JP5544042B2 - ジェスチャを使用してレーザトラッカを制御する方法及び装置 - Google Patents

Description

本開示は座標測定装置に関する。

本出願は、2010年4月21日付けで出願された米国予備特許出願第61/326,294号に基づく優先権を主張し、その内容全体が参照によってここに援用される。

座標測定装置の１セットは、ある点の３次元（３Ｄ）座標を、レーザビームをその点に送ることによって測定するクラスの計器に属しており、その点で、レーザビームが逆反射体ターゲットによって捕捉される。この計器は、距離とターゲットまでの２つの角度とを測定することによって、その点の座標を見出す。距離は、絶対距離計（ＡＤＭ）又は干渉計のような距離測定装置で測定される。角度は、角度エンコーダのような角度測定装置で測定される。計器の内部のジンバル支持されたビーム操向機構が、レーザビームを対象の点に送る。そのような装置の一例はレーザトラッカである。例示的なレーザトラッカシステムは、参照によってここに援用されるブラウンらに対する米国特許第4,790,651号、及びラウらに対する米国特許第4,714,339号によって記述されている。

レーザトラッカに密接に関係した座標測定装置は、トータルステーション（距離と角度を同時に観測できる測定機）である。トータルステーションは測量用途でもっともよく使用されるが、光を拡散的に散乱させるか又は逆反射性のターゲットの座標を測定するために使用され得る。以下では、レーザトラッカという用語は、トータルステーションを含む広い意味で使用される。

普通は、レーザトラッカはレーザビームを逆反射体ターゲットに送る。ありふれたタイプの逆反射体ターゲットは球状に搭載された逆反射体（ＳＭＲ）であって、これは金属球体に埋め込まれたキューブコーナー逆反射体を備える。キューブコーナー逆反射体は、３つの相互に垂直なミラーを備える。キューブコーナーの頂点は３つのミラーの共通の交点であって、球体の中心に位置されている。ＳＭＲの球面表面を試験対象のサンプルに接触して置いて、それからＳＭＲを測定されている表面上で動かすことが普通である。球体内部でのキューブコーナーのこの配置のために、キューブコーナーの頂点から試験対象の物体の表面までの垂直距離は、ＳＭＲの回転に関わらず一定に保たれる。そのために、表面の３Ｄ座標を、表面上を動かされるＳＭＲの３Ｄ座標をトラッカに追従させることによって、見出すことができる。ＳＭＲの頂部にガラス窓を配置して、ほこりやごみがガラス表面を汚染することを防ぐことが可能である。そのようなガラス表面の一例は、ラーブらに対する米国特許第7,388,654号に示されており、これは参照によってここに援用される。

レーザトラッカ内のジンバル機構は、レーザビームをトラッカからＳＭＲに方向付けるために使用され得る。ＳＭＲによって逆反射された光の一部はレーザトラッカに入り、位置検出器まで通過する。位置検出器に当たった光の位置は、トラッカ制御システムによって、レーザトラッカの機械的なアジマス軸及びゼニス軸の回転角度を調整してＳＭＲ上にレーザトラッカをセンタリングし続けるために使用される。このようにして、トラッカはＳＭＲを追従（追跡）する。

トラッカの機械的なアジマス軸及びゼニス軸に取り付けられた角度エンコーダは、レーザビームの（参照トラッカフレームに対する）アジマス角及びゼニス角を測定し得る。レーザトラッカによって実行される一つの距離測定及び２つの角度測定が、ＳＭＲの三次元位置を完全に特定するために十分である。

先に述べたように、レーザトラッカでは２つのタイプの距離計が見出され得る。干渉計及び絶対距離計（ＡＤＭ）である。レーザトラッカにおいては、干渉計は(もし存在すれば)、開始点から終了点までの距離を、逆反射体ターゲットが２つの点の間を移動するときに通過する既知の長さの増分（通常はレーザ光の半波長）の数をカウントすることによって決定し得る。ビームが測定中に途絶すると、正確にカウントすることができず、距離情報が失われることになる。それに比べて、レーザトラッカ内のＡＤＭはビームの途絶に無関係に逆反射体ターゲットまでの絶対距離を決定し、これはまたターゲット間の切り替えも許容する。このために、ＡＤＭは「ポイント・アンド・シュート」測定を行うことができると言われる。最初は、絶対距離計は静止したターゲットを測定することだけが可能であって、この理由のために、常に干渉計と一緒に使用されていた。しかし、いくつかの最近の絶対距離計は迅速な測定を行うことができて、それによって干渉計を必要としなくなっている。そのようなＡＤＭはブリッジスらに対する米国特許第7,352,466号に記載されており、これは参照によってここに援用される。

追跡モードでは、レーザトラッカは、ＳＭＲがトラッカの捕捉範囲にいると自動的にＳＭＲの動きに追従する。レーザビームが途切れると追跡は止まる。ビームは、いくつかの方法のいずれかによって途切れ得る。それらの方法は、（１）計器とＳＭＲとの間の障害、（２）速過ぎて計器が追従できないようなＳＭＲの迅速な動き、あるいは（３）ＳＭＲの許容角度を超えて回転されたＳＭＲの方向、である。初期設定では、ビームの途絶に引き続いて、ビームは、ビーム途絶点又は最後に命令された位置に固定されたままになる。計器をＳＭＲ上にロックして追跡を続けるためには、オペレータが視覚的に追跡ビームを捜して、ＳＭＲをビーム内に置くことが必要になり得る。

いくつかのレーザトラッカは一つ又はそれ以上のカメラを含む。カメラ軸は、測定ビームと同軸であってもよく、あるいは、固定距離又は固定角度だけ測定軸からオフセットしていてもよい。カメラは、逆反射体を位置決めするために広い視野を提供するために使用され得る。カメラの光軸の近くに配置された変調された光源が逆反射体を照射し、それによってそれらの特定をより容易にする。この場合、逆反射体は照射と同期してフラッシュするが、背景の物体はそうしない。そのようなカメラの一つの用途は、自動シーケンスで視野内の複数の逆反射体を検出してそれらを測定することである。例示的なシステムはピーターソンらに対する米国特許第6,166,809号及びブリッジスらに対する米国特許第7,800,758号に記載されており、それらは参照によってここに援用される。

いくつかのレーザトラッカは６つの自由度で測定する能力を有しており、それらは、ｘ、ｙ及びｚのような３つの座標、並びにピッチ、ロール及びヨーのような３つの回転を含み得る。レーザトラッカに基づくいくつかのシステムが、６つの自由度の測定のために利用可能であるか、又は提案されてきている。例示的なシステムは、参照によってここに援用されるブリッジスらに対する米国公開特許出願第2010/0128259号、ブリッジスらに対する米国特許第7,800,758号、ピーターソンらに対する米国特許第5,973,788号、及びラウに対する米国特許第7,230,689号に記載されている。

＜レーザトラッカ機能のユーザ制御＞
レーザトラッカの動作の一般的な２つのモードは、追跡モード及びプロファイリングモードである。追跡モードでは、トラッカからのレーザビームは、オペレータが逆反射体を方々に動かすと、その逆反射体に追従する。プロファイリングモードでは、トラッカからのレーザビームは、コンピュータ命令又はマニュアル動作を通してのいずれかで、オペレータによって与えられた方向に進む。

トラッカの基本の追跡及び指向挙動を制御するこれらの動作モードの他に、トラッカが前もってオペレータによって選択された方法で反応することを可能にする特別なオプションモードも存在する。所望のオプションモードは、典型的にはレーザトラッカを制御するソフトウエアで選択される。そのようなソフトウエアは、（可能であればネットワークケーブルを通して）トラッカに取り付けられた外部コンピュータ又はトラッカ自身の内部に存在し得る。後者の場合、ソフトウエアは、トラッカ内に構築されたコンソール機能を通してアクセスされ得る。

オプションモードの一例は自動リセットモードであり、ここでは、レーザビームが途絶されたときにはいつでも、レーザビームは前もって設定された参照点へと駆動される。自動リセットオプションモードに対して一つの一般的参照点はトラッカのホーム位置であり、これはトラッカ本体に搭載された磁気ネストの位置である。自動リセットに対する代替はリセット無しオプションモードである。この場合、レーザビームが途絶されたときにはいつでも、レーザビームは元の方向を示し続ける。トラッカホーム位置の記述はクラマーらに対する米国特許第7,327,446号に与えられており、これは参照によってここに援用される。

特別なオプションモードの他の例はパワーロックであり、これはライカジオシステムによって彼らのライカ絶対トラッカ（Leika Absolute Tracker^TM）にて提供される特徴である。パワーロックオプションモードでは、レーザビームが途絶されたときにはいつでも、逆反射体の位置がトラッカカメラによって見出される。カメラは直ぐに逆反射体の角度座標をトラッカ制御システムに送り、これによってトラッカにレーザビームを逆反射体に向け戻させる。逆反射体の自動獲得を伴う方法はドルドらに対する国際特許出願第WO2007/079601号及びカネコに対する米国特許第7,055,253号に与えられている。

いくつかのオプションモードは、それらの操作において、わずかにより複雑である。一例は安定性基準モードであり、これは、ＳＭＲが所与の時間期間の間だけ静止しているときにはいつでも関与し得る。オペレータは、ＳＭＲを磁気ネストまで追跡してそこに設定し得る。安定性基準がアクティブであれば、ソフトウエアは、トラッカの３次元的な座標の読みの安定性を見始める。例えば、ユーザは、ＳＭＲの距離の読みのピークトゥピーク変動が1秒の時間間隔に対して２マイクロメートルより小さいならば、ＳＭＲは安定していると判断するように決定し得る。安定性基準が満たされた後に、トラッカは３Ｄ座標を測定してソフトウエアはデータを記録する。

より複雑な操作モードが、コンピュータプログラムを通して可能である。例えば、一部の表面を測定してこれらを幾何学形状にあてはめるソフトウエアが利用可能である。ソフトウエアは、オペレータにＳＭＲをその表面上で動かし、データ点の収集が終了したらＳＭＲを対象物の表面から離れるように持ち上げて測定を終了させるように指示する。ＳＭＲを対象物の表面から離れるように動かすことは、測定が完了したことを示すだけではない。それはまた、物体表面に関するＳＭＲの位置を示す。この位置情報は、ＳＭＲ半径によって引き起こされるオフセットを適切に考慮するために、アプリケーションソフトウエアによって必要とされる。

複雑なコンピュータ制御の第２の例はトラッカ測量である。測量では、トラッカは、あらかじめ配列されたスケジュールに従って、いくつかのターゲット位置の各々に順に駆動される。オペレータは、ＳＭＲを所望の位置の各々まで運ぶ前に、これらの位置を教示し得る。

複雑なコンピュータ制御の第３の例は、トラッカが指示する測定である。ソフトウエアは、ＳＭＲを所望の位置まで動かすようにオペレータに指示する。グラフィックディスプレーを使用して所望の位置までの方向及び距離を示すことによって、これを行う。オペレータが所望の位置にあると、コンピュータモニタ上の色が、例えば赤から緑に替り得る。

米国特許第４，７９０，６５１号明細書 米国特許第４，７１４，３３９号明細書 米国特許第７，３８８，６５４号明細書 米国特許第７，３５２，４６６号明細書 米国特許第６，１６６，８０９号明細書 米国特許第７，８００，７５８号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０１２８２５９号明細書 米国特許第５，９７３，７８８号明細書 米国特許第７，２３０，６８９号明細書 米国特許第７，３２７，４４６号明細書 国際公開第２００７／０７９６０１号 米国特許第７，０５５，２５３号明細書

上述の全てのトラッカ動作に共通の要素は、オペレータがトラッカの挙動を制御するための能力が制限されていることである。一方、ソフトウエアによって選択されたオプションモードは、オペレータがトラッカのある挙動を前もって設定することを可能にし得る。しかし、ひとたびオプションモードがユーザによって選択されると、トラッカの挙動は確立されて、オペレータがコンピュータコンソールに戻らない限りは変更できない。他方で、コンピュータプログラムは、オペレータに、ソフトウエアが洗練された方法で分析する複雑な操作を実行するように指示し得る。いずれの場合も、オペレータがトラッカ及びトラッカによって収集されるデータを制御するための能力は制限される。

＜リモートトラッカ命令の必要性＞
レーザトラッカのオペレータは２つの基礎的な機能を実行する。オペレータは測定の間にＳＭＲを位置決めし、且つ制御コンピュータを通して命令をトラッカに送る。しかし、一人のオペレータがこれらの測定機能の両方を実行することは容易ではない。なぜなら、コンピュータは通常、測定位置から遠く離れているからである。この制約を回避するために様々な方法が試みられてきているが、完全に満足するものはない。

ときどき使用される一つの方法は、ただ一人のオペレータが逆反射体を所定の位置に設定し、計器制御キーボードに歩いて戻って測定指令を実行することでる。しかし、これは、オペレータ及び計器の時間の非効率的な使用である。オペレータが測定のために逆反射体を保持しなければならない場合、単一オペレータ制御は、オペレータがキーボードに非常に近いときのみ可能である。

第２の方法は第２のオペレータを追加することである。一人のオペレータがコンピュータのそばに立ち、第２のオペレータがＳＭＲを動かす。これは明らかに高価な方法で、大きな距離を介した音声によるコミュニケーションが問題になることがある。

第３の方法は、レーザトラッカにリモート制御を装着することである。しかし、リモート制御はいくつかの制約を有する。多くの施設は、安全又は保安上の理由から、リモート制御の使用を許可しない。たとえリモート制御が許されても、ワイヤレスチャンネルの間の干渉が問題になり得る。いくつかのリモート制御信号は、レーザトラッカの全範囲に到達しない。はしごから作業しているようないくつかの状況では、第２の手は、リモート制御を操作するために自由ではないかもしれない。リモート制御が使用されることができる前に、通常は、コンピュータ及びリモート制御が一緒に動作するようにセットアップすることが必要であり、そのときには、普通はトラッカ命令の小さなサブセットのみが任意の所与の時点でアクセスされることができる。このアイデアに基づくシステムの一例は、スミスらに対する米国特許第7,233,316号に与えられている。

第４の方法は、携帯電話をレーザトラッカにインターフェースすることである。命令は、携帯電話から計器を呼び出し、且つ携帯電話のキーパッドから又は音声認識によって数字を入力することによって、リモートに入力される。この方法はまた、多くの欠点を有する。いくつかの施設は携帯電話の使用を許可せず、携帯電話は田舎の地方では利用可能ではないかもしれない。サービスは、毎月のサービスプロバイダ料金を必要とする。携帯電話インターフェースは、コンピュータ又はレーザトラッカとインターフェースする追加のハードウエアを必要とする。携帯電話技術の変化は速く、アップグレードが求められ得る。リモート制御の場合においてのように、コンピュータ及びリモート制御は一緒にセットアップされなければならず、普通はトラッカ命令の小さなサブセットのみが所与の時点でアクセスされることができる。

