JP5816773B2 - Coordinate measuring machine comprising a removable accessories - Google Patents

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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端部にコネクターを有する可搬型の関節アーム座標測定機に関し、それは、非接触式三次元測定のためにストラクチャードライトを使用するアクセサリーデバイスが座標測定機に取り外し可能に接続されることを可能にする。 The present disclosure relates to a coordinate measuring machine, and more particularly, relates to a portable articulated arm coordinate measuring machine having a connector to the probe end portion of the coordinate measuring machine, it uses the structured light for the non-contact type three-dimensional measurement accessory device to enable it to be detachably connected to the coordinate measuring machine.

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のさまざまな段階(例えば、機械加工)の間に部品の寸法を迅速におよび正確に確認する要求が存在する部品の製造または生産において幅広く使用されている。 Portable articulated arms coordinate measuring machine (AACMM) the various stages of parts manufacturing or production (e.g., machined) parts quickly and accurately confirm request dimensions of the part between the presence manufactured or It is widely used in the production. 可搬型のAACMMは、とりわけ、比較的に複雑な部品の寸法測定を実施するのにかかる時間量の中で、既知の定置式のまたは固定式の、コストが高く、使用するのが比較的に困難である測定設備と比べて大きな改善を示す。 AACMM portable, inter alia, in the amount of time taken to implement the dimension measurement of complex parts relatively, the known stationary or fixed, high cost, to use a relatively It shows a significant improvement compared with the difficult measurement equipment. 典型的に、可搬型のAACMMのユーザーは、単純に、測定されることとなる部品または対象物の表面に沿ってプローブを誘導する。 Typically, the AACMM user portable, simple to induce probe along the surface of the measured that become part or object. 次いで、測定データが記録され、ユーザーに提供される。 Then, the measurement data is recorded, is provided to the user. 場合によっては、データは、視覚的な形態、例えば、コンピュータースクリーンの上の三次元(3D)の形態でユーザーに提供される。 Sometimes, data, visual form, for example, is provided to the user in the form of three-dimensional on a computer screen (3D). 他の場合では、データは、数字の形態でユーザーに提供され、例えば、穴の直径を測定するときに、テキスト「直径=1.0034」がコンピュータースクリーンの上に表示される。 In other cases, the data is provided to the user in numerical form, for example, when measuring the diameter of the hole, the text "diameter = 1.0034" is displayed on the computer screen.

先行技術の可搬型の関節アームCMMの例が、同一出願人による特許文献1に開示されている。 Examples of prior art portable articulated arm CMM is disclosed in Patent Document 1 by the same applicant. 特許文献1は、一方の端部にサポートベース部を有し、他方の端部に測定プローブを有する手動操作式の関節アームCMMから構成される3D測定システムを開示している。 Patent Document 1 has a support base on one end, discloses a 3D measurement system consists of manually operated articulation arm CMM having a measuring probe at the other end. 同一出願人による特許文献2は、同様の関節アームCMMを開示している。 Patent Document 2 by the same applicant, discloses a similar articulated arm CMM. 特許文献2では、関節アームCMMは、プローブ端部において追加的な回転軸を含む複数の特徴を含み、それによって、2−2−2軸構成、または、2−2−3軸構成のいずれか(後者は7軸アームである)を有するアームを提供している。 In Patent Document 2, the articulated arm CMM, in probe end includes a plurality of features, including additional rotating shaft, whereby, 2-2-2 axis configuration, or any of 2-2-3 axis configuration (the latter is a is 7 axis arm) has provided an arm having a.

また、三次元の表面は、非接触技法を使用して測定することが可能である。 Also, three-dimensional surface may be measured using a non-contact technique. レーザーラインプローブまたはレーザーラインスキャナーと称されることもある、非接触デバイスのうちの1つのタイプは、スポットの上に、または、ラインに沿ってのいずれかにレーザー光を放出する。 Sometimes referred to as laser line probe or laser line scanner, one type of the non-contact device, on the spot, or emits a laser beam to one of along a line. 例えば、電荷結合素子(CCD)などのようなイメージングデバイスが、レーザーに隣接して位置付けされている。 For example, an imaging device such as charge coupled devices (CCD), are positioned adjacent to the laser. レーザーが、光のラインを放出するように配置され、光のラインは表面で反射される。 Laser, is arranged to emit light line, light line is reflected by the surface. 測定されている対象物の表面は、拡散反射を引き起こし、それは、イメージングデバイスによってキャプチャーされる。 The surface of the measured object are causes diffuse reflection, it is captured by the imaging device. センサーと表面との間の距離が変化するときに、センサーの上の反射ラインの画像が変化することとなる。 When the distance between the sensor and the surface changes, the image of the reflection line on the sensor are changed. イメージングセンサーとレーザーとの間の関係、および、センサーの上のレーザー画像の位置を知ることによって、三角測量法が使用され、表面の上のポイントの三次元座標を測定することが可能である。 Relationship between the imaging sensor and laser, and, by knowing the position of the laser image on the sensor, triangulation is used, it is possible to measure the three-dimensional coordinates of points on the surface. レーザーラインプローブを用いて起こる1つの問題は、レーザーラインプローブが対象物の表面を横切って移動させられる速度に応じて、測定されるポイントの密度が変化し得るということである。 One problem that occurs with a laser line probe, depending on the speed at which the laser line probe is moved across the surface of the object, is that the density of the points to be measured may vary. レーザーラインプローブが速く移動されればされるほど、ポイント同士の間の距離が大きくなり、ポイント密度が低くなる。 The more laser line probe is once moved fast, the distance between the adjacent points is increased, the point density decreases. ストラクチャードライトスキャナーによって、ポイント間隔は、典型的に、2つの寸法のそれぞれにおいて均一となり、それによって、一般的に、ワークピース表面のポイントの均一な測定を提供する。 The structured light scanners, point spacing is typically becomes uniform in each of the two dimensions, thereby generally providing a uniform measurement points of the workpiece surface.

米国特許第5,402,582号明細書 US Pat. No. 5,402,582 米国特許第5,611,147号明細書 US Pat. No. 5,611,147

既存のCMMは、その意図される目的に適切であるが、必要とされるのは、本発明の実施形態の特定の特徴を有する可搬型のAACMMである。 Existing CMM is suitable for its intended purposes, what is needed is a AACMM portable with certain features of the embodiments of the present invention.

本発明の一実施形態によれば、空間の中の対象物の三次元座標を測定するための可搬型の関節アーム座標測定機(AACMM)が提供される。 According to an embodiment of the present invention, a portable articulated arm coordinate measuring machine for measuring the three-dimensional coordinates of the object in the space (AACMM) is provided. AACMMは、ベース部を含む。 AACMM includes a base portion. 手動で位置決め可能なアーム部分が提供され、対向する第1の端部および第2の端部を有しており、アーム部分は、ベース部に回転可能に連結されており、アーム部分は、複数の接続されたアームセグメントを含み、それぞれのアームセグメントは、位置信号を作り出すための少なくとも1つの位置トランスデューサーを含む。 Manually are provided arm portions positionable, has a first end and a second end portion opposite the arm portion is rotatably connected to the base portion, the arm portion includes a plurality comprises of connected arm segment, each arm segment comprises at least one position transducer for producing a position signal. 電子回路が提供され、電子回路は、それぞれのアームセグメントの中の少なくとも1つの位置トランスデューサーから位置信号を受信する。 Electronic circuit is provided, electronic circuit receives a position signal from the at least one position transducer in the respective arm segment. プローブ端部は、第1の端部に連結されている。 Probe end is connected to the first end. 非接触式三次元測定デバイスは、プローブ端部に連結されており、非接触式三次元測定デバイスは、プロジェクターおよび画像センサーを有しており、プロジェクターは、光源平面を有しており、プロジェクターは、対象物の上にコード化されたストラクチャードライトパターンであるストラクチャードライトを放出するように構成されており、ストラクチャードライトは、光源平面の上に位置付けされ、少なくとも3つの同一線上にないパターン要素を含み、画像センサーは、対象物から反射されるストラクチャードライトを受信し、プローブ端部から切り離されたときに独立して動作可能であるように配置されている。 Three-dimensional measuring device contactless is connected to the probe end, the three-dimensional measuring device contactless has a projector and an image sensor, a projector has a light source plane, the projector is configured to emit a coded structured light is a structured light pattern onto the object, structured light is positioned over the light source plane includes a pattern element is not on the at least three collinear the image sensor receives the structured light reflected from the object, independently are arranged to be operable when disconnected from the probe end. プロセッサーは、電子回路に電気的に連結されており、プロセッサーは、位置トランスデューサーから位置信号を受信することに応答して、および、画像センサーによってストラクチャードライトを受信することに応答して、対象物の上のポイントの三次元座標を決定するように構成されている。 Processor, which is electrically connected to the electronic circuit, a processor, in response to receiving a position signal from the position transducer, and, in response to receiving the structured light by the image sensor, the object It is configured to determine the three-dimensional coordinates of points on the. 非接触式三次元測定デバイスは、プローブ端部から切り離されたときに非接触式三次元測定デバイスの位置を測定するロケーションデバイスと、ロケーションデバイスが測定した位置及びプローブ端部から切り離されたときに画像センサーによって受信されたストラクチャードライトをプロセッサーまたはコンピューティングデバイスに通信する通信回路とを含んでいる。 Non-contact three-dimensional measuring device, a location device for measuring a non-contact position of the three-dimensional measuring device when disconnected from the probe end, when the location device is disconnected from the position and probe end measurement and a communication circuit for communicating structured light received by the image sensor to a processor or computing device.

本発明の一実施形態によれば、空間の中の対象物の座標を測定するための可搬型の関節アーム座標測定機を動作させる方法が提供される。 According to an embodiment of the present invention, a method of operating a portable articulated arm coordinate measuring machine for measuring the coordinates of objects in space are provided. 方法は、対向する第1の端部および第2の端部を有する手動で位置決め可能なアーム部分を提供するステップであって、複数の接続されたアームセグメントを含み、それぞれのアームセグメントは、位置信号を作り出すための少なくとも1つの位置トランスデューサーを含む、ステップを含む。 The method includes the steps of providing a manually positionable arm portion having a first end and a second end portion opposite includes arm segment having a plurality of connections, each arm segment, position comprising at least one position transducer for producing a signal, comprising the steps. プローブ端部は、対象物を測定するために提供されており、プローブ端部は、第1の端部に連結されている。 Probe end is provided for measuring an object, the probe end is coupled to the first end. 電子回路は、トランスデューサーから位置信号を受信する。 Electronic circuit receives a position signal from the transducer. 三次元の非接触式測定デバイスは、コントローラーを有するように提供され、三次元の非接触式測定デバイスは、センサーおよびプロジェクターを有しており、プロジェクターは、対象物の上にストラクチャードライトを放出するように構成されており、プロジェクターは、光源平面を有しており、ストラクチャードライトは、光源平面の上に位置付けされ、少なくとも3つの同一線上にないパターン要素を含む。 Non-contact measurement device of the three-dimensional is provided having a controller, non-contact measurement device of a three-dimensional, has a sensor and a projector, the projector emits structured light onto the object configured and projector as has a light source plane, structured light is positioned over the light source plane includes a pattern element is not on the at least three collinear. ストラクチャードライトは、対象物の上に三次元測定デバイスから投影される。 Structured light is projected from the three-dimensional measuring device on the object. さらに、非接触式測定デバイスを用いて、対象物からストラクチャードライトの反射を受信するステップと、反射されたストラクチャードライトから、前記対象物の上のポイントの三次元座標を決定するステップと、プローブ端部から非接触式測定デバイスを分離するステップと、プローブ端部から離れて、非接触式測定デバイスを動作させるステップと、プローブ端部から離れて動作している非接触式測定デバイスの位置を測定するステップと、プローブ端部から離れて動作している場合に、対象物からストラクチャードライトの反射を受信するステップと、プローブ端部から離れて動作している非接触式測定デバイスから非接触式測定デバイスの位置及び受信された前記ストラクチャードライトのデータを送信するステップとを含む。 Furthermore, using a contactless measuring device, receiving a reflection of the structured light from the object, the reflected structured light, and determining the three-dimensional coordinates of points on the object, the probe end and separating the non-contact measurement device from parts, apart from the probe end, and operating the non-contact measurement device, the position of the non-contact measurement devices operating away from probe end measurement comprising the steps of, when operating away from the probe end, receiving a reflection of the structured light from the object, a non-contact measurement of a non-contact measurement devices operating away from probe end and transmitting data of the structured light whose position and receiving devices.

