者へのフィードバックを提供することができる。ディスプレイ４３は、バッテリレベル、温度またはその他の問題などのＰＣＭＭ１またはスキャニング装置６０に関する診断情報などのその他の情報を提供することもできる。

図３Ｂに最も詳しく示したように、本体９０は、さらに、取り付け部分９１と、凹所９２と、（レーザスキャナとして示された）スキャニング装置６０と相互作用するように構成されたデータポート９３とを有することができる。レーザスキャナ６０は、図３Ａに最も詳しく示したように、上側ハウジング８０と、レーザ６５と、データポート１０１とを有することができる。図３に示したように、レーザスキャナ６０は、（他の実施の形態において異なる装置を有することができる）補助ボディとして本体９０に取り付けられるように構成することができる。上側ハウジング８０は、取り付け部分９１に合致するように成形することができ、したがって、その取り付け部分によって収容することができる。凹所９２を、取り付け部分９１が上側ハウジング８０を収容したときレーザ６５を収容するように成形することができる。これらの相互作用により、データポート９３，１０１は、本体９０とレーザスキャナ６０との間で（したがって、上述のようにＰＣＭＭアーム１に沿ってさらに）情報を送信するために相互作用することができる。レーザスキャナ６０は、さらに、ベースプレート７５を有することができる。ベースプレート７５は、レーザスキャナ６０が本体９０に取り付けられたとき接触感知部材５５を収容するように構成されたポート８５を有することができる。

ベースプレート７５は、反復可能な運動学的マウントを有することもでき、この場合、工具を用いずに（例えば、スナップ・ロック機構と組み合わせて）レーザスキャナ６０を本体９０から取り外しかつ本体９０に再び取り付けることができる。ベースプレート７５は、（一対のシリンダとして示された）ベースプレート７５における３つの運動学的取り付け部分９４と、（シリンダの対の間に収容される、丸みのあるまたは球形のボディとして示された）本体９０における３つの運動学的取り付け部分１０４とを含む、３点運動学的シートの使用によって高いレベルの反復性で再び取り付けることができる。取り付け部分９４，１０４は、角度位置を一定に保持する運動学的マウンティングを形成するために互いに合致するように正確に成形されることができる。取り付け部分の４つ以上のセットなどの、異なる形状または異なる数の取り付け部分９４，１０４、および一対のシリンダの代わりに四面体の孔を使用するなど、この設計の変化態様を使用することもできる。

図４Ａおよび図４Ｂに最も詳しく示したように、スキャナ６０を本体９０にしっかりと固定するためにロッキング装置１２０を使用することができる。ロッキング装置１２０は、スキャナ６０におけるポート８５と同様の形式で接触感知部材５５を収容するポートを有することができる。これにより、スキャナ６０がロッキング装置と本体９０との間に位置するようにロッキング装置１２０を取り付けることができる。ロッキング装置１２０は一対のフックを有することができる。一対のフックは、ハンドルの回転時に回転し、本体９０におけるハンドルに引っ掛かり、スキャナ６０を本体９０に保持する。ハンドルのさらなる回転は、本体９０に対してスキャナ６０を押し付けることができ、これにより、スキャナ６０を本体９０にしっかりと固定する。（波形ばねまたはコイルばねなどの）ばね、ワッシャおよびパッド付き構造などの弾性変形することができるさまざまな弾性部材をスキャナ６０と本体９０との間、スキャナ６０とロッキング装置１２０との間またはロッキング装置１２０と本体９０との間に設けることができる。ロッキング圧力がボディのうちのいずれかのたわみにつながらないようにまたは１つのボディにおけるたわみが別のボディにおけるたわみを生じないように、弾性部材はこれらの構成部材を機械的に隔離することができる。したがって、例えば、接触感知部材５５が測定されるアイテムと接触し、このアイテムおよび本体９０をたわませると、機械的隔離は、スキャナ６０におけるあらゆる一致するたわみを減じる。弾性部材は、選択的に、本体９０とスキャナ６０との間の断熱を提供することもできる。