第５の方法は、レーザトラッカにインターネット又はワイヤレスネットワーク機能を装備し、ワイヤレス携帯コンピュータ又は個人デジタル端末（ＰＤＡ）を使用してレーザトラッカに命令を通信することである。しかし、この方法は、携帯電話と同様の制約を有する。この方法はしばしば、トータルステーションとともに使用される。この方法を使用するシステムの例は、クマガイらに対する米国公開特許出願第2009/01761号、ヴィニーらに対する米国特許第6,034,722号、ガチオスらに対する米国特許第7,423,742号、ガチオスらに対する米国特許第7,307,710号、ピエクトウスキに対する米国特許第7,552,539号、及びモンツらに対する米国特許第6,133,998号を含む。この方法はまた、オウチらに対する米国特許第7,541,965号に記載されている方法によって器具を制御するために使用されている。

第６の方法は、測定が行われるべき特定の位置をポインターを使用して示すことである。この方法の例は、ウラらに対する米国特許第7,022,971号に与えられる。この方法を適用して命令をレーザトラッカに与えることが可能であり得るが、ポインタービームパターンを投射する適切な表面を見出すことは、通常は非常に容易ではない。

第７の方法は、少なくとも逆反射体、送信機及び受信機を含む複雑なターゲット構造をデバイス化することである。そのようなシステムは、オペレータに正確なターゲット情報を送信し、また全地球測位システム（ＧＰＳ）情報をトータルステーションに送信するために、トータルステーションとともに使用され得る。そのようなシステムの一例は、ヒンデルリングらに対する米国公開特許出願第2008/0229592号に与えられている。この場合、オペレータが命令を計測装置（トータルステーション）に送ることを可能にする方法は無い。

第８の方法は、少なくとも逆反射体、送信機及び受信機を含む複雑なターゲット構造をデバイス化して、送信機が変調された光信号をトータルステーションに送る能力を有することである。キーパッドを使用して、変調された光によって命令をトータルステーションに送ることができる。これらの命令は、トータルステーションによって復号される。そのようなシステムの例は、カタヤマらに対する米国特許第6,023,326号、ムラオカらに対する米国特許第6,462,810号、イシナベらに対する米国特許第6,295,174号、及びイシナベらに対する米国特許第6,587,244号に与えられている。この方法は、複雑なターゲット及びキーパッドが大きな測量竿に搭載されている測量用途に特に適している。そのような方法は、レーザトラッカと一緒に使用するには適していない。その場合には、大きな制御パッドにテザリングされていない小さなターゲットを使用することが有益である。また、トラッカが逆反射体ターゲット上にロックされていないときでさえ、命令を送る能力を有することが望ましい。

第９の方法は、ターゲット上にワイヤレス送信機及び変調された光源を含み、トータルステーションに情報を送ることである。ワイヤレス送信機は主に、ターゲットの角度的な姿勢で情報を送り、トータルステーションは適当な方向に向いてそのレーザビームをターゲット逆反射体に送ることができる。変調された光源は、逆反射体の近くに配置されて、トータルステーション内の検出器によってピックアップされる。このようにして、オペレータは、トータルステーションが正しい方向に向けられていることを確かめることができ、それによって、ターゲット逆反射体から来ない偽の反射を避ける。このアプローチに基づく例示的なシステムは、ウィクルンドらに対する米国特許第5,313,409号に与えられる。この方法は、レーザトラッカに汎用命令を送る能力は提供しない。

第１０の方法は、ワイヤレス送信機、ターゲット及びトータルステーションの両方におけるコンパスアセンブリ、及びガイド光送信機の組み合わせを含むことである。ターゲット及びトータルステーションにおけるコンパスアセンブリは、トータルステーションのアジマス角をターゲットに位置合わせすることを可能にするために使用される。ガイド光送信機は、信号がトータルステーション内部の検出器によって受信されるまでターゲットが垂直方向にパンすることができる光の水平ファンである。ひとたびガイド光が検出器にセンタリングされると、トータルステーションは、その向きをわずかに調整して、逆反射された信号を最大化する。ワイヤレス送信機は、オペレータによってターゲットに置かれたキーパッドに入力された情報を通信する。この方法に基づく例示的なシステムは、ワストミらに対する米国特許第7,304,729号に与えられている。この方法は、レーザトラッカに汎用命令を送る能力は提供しない。

第１１の方法は、逆反射体を改変して、逆反射された光に時間変調が重畳されることを可能にし、それによってデータを送信することである。発明的な逆反射体は、先端が切られた頂点を有するコーナーキューブ、そのコーナーキューブの正面に取り付けられた光スイッチ、及びデータを送信又は受信するためのエレクトロニクスを備える。このタイプの例示的なシステムは、ケネディに対する米国特許第5,121,242号に与えられている。このタイプの逆反射体は複雑で且つ高価である。これは、スイッチ（強誘電体光学結晶材料であり得る）のため及び先端が切られた頂点のために、逆反射された光の質を劣化させる。また、レーザトラッカに戻る光は、ＡＤＭビームを測定する際の使用のために既に変調されており、且つ光をオン・オフすることは、ＡＤＭに対してだけではなくトラッカ干渉計及び位置検出器に対してもまた問題である。

第１２の方法は、ターゲット及びアクティブ逆反射体と通信するための双方向送信機を含み、逆反射体の特定を援助することである。双方向送信機はワイヤレス又は光学的であり得て、逆反射体、送信機及び制御ユニットを含む複雑なターゲット測量竿の一部である。このタイプの例示的なシステムは、ヘルツマンらに対する米国特許第5,828,057号に記述されている。そのような方法は、レーザトラッカと一緒に使用するには適していない。その場合には、大きな制御パッドにテザリングされていない小さなターゲットを使用することが有益である。また、対象の逆反射体ターゲットを特定する方法は、複雑で且つ高価である。

オペレータが離れたところからレーザトラッカに命令を通信する単純な方法に対する必要性がある。この方法は、（１）第２のオペレータ無しに使用可能である、（２）レーザトラッカの全範囲に渡って使用可能である、（３）追加のハードウエアインターフェース無しに使用可能である、（４）全ての位置で機能的である、（５）サービスプロバイダ料金がかからない、（６）保安上の制約が無い、（７）追加のセットアップ又はプログラミング無しに使用が容易である、（８）広い範囲の単純且つ複雑なトラッカ命令を開始することができる、（９）複数のターゲットの間の特定のターゲットにトラッカをコールするために使用可能である、及び（１０）オペレータが運ぶための最小の追加装備とともに使用可能である、ことが望ましい。

前記レーザトラッカの動作を制御するためにユーザからレーザトラッカへ命令を光学的に伝達する方法は、複数の命令の各々と複数の空間的パターンの各々との間の対応のルールを提供するステップと、前記ユーザによって前記複数の命令の中から第１の命令を選択するステップと、を含む。この方法はさらに、前記ユーザによって第１の時間と第２の時間との間に逆反射体を前記複数の空間的パターンの内の、前記第１の命令に対応する第１の空間的パターンで動かすステップと、前記レーザトラッカからの第１の光を前記逆反射体に投射するステップと、をさらに含む。この方法はまた、前記逆反射体から前記第１の光の一部である第２の光を反射するステップと、前記第２の光の一部である第３の光を検知することによって第１の検知されたデータを得るステップと、を含み、前記第１の検知されたデータは前記第１の時間と前記第２の時間との間に前記レーザトラッカによって獲得される。この方法はまた、前記対応のルールに従って前記第１の検知されたデータを処理することに少なくとも部分的に基づいて前記第１の命令を決定するステップと、前記第１の命令を前記レーザトラッカで実行するステップと、も含む。

例示的なレーザトラッカの斜視図を示す図である。 例示的なレーザトラッカに取り付けられた計算及び電源要素を示す図である。 レーザトラッカの追跡及び測定システムを通してジェスチャ情報を運ぶためにパッシブターゲットが使用されることができる方法を説明する図である。 レーザトラッカの追跡及び測定システムを通してジェスチャ情報を運ぶためにパッシブターゲットが使用されることができる方法を説明する図である。 レーザトラッカの追跡及び測定システムを通してジェスチャ情報を運ぶためにパッシブターゲットが使用されることができる方法を説明する図である。 レーザトラッカの追跡及び測定システムを通してジェスチャ情報を運ぶためにパッシブターゲットが使用されることができる方法を説明する図である。 レーザトラッカの追跡及び測定システムを通してジェスチャ情報を運ぶためにパッシブターゲットが使用されることができる方法を説明する図である。 レーザトラッカのカメラシステムを通してジェスチャ情報を運ぶためにパッシブターゲットが使用されることができる方法を説明する図である。 レーザトラッカのカメラシステムを通してジェスチャ情報を運ぶためにパッシブターゲットが使用されることができる方法を説明する図である。 レーザトラッカのカメラシステムを通してジェスチャ情報を運ぶためにパッシブターゲットが使用されることができる方法を説明する図である。 レーザトラッカのカメラシステムを通してジェスチャ情報を運ぶためにアクティブターゲットが使用されることができる方法を説明する図である。 レーザトラッカのカメラシステムを通してジェスチャ情報を運ぶためにアクティブターゲットが使用されることができる方法を説明する図である。 レーザトラッカのカメラシステムを通してジェスチャ情報を運ぶためにアクティブターゲットが使用されることができる方法を説明する図である。 レーザトラッカのカメラシステムを通してジェスチャ情報を運ぶためにアクティブターゲットが使用されることができる方法を説明する図である。 ジェスチャ命令を発行且つ実行する際にオペレータ及びレーザトラッカによって実行されるステップを示す流れ図である。 ジェスチャ命令のオプションの及び要求される部分を示す流れ図である。 レーザトラッカ命令の選択及びレーザトラッカにこれらの命令を運ぶためにオペレータによって使用され得る対応するジェスチャを示す図である。 レーザトラッカ命令の選択及びレーザトラッカにこれらの命令を運ぶためにオペレータによって使用され得る対応するジェスチャを示す図である。 レーザトラッカ命令の選択及びレーザトラッカにこれらの命令を運ぶためにオペレータによって使用され得る対応するジェスチャを示す図である。 使用され得る代替的なタイプのジェスチャを示す図である。 使用され得る代替的なタイプのジェスチャを示す図である。 使用され得る代替的なタイプのジェスチャを示す図である。 使用され得る代替的なタイプのジェスチャを示す図である。 使用され得る代替的なタイプのジェスチャを示す図である。 使用され得る代替的なタイプのジェスチャを示す図である。 ジェスチャによってレーザトラッカに命令を送信するための例示的な命令タブレットを示す図である。 トラッカ参照点を設定するためにジェスチャを使用する例示的な方法を示す図である。 例示的な命令タブレットを初期化するためにジェスチャを使用する例示的な方法を示す図である。 円を測定するためにジェスチャを使用する例示的な方法を示す図である。 レーザトラッカからのレーザビームで逆反射体を獲得するためにジェスチャを使用する例示的な方法を示す図である。 レーザトラッカに関連した例示的なエレクトロニクス及び処理システムを示す図である。 レーザトラッカの光軸から離れて置かれたカメラを使用してターゲットの３次元座標を見出すことができる例示的な配置を示す図である。 空間的パターン内で逆反射体とともにジェスチャすることによってレーザトラッカに命令を伝達する例示的な方法を示す図である。 逆反射体で位置を示すことによってレーザトラッカに命令を伝達する例示的な方法を示す図である。 時間的パターン内で逆反射体とともにジェスチャすることによってレーザトラッカに命令を伝達する例示的な方法を示す図である。 ６つのＤＯＦターゲットのポーズにおける変化を６つのＤＯＦレーザトラッカで測定することによってレーザトラッカに命令を伝達する例示的な方法を示す図である。 レーザトラッカからのレーザビームを逆反射体に向けて逆反射体上にロックする命令を伝達する例示的な方法であって、その伝達が逆反射体で生成された空間的パターンを伴うジェスチャに基づく方法を示す図である。 レーザトラッカからのレーザビームを逆反射体に向けて逆反射体上にロックする命令を伝達する例示的な方法であって、その伝達がレーザトラッカによって受領される光パワーにおける時間的パターンを伴うジェスチャに基づく方法を示す図である。 レーザトラッカからのレーザビームを逆反射体に向けて逆反射体上にロックする命令を伝達する例示的な方法であって、その伝達が６つのＤＯＦプローブのポーズにおける変化を伴うジェスチャに基づく方法を示す図である。

ここで図面を参照するが、同様な要素には、いくつかの図面で同一の番号が付けられている。

例示的なレーザトラッカ１０が図１に描かれている。レーザトラッカ１０の例示的なジンバル支持されたビーム操向機構１２は、アジマスベース１６に搭載され且つアジマス軸２０回りに回転するゼニスキャリッジ１４を備える。ペイロード１５はゼニスキャリッジ１４に搭載され、ゼニス軸１８回りに回転する。ゼニス機械的回転軸１８及びアジマス機械的回転軸２０は、トラッカ１０の内部で、ジンバル点２２において直交して交差し、この点は典型的には距離測定の原点である。レーザビーム４６は仮想的にジンバル点２２を通過し、ゼニス軸１８に直交して指向される。言い換えると、レーザビーム４６は、ゼニス軸１８に垂直な平面内にある。レーザビーム４６は、ゼニス軸１８及びアジマス軸２０回りにペイロード１５を回転させるトラッカ内部のモータ（図示されず）によって、所望の方向に向けられる。トラッカの内部にあるゼニス及びアジマス角度エンコーダ（図示されず）は、ゼニス機械軸１８及びアジマス機械軸２０に取り付けられて、高い精度で回転角を示す。レーザビーム４６は、上述された球面的に搭載された逆反射体（ＧＭＲ）のような外部の逆反射体２６に向かう。ジンバル点２２と逆反射体２６との間の半径方向の距離、並びにゼニス軸１８及びアジマス軸２０回りの回転角を測定することによって、トラッカの球座標系の内部で逆反射体２６の位置が見出される。

レーザビーム４６は、一つ又はそれ以上のレーザ波長を備え得る。明瞭さ及び単純さのために、図１に示された種類の操向機構が、以下の議論で想定される。しかし、他のタイプの操向機構が可能である。例えば、レーザビームをアジマス及びゼニス軸回りに回転するミラーで反射することが可能である。このようなミラーの使用の例は、ラウらに対する米国特許第4,714,339号に与えられている。ここで記述された技法は、操向機構のタイプに関わらず、適用可能である。