ここで図面を参照して、例示的な実施形態が示され、例示的な実施形態は、本開示の範囲全体に関して限定するものと解釈されるべきではなく、要素は、いくつかの図において同様に付番されている。 Referring now to the drawings, is shown exemplary embodiments, exemplary embodiments should not be construed as limiting with respect to the whole scope of the present disclosure, elements similar in the several figures They are numbered.

図1Aおよび図1Bを含む、本発明のさまざまな態様の実施形態を中に有する可搬型の関節アーム座標測定機(AACMM)の斜視図である。 Including FIGS. 1A and 1B, a perspective view of a portable articulated arm coordinate measuring machine having in an embodiment of the various aspects of the present invention (AACMM). 図1Aおよび図1Bを含む、本発明のさまざまな態様の実施形態を中に有する可搬型の関節アーム座標測定機(AACMM)の斜視図である。 Including FIGS. 1A and 1B, a perspective view of a portable articulated arm coordinate measuring machine having in an embodiment of the various aspects of the present invention (AACMM). 一緒に作られた図2A〜図2Dを含む、一実施形態による、図1のAACMMの一部として利用される電子機器のブロック図である。 Including together crafted FIG 2A~ Figure 2D, according to one embodiment, a block diagram of an electronic device to be used as part of AACMM in FIG. 一緒に作られた図2A〜図2Dを含む、一実施形態による、図1のAACMMの一部として利用される電子機器のブロック図である。 Including together crafted FIG 2A~ Figure 2D, according to one embodiment, a block diagram of an electronic device to be used as part of AACMM in FIG. 一緒に作られた図2A〜図2Dを含む、一実施形態による、図1のAACMMの一部として利用される電子機器のブロック図である。 Including together crafted FIG 2A~ Figure 2D, according to one embodiment, a block diagram of an electronic device to be used as part of AACMM in FIG. 一緒に作られた図2A〜図2Dを含む、一実施形態による、図1のAACMMの一部として利用される電子機器のブロック図である。 Including together crafted FIG 2A~ Figure 2D, according to one embodiment, a block diagram of an electronic device to be used as part of AACMM in FIG. 一緒に作られた図2A〜図2Dを含む、一実施形態による、図1のAACMMの一部として利用される電子機器のブロック図である。 Including together crafted FIG 2A~ Figure 2D, according to one embodiment, a block diagram of an electronic device to be used as part of AACMM in FIG. 一緒に作られた図3Aおよび図3Bを含む、一実施形態による、図2の電子データ処理システムの詳細な特徴を説明するブロック図である。 Including FIG. 3A and 3B made together, according to one embodiment, a block diagram illustrating the detailed features of the electronic data processing system of FIG. 一緒に作られた図3Aおよび図3Bを含む、一実施形態による、図2の電子データ処理システムの詳細な特徴を説明するブロック図である。 Including FIG. 3A and 3B made together, according to one embodiment, a block diagram illustrating the detailed features of the electronic data processing system of FIG. 一緒に作られた図3Aおよび図3Bを含む、一実施形態による、図2の電子データ処理システムの詳細な特徴を説明するブロック図である。 Including FIG. 3A and 3B made together, according to one embodiment, a block diagram illustrating the detailed features of the electronic data processing system of FIG. 図1のAACMMのプローブ端部の等角図である。 It is an isometric view of the probe end of AACMM of FIG. ハンドルが連結されている状態の図4のプローブ端部の側面図である。 Handle is a side view of the probe end of FIG. 4 in a state of being connected. ハンドル取り付けられた状態の図4のプローブ端部の側面図である。 It is a side view of the probe end of FIG. 4 of the handle installed state. 図6のプローブ端部のインターフェース部分の拡大された部分的な側面図である。 Is an enlarged partial side view of the interface portion of the probe end of FIG. 図5のプローブ端部のインターフェース部分の別の拡大された部分的な側面図である。 It is another enlarged partial side view of the interface portion of the probe end of FIG. 部分的に断面である図4のハンドルの等角図である。 Partly is an isometric view of FIG. 4 of the handle is a cross-sectional. 単一のカメラが取り付けられているストラクチャードライトデバイスを備える図1のAACMMのプローブ端部の等角図である。 It is an isometric view of the probe end of AACMM of Figure 1 with a structured light device in which a single camera is mounted. 部分的に断面である図10のデバイスの等角図である。 Partly is an isometric view of the device of FIG. 10 is a cross-sectional. 二重のカメラが取り付けられている別のストラクチャードライトデバイスを備える図1のAACMMのプローブ端部の等角図である。 Is an isometric view of the probe end of AACMM of Figure 1 including an alternative structured light device dual camera is mounted. 図1のAACMMのプローブ端部に取り付けられているときの図10のデバイスの動作を図示する概略図である。 It is a schematic diagram illustrating the operation of the device of Figure 10 when attached to the probe end of AACMM of FIG. 図1のAACMMのプローブ端部に取り付けられているときの図10のデバイスの動作を図示する概略図である。 It is a schematic diagram illustrating the operation of the device of Figure 10 when attached to the probe end of AACMM of FIG. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、コード化されていないバイナリーパターンを有する逐次的投影を示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing the sequential projection having a binary pattern uncoded. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、コード化されていないバイナリーパターンを有する逐次的投影を示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing the sequential projection having a binary pattern uncoded. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、コード化されていないバイナリーパターンを有する逐次的投影を示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing the sequential projection having a binary pattern uncoded. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、コード化されていないバイナリーパターンを有する逐次的投影を示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing the sequential projection having a binary pattern uncoded. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、コード化されていないバイナリーパターンを有する逐次的投影を示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing the sequential projection having a binary pattern uncoded. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、コード化されていないバイナリーパターンを有する逐次的投影を示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing the sequential projection having a binary pattern uncoded. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、コード化されていないバイナリーパターンを有する逐次的投影を示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing the sequential projection having a binary pattern uncoded. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、空間的に変化するカラーコード化されたパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a color-coded pattern spatially varying. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、空間的に変化するカラーコード化されたパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a color-coded pattern spatially varying. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、ストリップインデックスコード化されたパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a strip index coded pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、ストリップインデックスコード化されたパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a strip index coded pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、ストリップインデックスコード化されたパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a strip index coded pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、ストリップインデックスコード化されたパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a strip index coded pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 本発明の一実施形態による、図10または図12のストラクチャードライトデバイスによって放出され得る、二次元のグリッドパターンを示す図である。 According to an embodiment of the present invention, may be released by the structured light device of FIG. 10 or FIG. 12 is a diagram showing a two-dimensional grid pattern. 複数の照明条件の下でのストラクチャードライトのパターンを獲得するための測光技法の概略説明図である。 It is a schematic illustration of a photometric technique for acquiring structured light pattern under multiple illumination conditions. 本発明の別の実施形態によるAACMMから独立して動作可能なストラクチャードライトスキャナーデバイスの説明図である。 It is an illustration of operable Structured light scanner device independent of AACMM according to another embodiment of the present invention.

可搬型の関節アーム座標測定機(「AACMM」)は、対象物の測定値を得るためにさまざまな用途で使用されている。 Portable articulated arms coordinate measuring machine ( "AACMM") is used in a variety of applications in order to obtain a measurement of the object. 本発明の実施形態は、三次元の対象物の非接触式測定を提供するためにストラクチャードライトを使用するAACMMのプローブ端部に、オペレーターがアクセサリーデバイスを容易におよび迅速に連結することを可能にするという点で利点を提供する。 Embodiments of the present invention, the probe end of AACMM to use structured light to provide a non-contact measurement of three-dimensional objects, to allow the operator to easily and quickly connect the accessory device It provides an advantage in that it. 本発明の実施形態は、AACMMの中のストラクチャードライトデバイスによって測定されるポイントクラウドを表す通信データを提供するという点でさらに利点を提供する。 Embodiments of the present invention further provides advantages in terms of providing a communication data representing the point cloud measured by the structured light device in the AACMM. 本発明の実施形態は、向上した精度を提供し得る、測定されるポイントの分布のより良好な均一性の点で利点を提供する。 Embodiments of the present invention may provide improved accuracy, offers advantages in terms of better uniformity of distribution of the points to be measured. 本発明の実施形態は、外部接続または配線を有することなく、パワーおよびデータ通信を取り外し可能なアクセサリーに提供するという点で一層さらなる利点を提供する。 Embodiments of the present invention provides a still further advantage in that it provides no, enabling accessory Remove the power and data communications to have an external connection or wiring.

本明細書で使用されているように、「ストラクチャードライト」の用語は、対象物の連続的なおよび囲まれた領域の上に投影される光の二次元パターンを参照しており、それは、対象物の上のポイントの座標を決定するために使用され得る情報を伝達する。 As used herein, the term "structured light" is referring to the light of the two-dimensional pattern is projected onto a continuous and enclosed area of ​​the object, it is subject communicating information that can be used to determine the point of coordinates on the object. ストラクチャードライトパターンは、近接するおよび囲まれた領域の中に配設されている少なくとも3つの同一線上にないパターン要素を含有することとなる。 Structured light pattern becomes to contain at least three no pattern elements on the same line are arranged in proximity to and enclosed areas. 3つの同一線上にないパターン要素のそれぞれは、ポイント座標を決定するために使用され得る情報を伝達する。 Each of the three no pattern elements on the same line, for transmitting the information that may be used to determine the point coordinates.

