JP5728769B2 - 継ぎ手を改良された座標測定機 - Google Patents
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Description
本出願は、2006年11月20日に出願され現在係属中でありその全体を参照によって本明細書に組み込まれる米国仮出願第60/860,239号「COORDINATE MEASUREMENT MACHINE WITH IMPROVED JOINT(継ぎ手を改良された座標測定機)」の利益を主張するものである。
<背景技術>
<発明の技術分野>
<関連技術の表示>
<発明の概要>
図1は、先行技術の座標測定機(CMM)10の一実施形態を図示している。図示された実施形態では、CMM10は、基部20と、複数の剛性移動部材24,26,28と、座標取得部材30と、剛性移動部材24,26,28を互いに接続する複数の関節部材40,42,44,46,48,50とを含む。各関節部材は、1つまたは2つ以上の回転自由度および/または角度自由度を付与するように構成される。CMM10は、各種の関節部材40,42,44,46,48,50を通じて各種の空間的向きに合わせることができ、そうして、三次元空間内において座標取得部材30を微細に位置決め可能にしている。
弧を描くにつれ、アナログエンコーダの出力は、位相が90度ずれた実質的に2つの正弦波信号になることができる。粗い位置決めは、2つの信号の極性の変化の観測を通じて生じることができる。微細な位置決めは、問題の瞬間における2つの信号の実際の値を測定することによって決定することができる。特定の実施形態では、出力を、電子雑音によって破損される前に正確に測定することによって、最大の精度が得られる。例示されたCMM10の実施形態についてのさらなる詳細および実施形態は、参照によって本明細書に全体を組み込まれる米国特許第5,829,148号において見いだすことができる。
更することが可能になる。また、このような変更形態は、CMMが使用されている現地において実施することができる。このため、CMMは、特定の応用に応じて便利にカスタマイズすることができる。さらに、組み立ておよび分解が単純であるというボールソケット型関節部材の特性は、CMMの運搬および全体的可動性を助長する。
よび取り付けられた移動部材24Bに実質的に同軸である孔164を含むことができる。エンドキャップ158の遠位端まで達する孔164は、ボール部分62’上のグラフィカルパターン80を読み取るように構成される光学カメラ86を収容するようにサイズおよび形状を設定されることが好ましい。図示された実施形態では、孔164およびカメラ86外側は、ともに、概ね円筒形である。カメラ86は、溶接、接着剤、ボルト、ネジ、ピン、スナップ装着部材、係合部材、その他の留め具等などを使用して、孔164内に固定されてよい。使用される厳密な取り付け方法に関係なく、カメラ86は、CMMの動作中、エンドキャップ158に静的に接続されていることが好ましい。その他の実施形態では、グラフィカルパターン80を読み取るために、さらに1つまたは2つ以上のカメラ86が使用されてよい。その他の実施形態では、グラフィカルパターン80を読み取るために、球体エンコーダなどの光学エンコーダが使用されてよい。
64の中から見られるグラフィカルパターン80を図示している。したがって、これは、関節部材が特定の角度方向にあるときにカメラ86によって検出可能であるグラフィカルパターン80の範囲である。好ましくは、グラフィカルパターン80に含まれる各三角形またはその他の形状は、固有である。例えば、各三角形は、サイズ、寸法、形状、内角の角度、辺長比等などにしたがって可変である。したがって、カメラ86は、それが光学的に検出した領域を、関節部材の明確な位置に相関させることができる。一実施形態において、カメラ86は、1つの三角形またはその他グラフィカル特徴のみを検出することによって、関節部材の厳密な向きを決定することができる。しかしながら、その他の装置構成では、カメラ86は、対応する関節部材の位置を正確に決定する前に、2つ、3つ、または4つ以上の三角形またはその他特徴を読み取りおよび特定する必要があるであろう。さらに、カメラ86によって検出されたパターン80を特定の関節部材位置に相関させるために、1つまたは2つ以上のアルゴリズムが使用されてよい。図6を参照にして後述されるように、取得されたデータは、CMMプローブ部材の座標を決定するために、各種の関節部材の位置を関連付ける。
Claims (8)
- 第1の端と、第2の端と、それらの間の少なくとも第1のアームセグメントおよび第2のアームセグメントとを有する関節付きアームと、