例示的なレーザトラッカ１０では、複数のカメラ５２及び複数の光源５４がペイロード１５に配置される。光源５４は一つ又はそれ以上の逆反射体ターゲット２６を照射する。光源５４は、反復的にパルス光を発するように電気的に駆動されるＬＥＤであり得る。各カメラ５２は、感光性アレイとその感光性アレイの正面に置かれたレンズとを備える。感光性アレイはＣＭＯＳ又はＣＣＤアレイであり得る。レンズは比較的広い視野、例えば３０又は４０度の視野を有し得る。レンズの目的は、レンズの視野内の物体の像を感光性アレイ上に形成することである。各光源５４はカメラ５２の近くに置かれて、光源５４からの光が各逆反射体ターゲット２６でカメラ５２に反射される。このようにして、逆反射体の像は、それらの像が背景物体よりも明るく且つパルス状なので、感光性アレイ上で背景から容易に区別される。レーザビーム４６の線の近くに、２つのカメラ５２及び２つの光源５４が配置され得る。このようにして２つのカメラを使うことによって、三角測量の原理を使用してカメラの視野内の任意のＳＭＲの３次元座標を見出すことができる。加えて、ＳＭＲの３次元座標を、点から点へと動かされるＳＭＲとして監視することができる。この目的での２つのカメラの使用は、ブリッジスに対する米国公開特許出願第2010/0128259号に記載されている。

一つ又はそれ以上のカメラ及び光源の他の配置が可能である。例えば、光源及びカメラは、トラッカによって発せられるレーザビームと同軸又はほぼ同軸にすることができる。この場合、光学フィルタリング又は類似の方法を使用して、トラッカからのレーザビームでカメラの感光性アレイが飽和することを避けることが必要になり得る。

他の可能な配置は、ペイロード又はトラッカのベース上に置かれた単一のカメラを使用することである。単一のカメラは、レーザトラッカの光軸から外れて配置されると、逆反射体の方向を規定する２つの角度についての情報を提供するが、逆反射体までの距離は提供しない。多くの場合、この情報で十分であり得る。単一のカメラを使用するときに逆反射体の３Ｄ座標が必要とされれば、一つの可能性は、トラッカをアジマス方向に１８０度だけ回転して、それからゼニス軸回りにひっくり返して逆反射体に向け直すことである。このようにして、ターゲットを２つの異なる方向から見ることができて、逆反射体の３Ｄ位置を三角測量を使用して見出すことができる。

単一のカメラで逆反射体までの距離を見出すための、より一般的なアプローチは、レーザトラッカをアジマス軸又はゼニス軸のいずれかの回りに回転させ、２つの回転角のそれぞれに関して、トラッカ上に位置するカメラで逆反射体を観察することである。逆反射体は、例えばカメラに近くに位置したＬＥＤによって照射され得る。図１８は、この手順をどのように使用し逆反射体までの距離を見出すことができるかを示している。テストセットアップ９００は、レーザトラッカ９１０、第１の位置のカメラ９２０、第２の位置のカメラ９３０、並びに第１の位置９４０及び第２の位置９５０の逆反射体を含む。カメラは、レーザトラッカ９１０をアジマス軸、ゼニス軸、あるいはアジマス軸及びゼニス軸の両方の回りにトラッカジンバル点９１２の周囲で回転させることによって、第１の位置から第２の位置まで動かされる。カメラ９２０は、レンズシステム９２２及び感光性アレイ９２４を含む。レンズシステム９２２は認識中心９２６を有しており、そこを逆反射体９４０、９５０からの光線が通過する。カメラ９３０は、異なる位置に回転されていることを除いてカメラ９２０と同じである。レーザトラッカ９１０の表面から逆反射体９４０までの距離はＬ₁であり、レーザトラッカ９１０の表面から逆反射体９５０までの距離はＬ₂である。ジンバル点９１２からレンズ９２２の認識中心９２６までの経路は、線９１４に沿って引かれる。ジンバル点９１２からレンズ９３２の認識中心９３６までの経路は、線９１６に沿って引かれる。線９１４及び９１６に関する距離は、同じ数値である。図１８に見ることができるように、より近い位置にある逆反射体９４０は、レーザトラッカからより遠い距離にある逆反射体９５０に対応する点像９５２よりも、感光性アレイの中心から離れた位置に点像９４２を形成する。この関係は、回転後の位置におけるカメラ９３０に対しても維持される。結果として、近傍の逆反射体９４０の回転の前後における点像の間の距離は、遠方の逆反射体９５０の回転前後における点像の間の距離よりも大きい。レーザトラッカを回転し、結果として生じる感光性アレイ上での点像の位置の変化に着目することで、逆反射体までの距離を見出すことができる。この距離を見出す方法は、当業者には明らかであるように、三角法を使用して容易に見出される。

他の可能性は、ターゲットの測定と撮影との間で切り換えることである。そのような方法の一例は、ブリッジスらに対する米国特許第7,800,758号に記載されている。他のカメラ配置が可能であり、ここに記述される方法とともに使用されることができる。

図２に示されるように、副ユニット７０は、通常はレーザトラッカ１０の一部である。副ユニット７０の目的は、電源をレーザトラッカ本体に供給することであり、いくつかの場合には、システムに計算及びクロック能力を供給することである。副ユニット７０の機能をトラッカ本体に移すことによって、副ユニット７０をすっかり無くすことも可能である。大抵の場合には、副ユニット７０は汎用コンピュータ８０に取り付けられている。汎用コンピュータ８０にロードされたアプリケーションソフトウエアが、リバースエンジニアリングのようなアプリケーション能力を提供し得る。汎用コンピュータ８０を、その計算能力をレーザトラッカ１０内に直接構築することによって、無くすこともまた可能である。この場合、可能であればキーボード及びマウス機能を提供するユーザインターフェースが、レーザトラッカ１０内に構築される。副ユニット７０とコンピュータ８０との間の接続は、ワイヤレスであるか又は電気ワイヤのケーブルを通してであり得る。コンピュータ８０はネットワークに接続され得て、副ユニット７０もまたネットワークに接続され得る。複数の計器、例えば複数の測定計器又はアクチュエータが、コンピュータ７０又は副ユニット８０を通して一緒に接続され得る。

レーザトラッカ１０は、その側面を下にして、上下さかさまに返されて、又は任意の向きに置かれ得る。これらの状況では、アジマス軸及びゼニス軸という用語は、レーザトラッカ１０の姿勢には無関係に、レーザトラッカに対して図１に示される方向と同じ方向を有する。

他の実施形態では、ペイロード１５はアジマス軸２０及びゼニス軸１８の周囲で回転するミラーで置き換えられる。レーザビームは上方に向けられてミラーに当たり、そこから逆反射体２６に向かって発射される。

＜離れたところからのレーザトラッカへの命令の送信＞
図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃ及び図５Ａ〜５Ｄは検知手法を示し、それによってオペレータは、例示的なレーザトラッカ１０によって命令と解釈されて実行されるジェスチャパターンを通信し得る。図３Ａ〜３Ｅは検知手段を示し、それによってオペレータは、例示的なレーザトラッカ１０がその追跡および測定システムを使用して解釈するジェスチャパターンを通信する。図３Ａは、逆反射体ターゲット２６によって遮られるレーザビーム４６を発するレーザトラッカ１０を示す。ターゲット４６が左右に動くと、トラッカからのレーザビームはその動きに追従する。同時に、トラッカ１０の角度エンコーダが、左右方向及び上下方向でのターゲットの角度位置を測定する。角度エンコーダの読みは２次元の角度マップを形成し、これがトラッカによって時間の関数として記録され、動きのパターンを捜すために分析されることができる。

図３Ｂは、逆反射体ターゲット２６を追跡しているレーザビーム４６を示す。この場合、トラッカ１０からターゲット２６までの距離が測定される。ＡＤＭ又は干渉計の読みは１次元の角度マップを形成し、これがトラッカによって時間の関数として記録され、動きのパターンを捜すために分析されることができる。図３Ａ及び図３Ｂの組み合わされた動きはまた、３次元空間でのパターンを探すためにレーザトラッカ１０によって評価されることもできる。

角度、距離、又は３次元空間における変動は、全て空間的パターンの例とみなされ得る。空間的パターンは、ルーチンのレーザトラッカ測定の間に連続的に観察される。観察されたパターンの可能な範囲内で、いくつかのパターンはレーザトラッカ命令に関連され得る。今日使用されている一つのタイプの空間的パターンがあり、これは、命令と考えることができる。このパターンは、測定に引き続いて物体の表面から離れる動きである。例えば、オペレータが物体上の多数の点をＳＭＲで測定して物体の外径を得て、それからＳＭＲを物体の表面から離したら、外径が測定されたことが明らかである。同様に、平面の測定後にオペレータがＳＭＲを上方に動かしたら、平面の上面が測定されたと理解される。物体のどの側が測定されたかを知ることが重要である。なぜなら、ＳＭＲの中心から外表面までの距離であるＳＭＲのオフセットを除去する必要があるからである。ＳＭＲを物体から離すように動かすというこの動作が、レーザトラッカ測定に関連したソフトウエアによって自動的に解釈されたら、そのときには、ＳＭＲの動きは、「ＳＭＲオフセットを動きの方向から差し引く」ことを示す命令と考えることができる。それゆえ、この第１の命令をここに記述された空間的パターンに基づく他の命令に加えて含んだ結果、複数の命令が存在する。言い換えると、複数のトラッカ命令と複数の空間的パターンとの間の対応関係が存在する。

本願の議論の全てにおいて、レーザトラッカに対する命令の概念が特定の測定の文脈内で考慮されるべきということが理解されるべきである。例えば、逆反射体の動きが、逆反射体ターゲットが内径又は外径を測定しているかどうかを示すと言われる上述の状況では、この表現は、円形の輪郭を有する物体を測定するトラッカの文脈においてのみ滴確である。

図３Ｃは、逆反射ターゲット２６を追跡しているレーザビーム４６を示す。この場合、逆反射ターゲット２６は固定されて保持され、トラッカ１０は３次元座標を測定する。後述される命令タブレットが特定の３次元位置に置かれている例のように、測定空間内のある位置には特別な意味が割り当てられ得る。

図３Ｄは、逆反射ターゲット２６に到達することがブロックされているレーザビーム４６を示す。レーザビーム４６をブロックする、しないを交互にするによって、トラッカ１０に戻った光パワーのパターンが、位置検出器及び距離計を含むトラッカ測定システムによって観察される。この戻ったパターンの変動は、トラッカによって時間の関数として記録されて、パターンを捜して分析されることができるパターンを形成する。

レーザトラッカに戻る光パワーにおいて、パターンがルーチンの測定の間にしばしば見られる。例えば、レーザビームが逆反射体に到達することをブロックし、それから後に、可能性のあることとしては逆反射体がトラッカから新しい距離に動いた後に、逆反射体でレーザビームを再捕捉することがよくある。レーザビームを途絶し、それからそのレーザビームを再捕捉するというこの動作は、逆反射体が新しい位置に動かされた後に再捕捉されるべきことを示す単純なタイプのユーザ命令と考えることができる。それゆえ、ここに記述された光パワーの変動に基づく他の命令に加えて、この第１の単純な命令を含んだ結果、複数の命令が存在する。言い換えると、複数のトラッカ命令と、レーザトラッカの上に配置されたセンサによって受領される光パワーの変動に基づく複数のパターンとの間に、対応関係が存在する。

光パワーの変化は、レーザビームがレーザトラッカへ戻ることをブロックされているときに、ルーチンの測定の間にしばしば見られる。そのような動作は、「追跡の停止」又は「測定の停止」を示す命令と解釈され得る。同様に、逆反射体は、レーザビームを妨げるように動かされ得る。そのような単純な動作は、「追跡の開始」を示す命令と解釈され得る。これらの単純な命令は、本特許出願における興味の対象ではない、この理由により、ここで議論される命令は、少なくとも光パワーの増加に引き続く光パワーの減少を含む光パワーの変化を伴う。

図３Ｅは、６自由度（ＤＯＦ：degree-of-freedom）プローブ１１０を有する逆反射体２６を追跡しているレーザビーム４６を示している。多くのタイプの６ＤＯＦプローブが可能であり、図３Ｅに示されている６ＤＯＦプローブ１１０は単に描写的なもので、その設計を制約するものではない。トラッカ１０は、プローブの角度的な傾きの角度を見出すことができる。例えば、トラッカは、プローブ１１０のロール、ピッチ及びヨー角を時間の関数として見出して記録し得る。収集した角度は、パターンを探して分析されることができる。

図４Ａ〜４Ｃは検知手法を示し、それによってオペレータは、例示的なレーザトラッカ１０がそのカメラシステムを使用して解釈するジェスチャパターンを通信する。図４Ａは、逆反射体２６の動きを観察するカメラ５２を示す。カメラ５２は、ターゲット２６の角度位置を時間の関数として記録する。これらの角度は、後にパターンを探して分析される。逆反射体ターゲット２６の角度的な動きを追従するためには一つのカメラを有することが必要とされるのみであるが、第２のカメラはターゲットまでの距離の計算を可能にする。オプションの光源５４はターゲット２６を照射し、それによって背景イメージの中で特定することを容易にする。加えて、光源５４は、パルスを発してターゲットの特定をさらに単純化しても良い。

図４Ｂは、逆反射体２６の動きを観察するカメラ５２を示す。カメラ５２はターゲット２６の角度位置を記録し、三角測量を使用して、ターゲット２６までの距離を時間の関数として計算する。これらの距離は、後にパターンを探して分析される。オプションの光源５４がターゲット２６を照射する。

図４Ｃは、逆反射体２６の位置を観察するカメラ５２を示し、逆反射体２６はその位置を維持されている。トラッカ１０は、ターゲット２６の３次元座標を測定する。後述される命令タブレットが特定の３次元位置に置かれている例のように、測定空間内のある位置には特別な意味が割り当てられ得る。

図５Ａ〜５Ｄは検知手法を示し、それによってオペレータは、例示的なレーザトラッカ１０が自発光の光源と組み合わせてそのカメラシステムを使用することによって解釈するジェスチャパターンを通信する。図５Ａは、逆反射体２６の動きを観察するカメラ５２を示す。自発光の逆反射体ターゲットは逆反射体ターゲット１２６を備え、このターゲット上に、光源１２２と、光源１２２をオン・オフする制御ボタン１２４とが搭載されている。オペレータは制御ボタン１２２を所定のパターンで操作してオン・オフして、カメラ５２によって撮られて且つトラッカ１０によって分析されるパターンで光源１２２を光らせる。