一般に、2つのタイプのストラクチャードライト(コード化されたライトパターン、および、コード化されていないライトパターン)が存在している。 In general, two types of structured light (coded light pattern, and the write pattern which is not coded) is present. 本明細書で使用されているように、コード化されたライトパターンは、対象物の照射表面の三次元座標が単一の画像の獲得によって確認され得るというものである。 As used herein, the coded light pattern is such that the three-dimensional coordinates of the irradiation surface of the object may be confirmed by the acquisition of a single image. 場合によっては、投影デバイスは、対象物に対して移動していることが可能である。 In some cases, the projection device may be moving relative to the object. 換言すれば、コード化されたライトパターンに関して、投影されるパターンと獲得される画像との間に有意差のない時間的関係が存在することとなる。 In other words, with respect to coded light pattern, so that the temporal relationship no significant difference between the images acquired with the projected the pattern exists. 典型的に、コード化されたライトパターンは、要素のうちの少なくとも3つが同一線上にないように配置されている要素(例えば、幾何学的形状)のセットを含有することとなる。 Typically, coded light pattern, and thus has at least three of the elements containing the set of elements that are disposed so as not collinear (e.g., geometry). 場合によっては、要素のセットは、ラインの集合の中へ配置され得る。 Optionally, a set of elements may be arranged into a set of lines. 要素のうちの少なくとも3つを同一線上にないようにさせることは、例えば、レーザーラインスキャナーによって投影されることとなるように、パターンが単純なラインパターンではないということを確実にする。 It is at least three of the elements as not on the same line, for example, as a being projected by a laser line scanner, to ensure that the pattern is not a simple line pattern. 結果として、パターン要素は、要素の配置に起因して認識可能である。 As a result, the pattern elements are recognizable due to the arrangement of elements.

それとは対照的に、本明細書で使用されているようなコード化されていないストラクチャードライトパターンは、プロジェクターが対象物に対して移動しているときに、単一のパターンによる測定を可能にしないパターンである。 In contrast, structured light pattern that has not been encoded as used herein, when the projector is moved relative to the object, does not permit measurement by single pattern it is a pattern. コード化されていないライトパターンの例は、一連の逐次的パターンを必要とするものであり、したがって、一連の逐次的画像の獲得を必要とするものである。 Examples of light patterns which are not to be coded is to require a series of sequential pattern, therefore, is to require the acquisition of a series of sequential images. 投影パターンおよび画像の獲得の時間的性質に起因して、プロジェクターと対象物との間に相対移動が存在するべきではない。 Due to the temporal nature of the acquisition of the projection pattern and the image should not relative movement exists between the projector and the object.

ストラクチャードライトは、光のラインを発生させるレーザーラインプローブまたはレーザーラインスキャナータイプのデバイスによって投影される光とは異なるということが認識されるべきである。 Structured light is to be appreciated that different from the light projected by the laser line probe or a laser line scanner type devices to generate light lines. 今日の関節アームとともに使用されるレーザーラインプローブが、不規則性、または、発生ラインの中の特徴としてみなされ得る他の態様を有する限りにおいて、これらの特徴は、同一線上の配置で配設される。 Laser line probes for use with today's joint arm, irregularities, or, as long as they include other aspects that may be regarded as a feature in the generation line, these features are arranged in an arrangement collinear that. 結果的に、単一の発生ラインの中のそのような特徴は、投影される光をストラクチャードライトにするようには考えられない。 Consequently, such a feature within a single generation line is not considered to be the structured light a light projected.

図1Aおよび図1Bは、本発明のさまざまな実施形態によるAACMM100を斜視的に図示しており、関節アームは、座標測定機の1つのタイプである。 1A and 1B, the AACMM100 according to various embodiments of the present invention is shown in perspective, the articulated arm is a type of coordinate measuring machine. 図1Aおよび図1Bに示されているように、例示的なAACMM100は、プローブ端部401を有する6軸または7軸の関節測定デバイスを含むことが可能であり、プローブ端部401は、一方の端部においてAACMM100のアーム部分104に連結されている測定プローブハウジング102を含む。 As shown in FIGS. 1A and 1B, exemplary AACMM100 is capable including rheumatoid measuring device 6 axis or 7 axis having a probe end 401, the probe end 401 of one at the end comprising the measurement probe housing 102 which is connected to the arm portion 104 of the AACMM100. アーム部分104は、第1のアームセグメント106を含み、第1のアームセグメント106は、第1のグループの軸受カートリッジ110(例えば、2つの軸受カートリッジ)によって第2のアームセグメント108に連結されている。 Arm portion 104 includes a first arm segment 106, the first arm segment 106 is a first group of bearing cartridge 110 (e.g., two bearing cartridge) by being connected to the second arm segment 108 . 第2のグループの軸受カートリッジ112(例えば、2つの軸受カートリッジ)は、第2のアームセグメント108を測定プローブハウジング102に連結している。 Bearing cartridge 112 of the second group (for example, two bearing cartridges) couples the second arm segment 108 to the measurement probe housing 102. 第3のグループの軸受カートリッジ114(例えば、3つの軸受カートリッジ)は、第1のアームセグメント106をベース部116に連結しており、ベース部116は、AACMM100のアーム部分104の他方の端部に位置付けされている。 A third group of bearing cartridge 114 (e.g., three bearing cartridge) is a first arm segment 106 is connected to the base portion 116, the base portion 116, the other end of the arm portion 104 of AACMM100 It is positioned. それぞれのグループの軸受カートリッジ110、112、114は、関節運動の複数の軸を提供する。 Bearing cartridge 110, 112, 114 of each group, to provide a plurality of axes of articulation. また、プローブ端部401は、AACMM100の第7の軸線部分のシャフトを含む測定プローブハウジング102を含むことが可能である(例えば、カートリッジが、AACMM100の第7の軸線方向の測定デバイス(例えば、プローブ118)の運動を決定するエンコーダーシステムを含有している)。 The probe end 401 may include a measurement probe housing 102 containing a shaft of the seventh axis portion of AACMM100 (e.g., cartridge, seventh axis direction of the measuring device of AACMM100 (e.g., a probe contains an encoder system for determining the movement of 118)). この実施形態では、プローブ端部401は、測定プローブハウジング102の中心を通って延在している軸線の周りに回転することが可能である。 In this embodiment, the probe end 401 is capable of rotating about an axis extending through the center of the measuring probe housing 102. AACMM100の使用時には、ベース部116は、典型的に、作業台に装着される。 In use of AACMM100, the base portion 116 is typically mounted on the work table.

それぞれの軸受カートリッジグループ110、112、114の中のそれぞれの軸受カートリッジは、典型的に、エンコーダーシステム(例えば、光学式の角度エンコーダーシステム)を含有している。 Each of the respective bearing cartridge in the bearing cartridge assembly 110, 112, 114, typically contains an encoder system (e.g., an optical angle encoder system). エンコーダーシステム(すなわち、トランスデューサー)は、各アームセグメント106、108、および、対応する軸受カートリッジグループ110、112、114の位置の指示を提供し、それは、一緒になって、ベース部116に対するプローブ118の位置(ひいては、特定の規準系(例えば、ローカル規準系またはグローバル規準系)における、AACMM100によって測定されている対象物の位置)の指示を提供する。 Encoder system (i.e., transducers), each arm segment 106, 108, and provide an indication of the position of the corresponding bearing cartridge assembly 110, 112, 114, which together form the probe relative to the base portion 116 118 position (and hence, a particular reference system (e.g., in a local reference system or global criteria based), the position of the object being measured by AACMM100) providing instructions. アームセグメント106、108は、それに限定されないが、例えば、炭素複合材料などのような、適切な剛体材料から作製することが可能である。 Arm segment 106, 108 include, but are not limited to, for example, can be manufactured from such a suitable rigid material, such as carbon composite material. 6軸または7軸の関節運動(すなわち、自由度)を備える可搬型のAACMM100は、オペレーターによって容易に扱われ得るアーム部分104を提供しながら、オペレーターが、ベース部116の周りの360°の領域の中の所望の場所にプローブ118を位置決めすることを可能にするという点で利点を提供する。 Articulation of six axes or seven-axis (i.e., flexibility) AACMM100 portable comprising, while providing the arm portion 104 that may be handled easily by the operator, the region of the operator, 360 ° around the base portion 116 It offers the advantage in that it allows to position the probe 118 to a desired location in the. しかし、2つのアームセグメント106、108を有するアーム部分104の説明図は、例示的な目的のためのものであり、特許請求されている発明は、そのように限定されるべきでないということが認識されるべきである。 However, illustration of the arm portion 104 with two arms segments 106, 108 is for exemplary purposes, the claimed invention is recognized that not to be so limited It should be. AACMM100は、軸受カートリッジによって一緒に連結されている任意の数のアームセグメント(および、したがって、6軸または7軸よりも多いかまたは少ない関節運動または自由度)を有することが可能である。 AACMM100 the arm segment of any number that is linked together by a bearing cartridge (and, hence, the six-axis or more or less articulation or flexibility than 7 axis) it is possible to have.

プローブ118は、測定プローブハウジング102に切り離し可能に装着されており、測定プローブハウジング102は、軸受カートリッジグループ112に接続されている。 Probe 118 is mounted detachable to the measuring probe housing 102, the measurement probe housing 102 is connected to the bearing cartridge assembly 112. ハンドル126は、例えば、クイックコネクトインターフェースによって、測定プローブハウジング102に対して取り外し可能である。 The handle 126 is, for example, by quick connect interface is detachable with respect to the measurement probe housing 102. より詳細に以下に議論されることとなるように、ハンドル126は、三次元の対象物の非接触式測定を提供するためにストラクチャードライトを放出するように構成されている別のデバイスと交換することが可能であり、それによって、オペレーターが、同じAACMM100を用いて、接触式測定および非接触式測定の両方を行うことを可能にするという点で利点を提供する。 So that it will be discussed in more detail below, the handle 126 is replaced with another device that is configured to emit structured light to provide a non-contact measurement of three-dimensional objects it is possible, whereby the operator, using the same AACMM100, offers advantages in that it allows to perform both contact measurement and non-contact measurement. 例示的な実施形態では、プローブハウジング102は、取り外し可能なプローブ118を収容しており、取り外し可能なプローブ118は、接触式測定デバイスであり、測定されることとなる対象物に物理的に接触する異なる先端部118(ボールタイプのプローブ、タッチセンサータイプのプローブ、湾曲したタイプのプローブ、およびエクステンションタイプのプローブを含むが、それに限定されない)を有することが可能である。 In the exemplary embodiment, the probe housing 102 accommodates a removable probe 118, removable probe 118 is a contact type measuring devices, physical contact with the object would be measured to different tip 118 (ball-type probe, a touch sensor type of probe, the curved type of probe, and including an extension type of probe, but not limited to) it can have. 他の実施形態では、測定は、例えば、コード化されたストラクチャードライトスキャナーデバイスなどのような非接触式デバイスによって実施される。 In other embodiments, the measurement is carried out, for example, by non-contact devices, such as that encoded structured light scanner device. 一実施形態では、ハンドル126は、クイックコネクトインターフェースを使用して、コード化されたストラクチャードライトスキャナーデバイスと交換される。 In one embodiment, the handle 126, using the quick connect interface and replaced with coded structured light scanner device. 他のタイプの測定デバイスは、取り外し可能なハンドル126を交換し、追加的な機能性を提供することが可能である。 Other types of measuring devices, replace the removable handle 126, it is possible to provide additional functionality. そのような測定デバイスの例は、例えば、1つ以上の照明ライト、温度センサー、サーマルスキャナー、バーコードスキャナー、プロジェクター、ペイントスプレイヤー、カメラなどを含むが、それに限定されない。 Examples of such measuring device, for example, one or more illumination lights, temperature sensors, thermal scanners, bar code scanner, a projector, a paint sprayer, a camera including such as, but not limited thereto.