その他のスキャニング装置は、選択的に、レーザスキャナ６０と類似の形状を有することができる。例えば、その他のスキャニング装置は、（例えば、ボディにおける孔を通じて）接触感知部材５５を収容するように構成されたポート８５を有するベースプレート７５（または別のボディ）を有することができる。同様に、その他のスキャニング装置は、レーザ６５と同様の形式で凹所９２に収容することができる（レーザ、プロジェクタまたは一般的な光源などの）光源を有することができる。さらに、幾つかの実施の形態において、ＰＣＭＭ１における取り付け部分９１の形状は、その他のスキャニング装置を収容するように変化することができる。例えば、幾つかの実施の形態において、本体９０のボディを、取り付け部分９１に取り付けられてもよいスキャニング装置におけるその他の構成部材のための間隙を提供するように、減じることができる。本体９０に取り付けられる（かつ本体９０によって収容される）その他の装置の例は、図７、図８および図９に示されている。

ＰＣＭＭ１が、正確な位置データを提供することが意図されているとき、ＰＣＭＭは、接触感知部材５５および非接触座標検出装置６０の両方におけるエラーを最小限に減じるように設計することができる。座標取得部材５０のエラーは、接触感知部材５５およびスキャニング装置６０の両方における最後の３つの軸線のエラーの効果を最小限に減じることによって減じることができる。例えば、示されているように、カメラ７０、接触感知部材５５および光源６５は、最後の軸線Ｌ１と直接的に一体化することができる。例えば、示されているように、カメラ７０、接触感知部材５５および光源６５は、（例えば、軸線Ｌ１に沿って）前方から見たとき、中央において接触感知部材５５と概して同一線上にありかつ最後の軸線Ｌ１と整列させられていることができる。さらに、示されているように、上側ハウジング８０、接触感知部材５５および光源６５を、概して、最後の軸線Ｌ１に対して平行に配置することができる。しかしながら、カメラ７０を、選択的に、最後の軸線Ｌ１に対して所定の角度で向けることができる。

このような配置は、複数の点で有利である可能性がある。例えば、この配置において、Ｌ１を中心とするエレメントの角度位置は、（最後の軸線Ｌ１の異なる側にあるときの１８０度のずれを除き）ほぼ等しいことができ、データ処理要求を単純化する。別の例として、最後の軸線Ｌ１と整列したこれらのエレメントを提供することは、最後の軸線を中心とするこれらのエレメントの重量を釣り合わせることを容易にすることができ、可能なたわみからのエラーを減じ、軸線を中心とする運動を容易にする。さらに、最後の軸線Ｌ１を中心とする回転の角度に関連したエラーは、軸線から（光源の焦点中心などの）光源６５によって発射されるパターンの中心までの（垂直の距離などの）距離によって増幅させられる。この向きにおいて、距離が最小限に減じられる。幾つかの実施の形態において、投射されたパターンの中心から最後の軸線までの垂直の距離は、３５ｍｍ以下であることができる。特に、その他の実施の形態において、光源６５を最後の軸線Ｌ１と直接的に整列させる（光源６５を、接触感知部材５５が図面に示されているところに配置する）ことなどによって、光源６５を最後の軸線Ｌ１のさらに近くへ移動させることが望ましいことがある。しかしながら、接触感知部材５５の精度も、最後の軸線Ｌ１に対するその近接性に部分的に依存し、後述するように、光源６５をカメラ７０から分離させることによっていくつかのその他の利点が生じる可能性がある。

さらに示されているように、スキャニング装置６０が本体９０に取り付けられているとき、接触感知部材５５およびスキャニング装置はコンパクトな設計を形成することができる。例えば、光源６５および／またはカメラ７０は、軸受１５０，１５１のうちの一方または両方を超えて延びていることができる。その他の実施の形態において、これらのエレメントは、軸受まで延びており、軸受を超えて延びていないことができる。概して、これらのエレメントを重ね合わせることは、座標取得部材５０の所要の長さを減じる。