図５Ａに対する操作の代替的なモードは、命令をジェスチャする間のみオペレータが制御ボタン１２４を押し下げた状態に保持するというもので、命令は例えば、左右及び上下の動きを使用して与えられ得る。この時間の間のみ制御ボタン１２４を押し下げた状態に保持することによって、トラッカ１０に対する解析及び分析が単純化される。制御ボタン１２４が押し下げられて保持されているか否かに応じて、トラッカ１０が動きのパターンを得ることができるいくつかの方法が存在する。すなわち、（１）カメラ５２が光源１２２の動きに追従する、（２）カメラ５２が、光源５４によって随意的に照射される逆反射体１２６の動きに追従する、又は、（３）レーザトラッカ１０の追跡及び測定システムが逆反射体１２６の動きに追従する、である。加えて、オペレータが、トラッカに命令を発するためのＬＥＤ光の時間的パターンを生成するために、制御ボタン１２４を押したり離したりする間に、同時に測定データを収集するために、トラッカが逆反射体１２６を追従することも可能である。

図５Ｂは、６ＤＯＦプローブ１３０の上の光源１３２を観察しているカメラ５２を示す。６ＤＯＦプローブ１３０は、逆反射体１３６、光源１３２及び制御ボタン１３４を備える。オペレータは制御ボタン１３４を所定の方法でオン・オフして、カメラ５４によって撮られて且つトラッカ１０によって分析されるパターンで光源１３２を光らせる。

図５Ｂに対する操作の代替的なモードは、命令をジェスチャする間のみオペレータが制御ボタン１２４を押し下げた状態に保持するというもので、命令は例えば、左右及び上下の動き又は回転を使用して与えられ得る。この時間の間のみ制御ボタン１２４を押し下げた状態に保持することによって、トラッカ１０に対する解析及び分析が単純化される。この場合、トラッカ１０が動きのパターンを得ることができるいくつかの方法が存在する。すなわち、（１）カメラ５２が光源１３２の動きに追従する、（２）カメラ５２が、光源５４によって随意的に照射される逆反射体１３６の動きに追従する、又は（３）レーザトラッカ１０の追跡及び測定システムが６ＤＯＦターゲット１３０の動きに追従する、である。

図５Ａ、５Ｂはまた、特定の位置を示すために使用されることもできる。例えば、自発光の逆反射体ターゲット１２０の球状表面上の点、又は６ＤＯＦターゲット１３０の球状表面上の点は、物体に対して保持されることができて、カメラ５２によって決定されることができる位置を提供する。図１２を参照して記述されるように、命令タブレットが特定の３次元位置に置かれるときのように、測定空間内のある位置には特別な意味が割り当てられ得る。

図５Ｃは、ワンド(wand)１４０の上の光源１４２を観察しているカメラ５２を示す。ワンド１４０は光源１４２及び制御ボタン１４４を備える。オペレータは制御ボタン１４４を所定の方法でオン・オフして、カメラ５４によって撮られて且つトラッカ１０によって分析される時間的パターンで光源１４２を光らせる。

図５Ｄは、ワンド１４０の上の光源１４２を観察しているカメラ５２を示す。オペレータはワンド１４０の上の制御ボタン１４４を押して、光源１４２を連続的に光らせる。オペレータがワンド１４０を任意の方向に動かすと、カメラ５４はワンド１４０の動きを記録して、そのパターンがトラッカ１０によって分析される。横切る方向（左右、上下）の動きのパターンのみがあって半径方向の動きが重要でなければ、単一のカメラ５２を使用することが可能である。

上記で説明したように、トラッカ１０は、空間位置、逆反射体ターゲット２６、６ＤＯＦターゲット１１０又は１３０、自発光の逆反射体ターゲット１２０、又はワンド１４０を使用してオペレータによって生成された空間的パターン及び時間的パターンを検出する能力を有する。これらの空間的又は時間的パターンは、総括的にジェスチャと称される。図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃ、図５Ａ〜５Ｄに描かれた検知の特定の装置及び方法は特定の例であり、本発明の範囲を制限するものと理解されるべきではない。

図６は流れ図２００を示しており、これは、ジェスチャ命令を発して実行する際にオペレータ及びレーザトラッカ１０によって実行されるステップを列挙している。ステップ２１０にて、レーザトラッカ１０は命令を連続的にスキャンする。言い換えると、トラッカは図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃ、図５Ａ〜５Ｄに示された検知モードの一つ又はそれ以上を使用して、位置、空間的パターン及び時間的パターンを記録する。ステップ２２０にて、オペレータは命令の信号を発する。これは、オペレータが逆反射体ターゲット２６、６ＤＯＦターゲット１１０又は１３０、アクティブな逆反射体ターゲット１２０、又はワンド１４０のような物体に適切な動作をさせることによってジェスチャを生成することを意味する。適切な動作は、特定の絶対座標への動き、あるいは特定の空間的又は時間的パターンを生成するための動きを伴い得る。

ステップ２３０にて、トラッカ１０は、オペレータによって発せられたばかりの命令を捕捉して解析する。トラッカ１０は、移動する対象からの空間的および時間的情報を読み取り、また検知することにより命令を捕捉する。トラッカ１０は、トラッカ自身に備わる可能性がある計算能力を使用することによって命令を解析する。命令の解析は、データ列を適当なサブユニットに分解し、アルゴリズムに従ってサブユニットによって形成されるパターンを特定して行われる。使用され得るアルゴリズムのタイプは、以下に議論される。

ステップ２４０にて、トラッカは命令が受領されていることを確認する。この確認は、例えばトラッカに配置されたフラッシュ光の形態であり得る。この確認は、命令が明瞭に受領されたか、混同されたか、不完全であったか、あるいは何らかの理由で実行が不可能であるかどうかに応じて、いくつかの形態を取り得る。これらの異なる条件のそれぞれに対する信号は、様々な異なる方法で与えられるべきである。例えば、異なる色の光、あるいはフラッシュの異なるパターン又は継続時間が可能であり得る。可聴音もまたフィードバックとして使用されることができる。

ステップ２５０にて、トラッカ１０は、命令が混同されたかどうか、言い換えると受領された命令の意味が不明確ではないか？をチェックする。命令が混同されていたら、フローはステップ２１０に戻り、そこでトラッカ１０は命令のスキャンを継続する。命令が混同されていなければ、フローはステップ２６０に続き、そこでトラッカ１０は、命令が不完全かどうか、言い換えるとその命令を完全に規定するためにより多くの情報が必要とされてないか？をチェックする。命令が不完全であると、フローはステップ２１０に戻り、そこでトラッカ１０は命令のスキャンを継続する。命令が不完全でなければ、フローはステップ２７０に続く。

ステップ２７０にて、トラッカ１０は、命令によって要求された動作を何であれ実行する。いくつかの場合には、その動作は、トラッカ及びオペレータの両者において複数のステップを必要とする。そのような場合の例は、以下で論じられる。ステップ２８０にて、トラッカ１０は測定が完全であるという信号を出す。フローはそれからステップ２１０に戻り、そこでトラッカ１０は命令のスキャンを継続する。

図７はステップ２２０を示し、そこではオペレータが命令の信号を出し、これは３つのステップを包含する。すなわち、ステップ２２２−プロローグ、ステップ２２４−指令、及びステップ２２６−エピローグである。プロローグ及びエピローグステップは随意的である。命令の指令部分は、従われるべき指示を伝達する命令の部分である。命令のプロローグ部分は、トラッカに対して、命令が始まっていて指令がまもなく与えられることを示す。命令のエピローグ部分は、トラッカに対して命令が終わったことを示す。

図８〜１０は、ジェスチャの２つの例示的なセットを示し（「例１のジェスチャ」及び「例２」のジェスチャ）、これらは命令の例示的なセットに対応する。図８〜１０の最も左の欄は、命令の例示的なセットを示す。これらの命令のいくつかは、FARO CAM2ソフトウエアから取られている。他の命令は、ＳＭＸインサイトソフトウエア又はFAROレーザトラッカに装備されているユーティリティソフトウエアのようなその他のソフトウエアから取られている。これらの例の他に、命令は他のソフトウエアから取られ得るか、又は特定の必要性のために単純に生成され得る。図８〜１０の各々において、第２の欄は、もし利用可能であればCAM2ソフトウエアにおけるソフトウエアショートカットを示す。オペレータは、キーボード上でこのソフトウエアショートカットを押して、対応する命令を実行し得る。図８〜１０の第３及び第４の欄は、ある命令を表すために使用され得るいくつかの空間的パターンを示している。２次元空間的パターンが、例えば図３Ａ、図４Ａ又は図５Ａに示された方法を使用して検知され得る。

図８〜１０の第３及び第４の欄におけるジェスチャの各々に対して、開始位置は小さい丸で示されており、終了位置は矢印で示されている。図８〜１０の第３の欄におけるジェスチャは単純な形−円、三角又は正方形である。この欄に示されている２８種の形は、それらの向き及び開始位置によってお互いに区別される。対照的に、図８〜１０の第４の欄におけるジェスチャは、実行されるべき命令を連想させる。第３の欄における形の主な効果は、これらをコンピュータが認識して命令と解釈することが容易な点である。この局面は、以下により詳細に議論される。第４の欄における形の主な効果は、これらをオペレータが覚え易い点である。

図１１Ａ〜１１Ｆは、ジェスチャにて使用され得るいくつかの代替的な空間的パターンを示す。図１１Ａは単一のストロークを示す。図１１Ｂは英数字を示す。図１１Ｃは単純な形を示す。図１１Ｄは単一の経路を、再トレース又はいちど反復された経路とともに示す。図１１Ｅは、２つ又はそれ以上のより単純なパターンから形成された複合経路を示す。また、図１１Ｆは２つ又はそれ以上の文字から形成されるパターンを示す。

図１２は例示的な命令タブレット３００を示す。オペレータは、測定がなされている位置の近くの便利な位置まで命令タブレット３００を持ち運ぶ。命令タブレット３００は、１枚のノートの紙又はそれより大きなサイズを有する硬い材料からなり得る。オペレータは、命令タブレット３００を適切な面に置き、ターゲットを所定の位置に保持するために様々な手段を使用し得る。そのような手段は、テープ、磁石、ホットグルー、鋲又は面ファスナーを含み得る。オペレータは、基準位置３１０、３１２及び３１４を逆反射体２６でタッチすることによって、レーザトラッカ１０の参照のフレームで命令タブレット３００の位置を確立する。複数の命令タブレットを所与の環境で使用することが可能である。命令タブレットの位置を見出すための例示的な方法は、以下に議論される。

命令タブレット３００は数多くの四角形の区画に区分され得る。基準位置３１０、３１２、及び３１４に対する区画に加えて、図８〜１０の命令に対する区画、及びターゲットのタイプ、ネストのタイプ、方向及び数に対応するその他の区画がある。例示的な命令タブレット３００のレイアウト及び内容は単に暗示的であるだけであり、命令タブレットは広い様々な方法で有効に設計され得る。カスタム命令タブレットもまた、特定のジョブに対して設計され得る。

命令をレーザトラッカ１０にジェスチャするために、オペレータは、命令タブレット３００上の所望の区画に逆反射体をタッチする。オペレータによるこの動作は、フローチャート２００のステップ２２０に対応する。動作の検知は、例えば図３Ｃ又は図４Ｃに示された方法によって実行され得る。複数の数を伴うシーケンス、例えば3.50という数が入力されると、そのときには、区画の３、点、５及び０が順にタッチされる。以下に論じられるように、区画が読まれるべきことをトラッカに示す様々な方法がある。一つの可能性は、前もって設定された時間、例えば少なくとも２秒間待つことである。トラッカはそれから信号を与える。この信号は、例えば区画の内容を読んだことを示すフラッシュ光であり得る。数の全シーケンスが入力されると、オペレータは所定の方法でシーケンスを終端し得る。例えば、同意された終端子は基準点の一つにタッチすることである。

命令タブレット３００はまた、レーザトラッカの代わりに関節アーム型ＣＭＭとともに使用されることができる。関節アーム型ＣＭＭは、一端が静止したベースに取り付けられ他端がプローブ、スキャナ又はセンサに取り付けられた、数多くの結合されたセグメントを備える。例示的な関節アーム型ＣＭＭは、参照によってここに援用されるラアブらに対する米国特許第6,935,036号、及び参照によってここに援用されるラアブらに対する米国特許第6,965,843号に記載されている。プローブ先端は、レーザトラッカを使用するときに逆反射体ターゲットが命令タブレット３００の正方形に接触されるのと同じ方法で、命令タブレット３００の正方形に接触される。関節アーム型ＣＭＭは、典型的には、レーザトラッカが行うよりもはるかに小さい測定空間で測定を行う。この理由のために、関節アーム型ＣＭＭを使用するとき、命令タブレット３００を搭載する便利な場所を見出すことは、通常は容易である。命令タブレット３００に含まれる特定の命令は、関節アーム型ＣＭＭに対して適した命令に適合されており、これはレーザトラッカに対する命令とは異なる。関節アーム型ＣＭＭとともに命令タブレットを使用する利点は、関節アーム型ＣＭＭに戻る前にプローブをセットし、コンピュータを動かし、命令を入力するというオペレータの不便さ及び時間のロスが無くなることである。

我々はここで、ジェスチャをいかに示すかという４つの例を図１３〜図１６に与える。図１３は、例示的なレーザトラッカ１０に対して参照点を設定するために使用されるジェスチャを示す。自動リセットがレーザトラッカの選択可能な随意のモードであることを、前の議論から思い出されたい。レーザトラッカが自動リセットオプションに設定されると、そのときには、ビーム経路が途絶されるときはいつでも、レーザビームは参照点に向けられる。しばしば採用される参照点はトラッカのホーム位置であり、これはレーザトラッカの本体に永久に搭載された磁気ネストの位置に対応する。あるいは、ビームが途絶されるときにオペレータがトラッカまで歩いて戻る必要性を無くすために、作業空間に近い参照点が選ばれ得る（通常はこの能力は、測定するためにトラッカがＡＤＭより干渉計を使用するときに最も重要である）。

図１３において、流れ図４００に示される動作が実行されて、ジェスチャの使用を通して参照点を設定する。ステップ４２０で、オペレータは、ターゲットを図１０にて「参照点設定」に対して示されているパターンに動かす。この場合のターゲットは、例えば図３Ａに示される逆反射体２６であり得る。ステップ４３０で、レーザトラッカ１０は命令を捕捉して解析し、命令が受領されたことを確認する。この場合、確認の形態は、トラッカ正面パネルにおける赤い光の２つのフラッシュである。しかし、異なる色又はパターン、あるいは可聴音のような他のフィードバックが使用され得る。ステップ４４０で、オペレータはＳＭＲ２６を、参照位置を規定する磁気ネストに配置する。レーザトラッカ１０は、ＳＭＲ２６の位置データを連続的にモニタリングし、静止したら記述する。ＳＭＲが５秒間静止したら、トラッカ１０は、オペレータが故意にＳＭＲをネストに配置したことを認識し、トラッカは測定し始める。例えば、トラッカパネルの赤い光が、測定が行われている間に照射され得る。赤い光は、測定が完了すると消える。