図1Aおよび図1Bに示されているように、AACMM100は、取り外し可能なハンドル126を含み、取り外し可能なハンドル126は、軸受カートリッジグループ112から測定プローブハウジング102を取り外すことなく、アクセサリーまたは機能性が変化されるという点で利点を提供する。 As shown in FIGS. 1A and 1B, AACMM100 includes a removable handle 126, removable handle 126, without removing the measuring probe housing 102 from the bearing cartridge assembly 112, accessories or functionality It offers the advantage in that they are changed. 図2Dに関して以下により詳細に議論されているように、取り外し可能なハンドル126は、電気コネクターも含むことが可能であり、電気コネクターは、プローブ端部401に位置付けされているハンドル126および対応する電子機器と電力およびデータがやりとりされることを可能にする。 As discussed in more detail below with respect to FIG. 2D, a removable handle 126 is capable of the electrical connector comprises, electrical connectors, electronic handle 126 and the corresponding is positioned in the probe end 401 allows the equipment and the power and data are exchanged.

さまざまな実施形態では、それぞれのグループの軸受カートリッジ110、112、114は、AACMM100のアーム部分104が、複数の回転軸線の周りで運動することを可能にする。 In various embodiments, the bearing cartridge 110, 112, 114 of each group, the arm portion 104 of the AACMM100 is it possible to movement about multiple axes of rotation. 述べられているように、それぞれの軸受カートリッジグループ110、112、114は、例えば、光学式の角度エンコーダーなどのような、対応するエンコーダーシステムを含み、それは、例えば、アームセグメント106、108の対応する回転軸線と同軸にそれぞれ配置されている。 As stated, each of the bearing cartridge assembly 110, 112 and 114, for example, such as an angle encoder optical includes corresponding encoder system, which may, for example, the corresponding arm segments 106, 108 They are arranged on the rotation axis coaxially. 光学的なエンコーダーシステムは、対応する軸線の周りで、例えば、アームセグメント106、108のうちのそれぞれ1つの回転(旋回)運動または横(ヒンジ)運動を検出し、本明細書で以下により詳細に説明されているように、AACMM100の中の電子データ処理システムに信号を送信する。 Optical encoder system, around the corresponding axis, for example, each one rotation of the arm segment 106, 108 (turning) detecting the motion or lateral (hinge) movement, in more detail hereinbelow as described, it transmits a signal to the electronic data processing system in AACMM100. それぞれの個々の処理されていないエンコーダーのカウントが、信号として電子データ処理システムに別々に送られ、電子データ処理システムにおいて、そのカウントは、測定データへとさらに処理される。 Each of the individual untreated encoder count is sent as a signal separately to the electronic data processing system, in the electronic data processing system, the count is further processed into the measurement data. 同一出願人による特許文献1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)は必要とされない。 Same applicant, such as disclosed in Patent Document 1 by, and separated from AACMM100 itself position calculator (e.g., a serial box) is not required.

ベース部116は、取り付けデバイスまたは装着デバイス120を含むことが可能である。 Base unit 116 may include a mounting device or the mounting device 120. 装着デバイス120は、AACMM100が、例えば、検査台、マシニングセンター、壁、または床などのような、所望の場所に取り外し可能に装着されることを可能にする。 Mounting device 120, AACMM100, for example, an examination table, a machining center, a wall or the like, such as a floor, to allow it to be mounted removably to the desired location. 一実施形態では、ベース部116は、ハンドル部分122を含み、ハンドル部分122は、AACMM100が移動されているときに、オペレーターがベース部116を持つのに都合の良い場所を提供する。 In one embodiment, the base portion 116 includes a handle portion 122, handle portion 122, when the AACMM100 is moved, the operator provides a convenient location to have a base portion 116. 一実施形態では、ベース部116は、可動式のカバー部分124をさらに含み、カバー部分124は、折り畳まれて、ディスプレイスクリーンなどのようなユーザーインターフェースを見えるようにする。 In one embodiment, the base portion 116 further includes a cover portion 124 of the movable cover portion 124 is folded in, to appear a user interface such as a display screen.

一実施形態によれば、可搬型のAACMM100のベース部116は、電子データ処理システムを有する電子回路を含有または収容しており、電子データ処理システムは、2つの主要なコンポーネント、すなわち、AACMM100の中のさまざまなエンコーダーシステムからのデータ、および、三次元(3D)の位置計算をサポートするために他のアームパラメーターを表すデータを処理するベース部処理システムと、比較的に完全な計測機能が外部コンピューターへの接続を必要とせずにAACMM100の中で実施されることを可能にする、搭載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ーインターフェース処理システムとを含む。 According to one embodiment, the base portion 116 of AACMM100 portable is contained or housed electronic circuitry having an electronic data processing system, an electronic data processing system comprises two main components, namely, in the AACMM100 data from various encoder system, and a base portion processing system for processing data representing other arm parameters to support position calculation of three-dimensional (3D), a relatively complete instrumentation external computer to allow it to be implemented in AACMM100 without requiring a connection to, including mounting the operating system, the user interface processing system including a touch screen display, and the resident application software.

ベース部116の中の電子データ処理システムは、ベース部116から離れて位置付けされているエンコーダーシステム、センサー、および他の周辺ハードウェア(例えば、AACMM100の上の取り外し可能なハンドル126に装着することが可能なストラクチャードライトデバイス)と通信することが可能である。 Electronic data processing system in the base unit 116, the encoder system away from the base portion 116 is positioned, the sensor, and other peripheral hardware (e.g., be mounted in a removable handle 126 on the AACMM100 it is possible to communicate with the structured light device) as possible. これらの周辺ハードウェアデバイスまたは特徴をサポートする電子機器は、可搬型のAACMM100の中に位置付けされている軸受カートリッジグループ110、112、114のそれぞれの中に位置付けすることが可能である。 Electronics that support these peripheral hardware devices or features may be positioned within the respective bearing cartridge assembly 110, 112, 114 are positioned within the AACMM100 portable.

図2は、一実施形態による、AACMM100の中で利用される電子機器のブロック図である。 2, according to one embodiment, a block diagram of an electronic device to be used in the AACMM100. 図2Aに示されている実施形態は、電子データ処理システム210を含み、電子データ処理システム210は、ベース部処理システムを実装するためのベース部プロセッサー基板204と、ユーザーインターフェース基板202と、電力を提供するためのベース部電源基板206と、Bluetoothモジュール232と、ベース部傾斜基板208とを含む。 The embodiment shown in Figure 2A, includes an electronic data processing system 210, the electronic data processing system 210 includes a base portion processors substrate 204 for mounting the base unit processing system, a user interface board 202, a power It includes a base portion power supply board 206 for providing a Bluetooth module 232, and a base portion inclined substrate 208. ユーザーインターフェース基板202は、ユーザーインターフェース、ディスプレイ、および、本明細書で説明されている他の機能を実施するためにアプリケーションソフトウェアを実行するためのコンピュータープロセッサーを含む。 The user interface board 202 includes a user interface, a display, and a computer processor for executing application software to perform the other functions described herein.

図2Aおよび図2Bに示されているように、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ーシステムと通信している。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the electronic data processing system 210 is in communication with a plurality of encoders systems described above via one or more arms bus 218. 図2Bおよび図2Cに示されている実施形態では、それぞれのエンコーダーシステムは、エンコーダーデータを発生させ、エンコーダーアームバスインターフェース214と、エンコーダーデジタル信号プロセッサー(DSP)216と、エンコーダー読み取りヘッドインターフェース234と、温度センサー212とを含む。 In the embodiment shown in FIGS. 2B and 2C, each of the encoder system, to generate encoder data, an encoder arm bus interface 214, an encoder digital signal processor (DSP) 216, an encoder read head interface 234, and a temperature sensor 212. 歪みセンサーなどのような他のデバイスは、アームバス218に取り付けることが可能である。 Other devices, such as strain sensors may be attached to the arm bus 218.

また、図2Dに示されているのは、アームバス218と通信しているプローブ端部電子機器230である。 Also shown in FIG. 2D is a probe end electronic device 230 in communication with the arm bus 218. プローブ端部電子機器230は、プローブ端部DSP228と、温度センサー212と、一実施形態ではクイックコネクトインターフェースを介してハンドル126またはコード化されたストラクチャードライトスキャナーデバイス242と接続するハンドル/デバイスインターフェースバス240と、プローブインターフェース226とを含む。 Probe end electronic device 230 includes a probe end DSP 228, temperature sensor 212, the handle / device interface bus 240 which connects the structured light scanner device 242 handle 126 or coded via the quick connect interface in one embodiment When, and a probe interface 226. クイックコネクトインターフェースは、コード化されたストラクチャードライトスキャナーデバイス242および他のアクセサリーによって使用されるデータバス、制御ライン、および電力バスへの、ハンドル126によるアクセスを可能にする。 Quick connect interface enables data bus used by the coded structured light scanner device 242 and other accessories, the control line, and to the power bus, the access by the handle 126. 一実施形態では、プローブ端部電子機器230は、AACMM100の上の測定プローブハウジング102の中に位置付けされている。 In one embodiment, probe end electronic device 230 is positioned within the measurement probe housing 102 on the AACMM100. 一実施形態では、ハンドル126は、クイックコネクトインターフェースから取り外すことが可能であり、測定は、インターフェースバス240を介してAACMM100のプローブ端部電子機器230と通信するストラクチャードライトデバイス242によって実施することが可能である。 In one embodiment, the handle 126 is able to detach from the quick connect interface, measurements can be carried out by structured light device 242 that communicates with probe end electronic device 230 of AACMM100 through an interface bus 240 it is. 一実施形態では、電子データ処理システム210は、AACMM100のベース部116の中に位置付けされており、プローブ端部電子機器230は、AACMM100の測定プローブハウジング102の中に位置付けされており、エンコーダーシステムは、軸受カートリッジグループ110、112、114の中に位置付けされている。 In one embodiment, the electronic data processing system 210 is positioned, the probe end electronic device 230 in the base portion 116 of the AACMM100 is positioned within the measurement probe housing 102 of AACMM100, encoder system , it is positioned within the bearing cartridge group 110, 112, 114. 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を具現化するMaxim Integrated Products、Inc. Probe interface 226, 1-wire embodying the (R) communication protocol 236 Maxim Integrated Products, Inc. から市販されている製品を含む、任意の適切な通信プロトコルによってプローブ端部DSP228に接続することが可能である。 Including products that are commercially available from, may be connected to the probe end DSP228 by any suitable communications protocol.

図3は、一実施形態による、AACMM100の電子データ処理システムの210の詳細な特徴を説明するブロック図である。 3, according to one embodiment, a block diagram illustrating the detailed features of the 210 of the electronic data processing system AACMM100. 一実施形態では、電子データ処理システム210は、AACMM100のベース部116の中に位置付けされており、ベース部プロセッサー基板204と、ユーザーインターフェース基板202と、ベース部電源基板206と、Bluetoothモジュール232と、ベース部傾斜モジュール208とを含む。 In one embodiment, the electronic data processing system 210 is positioned within the base portion 116 of AACMM100 a base portion processor board 204, a user interface board 202, a base portion power supply board 206, a Bluetooth module 232, and a base portion slope module 208.