幾つかの実施の形態において、このようなコンパクトな設計により、座標取得エレメントが、最後から２番目の軸線Ｌ２および最後の軸線Ｌ１により近づくことができる。したがって、最後から２番目の軸線Ｌ２と、（例えば、接触感知部材５５の先端部および／またはカメラ７０の焦点における）測定ポイントとの間の距離を減じることができる。最後から２番目の軸線Ｌ２に沿った座標取得部材５０の角度位置におけるエラーはこれらの距離によって増幅させられるので、これも、その他の形式におけるＰＣＭＭ１のエラーを減じる。例えば、コンパクトな設計は、カメラ７０の焦点から、最後から３番目の軸線Ｌ３までの距離に関連したエラーも減じることができる。加えて、座標取得部材５０のエレメントを、最後から２番目および３番目の軸線Ｌ２，Ｌ３のより近くに提供することは、たわみを減じることができ、エラーをさらに減じる。幾つかの実施の形態において、接触感知部材５５は、最後から２番目および／または３番目の軸線Ｌ２，Ｌ３から１８５ｍｍ以内にあることができ、カメラ７０の焦点は、最後から３番目の軸線から２８５ｍｍ以内にあることができる。コンパクトな設計のさらに別の利点として、座標取得部材５０の鉛直方向高さを減じることができ、より狭いスポットにおける測定を可能にする。幾つかの実施の形態において、高さは、２６０ｍｍ以下であることができる。特に、示された実施の形態における座標取得部材５０は最後の軸線Ｌ１を中心に回転するので、高さは、座標取得部材５０の最大長さも表すことができる。

幾つかの実施の形態において、スキャニング装置６０は、付加的な利点を有することができる。例えば、スキャニング装置６０は、ＰＣＭＭアーム１の他の部分によって発生された熱から光源６５を隔離することができる。例えば、図３に示したように、ベースプレート７５は、接触感知部材５５によって分離された、一方の端部おける光源６５と、他方の端部におけるカメラ７０とを保持している。幾つかの実施の形態において、ベースプレート７５は、インバー、セラミックまたは炭素繊維などの、低い熱膨張率を有する材料を含むことができる。熱膨張を減じることは、測定に付加的なエラーを導入するなどの問題を生じる可能性がある、光源６５および／またはカメラ７０の位置および向きの変化を減じることができる。同様に、ベースプレート７５は、例えばカメラ７０から光源６５またはＰＣＭＭ１への熱の伝達を妨げる低い熱伝導率を有する材料を含むこともできる。

示されているように、カメラ７０をスキャナ６０の上側ハウジング８０に保持することができ、幾つかの実施の形態において、上側ハウジングは複数のカメラを有することができる。複数のカメラを備える実施の形態において、カメラを最後の回転軸線Ｌ１の互いに反対側に配置することができ、選択的に、２つのカメラのそれぞれと光源６５との間の軸線Ｌ１を中心とする等しい角度距離を規定している。代替的に、図１１に示したように、カメラを、最後の軸線Ｌ１を通過する鉛直平面に関して対称的に、回転軸線Ｌ１の互いに反対側に配置することができる。別の実施の形態において、カメラの間の角度距離は、最後の軸線Ｌ１を中心とするカメラ、光源およびあらゆるその他の構成部材の重量を平衡させるように決定することができる。

上側ハウジング８０は、アルミニウムまたはプラスチックなどの材料を含むこともできる。加えて、上側ハウジング８０は、ほこりなどの大気汚染物質、液体、周囲光からカメラ７０を保護することができる。同様に、光源６５は、本体９０の凹所９２によって保護することができる。幾つかの実施の形態において、凹所９２は、光源を外部の熱から保護しかつ実質的にその整列を保つ、低い熱膨張率および／または低い熱伝導率を有する断熱ディスクまたはプレートを有することができる。

多くの実施の形態において、スキャニング装置６０に関連したエレクトロニクス１６０は、実質的な量の熱を生じる可能性がある。上述のように、さまざまな構成部材を、例えば低い熱膨張率および低い熱伝導率を有する材料によってこの熱から保護することができる。示されているように、エレクトロニクス１６０をスキャニング装置６０の上側ハウジング８０に配置することができる。