図１４において、流れ図５００に示される動作が実行されて、３次元空間における例示的な命令タブレット３００の位置を確立する。命令タブレット３００が３つの基準位置３１０、３１２及び３１４を有することを、前の議論から思い出されたい。逆反射体ターゲットをこれら３つの位置にタッチすることによって、３次元空間における命令タブレット３００の位置を見出すことができる。ステップ５１０で、オペレータは、ターゲットを図９にて「命令タブレットの初期化」に対して示されているパターンに動かす。この場合のターゲットは、例えば図３Ａに示される逆反射体２６であり得る。ステップ５２０で、レーザトラッカ１０は命令を捕捉して解析し、命令が受領されたことを赤い光を２回フラッシュすることによって確認する。ステップ５３０で、オペレータはＳＭＲ２６を３つの参照位置の一つに対して保持する。レーザトラッカ１０は、ＳＭＲ２６の位置データを連続的に監視し、ＳＭＲが静止したら記述する。ステップ５４０で、ＳＭＲが５秒間静止したら、トラッカ１０はＳＭＲ２６の位置を測定する。ステップ５５０で、オペレータはＳＭＲ２６を３つの参照位置の２つ目に対して保持する。ステップ５６０で、ＳＭＲ２６が５秒間静止したら、トラッカ１０はＳＭＲ２６の位置を測定する。ステップ５７０で、オペレータはＳＭＲ２６を３つの参照位置の３つ目に対して保持する。ステップ５８０で、ＳＭＲ２６が５秒間静止したら、トラッカ１０はＳＭＲ２６の位置を測定する。これでトラッカ１０は３つの参照点の各々の３次元位置を知り、これら３つの点からこれら３対の点の間の距離を計算することができる。ステップ５９０で、トラッカ１０は、点の間の既知の距離を点の間の計算された距離と比較することによって、誤りを捜す。相違が大きすぎると、ステップ５９０にて、赤い光の５秒間のフラッシュであり得る適切な指示によって信号誤りが示される。

図１５で、流れ図６００に示される動作が実行されて、ジェスチャの使用を通して円を測定する。ステップ６１０で、オペレータは、ターゲットを図８にて「円を測定」に対して示されているパターンに動かす。この場合のターゲットは、例えば図３Ａに示される逆反射体２６であり得る。ステップ６２０で、レーザトラッカ１０は命令を捕捉して解析し、命令が受領されたことを赤い光を２回フラッシュすることによって確認する。ステップ６３０で、オペレータは逆反射体２６をワークピースに対して保持する。例えば、オペレータが円形の孔の内側を測定する場合、オペレータはＳＭＲを孔の内側上の部分に対して置く。レーザトラッカ１０は、逆反射体２６の位置データを連続的に監視し、ＳＭＲが静止したら記述する。ステップ６４０で、逆反射体２６が５秒間静止した後に、赤い光が点灯して、トラッカ１０は逆反射体２６の位置の連続測定を開始する。ステップ６５０で、オペレータは、対象の円に沿って逆反射体２６を動かす。ステップ６６０で、十分な点が収集されたら、オペレータは、測定されている物体の表面から逆反射体２６を動かす。逆反射体２６の動きは、測定が完了したことを示す。逆反射体ターゲット２６が内径又は外径を測定しているかどうかも示し、アプリケーションソフトウエアが逆反射体２６の半径を考慮してオフセット距離を除く。ステップ６７０で、トラッカ１０は赤い光を２回フラッシュして、要求された測定データが収集されたことを示す。

図１６で、流れ図７００に示される動作が実行されて、レーザトラッカ１０からのレーザビームが途絶された後に逆反射体が獲得される。ステップ７１０で、オペレータは、逆反射体を図１０にて「ＳＭＲを獲得」に対して示されているパターンに動かす。この場合のターゲットは、例えば図４Ａに示される逆反射体２６であり得る。この手順のはじめにおいて、レーザトラッカはＳＭＲを獲得しておらず、よって図３Ａ〜３Ｅに示されるモードは使えない。代わりに、カメラ５２及び光源５４が、逆反射体２６の位置を決めるために使用される。ステップ７２０で、レーザトラッカ１０は命令を捕捉して解析し、命令が受領されたことを赤い光を２回フラッシュすることによって確認する。同時に、レーザビーム４６を逆反射体２６の中心に向けて送出する。ステップ７３０で、トラッカ１０はレーザビームが光反射体２６によって捕捉されたかどうかをチェックする。大抵の場合、レーザビームは逆反射体２６の中心に十分に近く送出されて、トラッカ内の位置検出器の有効領域内に当たる。この場合、トラッカサーボシステムはレーザビームを、レーザビームが位置検出器の中心に向かって動く方向に駆動するが、これもまたレーザビームを逆反射体２６の中心に移動させる。その後に、普通の追跡が生じる。レーザビームが逆反射体２６の中心に十分に近く送出されずにトラッカ内の位置検出器に当たらない場合、そのときには、一つの可能性として、ステップ７４０に示されているようにスパイラルサーチを実行することがある。レーザトラッカ１０は、レーザビームを開始位置に向け、それからビームをさらに広がっていく渦巻き状に向けることによって、スパイラルサーチを実行する。スパイラルサーチを実行するかどうかは、レーザトラッカ又はレーザトラッカとともに使用されるソフトウエアのオプションとして、設定されることができる。すばやく動くターゲットに対して適当であり得る他のオプションは、レーザビームが逆反射体によって捕捉されるか又は時間切れになるまで、ステップ７２０を反復的に繰り返すことである。

図７を参照して先に論じたように、オペレータは、３つのステップを通して命令の信号を送る。すなわち、オプションのプロローグ、指令、及びオプションのエピローグである。トラッカ１０がコンスタントにデータを解析して、所望のパターンが作成されたときにすばやく応答することができれば、そのときには、プロローグ又はエピローグ無しに指令のみを使用することが可能であり得る。同様に、オペレータが命令タブレット３００の上のある位置をタッチすれば、命令は、プロローグ又はエピローグ無しにトラッカに対して明確になる。一方、トラッカが、オペレータによって生成されたパターンに十分に直ちに応答できなければ、又はオペレータが意図せずに命令パターンを生成する可能性があれば、そのときには、プロローグ、エピローグ、又はその両方の使用が必要とされ得る。

単純なプロローグ又はエピローグの一例は、単純に、図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃ、及び図５Ａ〜５Ｄに示されるターゲットのいずれかであり得るターゲットの動きにおける合間である。例えば、オペレータは、パターンの開始前に１秒か２秒ほど合間を空け、又は、パターンの終わりの前に１秒か２秒ほど合間を空け得る。このようにして合間を空けることによって、図８〜図１０でそれぞれ丸及び矢印によって、あるいは図１１でそれぞれ丸及び四角によって示される各ジェスチャの開始及び終了位置が、トラッカ又はコンピュータ内部の解析ソフトウエアによって、より容易に理解されるであろう。

単純なプロローグ又はエピローグの他の一例は、トラッカからのレーザビームを迅速にブロックしそしてブロックされなくすることである。例えば、オペレータは、４指の各々の間に空間があるように指を広げ得る。それから、レーザビームに対してその指をすばやく動かすことによって、ビームのブロックと非ブロックが迅速に４回連続する。そのような「４本指の挨拶」と称され得る時間的パターンは、レーザトラッカによってすばやく認識される。戻ってくるレーザパワーの時間変動に基づく検知のモードは、パッシブターゲットとともに図３Ｄに、及びアクティブターゲットとともに図５Ａ〜５Ｃに、示されている。

ジェスチャ命令におけるプロローグ及びエピローグの使用の他に、プロローグのタイプもまた、レーザトラッカによる動作の開始時に、ときどき必要とされ得る。例えば、図１３〜図１５の例では、命令が与えられてからトラッカが測定を行う前に、５秒間の待ち時間がある。この待ち時間の目的は、測定を始める前にオペレータに逆反射体ターゲットを所定の位置に置く時間を与えることである。もちろん、５秒間という時間は任意であって、任意の所望の値に設定されることができる。加えて、測定が始まるべき他の指示を使用することも可能である。例えば、測定の準備ができていることを示すために、時間遅れの代わりに４本指の挨拶を使用することが可能である。

図５Ａ〜５Ｃに示されているもののようなアクティブターゲットは、工作機械構築及びデバイスアセンブリのようなアプリケーションで有用である。工作機械は、他のデバイスの製造を手助けするようにされたタイプの装置である。自動車及び航空宇宙の製造のような分野では、工作機械は正確な仕様に基づいて製造される。レーザトラッカは、そのような工作機械の組み立て及びチェックの両方の支援をする。多くの場合、工作機械の構成要素をお互いに位置合わせする必要がある。逆反射体２６のような単一の逆反射体を使用して座標システムを構築することができ、それに対して工作機械の各々の要素を適切に位置合わせさせることができる。しかし、複雑な工作機械では、これは多くの反復的な計測を伴うことがある。代替案は、工作機械の要素に複数の逆反射体ターゲットを装着し、それからこれらの全てを迅速に連続して測定することである。そのような迅速な測定は、今日では（構成要素４２、４４のような）絶対距離計及びカメラシステムのような現代的トラッカ技術によって可能になっている。複数の逆反射体が工作機械に直接に搭載されると、そのときには、オペレータがこれらの逆反射体の一つを使用してジェスチャ命令を生成することが困難又は非効率であることがある。図５Ｃ又は図５Ｄに示されている１４０のような棒を使用することが、より便利であることがある。オペレータは、工作機械に搭載された逆反射体を乱すこと無く、ワンドを使用してすばやく命令を与えることができる。そのようなワンドは、ハンマー又は類似の装置の端に搭載され得て、オペレータの手を自由にして組み立て調整が実行される。いくつかの場合には、図５Ａ及び図５Ｂにそれぞれ示されているもののような別個の逆反射体又は６ＤＯＦプローブが、工作機械構築の間に必要とされ得る。光源及び制御ボタンを基本的なＳＭＲ又は６ＤＯＦプローブに追加することによって、オペレータは、非常にフレキシブルな方法で命令を発することができる。

図５Ａ〜Ｄに示されているもののようなアクティブターゲットもまた、デバイスアセンブリでは有用である。最近の傾向は、自動ツールアセンブリではなくレーザトラッカを使用したフレキシブルなアセンブリである。トラッカプローチの重要な利点は、事前の準備がほとんど要らないことである。そのようなアセンブリを今日において実用的なものにしている一つのものは、ＣＡＤソフトウエア描画をレーザトラッカによって行われる測定に合致させているソフトウエアの利用可能性である。逆反射体を組み立てられるべき部品の上に配置し、それから逆反射体をレーザトラッカで順に測定することによって、アセンブリの精密度がコンピュータディスプレー上で、赤は「はるかに離れている」ことを示し、黄色は「近付いてきている」ことを示し、緑は「十分に近い」ことを示すように、色を使って示すことができる。アクティブターゲットを使用すると、オペレータは、選択されたターゲット又はターゲットのグループを測定する命令を与えて、組み立てプロセスを最適化することができる。

複数の逆反射体が、単一の測定空間にしばしば置かれる。複数の逆反射体を使用した工作機械構築及びデバイスアセンブリの例は上述された。これらの例は、自発光のターゲットが特に有用であることができることを示した。その他の場合には、レーザトラッカが複数の受動的な逆反射体の動きを認識する能力が有用である。例えば、複数の逆反射体が、シートメタルの打ち抜きプレスのような工作機械の固定具の上に置かれて、オペレータが各固定動作の後にターゲット測量を実行したいと考えていると仮定する。測量は各ターゲットの座標を順に測定して、工作機械の固定具の再現性をチェックする。オペレータが初期測量座標を設定する容易な方法は、各逆反射体をそのネストから順に持ち上げて、所定のジェスチャパターンに従ってそれを動かすことである。トラッカがそのパターンを認識すると、そのネストにおける逆反射体の座標を測定する。広い視野に渡ってジェスチャパターンを認識し、オペレータが簡便に逆反射体を切り替えることを可能にするのは、トラッカカメラの能力である。

先に言及したように、ジェスチャパターンを特定してそれらを命令と解釈するために使用されることができるいくつかの異なるタイプの方法又はアルゴリズムが存在する。ここでは、我々はいくつかの方法を示すが、広い範囲の方法又はアルゴリズムが使用可能で且つ等価に良く機能する。先に述べたように、３つの主なタイプの対象パターンがあり、それらは、（１）単一点絶対位置、（２）時間的パターン、及び（３）動きパターン、である。単一点絶対位置を認識することは、恐らくこれら３つのカテゴリーの中で最も簡単である。この場合、トラッカは単純に、測定された座標を比較して、これらが命令タブレット３００の表面上の座標に特定の公差範囲内で一致するかどうかを見ることだけを必要とする。

時間的パターンもまた、特定が比較的に容易である。特定のパターンは、例えばある数のオン・オフの反復からなることがあり、追加の制約が、許容可能なオン・オフの回数に対して置かれ得る。この場合、トラッカ１０は単純に、オン・オフの回数を記録して、前もって確立されたパターンとの合致があるかどうかを定期的にチェックすることだけを必要とする。もちろん、光を完全に消す代わりにパワーレベルを下げて信号をトラッカに送ることも可能である。逆反射されたレーザパワーのレベルの低下は、中性濃度フィルタ、偏光子、又はアイリス絞りを使用するような多くの手段で達成されることができる。

動きパターンは、１次元、２次元又は３次元で解析され得る。半径方向の距離の変化は、１次元的な動きの一例である。横切る方向（上下、左右）の変化は、２次元的な動きの一例である。半径方向及び横切る方向の変化は、３次元的な動きの一例である。もちろん、対象となる次元は、レーザトラッカシステムによってその時点で監視されているものである。解析及び認識のタスクを単純にする手助けとなる一つの方法は、それらを時間及び空間のある範囲内で生じさせることである。例えば、パターンは、大きさが２００ｍｍ〜８００ｍｍ（８インチ〜３２インチ）の間であり、１〜３秒の間に完了することが求められ得る。横切る方向の動きの場合には、トラッカは、動きを角度の変化として捉えて、パターンのサイズを得るためにはラジアン単位でのこれらの角度にターゲットまでの距離を掛け算しなければならない。許容可能なパターンを時間的及び空間的にある範囲内に制限することによって、多くの動きを、ジェスチャ命令としてのさらなる考慮から排除することができる。残されたものは、多くの異なる方法で評価され得る。例えば、データは、認識されたジェスチャ命令のいずれかとの潜在的な合致が存在するかどうかを見るために定期的に評価されるバッファに一時的に記憶されてもよい。特に特定が容易であるジェスチャ動きパターンの特別な場合は、図５Ａにおける命令ボタン１２４が押されて光１２２を照射して、ジェスチャが行われていることを示すときである。コンピュータはそのとき単純に、光１２２が照射されたときに生じたパターンを記録し、それからそのパターンを評価して、有効なジェスチャが生成されたかどうかを見ることを必要とする。同様なアプローチは、オペレータが図５Ｂの制御ボタン１３４を押して光１３２を照射するか、又は図５Ｄの制御ボタン１４４を押して光１４２を照射するときに、取られることができる。