図3Aに示されている一実施形態では、ベース部プロセッサー基板204は、図中に図示されているさまざまな機能ブロックを含む。 In one embodiment, shown in Figure 3A, the base unit processor board 204 includes various functional blocks shown in FIG. 例えば、ベース部プロセッサー機能302は、AACMM100からの測定データの収集をサポートするために利用され、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、処理されていないアームデータ(例えば、エンコーダーシステムデータ)を受信する。 For example, the base unit processor function 302 is utilized to support the collection of measurement data from AACMM100, via the arm bus 218 and bus control module functions 308, arms data that have not been processed (e.g., encoder system data) to receive. メモリー機能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。 Memory function 304 stores programs and static arm configuration data. また、ベース部プロセッサー基板204は、コード化されたストラクチャードライトスキャナーデバイス242などのような任意の外部ハードウェアデバイスまたはアクセサリー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も含む。 The base unit processor board 204 also includes external hardware option port function 310 for communicating with any external hardware devices or accessories such as a structured light scanner device 242 coded. また、リアルタイムクロック(RTC)およびログ306と、バッテリーパックインターフェース(IF)316と、診断ポート318とが、図3Aに示されているベース部プロセッサー基板204の実施形態の機能性の中に含まれる。 Also, a real time clock (RTC) and logs 306, the battery pack interface (IF) 316, and a diagnostic port 318 are included in the functionality of embodiments of the base unit processor board 204 shown in FIG. 3A .

また、ベース部プロセッサー基板204は、外部(ホストコンピューター)および内部(ディスプレイプロセッサー202)デバイスとのすべての有線および無線データ通信を管理する。 The base unit processor board 204 manages all wired and wireless data communication with an external (host computer) and internal (Display Processor 202) devices. ベース部プロセッサー基板204は、(例えば、米国電気電子学会(IEEE)1588などのようなクロック同期規格を使用して)イーサネット機能320を介してイーサネットネットワークと通信し、LAN機能322を介して無線ローカル領域ネットワーク(WLAN)と通信し、パラレルシリアル通信(PSC)機能314を介してBluetoothモジュール232と通信する能力を有している。 Base unit processor board 204, (e.g., using a clock synchronization standard such as Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 1588) to communicate with the Ethernet network via Ethernet function 320, a wireless local via a LAN function 322 communicate with area network (WLAN), and has the capability to communicate with Bluetooth module 232 via the parallel serial communications (PSC) function 314. また、ベース部プロセッサー基板204は、ユニバーサルシリアルバス(USB)デバイス312への接続も含む。 The base unit processor board 204 also includes connections to the Universal Serial Bus (USB) device 312.

ベース部プロセッサー基板204は、上述の特許文献1のシリアルボックスで開示されているような任意の前処理を必要とせずに測定データへと処理するために、処理されていない測定データ(例えば、エンコーダーシステムのカウント、温度読み取り値)を送信および収集する。 Base unit processor board 204, for processing into the measurement data without the need for any pretreatment as disclosed in the serial box Patent Document 1 described above, the measurement data that have not been processed (e.g., encoder system counts, send and collect temperature readings). ベース部プロセッサー204は、RS485インターフェース(IF)326を介してユーザーインターフェース基板202の上のディスプレイプロセッサー328に処理されたデータを送る。 Base processor 204 sends the data processed in the display processor 328 on the user interface board 202 via the RS485 interface (IF) 326. また、一実施形態では、ベース部プロセッサー204は、処理されていない測定データを外部コンピューターに送る。 Further, in one embodiment, the base unit processor 204 sends the measurement data that is not processed in the external computer.

ここで図3Bのユーザーインターフェース基板202を見てみると、ベース部プロセッサーによって受信された角度および位置データが、AACMM100の中の自律的な計測システムを提供するためにディスプレイプロセッサー328の上で実行されるアプリケーションによって利用される。 Turning now to the user interface board 202 of FIG. 3B, angular and positional data received by the base unit processor executes on a display processor 328 to provide autonomous measurement system in AACMM100 It is used by that application. アプリケーションは、ディスプレイプロセッサー328の上で実行され、それに限定されないが、特徴の測定、ガイダンスおよびトレーニングのグラフィックス、遠隔診断、温度補正、さまざまな動作の特徴の制御、さまざまなネットワークへの接続、ならびに、測定された対象物の表示などの機能をサポートすることが可能である。 Application is executed on the display processor 328, but are not limited to, measurement of characteristics, the guidance and training graphics, remote diagnosis, temperature compensation, control of the characteristics of the various operations, connected to various networks, and , it is possible to support features such as the display of the measured object. ディスプレイプロセッサー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)ユーザーインターフェースとともに、ユーザーインターフェース基板202は、セキュアデジタル(SD)カードインターフェース330と、メモリー332と、USBホストインターフェース334と、診断ポート336と、カメラポート340と、音声/映像インターフェース342と、ダイアルアップ/セルモデム344と、全地球測位システム(GPS)ポート346とを含むいくつかのインターフェースオプションを含む。 Display Processor 328 and a liquid crystal display (LCD) 338 (e.g., a touch screen LCD) with user interface, the user interface board 202 includes a Secure Digital (SD) card interface 330, a memory 332, a USB host interface 334, diagnostic port 336 When, including a camera port 340, an audio / video interface 342, and dial-up / cell modem 344, a number of interface options including a global positioning system (GPS) port 346.

また、図3Aに示されている電子データ処理システム210は、環境データを記録するための環境レコーダー362を備えるベース部電源基板206も含む。 The electronic data processing system 210 shown in FIG. 3A also includes a base unit power supply board 206 provided with an environmental recorder 362 for recording environmental data. また、ベース部電源基板206は、AC/DCコンバーター358およびバッテリー充電器制御360を使用して、電子データ処理システム210に電力を提供する。 The base unit power supply board 206, using the AC / DC converter 358 and battery charger control 360 provides power to the electronic data processing system 210. ベース部電源基板206は、集積回路間(inter−integrated circuit)(I2C)シリアルシングルエンドバス354を使用して、および、DMAシリアル周辺インターフェース(DSPI)357を介して、ベース部プロセッサー基板204と通信する。 Base unit power supply board 206 uses the inter-integrated circuit (inter-integrated circuit) (I2C) serial single-ended bus 354, and, via a DMA serial peripheral interface (DSPI) 357, communicate with the base unit processor board 204 to. ベース部電源基板206は、ベース部電源基板206の中に実装された入力/出力(I/O)拡張機能364を介して、傾斜センサーおよび無線周波数識別(RFID)モジュール208に接続されている。 Base unit power supply board 206, mounted input / output in the base unit power supply board 206 via the (I / O) extension 364 is connected to the tilt sensor and radio frequency identification (RFID) module 208.

別々のコンポーネントとして示されているが、他の実施形態では、コンポーネントのすべてまたは一部は、異なる場所に物理的に位置付けされ、ならびに/または、図3Aおよび図3Bに示されている位置とは異なる様式で組み合わせられた機能とすることが可能である。 Although shown as separate components, in other embodiments, all or part of the components, they are physically located in different locations, and / or the position shown in FIGS. 3A and 3B It may be a combined function in a different manner. 例えば、一実施形態では、ベース部プロセッサー基板204およびユーザーインターフェース基板202は、1つの物理的な基板へと組み合わせられる。 For example, in one embodiment, the base unit processor board 204 and user interface board 202 are combined into one physical board.

ここで図4〜図9を参照すると、プローブ端部401の例示的な実施形態が図示されており、それは、取り外し可能で交換可能なデバイス400がAACMM100に連結することを可能にするクイックコネクトの機械的および電気的なインターフェースを備える測定プローブハウジング102有している。 Referring to FIGS. 4-9, an exemplary embodiment of the probe end 401 is illustrated, it is quick-connect interchangeable device 400 removable thereby allowing the coupling to AACMM100 It has measurement probe housing 102 comprising a mechanical and electrical interface. 例示的な実施形態では、デバイス400は、エンクロージャー402を含み、エンクロージャー402は、ハンドル部分404を含み、ハンドル部分404は、例えば、ピストルグリップの中にあるように、オペレーターの手で握られるようにサイズ決めおよび形状決めされている。 In the exemplary embodiment, the device 400 includes an enclosure 402, the enclosure 402 includes a handle portion 404, handle portion 404 can, for example, as is in the pistol grip, as held in the hand of the operator It is determined sized and shaped. エンクロージャー402は、キャビティー406を有する薄壁構造体である(図9)。 The enclosure 402 is a thin wall structure having a cavity 406 (FIG. 9). キャビティー406は、コントローラー408を受け入れるようにサイズ決めおよび構成されている。 Cavity 406 is sized and configured to receive the controller 408. コントローラー408は、例えばマイクロプロセッサーを有するデジタル回路とするか、または、アナログ回路とすることが可能である。 The controller 408, for example by a digital circuit having a microprocessor, or can be analog circuits. 一実施形態では、コントローラー408は、電子データ処理システム210(図2および図3)と非同期双方向通信をしている。 In one embodiment, the controller 408 is in an asynchronous two-way communication with the electronic data processing system 210 (FIGS. 2 and 3). コントローラー408と電子データ処理システム210との間の通信接続は、(例えば、コントローラー420を介した)有線とすることが可能であるか、または、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、有線接続および無線接続の組み合わせとすることが可能である。 Communication connection between the controller 408 and the electronic data processing system 210 (e.g., via the controller 420) or may be a wired or direct or indirect radio connection (e.g., Bluetooth ( R) or IEEE 802.11), or may be a combination of wired and wireless connections. 例示的な実施形態では、エンクロージャー402は、例えば、射出成形されたプラスチック材料などから、2つの半割部410、412で形成されている。 In the exemplary embodiment, enclosure 402 may, for example, from a plastic material that is injection molded, is formed of two halves 410, 412. 半割部410、412は、例えば、スクリュー414などのような締結具によって、一緒に固定することが可能である。 It halves 410 and 412, for example, by fasteners such as screws 414, it is possible to fix together. 他の実施形態では、エンクロージャー半割部410、412は、例えば、接着剤または超音波溶接によって、一緒に固定することが可能である。 In other embodiments, the enclosure halves 410 and 412, for example, by adhesive or ultrasonic welding, it is possible to fix together.

また、ハンドル部分404は、オペレーターによって手動で作動され得るボタンまたはアクチュエーター416、418も含む。 Also, handle portion 404 also includes a button or actuator 416, 418 may be operated manually by the operator. アクチュエーター416、418は、コントローラー408に連結されており、コントローラー408は、プローブハウジング102の中のコントローラー420に信号を送信する。 Actuators 416 and 418 is coupled to the controller 408, the controller 408 sends a signal to the controller 420 in the probe housing 102. 例示的な実施形態では、アクチュエーター416、418は、プローブハウジング102の上においてデバイス400の反対側に位置付けされているアクチュエーター422、424の機能を実施する。 In an exemplary embodiment, the actuator 416, 418 to implement the functions of the actuator 422, 424 that are positioned on opposite sides of the device 400 in top of the probe housing 102. デバイス400は、デバイス400、AACMM100を制御するために使用され得る追加的なスイッチ、ボタン、または他のアクチュエーターを有することが可能であり、またはその逆の可能性もあるということが認識されるべきである。 The device 400 can have additional switches may be used to control the device 400, AACMM100, buttons or other actuators, or should be appreciated that there is a possibility of the reverse it is. また、デバイス400は、例えば、発光ダイオード(LED)、音源、メーター、ディスプレイ、または計器などのようなインジケーターを含むことが可能である。 The device 400 may, for example, a light emitting diode (LED), may include a sound source, meter, an indicator such as a display or instrument. 一実施形態では、デバイス400は、デジタルボイスレコーダーを含むことが可能であり、デジタルボイスレコーダーは、口頭のコメントを、測定されるポイントと同時に残すことを可能にする。 In one embodiment, device 400 may comprise a digital voice recorder, digital voice recorder allows to leave at the same time as the point comments oral, is measured. さらなる別の実施形態では、デバイス400は、マイクロホンを含み、マイクロホンは、オペレーターが、音声による作動コマンドを電子データ処理システム210に送信することを可能にする。 In yet another embodiment, the device 400 includes a microphone, microphone, operator, makes it possible to transmit the operation command by voice the electronic data processing system 210.