しかしながら、その他の実施の形態において、エレクトロニクス１６０を、完全に別個のハウジングなど、センサ５５，６０からさらに遠くに配置することができる。例えば、幾つかの実施の形態において、やはりベースプレート７５に取り付けられた別個のハウジングにおいてエレクトロニクス１６０をスキャニング装置６０によって保持することができる。その他の実施の形態において、エレクトロニクス１６０を、剛性の伝達部材２０またはベース１０など、ＰＣＭＭ１のさらに下方に配置することができる。エレクトロニクス１６０をＰＣＭＭ１のさらに下方に配置することは、アームの端部における重量を減じることができ、アームのたわみを最小限に減じる。同様に、幾つかの実施の形態において、エレクトロニクス１６０は、別個のコンピュータなど、ＰＣＭＭ１の完全に外部にあることができる。センサ５５，７０からのデータは、アームにおける内部ケーブルにおいてＰＣＭＭ１を通って、無線で、またはその他のデータ送信方法によって送信することができる。幾つかの実施の形態において、データポート９３，１０１は、ケーブルが外部に曝されないように、ばね荷重をかけられたピンを有することができる。

示された実施の形態の別の利点として、システムの示されたレイアウトはより小さな体積を使用することができる。スキャニング装置６０は、時に、三角測量の理論において作動することができる。したがって、光源６５とカメラ７０との間に距離を残すことが望ましいことがある。示された実施の形態は、有利には、この空間内に接触感知部材５５を配置し、座標取得部材５０の体積を減じる。加えて、最後の軸線Ｌ１もこの空間を通過し、回転軸線を中心としてシステムを平衡させ、座標取得部材５０の回転体積を減じる。この構成において、軸線およびスキャニング装置の組み合わせは、さらに、重量を減じるために独特に最適化させることができる。なぜならば、よりコンパクトな設計は、たわみを減じ、したがって、重負荷軸受材料の必要性を減じるからである。

本明細書に記載された方法およびシステムにおける多くのその他の変化態様は、この開示から明らかになるであろう。例えば、実施の形態に応じて、本明細書に説明されたアルゴリズムのうちのいずれかのある動作、イベントまたは機能は、異なるシーケンスで行うことができ、付加し、統合しまたは完全に排除することができる（例えば、アルゴリズムの実行のためにすべての説明した動作またはイベントが必要なわけではない）。さらに、ある実施の形態において、動作またはイベントを、例えば、シーケンシャルではなく、マルチスレッド処理、割込み処理または多重プロセッサまたはプロセッサコアによってまたはその他の並列アーキテクチャにおいて同時に実行することができる。加えて、一緒に機能することができる異なるマシンおよび／または計算システムによって、異なるタスクまたはプロセスを実行することができる。

本明細書に開示された実施の形態に関連して説明されたさまざまなアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたは両者の組み合わせとして実行することができる。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明らかに示すために、さまざまな例示的なステップが、概してそれらの機能性の観点から上述された。このような機能性がハードウェアまたはソフトウェアとして実行されるかどうかは、特定の用途、および全体的なシステムに課せられる設計の制約に依存する。説明された機能性は、それぞれの特定の用途のためにさまざまな方法で実行することができるが、このような実行の決定は、開示の範囲からの逸脱を生じるものと解釈されるべきではない。

本明細書に開示された実施の形態に関連して説明されたさまざまな例示的なステップ、コンポーネントおよび（デバイス、データベース、インターフェースおよびエンジンのような）計算システムは、汎用プロセッサ、グラフィックスプロセッサユニット、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）またはその他のプログラマブルロジックデバイス、離散的ゲートまたはトランジスタロジック、離散的ハードウェアコンポーネント、または本明細書に説明された機能を実行するために設計されたそれらのあらゆる組み合わせなどの、マシンによって実施または実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであることができるが、代替例において、プロセッサは、コントローラ、マイクロコントローラ、ステートマシンまたはそれらの組み合わせなどであることができる。プロセッサは、計算デバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに関連した１つまたは複数のマイクロプロセッサ、またはあらゆるその他のこのような構成の組み合わせとして実行することもできる。本明細書においては主にデジタル技術に関して説明されているが、プロセッサは、主にアナログコンポーネントを有することもできる。計算環境は、マイクロプロセッサに基づくコンピュータシステム、グラフィックスプロセッサユニット、メインフレームコンピュータ、デジタル信号プロセッサ、ポータブル計算デバイス、パーソナルオーガナイザ、デバイスコントローラ、アプライアンス内の計算エンジンなどを含むがこれらに限定されないあらゆるタイプのコンピュータシステムを含むことができる。