これら３つの主なパターンの他に、自発光しない物体、又は自発光しない物体を逆反射体と組み合わせて使用して、パターンを生成することも可能である。例えば、トラッカのカメラは、あるサイズの自発光しない赤い正方形がＳＭＲから１インチの範囲内に近づけられるときにはいつでも、特定の命令が与えられたと認識することができる。

３つの主なパターンのうちの２つを組み合わせることもまた可能である。例えば、動きの速さを特定の空間的パターンとの両方を組み合わせて、それによって２つ及び３つのパターンを組み合わせることが可能である。他の例として、オペレータは特定の命令の信号を、迅速な上方向の動きの後にゆっくりとした復帰が続く鋸歯パターンで送っても良い。同様に、加速も使用され得る。例えば、はじくような動き（flick motion）を使用して物体の周りの特定の方向にレーザビームを「トス」してもよい。

パターンのあるタイプ内での変化もまた可能である。例えば、空間的パターンのカテゴリー内で、小さい正方形（例えば一辺が３インチ）と大きい正方形（例えば一辺が２４インチ）とを区別することが可能である。

上述したアルゴリズムの方法は、図１７に示された処理システム８００によって具現化される。処理システム８００は、トラッカ処理ユニット８１０及びオプションのコンピュータ８０を備える。処理ユニット８１０は少なくとも１つのプロセッサを備えており、これは、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又はその他の同様の装置であり得る。処理能力が提供されて、情報を処理して内部トラッカプロセッサーに命令を発する。そのようなプロセッサは、位置検出プロセッサ８１２、アジマスエンコーダプロセッサ８１４、ゼニスエンコーダプロセッサ８１６、インジケータ光プロセッサ８１８、ＡＤＭプロセッサ８２０、干渉計（ＩＦＭ）プロセッサ８２２、及びカメラプロセッサ８２４を含み得る。ジェスチャ命令を評価又は解析を支援するジェスチャプロセッサ８２６を含み得る。副ユニットプロセッサ８７０はオプションとして、トラッカプロセッサユニット８１０の内部の他のプロセッサに対して、タイミング及びマイクロプロセッサのサポートを提供する。これは他のプロセッサとデバイスバス８３０によって通信し得て、これは、既知であるようにトラッカ中の情報をデータパケットとして転送し得る。計算能力はトラッカプロセッサユニット８１０内に分散され得て、ＤＳＰ及びＦＰＧＡが、トラッカセンサによって収集されたデータに対して中間計算を実行する。これらの中間計算の結果は、副ユニットプロセッサ８７０に戻される。先に説明したように、副ユニット７０は、長いケーブルを通してレーザトラッカ１０の本体に取り付けられ得るか、又は、レーザトラッカの本体内部に押し込まれてトラッカが直接的に（及びオプションとして）コンピュータ８０に取り付けられる。副ユニット７０は、接続８４０によってコンピュータ８０に接続され得て、この接続は例えばイーサネット（登録商標）ケーブル又はワイヤレス接続であり得る。副ユニット８７０及びコンピュータ８０は接続８４２、８４４によってネットワークに接続され得て、この接続は例えばイーサネット（登録商標）ケーブル又はワイヤレス接続であり得る。

センサデータの前処理は、プロセッサ８１２から８２４によってジェスチャ内容について評価され得るが、ジェスチャ前処理を実行するために特に指定されたプロセッサ８２６がまた存在しても良い。ジェスチャプロセッサ８２６は、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、又は同様の装置であり得る。これは、ジェスチャ内容を評価するためのデータを記憶するバッファを備え得る。前処理されたデータは、最終的な評価のために副ユニットに送られてもよく、あるいは、ジェスチャ内容の最終的な評価はジェスチャプロセッサ８２６によって実行されても良い。あるいは、生の又は前処理されたデータは、分析のためにコンピュータ８０に送られ得る。

上述されたジェスチャの仕様は、単一のレーザトラッカとの使用に主に集中していたが、ジェスチャを、レーザトラッカの集合とともに又は他の計器に組み合されたレーザトラッカとともに使用することもまた有益である。一つの可能性は、一つのレーザトラッカをマスターと指定して、それが命令を他の計器に送ることである。例えば、４つのレーザトラッカのセットが多面的な動きで使用され得て、そこでは、３次元座標が各トラッカによって測定された距離のみを使用して計算される。命令は単一のトラッカに与えられて、それが命令を他のトラッカに伝えられる。他の可能性は、複数の計器がジェスチャに応答することを許可することである。例えば、レーザトラッカが関節アーム型ＣＭＭを再位置決めするために使用されていると仮定する。そのようなシステムの一例は、ラアブらに対する米国特許第7,804,602号に与えられており、これは参照によってここに援用される。この場合、レーザトラッカは、再位置決めプロセスにおけるマスターと指定され得る。オペレータはジェスチャ命令をそのトラッカに与えて、これが次に適切な命令を関節のあるアームＣＭＭに送る。上述したように、再位置決めプロセスが完了した後にオペレータは、命令タブレットを使用してジェスチャ命令を関節のあるアームＣＭＭに送る。

図１９は複数のステップ１９００を示し、これは、図３Ａ〜Ｂ、図４Ａ〜Ｂ、及び図５Ａを参照した議論に従ってレーザトラッカに命令を通信するジェスチャを与える際に実行される。ステップ１９１０では、命令と空間的パターンとの間の対応のルールを提供する。ステップ１９２０では、ユーザが、可能性のある命令の中から一つの命令を送る。ステップ１９３０では、ユーザが、所望の命令に対応した空間的パターンで逆反射体を動かす。この空間的パターンは、横切る方向又は半径方向であり得る。ステップ１９４０では、レーザトラッカからの光を逆反射体に投射する。この光は、レーザトラッカの光軸に沿って発せられた光のビームであってもよく、あるいは、レーザトラカーに配置されたカメラの近くのＬＥＤによって発せられた光であってもよい。ステップ１９５０では、逆反射体から光を反射してレーザトラッカに戻す。ステップ１９６０では、反射された光を検知する。この検知は、トラッカに配置されたカメラ内部の感光性アレイによって、トラッカ内の位置検出器によって、又はトラッカ内部の距離計によって、実行され得る。ステップ１９７０では、対応のルールに基づいた命令が決定される。ステップ１９８０では、命令を実行する。

図２０は複数のステップ２０００を示し、これは、図３Ｃ、図４Ｃ、及び図５Ａを参照した議論に従ってレーザトラッカに命令を通信するジェスチャを与える際に実行される。ステップ２０１０では、命令と３次元位置との間の対応のルールを提供する。ステップ２０２０では、ユーザが、可能性のある命令の中から一つの命令を送る。ステップ２０３０では、ユーザが、所望の命令に対応した位置に、可能であれば光反射体ターゲットを命令タブレットに接触させることによって、逆反射体を動かす。ステップ２０４０では、レーザトラッカからの光を逆反射体に投射する。この光は、レーザトラッカの光軸に沿って発せられた光のビームであってもよく、あるいは、レーザトラカーに配置されたカメラの近くのＬＥＤによって発せられた光であってもよい。ステップ２０５０では、逆反射体から光を反射してレーザトラッカに戻す。ステップ２０６０では、反射された光を検知する。この検知は、トラッカに配置されたカメラ内部の感光性アレイによって、トラッカ内の位置検出器によって、又はトラッカ内部の距離計によって、実行され得る。ステップ２０７０では、対応のルールに基づいた命令が決定される。ステップ２０８０では、命令を実行する。

図２１は複数のステップ２１００を示し、これは、図３Ｄ及び図５Ａを参照した議論に従ってレーザトラッカに命令を通信するジェスチャを与える際に実行される。ステップ２１１０では、命令と時間的パターンとの間の対応のルールを提供する。ステップ２１２０では、ユーザが、可能性のある命令の中から一つの命令を送る。ステップ２１３０では、レーザトラッカからの光を逆反射体に投射する。この光は、レーザトラッカの光軸に沿って発せられた光のビームであってもよく、あるいは、レーザトラカーに配置されたカメラの近くのＬＥＤによって発せられた光であってもよい。ステップ２１４０では、逆反射体から光を反射してレーザトラッカに戻す。ステップ２１５０では、反射された光を検知する。この検知は、トラッカに配置されたカメラ内部の感光性アレイによって、トラッカ内の位置検出器によって、又はトラッカ内部の距離計によって、実行され得る。ステップ２１６０では、ユーザが、レーザトラッカのセンサによって受領された光パワーの時間的パターンを生成する、そのような時間的パターンは、以下に議論されるように、光のビームをブロックし、ブロックを止めることによって、容易に行われる。ステップ２１７０では、対応のルールに基づいた命令が決定される。ステップ２１８０では、命令を実行する。

図２２は複数のステップ２２００を示し、これは、図３Ｅ及び図５Ｂを参照した議論に従って６ＤＯＦレーザトラッカに命令を通信するジェスチャを与える際に実行される。ステップ２２１０では、命令と６ＤＯＦターゲットのポーズとの間の対応のルールを提供する。ステップ２２２０では、ユーザが、可能性のある命令の中から一つの命令を送る。ステップ２２３０では、６ＤＯＦレーザトラッカを使用して６ＤＯＦターゲットの第１のポーズの少なくとも一つの座標を測定する。ポーズは、３つの並進座標（例えばｘ、ｙ、ｚ）及び３つの方向座標（例えばロール、ピッチ、ヨー）を含む。ステップ２２４０では、ユーザが、６ＤＯＦターゲットのポーズの６つの次元のうちの少なくとも一つを変える。ステップ２２５０では、ユーザがステップ２２４０を完了した後の結果であるポーズである第２のポーズの少なくとも一つの座標を測定する。ステップ２２６０では、対応のルールに基づいた命令が決定される。ステップ２２７０では、命令を実行する。

図２３は複数のステップ２３００を示し、これは、レーザトラッカからのレーザビームをターゲットに向けて且つターゲットにロックする命令を通信するジェスチャを与える際に実行される。ステップ２３１０では、光を逆反射体に投射する。この光は、レーザトラカーに配置されたカメラの近くのＬＥＤによって発せられた光であり得る。ステップ２３２０ではユーザが逆反射体を所定の空間的パターンで動かす。ステップ２３３０では、光を逆反射体からレーザトラッカに反射させる。ステップ２３４０では、反射された光を検知する。この検知は、例えば、トラッカに配置されたカメラ内部の感光性アレイによって実行され得る。ステップ２３５０では、対応のルールに基づいた命令が決定される。ステップ２３６０では、トラッカからのレーザビームを逆反射体に向ける。ステップ２３７０では逆反射体上にトラッカからのレーザビームをロックする。

図２４は複数のステップ２４００を示し、これは、レーザトラッカからのレーザビームをターゲットに向けて且つターゲットにロックする命令を通信するジェスチャを与える際に実行される。ステップ２４１０では、光を逆反射体に投射する。この光は、レーザトラカーに配置されたカメラの近くのＬＥＤによって発せられた光であり得る。ステップ２４２０では、光を逆反射体からレーザトラッカに反射させる。ステップ２４３０では、反射された光を検知する。この検知は、例えば、トラッカに配置されたカメラ内部の感光性アレイによって実行され得る。ステップ２４４０では、上記で議論したように所定の時間的パターンを生成する。ステップ２４５０では、対応のルールに基づいた命令が決定される。ステップ２４６０では、トラッカからのレーザビームを逆反射体に向ける。ステップ２４７０では逆反射体をトラッカからのレーザビームでロックする。

図２５は複数のステップ２５００を示し、これは、レーザトラッカからのレーザビームをターゲットに向けて且つターゲットにロックする命令を通信するジェスチャを与える際に実行される。ステップ２５１０では、光を逆反射体に投射する。この光は、レーザトラカーに配置されたカメラの近くのＬＥＤによって発せられた光であり得る。ステップ２５２０では、６ＤＯＦターゲットの第１のポーズの少なくとも一つの座標を測定する。前述したように、ポーズは、３つの並進の自由度及び３つの方向の自由度を含む。ステップ２５３０では、第１のポーズの少なくとも一つの座標を変える。ステップ２５４０では、６ＤＯＦプローブの少なくとも一つの座標が変えられた後の結果であるポーズである第２のポーズの少なくとも一つの座標を測定する。ステップ２５５０では、対応のルールが満足されていることを決定する。ステップ２５６０では、トラッカからの光ビームを逆反射体に向ける。ステップ２５７０では、逆反射体をトラッカからのレーザビームでロックする。

好適な実施形態が示され且つ論じられてきたが、様々な改変及び置換が、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく行われ得る。したがって、本発明が制限ではなく描写によって記述されてきていることが理解されるべきである。