一実施形態では、ハンドル部分404は、オペレーターの両手で使用されるように、または、特定の手(例えば、左利きもしくは右利き)のためのものとするように構成することが可能である。 In one embodiment, the handle portion 404, as used with both hands of the operator, or can be configured to the one for a particular hand (e.g., handed left-handed or right). また、ハンドル部分404は、障害を持つオペレーター(例えば、指の欠けたオペレーター、または、義肢を着けたオペレーター)を手助けするように構成することも可能である。 Further, the handle portion 404, an operator with disabilities (e.g., operators lacking fingers or operator wearing the artificial limb) can also be configured to help. さらに、空間的ゆとりが限られるときには、ハンドル部分404は取り外され、プローブハウジング102が単体で使用され得る。 Furthermore, when the spatial leeway is limited, handle portion 404 is removed, the probe housing 102 may be used alone. また、上記に議論されているように、プローブ端部401は、AACMM100の第7の軸線のシャフトを含むことも可能である。 Also, as discussed above, the probe end 401 may also include a shaft of the seventh axis of AACMM100. この実施形態では、デバイス400は、AACMMの第7の軸線の周りで回転するように配置することが可能である。 In this embodiment, the device 400 may be arranged to rotate about a seventh axis of AACMM.

プローブ端部401は、プローブハウジング102の上の第2のコネクター428と協働するデバイス400の上の第1のコネクター429(図8)を有する機械的および電気的なインターフェース426を含む。 Probe end 401 includes a mechanical and electrical interface 426 having a first connector 429 on the device 400 to the second connector 428 cooperates with the top of the probe housing 102 (FIG. 8). コネクター428、429は、プローブハウジング102へのデバイス400の連結を可能にする電気的および機械的な特徴を含むことが可能である。 The connector 428 and 429 can include electrical and mechanical features to allow connection of the device 400 to the probe housing 102. 一実施形態では、インターフェース426は、第1の表面430を含み、第1の表面430は、その上に機械的連結器432および電気コネクター434を有している。 In one embodiment, interface 426 includes a first surface 430, first surface 430 has a mechanical coupling 432 and the electrical connector 434 thereon. また、エンクロージャー402は、第2の表面436を含み、第2の表面436は、第1の表面430に隣接して位置付けされ、第1の表面430からオフセットされている。 Further, the enclosure 402 includes a second surface 436, second surface 436 is positioned adjacent the first surface 430 is offset from the first surface 430. 例示的な実施形態では、第2の表面436は、第1の表面430からおおよそ0.5インチの距離だけオフセットされている平面的な表面である。 In the exemplary embodiment, second surface 436 is a flat surface that is offset by a distance of approximately 0.5 inches from the first surface 430. このオフセットは、カラー438などのような締結具を締めるか、または緩めるときに、オペレーターの指のためのクリアランスを提供する。 This offset is, when either tightening the fastener, such as a color 438, or loosen, to provide clearance for the operator of the finger. インターフェース426は、コネクターピンを整合させることを必要とせずに、および、別々のケーブルまたはコネクターを必要とせずに、デバイス400とプローブハウジング102との間で比較的に迅速で安定した電子的な接続を提供する。 Interface 426, without the need to align the connector pins, and separate without the need for cables or connectors, a relatively fast stable electron connection between the device 400 and the probe housing 102 I will provide a.

電気コネクター434は、第1の表面430から延在し、1つ以上のコネクターピン440を含み、コネクターピン440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(図2および図3)と非同期双方向通信するように電気的に連結される。 Electrical connector 434 extends from the first surface 430, includes one or more connector pins 440, connector pin 440, for example, via a one or more arms bus 218, the electronic data processing system 210 ( Figures 2 and 3) and is electrically connected to the asynchronous bidirectional communication. 双方向通信接続は、(例えば、アームバス218を介した)有線、無線(例えば、Bluetooth(登録商標)またはIEEE802.11)、または、有線接続および無線接続の組み合わせとすることが可能である。 Bidirectional communication connection, (e.g., via the arm bus 218) wired, wireless (e.g., Bluetooth (registered trademark) or IEEE 802.11), or may be a combination of wired and wireless connections. 一実施形態では、電気コネクター434は、コントローラー420に電気的に連結される。 In one embodiment, the electrical connector 434 is electrically connected to the controller 420. コントローラー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可能である。 The controller 420 may, for example, via a one or more arms bus 218, it is possible to electronic data processing system 210 and the asynchronous bidirectional communication. 電気コネクター434は、プローブハウジング102の上の電気コネクター442との比較的に迅速で安定した電子的な接続を提供するように位置付けされている。 Electrical connector 434 is positioned to provide a relatively rapid and stable electronic connection between the electrical connector 442 on the probe housing 102. 電気コネクター434、442は、デバイス400がプローブハウジング102に取り付けられるときに互いに接続する。 Electrical connector 434,442 are devices 400 are connected to each other when attached to the probe housing 102. 電気コネクター434、442は、金属で覆われたコネクターハウジングをそれぞれ含むことが可能であり、コネクターハウジングは、デバイス400をプローブハウジング102に取り付けるプロセスの間に、電磁干渉からの遮蔽、ならびに、コネクターピンの保護、および、ピンアライメントの補助を提供する。 Electrical connector 434,442 are capable of containing, respectively the connector housing is covered with a metal, the connector housing, during the process of attaching the device 400 to the probe housing 102, shielding from electromagnetic interference, as well as connector pins protection, and to provide an auxiliary pin alignment.

機械的連結器432は、デバイス400とプローブハウジング102との間に、比較的に強固な機械的連結を提供し、AACMM100のアーム部分104の端部の上のデバイス400の場所がシフトまたは移動しないことが好ましい比較的に正確な用途をサポートする。 Mechanical coupling 432, between the device 400 and the probe housing 102, provide a solid mechanical coupling relatively, location of the device 400 on the end portion of the arm portion 104 of AACMM100 does not shift or move it supports preferably relatively accurate applications. 任意のそのような移動は、典型的に、測定結果の精度の望ましくない低下を引き起こす可能性がある。 Any such movement typically, can cause undesired reduction in measurement accuracy. これらの所望の結果は、本発明の実施形態のクイックコネクトの機械的および電子的インターフェースの機械的な取り付け構成部分のさまざまな構造的特徴を使用して実現される。 These desired results are achieved using a variety of structural features of mechanical and mechanical attachment components of the electronic interface of the quick-connect embodiment of the present invention.

一実施形態では、機械的連結器432は、一方の端部448(デバイス400の前縁部または「最前部」)に位置付けされている第1の突出部444を含む。 In one embodiment, the mechanical coupling 432 includes a first protrusion 444 which is positioned at one end 448 (the front edge of the device 400 or "foremost"). 第1の突出部444は、キーを付けられた、切り欠きを入れられた、または傾斜を付けられたインターフェースを含むことが可能であり、それは、第1の突出部444から延在するリップ部446を形成する。 The first protrusion 444, attached to the key, it is possible to include encased cutouts, or an interface that is beveled, it is a lip extending from the first protrusion 444 446 to the formation. リップ部446は、プローブハウジング102から延在する突出部452によって画定されるスロット450の中に受け入れられるようにサイズ決めされている(図8)。 Lip 446 is sized to be received within a slot 450 defined by the protruding portion 452 extending from the probe housing 102 (FIG. 8). 第1の突出部444およびスロット450は、カラー438とともに連結器配置を形成し、リップ部446がスロット450の中に位置付けされるときに、スロット450が、プローブハウジング102に取り付けられるときのデバイス400の長手方向および横方向の両方の移動を制限するために使用され得るようになっているということが認識されるべきである。 The first protrusion 444 and slot 450 form a coupling arrangement with collar 438, when the lip 446 is positioned within the slot 450, the device 400 when the slot 450 is attached to the probe housing 102 of it it should be appreciated that has thus can be used to limit movement of both the longitudinal and transverse directions. より詳細に以下に議論されることとなるように、カラー438の回転は、スロット450の中にリップ部446を固定するために使用することが可能である。 So that it will be discussed in more detail below, rotation of the collar 438 may be used to secure the lip 446 into the slot 450.

第1の突出部444の反対側に、機械的連結器432は、第2の突出部454を含むことが可能である。 On the opposite side of the first projecting portion 444, the mechanical coupling 432 may include a second protrusion 454. 第2の突出部454は、キーを付けられ、切り欠きを入れられたリップ部、または、傾斜を付けられたインターフェース表面456を有することが可能である(図5)。 Second protrusion 454 are keyed, lip encased notches, or may have an interface surface 456 which is beveled (Fig. 5). 第2の突出部454は、例えば、カラー438などのような、プローブハウジング102に関連する締結具を係合するように位置付けされている。 Second protrusion 454, for example, such as a color 438 is positioned to engage a fastener associated with the probe housing 102. より詳細に以下に議論されることとなるように、機械的連結器432は、表面430から突出する隆起した表面を含み、それは、電気コネクター434に隣接し、または、電気コネクター434の周りに配設されており、それは、インターフェース426のための枢動点を提供する(図7および図8)。 So that it will be discussed in more detail below, mechanical linkage 432 may include a raised surface that protrudes from the surface 430, which is adjacent to the electrical connector 434, or, distribution around the electrical connector 434 It is set, it provides a pivot point for the interface 426 (FIGS. 7 and 8). これは、デバイス400がプローブハウジング102に取り付けられるときに、デバイス400とプローブハウジング102との間の3つの機械的接点のうちの第3の接点としての役割を果たす。 This is when the device 400 is attached to the probe housing 102, serves as the third contact of the three mechanical contacts between the device 400 and the probe housing 102.