本明細書に開示された実施の形態に関連して説明された、方法、プロセスまたはアルゴリズムのステップ、および前記ステップにおいて使用されるデータベースは、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール、または両者の組み合わせにおいて直接的に具体化することができる。ソフトウェアモジュール、エンジンおよび関連するデータベースは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または一時的でないコンピュータ読み取り可能記憶媒体、メディアまたは従来公知の物理的コンピュータストレージなどの、メモリリソースに存在することができる。典型的な記憶媒体を、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取りかつ記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサに接続することができる。代替例において、記憶媒体はプロセッサと一体的であることができる。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣに存在することができる。ＡＳＩＣはユーザ端末に存在することができる。代替例において、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末に別個のコンポーネントとして存在することができる。

特に、「することができる」、「ことがある」、「してもよい」、「例えば」などの本明細書において使用される条件的な用語は、特に別段の定めがない限りまたは用いられる文脈において別段の理解がされない限り、概して、ある実施の形態が、ある特徴、要素および／または状態を含むが、他の実施の形態は含まないことを示唆することを意図したものである。したがって、このような条件的な用語は、概して、特徴、要素および／または状態が１つまたは複数の実施の形態のために全く必要とされないことまたは１つまたは複数の実施の形態が、これらの特徴、要素および／または状態があらゆる特定の実施の形態において含まれているまたは実行されるかどうかを、著作者入力またはプロンプティングを用いてまたは用いずに決定するためのロジックを必然的に含んでいることを示唆することは意図されていない。「含む」、「備える」、「有する」などの用語は、同義であり、包括的に、オープンエンド形式で使用され、付加的な要素、特徴、動作、オペレーションなどを排除しない。また、「または」という用語は、包括的な意味において使用されており（排他的な意味において使用されていない）、これにより、例えば、要素のリストをつなぐために使用されているとき、「または」という用語は、リストにおける要素のうちの１つ、いくつかまたはすべてを意味する。

上記の詳細な説明は、さまざまな実施の形態に適用された新規の特徴を示し、説明しかつ指摘しているが、例示された装置またはアルゴリズムの形式および詳細における変更を、開示の思想から逸脱することなく行うことができることが理解されるであろう。認識されるように、本明細書に説明された発明の実施の形態は、本明細書に示された特徴および利点のうちのすべてを提供するわけではない形式において具体化することができる。なぜならば、幾つかの特徴を、他の特徴とは別個に使用または実施することができるからである。