それゆえ、ここに開示されている実施形態は全ての局面で描写的であるが制限的ではないとみなされるべきであり、本発明の範囲は、上記の記述ではなく添付の特許請求項によって示され、それゆえに請求項の等価性の範囲内に入る全ての変更はここに包含されることが意図されている。
（付記）
［２２］
レーザトラッカ（１０）の動作を制御するためのユーザからレーザトラッカ（１０）への命令を光学的に伝達する方法であって、
複数の命令の各々と複数の時間的パターンの各々との間の対応のルールを提供するステップと、
前記ユーザによって前記複数の命令の中から第１の命令を選択するステップと、
第１の光（４６）を前記レーザトラッカ（１０）から前記逆反射体（２６）に投射するステップと、
前記第１の光（４６）の一部である第２の光を前記逆反射体（２６）から反射するステップと、
前記第２の光の一部であり第３の光量を有する第３の光を検知することによって第１の検知されたデータを得るステップと、
前記ユーザによって第１の時間と第２の時間の間に、前記第１の命令に対応する第１の時間的パターンを生成するステップであって、前記第１の時間的パターンが、前記第３の光量の減少と、それに引き続く前記第３の光量の増加とを少なくとも含み、前記第１の時間的パターンが、少なくとも部分的に、前記ユーザがある一つ又はそれ以上の期間に前記第１の光（４６）が前記逆反射体（２６）に到達することをブロックするように前記ユーザの手の一つ又は物体を動かすことによって生成されている、ステップと、
前記第１の命令を、少なくとも部分的に、前記第１の検知されたデータを前記対応のルールに従って処理することに基づいて決定するステップと、
前記第１の命令を前記レーザトラッカ（１０）で実行させるステップと、
を包含する、方法。
［２３］
前記第１の検知されたデータを得るステップがさらに、
前記第３の光を前記レーザトラッカ（１０）に配置された感光性アレイ上に結像させるステップと、
前記感光性アレイ上の前記第３の光をデジタル形態に変換することによって前記第１の検知されたデータを得るステップと、
を含む、上記［２２］に記載の方法。
［２４］
前記第１の検知されたデータを得るステップがさらに、
少なくとも一つの信号を生成するために、前記第３の光を前記レーザトラッカ（１０）に配置された位置検出器で捕捉するステップと、
前記第１の検知されたデータを得るために、前記少なくとも一つの信号をデジタル形態に変換するステップと、
を含む、上記［２２］に記載の方法。
［２５］
前記第１の検知されたデータを得るステップがさらに、
信号を生成するために前記第３の光を前記レーザトラッカ（１０）に配置された距離計で捕捉するステップと、
前記第１の検知されたデータを得るために、前記信号をデジタル形態に変換するステップと、
を含む、上記［２２］に記載の方法。
［２６］
前記第１の光（４６）を前記レーザトラッカ（１０）から前記逆反射体（２６）に投射するステップがさらに、前記第１の光（４６）を投射するために、前記レーザトラッカ（１０）に配置されたＬＥＤ（５４）を発光させるステップを含む、請求項２２に記載の方法。
［２７］
前記第１の命令を決定するステップがさらに、
逆反射体（２６，１２６）、第４の光を照射するターゲット光源（１２２）、及び前記第４の光の発光を制御するユーザ制御装置（１２４）を含むターゲット（１２０）を提供するステップと、
前記ユーザ制御装置（１２４）を起動するステップと、
前記ユーザ制御装置（１２４）の起動に応答して前記第４の光の一部を検知することで、第２の検知されたデータを得るステップと、
前記第１の命令を少なくとも部分的に前記第２の検知されたデータに基づいて決定するステップと、
をさらに含む、上記［２２］に記載の方法。
［３１］
レーザトラッカ（１０）からの光のビーム（４６）を逆反射体（２６）に向けて前記逆反射体（２６）上にロックするユーザからレーザトラッカ（１０）への命令を光学的に伝達する方法であって、
第１の光を前記レーザトラッカ（１０）に設けられた光源から前記逆反射体に投射するステップと、
前記第１の光の一部である第２の光を前記逆反射体から反射するステップと、
前記第２の光の一部であり第３の光量を有する第３の光を検知することによって第１の検知されたデータを得るステップであって、前記第１の検知されたデータが、前記第３の光を前記レーザトラッカ（１０）に配置された感光性アレイ上に結像させ、前記感光性アレイ上の前記第３の光をデジタル形態に変換することによって得られる、ステップと、
前記ユーザによって第１の時間と第２の時間の間に所定の時間的パターンを生成するステップであって、前記所定の時間的パターンが前記第３の光量の減少と、それに引き続く前記第３の光量の増加とを少なくとも含み、前記所定の時間的パターンが、前記レーザトラッカ（１０）からの前記光のビーム（４６）を前記逆反射体（２６）に向けて前記逆反射体（２６）にロックする前記命令に対応する、ステップと、
前記レーザトラッカ（１０）によって、前記第１の検知されたデータが前記所定の時間的パターンに対応していることを決定するステップと、
を包含し、
前記決定された所定の時間的パターンに応答して、当該方法はさらに、
前記レーザトラッカ（１０）からの前記光のビーム（４６）を前記逆反射体（２６）に向けさせ、前記逆反射体（２６）上に前記レーザトラッカ（１０）からの前記光のビームをロックさせるステップと、
を包含する、方法。
［３４］
レーザ測定システムであって、
第１の軸（２０）及び第２の軸（１８）回りに回転可能な構造体（１５）と、第１の光ビーム（４６）を前記構造体（１５）から発する第１の光源と、距離計と、前記第１の軸回りの回転の第１の角度を測定する第１の角度エンコーダと、前記第２の軸回りの回転の第２の角度を測定する第２の角度エンコーダと、プロセッサ（８０）と、カメラシステム（５２）と、有するレーザトラッカ（１０）と、
第２の光源（１４２）と、前記第２の光源（１４２）からの第２の光の発射を制御するオペレータ制御の装置（１４４）と、を含む通信装置（１４０）と、
前記通信装置（１４０）とは別個になっている逆反射体ターゲット（２６）と、
を備えており、
前記カメラシステム（５２）が、前記第２の光源（１４２）から発せられた光を受領して前記光をデジタル画像に変換するように動作可能であり、
前記プロセッサ（８０）が、前記レーザトラッカ（１０）の動作を、少なくとも部分的に、第１の時間と第２の時間の間の前記第２の光源（１４２）の光量の変化に基づいて制御するように動作可能である、
レーザ測定システム。

Claims (41)