プローブハウジング102は、一方の端部において、同軸に配置されているカラー438を含む。 Probe housing 102, at one end, it includes a collar 438 which is arranged coaxially. カラー438は、第1の位置(図5)と第2の位置(図7)との間で移動することができる可動式のねじ部分を含む。 Color 438 includes a threaded portion of the movable that can be moved between a first position (FIG. 5) and a second position (FIG. 7). カラー438を回転させることによって、カラー438は、外部ツールを必要とすることなくデバイス400を固定するか、または取り外すために使用することが可能である。 By rotating the collar 438, collar 438 may be used to secure the device 400 or removed without the need for external tools. カラー438の回転は、比較的に間隔の広い角ねじ山の切られたシリンダー474に沿ってカラー438を移動させる。 Rotation of the collar 438 moves the collar 438 along the cylinder 474 cut a wide angular-threaded relatively intervals. そのような比較的に大きいサイズの角ねじ、および、輪郭表面の使用は、最小限の回転トルクによって非常に大きなクランプ力を可能にする。 Such relatively large size of the square thread, and the use of contoured surface allows a very large clamping force with minimal torque. さらに、シリンダー474のねじ山の間隔の広いピッチは、カラー438が最小限の回転によって締められるか、または緩められることを可能にする。 Furthermore, the wide pitch of spacing of the threads of the cylinder 474 allows the collar 438 or tightened with minimal rotation or loosened.

デバイス400をプローブハウジング102に連結するために、リップ部446が、スロット450の中へ挿入され、デバイスが、矢印464によって示されているように、第2の突出部454を表面458に向かって回転させるように枢動させられる(図5)。 To connect the device 400 to the probe housing 102, the lip 446 is inserted into the slot 450, the device, as indicated by arrow 464, toward the second protrusion 454 on the surface 458 It is pivoted to rotate (Figure 5). カラー438は回転させられ、カラー438が矢印462によって示されている方向に移動または並進し、表面456と係合することを引き起こす。 Color 438 is rotated, collar 438 is moved or translate in the direction indicated by arrow 462, causes the engagement with surface 456. 角度の付いた表面456に対するカラー438の移動は、隆起した表面460に対して機械的連結器432を駆動する。 Movement of collar 438 relative to the surface 456 of the angled drives the mechanical coupling 432 against raised surface 460. これは、プローブハウジング102へのデバイス400の強固な着座を妨げる可能性があるインターフェースの変形、または、インターフェースの表面の上の異物に伴って起こり得る問題を克服することを支援する。 This helps to overcome the deformation of the interface that may interfere with firm seating of the device 400, or may occur with the foreign matter on the surface of the interface problems to the probe housing 102. カラー438によって第2の突出部454に力を加えることは、機械的連結器432を前方に移動させ、プローブハウジング102のシート部の中へリップ部446を押す。 The color 438 applying a force to the second protrusion 454, to move the mechanical coupling 432 to the front, push the lip portion 446 into the seat of the probe housing 102. カラー438が締められ続けるにつれて、第2の突出部454は、プローブハウジング102に向かって上向きに押され、枢動点に圧力を加える。 As color 438 continue to be tightened, the second protrusion 454 is upwardly pushed toward the probe housing 102, applies pressure to the pivot point. これは、シーソータイプの配置を提供し、第2の突出部454、リップ部446、および中心枢動点に圧力を加え、デバイス400のずれまたは揺れを低減させるか、または排除する。 This provides an arrangement of the seesaw type, the second protrusion 454, lip 446, and the pressure to the central pivot point, or reducing the deviation or swinging of the device 400, or eliminated. 枢動点は、プローブハウジング102の底部を直接的に押し、一方、リップ部446は、プローブハウジング102の端部に下向きの力を加える。 The pivot point is directly push the bottom of the probe housing 102, whereas, the lip portion 446 applies a downward force to an end portion of the probe housing 102. 図5は、矢印462、464を含み、デバイス400およびカラー438の移動の方向を示している。 Figure 5 includes an arrow 462 and 464 show the direction of movement of the device 400 and color 438. 図7は、矢印466、468、470を含み、カラー438が締められるときに、インターフェース426の中で加えられる圧力の方向を示している。 Figure 7 includes an arrow 466,468,470, when the color 438 is tightened, it indicates the direction of the pressure exerted in the interface 426. デバイス400の表面436のオフセット距離は、カラー438と表面436との間にギャップ472を提供するということが認識されるべきである(図6)。 Offset distance of the surface 436 of the device 400, it should be appreciated that to provide a gap 472 between the collar 438 and the surface 436 (FIG. 6). ギャップ472は、カラー438が回転されるときに指を挟むリスクを低減させながら、オペレーターがカラー438をよりしっかりと握ることを可能にする。 Gap 472, while reducing the risk of both sides of the finger when the collar 438 is rotated, the operator makes it possible to hold the color 438 more firmly. 一実施形態では、プローブハウジング102は、カラー438が締められるときの変形を低減させるか、または防止するのに十分な剛性のものである。 In one embodiment, the probe housing 102 is of sufficient rigidity to reduce or deformed, or prevention of when the color 438 is tightened.

インターフェース426の実施形態は、機械的連結器432および電気コネクター434の適正なアライメントを可能にし、また、加えられる応力から電子機器インターフェースを保護し、そうでなければ、応力が、カラー438、リップ部446、および表面456のクランピング作用に起因して生じる可能性がある。 Embodiment of interface 426 allows for proper alignment of the mechanical coupling 432 and the electrical connectors 434, also protects the electronic device interface from the stress applied, otherwise, stress, color 438, the lip portion 446, and it may occur due to the clamping action of the surface 456. これは、回路基板476に装着された電気コネクター434、442(それは、はんだ付けされた端子を有することが可能である)に対する応力損傷を低減または排除するという点で利点を提供する。 This is (it can have a terminal that is soldered) electrical connectors 434,442 that are placed on the circuit board 476 to provide advantages in terms of reducing or eliminating stress damage to. また、実施形態は、ユーザーがデバイス400をプローブハウジング102に接続するか、または、プローブハウジング102から切り離すためにツールが必要とされないという点で、既知のアプローチに勝る利点を提供する。 Further, embodiments, user or to connect the device 400 to the probe housing 102, or in that the tool is not required to detach from the probe housing 102, to provide advantages over known approaches. これは、オペレーターが手動で比較的簡単にデバイス400をプローブハウジング102に接続し、およびプローブハウジング102から切り離すことを可能にする。 This relatively simple device 400 operator manually connects to the probe housing 102, and makes it possible to separate from the probe housing 102.

インターフェース426によって可能な比較的に多数の遮蔽された電気接続に起因して、比較的に多数の機能が、AACMM100とデバイス400との間で共有され得る。 Due to the possible relatively large number of shielded electrical connections by the interface 426, a number of functions relatively can be shared between the AACMM100 and the device 400. 例えば、AACMM100の上に位置付けされているスイッチ、ボタン、または他のアクチュエーターは、デバイス400を制御するために使用することが可能であり、または、その逆も同様である。 For example, a switch which is positioned on the AACMM100, buttons or other actuators, is able to be used to control the device 400, or vice versa. さらに、コマンドおよびデータを電子データ処理システム210からデバイス400へ送信することが可能である。 Furthermore, it is possible to send commands and data from the electronic data processing system 210 to the device 400. 一実施形態では、デバイス400は、ベース部プロセッサー204の上のメモリーの中に記憶されることとなるか、または、ディスプレイ328の上に表示されることとなる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。 In one embodiment, the device 400 can either be be stored in a memory on the base unit processor 204, or transmits the data of the recorded images and is displayed on the display 328 it is a video camera. 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ーである。 In another embodiment, the device 400 is an image projector for receiving data from the electronic data processing system 210. 加えて、AACMM100またはデバイス400のいずれかに位置付けされている温度センサーは、他方によって共有され得る。 In addition, a temperature sensor that is positioned to either the AACMM100 or device 400 may be shared by the other. 本発明の実施形態は、多種多様なアクセサリーデバイス400がAACMM100に迅速に、容易に、および確実に連結されることを可能にする柔軟なインターフェースを提供するという点で利点を提供するということが認識されるべきである。 Embodiments of the present invention, a wide variety of accessories device 400 quickly to AACMM100, easily, and reliably recognized that it provides an advantage in that it provides a flexible interface that allows it to be connected It should be. さらに、AACMM100とデバイス400との間で機能を共有する能力は、重複を排除することによって、AACMM100のサイズ、電力消費、および複雑さを低減することを可能にし得る。 Furthermore, the ability to share the functions between the AACMM100 and the device 400, by eliminating duplicate may allow to reduce size of AACMM100, power consumption, and complexity.

一実施形態では、コントローラー408は、AACMM100のプローブ端部401の動作または機能性を変更することが可能である。 In one embodiment, the controller 408 may change the operation or functionality of the probe end 401 of AACMM100. 例えば、コントローラー408は、デバイス400が取り付けられているときと、プローブハウジング102が単体で使用されるときとの異なるときにおいて、異なる色の光、異なる強さの光を放出するか、または、点灯/消灯するかのいずれかを行うように、プローブハウジング102の上のインジケーターライトを変更することが可能である。 For example, the controller 408, as when the device 400 is installed, in different time and when the probe housing 102 is used alone, or emit different colors of light, light of a different intensity or lighting / off of to perform one or, it is possible to change the indicator light above the probe housing 102. 一実施形態では、デバイス400は、対象物までの距離を測定する距離測定センサー(図示せず)を含む。 In one embodiment, the device 400 includes a distance measuring sensor for measuring a distance to an object (not shown). この実施形態では、コントローラー408は、対象物がプローブ先端部118からどのぐらい離れているかについてオペレーターに指示を提供するために、プローブハウジング102の上のインジケーターライトを変化させることが可能である。 In this embodiment, the controller 408, to the object to provide an indication to the operator about what away How much from the probe tip 118, it is possible to change the indicator light above the probe housing 102. 別の実施形態では、コントローラー408は、コード化されたストラクチャードライトスキャナーデバイスによって獲得された画像の品質に基づいて、インジケーターライトの色を変化させることが可能である。 In another embodiment, the controller 408, based on the quality of the acquired image by the coded structured light scanner device, it is possible to change the color of the indicator light. これは、コントローラー420の要件を簡単化するという点で利点を提供し、アクセサリーデバイスの追加による機能性のアップグレードまたは向上を可能にする。 This provides advantages in terms of simplifying the requirements of the controller 420, to allow upgrading or improvement of functional by the addition of accessory devices.

図10〜図13を参照すると、本発明の実施形態は、非接触式三次元測定デバイス500に関して、プロジェクター、カメラ、信号処理、制御、およびインジケーターインターフェースに利点を提供する。 Referring to FIGS. 10-13, an embodiment of the present invention provides for non-contact three-dimensional measuring device 500, a projector, a camera, signal processing, control, and the advantages to indicator interface. デバイス500は、一対の光学式デバイス(例えば、ライトプロジェクター508およびカメラ510など)を含み、光学式デバイスは、ストラクチャードライトパターンを投影し、対象物501から反射された二次元パターンを受信する。 Device 500 includes a pair of optical devices (e.g., such as a light projector 508 and the camera 510), an optical device projects a structured light pattern, receives the two-dimensional pattern reflected from the object 501. デバイス500は、既知の放出されたパターンおよび獲得された画像に基づいて三角測量ベースの方法を使用し、受信された画像のそれぞれの画素に関して、対象物501のX、Y、Z座標データを表すポイントクラウドを決定する。 Device 500 uses triangulation based methods based on known emission pattern and acquired image, for each pixel of the received image, representing X of the object 501, Y, Z coordinate data to determine the point cloud. 一実施形態では、ストラクチャードライトパターンは、単一の画像が対象物ポイントの三次元座標を決定するのに十分となるようにコード化されている。 In one embodiment, structured light pattern is a single image is coded to be sufficient to determine the three-dimensional coordinates of the object point. また、そのようなコード化されたストラクチャードライトパターンは、単一のショットで三次元座標を測定すると言うことも可能である。 Moreover, such a coded structured light pattern can also be said to measure the three-dimensional coordinates in a single shot.