Claims

物体のさまざまな特性を測定する方法であって、前記方法は、
連結アーム座標測定機の端部に第１の測定装置を取り付け、
前記連結アーム座標測定機の前記端部に取り付けられた前記第１の測定装置を使用して物体の表面の三次元座標を測定し、
前記連結アーム座標測定機の前記端部に第２の測定装置を取り付け、
前記三次元座標が測定された後に、前記連結アーム座標測定機の前記端部に取り付けられた前記第２の測定装置を使用して前記物体の第２の特性を測定する、
ことを含む方法。
前記第１の測定装置は、非接触座標検出装置である、
請求項１記載の方法。
前記第１の測定装置は、レーザスキャナである、
請求項２記載の方法。
前記第１の測定装置は、構造化された光スキャナである、
請求項２記載の方法。
前記第２の測定装置は、前記連結アームＣＭＭに運動学的に取り付けられている、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の特性は、前記物体の非幾何学的特性である、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の特性は、標準的なカメラによって検出することができる特性ではない、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の特性は、前記物体の前記表面の幾何学的特性ではない、
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、超音波スキャナである、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、渦電流センサである、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、前記物体の表面内部の空所またはき裂を検出するように構成されている、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、分光または過分光結像器である、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、粗さセンサである、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、硬さセンサである、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
前記方法は、前記第２の特性を測定する前に少なくとも前記測定された三次元座標を使用して前記物体のモデルを生成することをさらに含む、
請求項１から１４までのいずれか１項記載の方法。
前記方法は、前記第２の特性がまだ測定されていない前記物体の部分を使用者に表示することをさらに含む、
請求項１５記載の方法。
前記方法は、前記第２の測定装置によって測定するために前記物体の提案された部分を使用者に表示することをさらに含む、
請求項１５または１６記載の方法。
前記方法は、前記第２の特性がまだ測定されていない領域において前記物体を測定するために前記連結アーム座標測定機の提案された部分を使用者に表示することをさらに含む、
請求項１５から１７までのいずれか１項記載の方法。
前記方法は、前記第２の特性が既に測定された前記物体の部分を使用者に表示することをさらに含む、
請求項１５から１８までのいずれか１項記載の方法。
前記方法は、前記物体の所望の部分のすべてがいつ前記第２の測定装置によって測定されたかを使用者に示すことをさらに含む、
請求項１５から１９までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、二次元領域にわたって複数のデータを生成するように構成されている、
請求項１から２０までのいずれか１項記載の方法。
前記方法は、前記二次元領域におけるデータポイントを前記物体における三次元座標に関連させることをさらに含む、
請求項２１記載の方法。
物体のさまざまな特性を測定する方法であって、前記方法は、
座標測定装置を使用して物体の表面の三次元座標を測定し、
前記座標測定装置に第２の測定装置を取り付け、
前記三次元座標が測定された後に、前記座標測定装置に取り付けられた前記第２の測定装置を使用して前記物体の第２の特性を測定する、
ことを含む方法。
前記座標測定装置は、連結アーム座標測定機である、
請求項２３記載の方法。
前記座標測定装置は、レーザトラッカに関連した再帰性反射体である、
請求項２３記載の方法。
前記座標測定装置は、非接触座標検出装置を含む、
請求項２３から２５までのいずれか１項記載の方法。
前記非接触座標検出装置は、レーザスキャナである、
請求項２６記載の方法。
前記非接触座標検出装置は、構造化された光スキャナである、
請求項２６記載の方法。
前記第２の測定装置は、前記座標測定装置に運動学的に取り付けられている、
請求項２３から２８までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の特性は、前記物体の非幾何学的特性である、
請求項２３から２９までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の特性は、標準的なカメラによって検出することができる特性ではない、
請求項２３から３０までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の特性は、前記物体の前記表面の幾何学的特性ではない、
請求項２３から３１までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、超音波スキャナである、
請求項２３から３２までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、渦電流センサである、
請求項２３から３２までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、前記物体の表面内部の空所またはき裂を検出するように構成されている、