1. レーザトラッカ（１０）の動作を制御するためのユーザからレーザトラッカ（１０）への命令を光学的に伝達する方法であって、
   複数の命令の各々と複数の空間的パターンの各々との間の対応のルールを提供するステップと、
   前記ユーザによって前記複数の命令の中から第１の命令を選択するステップと、
   前記ユーザによって第１の時間と第２の時間の間に逆反射体（２６）を前記複数の空間的パターンのうち第１の命令に対応している前記第１の空間的パターンで動かすステップと、
   第１の光（４６）を前記レーザトラッカ（１０）から前記逆反射体（２６）に投射するステップと、
   前記第１の光（４６）の一部である第２の光を前記逆反射体（２６）から反射するステップと、
   前記第２の光の一部である第３の光を検知することによって第１の検知されたデータを得るステップであって、前記第１の検知されたデータが前記第１の時間と前記第２の時間の間に前記レーザトラッカ（１０）によって得られる、ステップと、
   前記第１の命令を、少なくとも部分的に、前記第１の検知されたデータを前記対応のルールに従って処理することに基づいて決定するステップと、
   前記第１の命令を前記レーザトラッカ（１０）で実行させるステップと、
   を包含する、方法。
2. 前記第１の検知されたデータを得るステップがさらに、
   前記第３の光を前記レーザトラッカ（１０）に配置された感光性アレイ上に結像させるステップと、
   前記感光性アレイ上の前記第３の光をデジタル形態に変換することによって前記第１の検知されたデータを得るステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の検知されたデータを得るステップがさらに、
   少なくとも一つの信号を生成するために、前記第３の光を前記レーザトラッカ（１０）に配置された位置検出器で捕捉するステップと、
   前記第１の検知されたデータを得るために、前記少なくとも一つの信号をデジタル形態に変換するステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の検知されたデータを得るステップがさらに、前記レーザトラッカ（１０）から前記逆反射体（２６）までの距離を決定するために、前記第３の光を前記レーザトラッカ（１０）に配置された距離計で測定するステップをさらに含み、前記第１の検知されたデータが前記測定された距離である、請求項１に記載の方法。
5. 前記第３の光を距離計で測定するステップがさらに、前記レーザトラッカ（１０）から前記逆反射体（２６）までの絶対距離を絶対距離計で測定するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記レーザトラッカ（１０）からの前記第１の光（４６）を前記逆反射体（２６）に投射するステップがさらに、前記第１の光（４６）を投射するために、前記レーザトラッカ（１０）に配置されたＬＥＤ（５４）を発光させるステップを含む、請求項２に記載の方法。
7. 前記第１の光を前記レーザトラッカ（１０）から前記逆反射体（２６）に投射するステップがさらに、
   前記レーザトラッカ（１０）に、第１の軸（２０）及び第２の軸（１８）回りに回転可能な構造体（１５）と、距離計と、前記第１の軸（２０）回りの回転の第１の角度を測定する第１の角度エンコーダと、前記第２の軸（１８）回りの回転の第２の角度を測定する第２の角度エンコーダと、位置検出器と、を設けるステップと、
   前記第１の光（４６）を前記第２の軸（１８）に垂直な線に沿って発するステップと、
   を含み、
   前記第１の光（４６）がおおよそ前記第１の軸（２０）と前記第２の軸（１８）との交点（２２）を通って投射される、請求項１に記載の方法。
8. 前記第１の光（４６）を前記レーザトラッカ（１０）から前記逆反射体（２６）に投射するステップがさらに、前記第１の光（４６）の方向を前記第３の光の前記位置検出器上での位置に応答して操向するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記第１の検知されたデータを得るステップがさらに、前記第１の回転の角度又は前記第２の回転の角度を測定して前記第１の検知されたデータを得るステップを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１の検知されたデータを得るステップがさらに、前記第１の検知されたデータを得るために、前記レーザトラッカ（１０）から前記逆反射体（２６）までの距離を前記距離計で測定するステップを含む、請求項８に記載の方法。
11. 前記第１の命令を決定するステップがさらに、
    逆反射体（２６，１２６）、第４の光を照射するターゲット光源（１２２）、及び前記第４の光の発光を制御するユーザ制御装置（１２４）を含むターゲット（１２０）を提供するステップと、
    前記ユーザ制御装置（１２４）を起動するステップと、
    前記ユーザ制御装置（１２４）の起動に応答して前記第４の光の一部を検知することで、第２の検知されたデータを得るステップと、
    前記第１の命令を少なくとも部分的に前記第２の検知されたデータに基づいて決定するステップと、
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
12. レーザトラッカ（１０）の動作を制御するためのユーザからレーザトラッカ（１０）への命令を光学的に伝達する方法であって、
    複数の命令の各々と３次元座標である複数の位置の各々との間の対応のルールを提供するステップと、
    前記ユーザによって前記複数の命令の中から第１の命令を選択するステップと、
    前記ユーザによって逆反射体（２６）を前記複数の位置のうち前記第１の命令に対応している第１の位置に動かすステップと、
    第１の光（４６）を前記レーザトラッカ（１０）から前記逆反射体（２６）に投射するステップと、
    前記第１の光（４６）の一部である第２の光を前記逆反射体（２６）から反射するステップと、
    前記第２の光の一部である第３の光を検知することによって第１の検知されたデータを得るステップと、
    前記第１の命令を、少なくとも部分的に、前記第１の検知されたデータを前記対応のルールに従って処理することに基づいて決定するステップと、
    前記第１の命令を前記レーザトラッカ（１０）で実行させるステップと、
    を包含する、方法。
13. 前記ユーザによって逆反射体（２６）を第１の位置に動かすステップがさらに、前記ユーザによって前記逆反射体（２６）を複数のマークされた領域を有する命令タブレット（３００）へと動かすステップを含み、前記複数のマークされた領域の各々が、前記複数の命令のうちの一つの一部又は全てに関連した前記複数の位置の一つに対応している、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１の命令を決定するステップがさらに、前記逆反射体（２６）を含むターゲットを前記命令タブレット（３００）に少なくとも３つの基準点（３１２，３１４，３１６）で接触させるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１の命令を決定するステップがさらに、
    第１の軸（２０）及び第２の軸（１８）回りに回転可能な構造体（１５）と、前記第１の軸（２０）回りの前記構造体（１５）の回転の第１の角度を測定する第１の角度エンコーダと、前記第２の軸（１８）回りの前記構造体（１５）の回転の第２の角度を測定する第２の角度エンコーダと、を設けるステップと、
    前記第１の軸（２０）回りの前記構造体（１５）の回転の前記第１の角度を前記第１の角度エンコーダで測定するステップと、
    前記第２の軸（１８）回りの前記構造体（１５）の回転の前記第２の角度を前記第２の角度エンコーダで測定するステップと、
    前記第１の軸（２０）回りの前記構造体（１５）の回転の測定された前記第１の角度及び前記第２の軸（１８）回りの前記構造体（１５）の回転の測定された前記第２の角度に少なくとも部分的に基づいて前記第１の命令を決定するステップと、
    を含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記第１の検知されたデータを得るステップがさらに、
    前記第３の光を前記レーザトラッカ（１０）に配置された第１の感光性アレイ上に結像させるステップと、
    前記第１の感光性アレイ上の前記第３の光を第１のデジタル情報に変換することによって前記第１の検知されたデータを得るステップと、
    を含み、
    前記第１の検知されたデータが少なくとも部分的に前記第１のデジタル情報に基づいている、請求項１５に記載の方法。
17. 前記レーザトラッカ（１０）からの前記第１の光（４６）を前記逆反射体（２６）に投射するステップがさらに、前記第１の光（４６）を投射するために、前記レーザトラッカ（１０）に配置されたＬＥＤ（５４）を発光させるステップを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記第１の命令を決定するステップがさらに、
    前記第２の光の一部である第４の光を検知するステップと、
    前記第４の光を前記レーザトラッカ（１０）に配置された第２の感光性アレイ上に結像させるステップと、
    前記第４の光を第２のデジタル情報に変換することによって第２の検知されたデータを得るステップであって、前記第２の検知されたデータが少なくとも部分的に前記第２のデジタル情報に基づいている、ステップと、
    前記第１の軸（２０）回りの前記構造体（１５）の回転の測定された前記第１の角度、前記第２の軸（１８）回りの前記構造体（１５）の回転の測定された前記第２の角度、前記第１の検知されたデータ、及び前記第２の検知されたデータに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の命令を決定するステップと、
    を含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記第１の命令を決定するステップがさらに、
    前記構造体（１５）を、前記第１の軸（２０）回りの回転の第３の角度まで回転するステップと、
    前記第１の軸（２０）回りの前記構造体（１５）の回転の前記第３の角度を前記第１の角度エンコーダで測定するステップと、
    前記レーザトラッカ（１０）からの第５の光を前記逆反射体（２６）に投射するステップと、
    前記第５の光の一部である第６の光を前記逆反射体（２６）から反射するステップと、
    前記第６の光の一部である第７の光を前記第１の感光性アレイ上に結像させるステップと、
    前記第１の感光性アレイ上の前記第７の光を第３のデジタル情報に変換することによって第３の検知されたデータを得るステップであって、前記第３の検知されたデータが少なくとも部分的に前記第３のデジタル情報に基づいている、ステップと、
    前記第１の軸（２０）回りの前記構造体（１５）の回転の測定された前記第１の角度、前記第１の軸（２０）回りの前記構造体（１５）の回転の測定された前記第３の角度、前記第１の検知されたデータ、及び前記第３の検知されたデータに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の命令を決定するステップと、
    を含む、請求項１６に記載の方法。
20. 前記第１の命令を決定するステップがさらに、
    前記レーザトラッカ（１０）に距離計及び位置検出器を設けるステップと、
    少なくとも一つの信号を作るために、前記第３の光を前記位置検出器で捕捉するステップと、
    前記少なくとも一つの信号を第４のデジタル情報に変換して前記第１の検知されたデータを得るステップであって、前記第１の検知されたデータが少なくとも部分的に前記第４のデジタル情報に基づいている、ステップと、
    前記第１の光（４６）の方向を前記第１の検知されたデータに基づいて操向するステップと、
    前記第２の光の一部である第４の光を距離計で測定することによって第４の検知されたデータを得るステップと、
    前記第１の軸（２０）回りの前記構造体（１５）の回転の測定された前記第１の角度、前記第２の軸（１８）回りの前記構造体（１５）の回転の測定された前記第２の角度、前記第１の検知されたデータ、及び前記第４の検知されたデータに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の命令を決定するステップと、
    を含む、請求項１５に記載の方法。
21. 前記第１の命令を決定するステップがさらに、
    前記逆反射体（２６，１２６）、第８の光を照射するターゲット光源（１２２）、及び前記第８の光の発光を制御するユーザ制御装置（１２４）を含むターゲット（１２０）を提供するステップと、
    前記ユーザ制御装置（１２４）を起動するステップと、
    前記ユーザ制御装置（１２４）の起動に応答して前記第８の光の一部を検知することで、第５の検知されたデータを得るステップと、
    前記第１の命令を少なくとも部分的に前記第５の検知されたデータに基づいて決定するステップと、
    を含む、請求項１２に記載の方法。
22. ６自由度レーザトラッカの動作を制御するための命令をユーザから前記６自由度レーザトラッカへ光学的に伝達する方法であって、
    第１の軸及び第２の軸回りに回転可能な構造体と、
    第１の光ビームを前記構造体から発する第１の光源と、
    前記第１の光ビームのうち、反射されて前記構造体へ戻る第１の部分を受領する第１の受光器と、
    距離計と、
    前記第１の軸回りの前記構造体の第１の回転角度を測定する第１の角度エンコーダと、
    前記第２の軸回りの前記構造体の第２の回転角度を測定する第２の角度エンコーダと、
    前記構造体を前記第１の軸回りに前記第１の回転角度で回転させる第１のモータと、
    前記構造体を前記第２の軸回りに前記第２の回転角度で回転させる第２のモータと、
    プロセッサと、
    を備える前記６自由度レーザトラッカを提供するステップと、
    逆反射体を備える６自由度ターゲットを提供するステップと、
    前記第１のモータおよび前記第２のモータを用いて前記第１の光ビームを前記逆反射体に向けるステップと、
    前記第１の光ビームの前記第１の部分を受領するステップと、
    前記第１の回転角度および前記第２の回転角度を測定するステップと、
    前記第１の光ビームのうちの前記受領した第１の部分に少なくとも部分的に基づいて、前記６自由度レーザトラッカから前記ターゲットまでの第１の距離を、前記距離計を用いて前記プロセッサによって特定するステップと、
    前記第１の距離、前記測定した第１の回転角度、および前記測定した第２の回転角度に少なくとも部分的に基づいて、前記ターゲットについての第１セットの並進座標を前記プロセッサによって特定するステップと、
    複数の命令の各々と前記６自由度ターゲットの複数のポーズパターンの各々との間の対応のルールを提供するステップであって、複数のポーズパターンのそれぞれが、前記６自由度ターゲットの第１のポーズから前記６自由度ターゲットの第２のポーズへの少なくとも一つの方向座標の変化を含み、前記６自由度ターゲットの各ポーズが３つの並進座標及び３つの方向座標からなる６つの座標を有する、ステップと、
    前記複数の命令の中から、第１のポーズパターンに対応する第１の命令を前記ユーザが選択するステップと、
    前記６自由度ターゲットの前記第１のポーズについての第１セットの方向座標を、前記６自由度レーザトラッカで第１の時間に測定するステップと、
    前記第１の時間と第２の時間の間に、前記ユーザが、前記６自由度ターゲットの前記第１のポーズから前記６自由度ターゲットの前記第２のポーズへ前記第１のポーズパターンに従って変更するステップと、
    前記６自由度ターゲットの前記第２のポーズについての第２セットの方向座標を、前記６自由度レーザトラッカで前記第２の時間に測定するステップと、
    前記第２セットの方向座標と前記第１セットの方向座標との間の差に少なくとも部分的に基づいて、前記対応のルールに従って前記第１の命令を特定するステップと、
    前記第１の命令を前記６自由度レーザトラッカで実行するステップと、
    を包含する方法。
23. 請求項２２に記載の方法において、
    前記６自由度レーザトラッカを提供する前記ステップはさらに、前記第１の軸回りに前記第１の回転角度で回転して第１の画像信号を生成する第１のカメラを設けることを含み、
    前記第１セットの方向座標を測定する前記ステップはさらに、前記第１の画像信号に少なくとも部分的に基づいて実施される、方法。
24. 請求項２３に記載の方法において、
    前記６自由度レーザトラッカを提供する前記ステップはさらに、前記第１の軸回りに前記第１の回転角度で回転して第２の画像信号を生成する第２のカメラを設けることを含み、
    前記第１セットの方向座標を測定する前記ステップはさらに、前記第２の画像信号に少なくとも部分的に基づいて実施される、方法。
25. 請求項２３に記載の方法において、
    前記６自由度ターゲットを提供する前記ステップはさらに、前記６自由度ターゲットに取り付けられた第２の光源と、前記６自由度ターゲットに取り付けられた制御ボタンとを設けることを含み、
    前記第１セットの方向座標を測定する前記ステップはさらに、前記第２の光源に少なくとも部分的に基づいて実施される、方法。
26. 請求項２３に記載の方法において、
    前記６自由度レーザトラッカを設ける前記ステップはさらに、前記第１の軸回りに前記第１の回転角度で回転する第３の光源を提供することを含み、
    前記第１セットの方向座標を測定する前記ステップはさらに、前記第３の光源に少なくとも部分的に基づいて実施される、方法。
27. ６自由度レーザトラッカの動作を制御するための命令をユーザから前記６自由度レーザトラッカへ光学的に伝達する方法であって、
    第１の軸及び第２の軸回りに回転可能な構造体と、
    第１の光ビームを前記構造体から発する第１の光源と、
    前記第１の光ビームのうち、反射されて前記構造体へ戻る第１の部分を受領する第１の受光器と、
    距離計と、
    前記第１の軸回りの前記構造体の第１の回転角度を測定する第１の角度エンコーダと、
    前記第２の軸回りの前記構造体の第２の回転角度を測定する第２の角度エンコーダと、
    前記構造体を前記第１の軸回りに前記第１の回転角度で回転させる第１のモータと、
    前記構造体を前記第２の軸回りに前記第２の回転角度で回転させる第２のモータと、
    プロセッサと、
    前記第１の軸回りに前記第１の回転角度で回転して第１の画像信号を生成する第１のカメラと、
    を備える前記６自由度レーザトラッカを提供するステップと、
    逆反射体を備える６自由度ターゲットを提供するステップと、
    複数の命令の各々と前記６自由度ターゲットの複数のポーズパターンの各々との間の対応のルールを設けるステップであって、複数のポーズパターンの各々が、前記６自由度ターゲットの第１のポーズから前記６自由度ターゲットの第２のポーズへの少なくとも一つの方向座標の変化を含み、前記６自由度ターゲットの各ポーズが３つの並進座標及び３つの方向座標からなる６つの座標を有する、ステップと、
    前記複数の命令の中から、第１のポーズパターンに対応する第１の命令を前記ユーザが選択するステップと、
    前記６自由度ターゲットの前記第１のポーズについての第１セットの方向座標を、前記６自由度レーザトラッカで第１の時間に測定するステップと、
    前記第１の時間と第２の時間の間に、前記ユーザが、前記６自由度ターゲットの前記第１のポーズから前記６自由度ターゲットの前記第２のポーズへ前記第１のポーズパターンに従って変更するステップと、
    前記６自由度ターゲットの前記第２のポーズについての第２セットの方向座標を、前記６自由度レーザトラッカで前記第２の時間に測定するステップと、
    前記第２セットの方向座標と前記第１セットの方向座標との間の差に少なくとも部分的に基づいて、前記対応のルールに従って前記第１の命令を特定するステップと、
    前記第１の命令を前記６自由度レーザトラッカで実行するステップと、
    を包含し、
    さらに、前記第１の命令は、
    前記第１の画像信号に少なくとも部分的に基づいて、前記第１のモータおよび前記第２のモータを用いて前記第１の光ビームを前記逆反射体に向けるステップと、
    前記第１の光ビームの前記第１の部分を受領するステップと、
    前記第１の回転角度および前記第２の回転角度を測定するステップと、
    前記第１の光ビームのうちの前記受領した第１の部分に少なくとも部分的に基づいて、前記６自由度レーザトラッカから前記ターゲットまでの第１の距離を、前記距離計を用いて前記プロセッサで特定するステップと、
    前記第１の距離、前記測定した第１の回転角度、および前記測定した第２の回転角度に少なくとも部分的に基づいて、前記ターゲットについての第１セットの並進座標を前記プロセッサで特定するステップと、
    前記第１の光ビームが前記６自由度ターゲットを追跡するようにするステップと、を含む、
    方法。
28. レーザトラッカからの光ビームを逆反射体に向けて前記逆反射体上にロックする命令をユーザから前記レーザトラッカへ光学的に伝達する方法であって、
    前記レーザトラッカに配置された光源からの第１の光を前記逆反射体に投射するステップと、
    第１の時間と第２の時間の間に、前記ユーザが、前記命令に対応する所定の空間的パターンで前記逆反射体を動かすステップと、
    前記第１の光の一部である第２の光を前記逆反射体から反射するステップと、
    前記第２の光の一部である第３の光を検知することによって第１の検知データを得るステップであって、前記第１の検知データが、前記第３の光を前記レーザトラッカに配置された感光性アレイ上に結像させ、前記感光性アレイ上の前記第３の光をデジタル形態に変換することによって得られる、ステップと、
    前記第１の検知データが前記所定の空間的パターンに対応していることを前記レーザトラッカで特定するステップと、
    前記レーザトラッカからの前記光ビームを前記逆反射体に向けるステップと、
    前記逆反射体上に前記レーザトラッカからの前記光ビームをロックするステップと、
    を包含する方法。
29. レーザトラッカの動作を制御するための命令をユーザから前記レーザトラッカへ光学的に伝達する方法であって、
    第１の軸及び第２の軸回りに回転可能な構造体と、
    前記構造体を前記第１の軸回りに回転させる第１のモータと、
    前記構造体を前記第２の軸回りに回転させる第２のモータと、
    前記第１の軸回りの前記構造体の第１の回転角度を測定する第１の角度エンコーダと、
    前記第２の軸回りの前記構造体の第２の回転角度を測定する第２の角度エンコーダと、
    前記構造体によって方向づけられる第１の光ビームを発する第１の光源と、
    前記第１の光ビームの一部を第２の光として反射する逆反射体ターゲットと、
    前記第２の光の一部を受領して、前記第２の光の速さに少なくとも部分的に基づいて前記レーザトラッカから前記逆反射体までの距離を測定する距離計と、
    前記逆反射体上の前記第１の光の位置を測定する位置検出器と、
    前記第１のモータによって前記第１の軸回りに回転可能なカメラシステムと、
    前記第１のエンコーダ、前記第２のエンコーダ、前記第１のモータ、前記第２のモータ、前記距離計、前記位置検出器、および前記カメラと通信するプロセッサと、
    を備える前記レーザトラッカを提供するステップと、
    第２の光源と、前記第２の光源からの第３の光の放射を制御するオペレータ制御の装置と、を含む通信装置を提供するステップと、
    複数の命令の各々と複数の空間的パターンの各々との間の対応のルールを提供するステップと、
    前記複数の命令の中から第１の命令を前記ユーザが選択するステップと、
    第１の時間と第２の時間の間の少なくとも一部の期間に前記第２の光源が前記第３の光を放射するように、前記ユーザが前記オペレータ制御の装置を作動させるステップと、
    前記第１の時間と前記第２の時間の間に、前記ユーザが、前記複数の空間的パターンのうちの前記第１の命令に対応する第１の空間的パターンで前記通信装置を動かすステップと、
    前記第１の時間と前記第２の時間の間に、前記通信装置についての複数の画像を前記カメラで取得するステップと、
    前記複数の画像に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の空間的パターンを前記プロセッサで特定するステップと、
    前記対応のルールと、前記特定された第１の空間的パターンとに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の命令を前記プロセッサで特定するステップと、
    前記特定された第１の命令に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の命令を前記プロセッサで実行するステップと、
    を包含する方法。
30. 請求項２９に記載の方法であってさらに、
    前記レーザトラッカから前記逆反射体までの第１の距離を前記距離計で測定するステップと、
    前記第１の距離、前記第１の回転角度、および前記第２の回転角度に少なくとも部分的に基づいて、前記逆反射体についての第１の三次元座標を特定するステップと、
    を包含する方法。
31. 請求項２９に記載の方法であって、前記通信装置を提供する前記ステップにおいて、前記通信装置がハンマーに取り付けられている、方法。
32. 請求項２９に記載の方法であって、前記通信装置を提供する前記ステップにおいて、前記通信装置が前記逆反射体に取り付けられている、方法。
33. 請求項２９に記載の方法であって、前記通信装置を提供する前記ステップにおいて、前記通信装置が前記逆反射体とは別個になっている、方法。
34. 請求項２９に記載の方法であって、前記レーザトラッカを提供する前記ステップにおいて、前記カメラは前記第２のモータによって前記第２の軸回りに回転可能である、方法。
35. 請求項２９に記載の方法であって、前記レーザトラッカを提供する前記ステップにおいて、前記構造体はミラーである、方法。
36. 請求項２９に記載の方法であって、前記レーザトラッカを提供する前記ステップにおいて、前記構造体は電子装置が取り付けられたペイロードである、方法。
37. 請求項２９に記載の方法であって、前記レーザトラッカを提供する前記ステップにおいて、前記構造体はレンズが取り付けられたペイロードである、方法。
38. 請求項２９に記載の方法であって、前記複数の画像を取得する前記ステップにおいて、前記取得は、前記オペレータ制御の装置を作動させる前記ステップによって開始される、方法。
39. 請求項２９に記載の方法であって、前記オペレータ制御の装置を作動させる前記ステップにおいて、前記第１の時間と前記第２の時間の間に前記第３の光が連続的に放射される、方法。
40. 請求項２９に記載の方法であって、前記オペレータ制御の装置を作動させる前記ステップにおいて、前記第１の時間と前記第２の時間の間において前記第３の光はパルス状である、方法。
41. 請求項３０に記載の方法であって、さらに、前記位置検出器によって測定された前記位置に少なくとも部分的に基づいて前記構造体を前記第１のモータおよび前記第２のモータで回転させることによって、前記逆反射体を追跡するステップ、を包含する方法。

Images