前記第1のアームセグメントを前記第2のアームセグメントに接続する少なくとも1つのボールソケット継ぎ手であって、ボール部材およびソケット部材を含むボールソケット継ぎ手と、
前記関節付きアームの前記第1の端に取り付けられる測定プローブと、
を備え、
前記ボール部材および前記ソケット部材は、前記関節付きアームにおける分離可能な関節部材を形成し、
前記ボール部材は、該ボール部材の上に位置し且つボール表面の特定の場所に相関させられた複数の固有の形を含む、少なくとも1つのグラフィカルパターンを含み、前記ソケット部材は、前記グラフィカルパターンを読み取るように構成される少なくとも1つの光学式読取機器を含む、座標測定装置。 - 前記光学式読取機器は、カメラを含む、請求項1に記載の座標測定装置。
- 第1の端と、第2の端と、それらの間の少なくとも第1のアームセグメントおよび第2のアームセグメントとを有する関節付きアームと、
前記第1のアームセグメントを前記第2のアームセグメントに接続する少なくとも1つの二軸回転継ぎ手であって、前記第1のアームセグメントを前記第2のアームセグメントに相対的に枢動可能および回転可能にするように、且つ前記関節付きアームにおける分離可能な関節部材を形成するように構成される継ぎ手と、
前記関節付きアームの前記第1の端に取り付けられる測定プローブと、
を備え、
前記継ぎ手は、前記継ぎ手の第1の回転軸を定めるために前記第1のアームセグメントに回転自在に結合されるとともに前記継ぎ手の第2の回転軸を定めるために前記第2のアームセグメントに回転自在に結合される継ぎ手ボディを含み、
前記継ぎ手は、前記第1のアームセグメントに結合されるデータ表面と、前記第2のアームセグメントに結合されるデータ取得機器とをさらに含み、
前記データ取得機器は、前記データ表面からデータを取得するように構成され、
前記データ表面は、外側表面上にボール表面の特定の場所に相関させられた複数の固有の三角形を含むグラフィカルパターンを設けられたボール部分を含む、
座標測定装置。 - ターゲット表面に関する座標データを取得するために、第1のアームセグメントを第2のアームセグメントに接続する少なくとも1つのボールソケット継ぎ手であってボール部材およびソケット部材を含むボールソケット継ぎ手を有する座標測定装置を動作させる方法であって、
ボールソケット継ぎ手の接続又は切り離しを行いアームセグメントの追加又は除去を行うことで、前記座標測定装置をカスタマイズするステップと、
前記ボールソケット継ぎ手を使用して、第1のアームセグメントを第2のアームセグメントに相対的に動かすステップであって、前記ボールソケット継ぎ手は、前記第1のアームセグメントを前記第2のアームセグメントに相対的に枢動可能および回転可能にするように構成される、ステップと、
前記ボールソケット継ぎ手のデータ表面であってボール表面の特定の場所に相関させられた複数の固有の形を含むデータ表面から、前記第2のアームセグメントに相対的な前記第1のアームセグメントの枢動位置および回転位置の位置データを取得するステップと、
前記第1のアームセグメントに接続されるプローブ部材を前記ターゲット表面に相対的に動かすステップと、
を備える方法。 - 前記位置データを取得するステップは、さらに、前記データ表面上のグラフィカルパターンを光学的に捕捉することを含み、
前記グラフィカルパターンは、前記第1のアームセグメントに相対的な前記第1のアームセグメントの枢動の量および回転の量に関する位置データを提供するように適応される、請求項4に記載の方法。 - 第1の端と、第2の端と、それらの間の少なくとも第1のアームセグメントおよび第2のアームセグメントとを有する関節付きアームと、
前記第1のアームセグメントを前記第2のアームセグメントに接続する少なくとも1つの継ぎ手であって、第1の継ぎ手部材および第2の継ぎ手部材を含む継ぎ手と、
前記関節付きアームの前記第1の端に取り付けられる測定プローブと、を備え、
前記継ぎ手は、前記第1の継ぎ手部材と前記第2の継ぎ手部材により前記関節付きアームにおける分離可能な関節部材を形成し、
前記継ぎ手は、前記第1のアームセグメントと前記第2のアームセグメント間に2つまたは3つ以上の自由度の動きを提供可能であり、いずれの自由度の測定も、前記第1のアームセグメントに結合された、ボール表面の特定の場所に相関させられた複数の固有の形を含むデータ表面を測定することによってなされる、座標測定装置。 - カメラをさらに備え、
前記カメラの使用によって測定がなされる、請求項6に記載の座標測定装置。 - 球体エンコーダをさらに備え、
前記球体エンコーダによって測定がなされる、請求項6に記載の座標測定装置。
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