請求項２３から３４までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、分光または過分光結像器である、
請求項２３から３２までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、粗さセンサである、
請求項２３から３２までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、硬さセンサである、
請求項２３から３２までのいずれか１項記載の方法。
前記方法は、前記第２の特性を測定する前に前記測定された三次元座標を使用して前記物体のモデルを生成することをさらに含む、
請求項２３から３８までのいずれか１項記載の方法。
前記方法は、前記第２の特性がまだ測定されていない前記物体の部分を使用者に表示することをさらに含む、
請求項３９記載の方法。
前記方法は、前記第２の測定装置によって測定するために前記物体の提案された部分を使用者に表示することをさらに含む、
請求項３９または４０記載の方法。
前記方法は、前記第２の特性がまだ測定されていない領域において前記物体を測定するために前記座標測定装置の提案された部分を使用者に表示することをさらに含む、
請求項３９から４１までのいずれか１項記載の方法。
前記方法は、前記第２の特性が既に測定された前記物体の部分を使用者に表示することをさらに含む、
請求項３９から４２までのいずれか１項記載の方法。
前記方法は、前記物体の所望の部分のすべてがいつ前記第２の測定装置によって測定されたかを使用者に示すことをさらに含む、
請求項３９から４３までのいずれか１項記載の方法。
前記第２の測定装置は、二次元領域にわたって複数のデータを生成するように構成されている、
請求項２３から４４までのいずれか１項記載の方法。
前記方法は、前記二次元データにおける位置を前記物体における三次元座標に関連させることをさらに含む、
請求項４５記載の方法。
物体の表面ジオメトリおよび前記物体の少なくとも１つのその他の特性を測定するように構成された装置であって、前記装置は、
座標測定装置と、
第２の測定装置と、
１つまたは複数のプロセッサと、
を備え、
前記座標測定装置は、前記座標測定装置の一部の位置および向きを少なくとも測定することによって物体の表面の三次元座標データを測定するように構成されており、前記座標測定装置は、さらに、第２の測定装置を収容するように構成された取り付け部分を有し、これにより、前記座標測定装置は、前記第２の測定装置の位置および向きを測定することができ、
前記第２の測定装置は、前記取り付け部分に取り付けられており、かつ複数の位置における前記物体の前記表面の前記三次元座標データと異なる前記物体の特性を測定するように構成され、
前記１つまたは複数のプロセッサは、前記第２の測定装置によって収集されたデータを、対応する三次元座標に関連させるために、前記物体の前記表面の前記三次元座標データと、前記第２の測定装置の測定された位置および向きと、を使用するように構成される、
装置。
前記座標測定装置は、連結アーム座標測定機を含む、
請求項４７記載の装置。
前記座標測定装置は、レーザトラッカを含む、
請求項４７または４８記載の装置。
前記座標測定装置は、レーザスキャナを含む、
請求項４７から４９までのいずれか１項記載の装置。
前記座標測定装置は、構造化された光スキャナを含む、
請求項４７から５０までのいずれか１項記載の装置。
前記第２の測定装置は、前記座標測定装置に運動学的に取り付けられている、
請求項４７から５１までのいずれか１項記載の装置。
前記物体の前記表面の前記三次元座標データと異なる前記物体の前記特性は、前記物体の非幾何学的特性である、
請求項４７から５２までのいずれか１項記載の装置。
前記物体の前記表面の前記三次元座標データと異なる前記物体の前記特性は、標準的なカメラによって検出することができる特性ではない、
請求項４７から５３までのいずれか１項記載の装置。
前記第２の測定装置は、超音波スキャナである、
請求項４７から５４までのいずれか１項記載の装置。
前記第２の測定装置は、渦電流センサである、
請求項４７から５４までのいずれか１項記載の装置。
前記第２の測定装置は、前記物体の表面内部の空所またはき裂を検出するように構成されている、
請求項４７から５６までのいずれか１項記載の装置。
前記第２の測定装置は、分光または過分光結像器である、
請求項４７から５４までのいずれか１項記載の装置。
前記第２の測定装置は、粗さセンサである、
請求項４７から５４までのいずれか１項記載の装置。
前記第２の測定装置は、硬さセンサである、
請求項４７から５４までのいずれか１項記載の装置。
前記１つまたは複数のプロセッサは、前記三次元座標を使用して前記物体のモデルを生成するように構成されている、
請求項４７から６０までのいずれか１項記載の装置。
前記装置は、ディスプレイをさらに備え、前記１つまたは複数のプロセッサは、前記物体の前記表面の前記三次元座標データと異なる前記物体の前記特性がまだ測定されていない前記物体の部分を示すために前記ディスプレイを作動させるように構成されている、
請求項６１記載の装置。
前記装置は、ディスプレイをさらに備え、前記１つまたは複数のプロセッサは、前記第２の測定装置によって測定するために前記物体の提案された部分を示すために前記ディスプレイを作動させるように構成されている、
請求項６１または６２記載の装置。
前記装置は、ディスプレイをさらに備え、前記１つまたは複数のプロセッサは、前記物体の前記表面の前記三次元座標データと異なる前記物体の前記特性が既に測定された前記物体の部分を示すために前記ディスプレイを作動させるように構成されている、
請求項６１から６３までのいずれか１項記載の装置。
前記１つまたは複数のプロセッサは、前記物体の所望の部分のすべてがいつ前記第２の測定装置によって測定されたかの信号を使用者に出力するように構成されている、
請求項６１から６４までのいずれか１項記載の装置。
前記第２の測定装置は、二次元領域にわたって複数のデータを生成するように構成されている、
請求項４７から６５までのいずれか１項記載の装置。