例示的な実施形態では、プロジェクター508は、パターンジェネレーターを照射する可視光光源を使用する。 In an exemplary embodiment, the projector 508 employs visible light source for irradiating the pattern generator. 可視光光源は、レーザー、高輝度発光ダイオード、白熱灯、発光ダイオード(LED)、または、他の光放出デバイスとすることが可能である。 Visible light source, a laser, high-brightness light-emitting diode, an incandescent lamp, a light emitting diode (LED), or can be other light emitting devices. 例示的な実施形態では、パターンジェネレーターは、ストラクチャードライトパターンがその上にエッチング加工されたクロム−オン−ガラス(chrome−on−glass)スライドである。 In an exemplary embodiment, the pattern generator, the chromium structured light pattern is etched on it - one - a glass (chrome-on-glass) slide. スライドは、必要とされる位置の内外へ移動する単一のパターンまたは複数のパターンを有することが可能である。 Slides can have a single pattern or a plurality of patterns to be moved into and out of a position that is required. スライドは、手動でまたは自動的に動作位置に搭載することが可能である。 Slides can be mounted on a manually or automatically operating position. 他の実施形態では、光源パターンは、Texas Instruments Corporationによって製造されているデジタルライトプロジェクター(DLP)などのようなデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、液晶デバイス(LCD)、液晶−オン−シリコン(LCOS)デバイス、または、反射モードよりも透過モードで使用される同様のデバイスによって、反射または透過される光とすることが可能である。 In other embodiments, the light source pattern, digital micromirror devices such as digital light projectors manufactured by Texas Instruments Corporation (DLP) (DMD), a liquid crystal device (LCD), liquid crystal - one - silicon (LCOS) device or by similar devices used in transmission mode than the reflection mode, it is possible to light reflected or transmitted. プロジェクター508は、レンズシステム515をさらに含むことが可能であり、レンズシステム515は、出ていく光を所望の焦点特性を有するように変更させる。 The projector 508 is capable of further comprising a lens system 515, lens system 515, to change the outgoing light to have a desired focal properties.

デバイス500は、ハンドル部分504を備えるエンクロージャー502をさらに含む。 Device 500 further includes an enclosure 502 comprising a handle portion 504. 一実施形態では、デバイス500は、一方の端部にインターフェース426をさらに含むことが可能であり、インターフェース426は、本明細書で上記に説明されているように、デバイス500をプローブハウジング102に機械的におよび電気的に連結する。 In one embodiment, the device 500 can further include an interface 426 to one end, the interface 426, as described herein above, mechanical devices 500 in probe housing 102 manner and electrically connected. 他の実施形態では、デバイス500は、プローブハウジング102の中に一体化され得る。 In other embodiments, device 500 may be integrated into the probe housing 102. インターフェース426は、デバイス500が、追加的なツールを必要とすることなく、迅速におよび容易にAACMM100に連結され、および、AACMM100から取り外されることを可能にするという点で利点を提供する。 Interface 426, the device 500, without the need for additional tools, quickly and easily connected to AACMM100, and offers advantages in that it allows it to be removed from AACMM100.

カメラ510は、感光性センサーを含み、感光性センサーは、センサーの視野の中の領域のデジタル画像/表示を発生させる。 The camera 510 includes a photosensitive sensor, photosensitive sensor, generates a digital image / display area in the field of view of the sensor. センサーは、画素の配列を有する、例えば、電荷結合素子(CCD)タイプのセンサーまたは相補型金属酸化膜半導体(CMOS)タイプのセンサーとすることが可能である。 The sensor has an array of pixels, for example, it may be a charge coupled device (CCD) type of sensor or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) type sensor. カメラ510は、それに限定されないが、例えば、レンズ503および他の光学式デバイスなどのような、他のコンポーネントをさらに含むことが可能である。 The camera 510 is, but not limited to, for example, such as a lens 503 and other optical devices, it is possible to further contain other components. 例示的な実施形態では、プロジェクター508およびカメラ510は、所定の角度で配置されており、センサーが対象物501の表面から反射される光を受信することが可能であるようになっている。 In an exemplary embodiment, the projector 508 and the camera 510 are disposed at a predetermined angle, the sensor is adapted to be able to receive light reflected from the surface of the object 501. 一実施形態では、プロジェクター508およびカメラ510は、デバイス500がプローブ先端部118を適当な位置に置いた状態で動作され得るように位置付けされる。 In one embodiment, the projector 508 and the camera 510, the device 500 is positioned such that it can be operated in a state of placing the probe tip 118 in place. さらに、デバイス500は、プローブ先端部118に対して実質的に固定され、ハンドル部分504にかかる力は、プローブ先端部118に対するデバイス500のアライメントに影響を及ぼし得ないということが認識されるべきである。 Furthermore, the device 500 is substantially fixed relative to the probe tip 118, the force applied to the handle portion 504, it should be recognized that not affect the alignment of the device 500 relative to the probe tip 118 is there. 一実施形態では、デバイス500は、デバイス500からとプローブ先端部118からとの間でオペレーターがデータを獲得することを切り替えることを可能にする追加的なアクチュエーター(図示せず)を有することが可能である。 In one embodiment, device 500 may have additional actuators operator between the probe tip 118 from the device 500 to allow the switch to acquire the data (not shown) it is.

プロジェクター508およびカメラ510は、エンクロージャー502の中に配設されているコントローラー512に電気的に連結されている。 Projector 508 and camera 510 are electrically connected to a controller 512 that is disposed within the enclosure 502. コントローラー512は、1つ以上のマイクロプロセッサー、デジタル信号プロセッサー、メモリー、および信号調整回路を含むことが可能である。 The controller 512 may include one or more microprocessors, digital signal processors, memory, and may include a signal conditioning circuit. デバイス500によって発生させられるデジタル信号処理および大きなデータ量に起因して、コントローラー512は、ハンドル部分504の中に配置することが可能である。 Due to the digital signal processing and a large amount of data is generated by the device 500, the controller 512 may be located in the handle portion 504. コントローラー512は、電気コネクター434を介してアームバス218に電気的に連結されている。 The controller 512 is electrically connected to the arm bus 218 via an electrical connector 434. デバイス500は、アクチュエーター514、516をさらに含むことが可能であり、アクチュエーター514、516は、オペレーターによって手動で作動させられ、デバイス500による動作およびデータ収集を開始させることが可能である。 Device 500 can further include an actuator 514, actuator 514 and 516, are activated manually by the operator, it is possible to start the operation and data collection device 500. 一実施形態では、対象物501を表すポイントクラウドのX、Y、Z座標データを決定するための画像処理が、コントローラー512によって実施され、座標データが、バス240を介して電子データ処理システム210に送信される。 In one embodiment, X of the point cloud representing the object 501, Y, the image processing for determining the Z coordinate data is performed by the controller 512, the coordinate data, the electronic data processing system 210 via a bus 240 It is sent. 別の実施形態では、画像が、電子データ処理システム210に送信され、座標の計算が、電子データ処理システム210によって実施される。 In another embodiment, the image is transmitted to the electronic data processing system 210, the computation of coordinates is performed by an electronic data processing system 210.

一実施形態では、コントローラー512は、電子データ処理システム210と通信し、電子データ処理システム210からストラクチャードライトパターン画像を受信するように構成されている。 In one embodiment, the controller 512 communicates with the electronic data processing system 210 is configured to receive structured light pattern image from the electronic data processing system 210. さらに別の実施形態では、対象物の上に放出されるパターンは、自動的に、または、オペレーターからの入力に応答してのいずれかにより、電子データ処理システム210によって変化させられ得る。 In yet another embodiment, pattern emitted onto the object, automatically, or by any of in response to an input from an operator, it may be varied by the electronic data processing system 210. これは、条件が正当であるときにデコードするのがより簡単なパターンの使用を可能にすることによって、および、所望のレベルの精度または分解能を実現することが望まれる場所でより複雑なパターンの使用を可能にすることによって、より少ない処理時間でより高い精度測定を得るという点で利点を提供することが可能である。 This is because the condition to enable the use of simpler patterns to decode when a legitimate, and, in more complex patterns in places where it is desired to achieve a precision or resolution of the desired level of by enabling use, it is possible to provide an advantage in terms of obtaining a higher accuracy measurement with less processing time.

本発明の他の実施形態では、デバイス520(図12)は、一対のカメラ510を含む。 In another embodiment of the present invention, device 520 (FIG. 12) includes a pair of camera 510. カメラ510は、プロジェクター508に対して所定の角度で配置され、対象物501から反射された光を受信する。 The camera 510 is disposed at an angle to the projector 508, receives the light reflected from the object 501. 複数のカメラ510の使用は、いくつかの用途において、重複する画像を提供し、測定の精度を向上させることによって、利点を提供することが可能である。 The use of multiple cameras 510, in some applications, to provide an image that overlaps, by improving the accuracy of measurement, it is possible to provide advantages. さらに他の実施形態では、重複する画像は、カメラ510を交互に動作させることにより画像の獲得速度を増加させることによって、逐次的パターンがデバイス500によって迅速に獲得されることを可能にする。 In yet another embodiment, image overlap, by increasing the acquisition speed of the image by operating the camera 510 alternately sequential pattern to allow it to be acquired quickly by the device 500.

ここで図13Aおよび図13Bを参照して、ストラクチャードライトデバイス500の動作を説明する。 Referring now to FIGS. 13A and 13B, illustrating the operation of the structured light device 500. デバイス500は、第一に、プロジェクター508によって、対象物501の表面524の上にストラクチャードライトパターン522を放出する。 Device 500, first, the projector 508 emits structured light pattern 522 onto the surface 524 of the object 501. ストラクチャードライトパターン522は、Jason GengによってSPIE会報第7932巻で公開された学術論文「DLP−Based Structured Light 3D Imaging Technologies and Applications」に開示されているパターンを含むことが可能である。 Structured light pattern 522 can include a pattern disclosed in scientific papers published in SPIE Proceedings No. 7932, Volume by Jason Geng "DLP-Based Structured Light 3D Imaging Technologies and Applications". ストラクチャードライトパターン522は、図14〜図32に示されているパターンのうちの1つをさらに含むことが可能であるが、それに限定されない。 Structured light pattern 522, it is possible to further include one of the patterns shown in FIGS. 14 to 32, but is not limited thereto. プロジェクター508からの光509は、表面524から反射され、反射された光511は、カメラ510によって受信される。 Light 509 from the projector 508 is reflected from the surface 524, the light 511 reflected is received by the camera 510. 例えば、突出部526などのような表面524の変化は、パターンの画像がカメラ510によってキャプチャーされるときに、ストラクチャードパターンの中に変形を生成させるということが認識されるべきである。 For example, changes in the surface 524, such as protrusions 526, when the image of the pattern is captured by the camera 510, it should be appreciated that to produce a deformation in the structured pattern. パターンはストラクチャードライトによって形成されるので、いくつかの場合では、コントローラー512または電子データ処理システム210が、放出されたパターンの中の画素(例えば、画素513など)と、画像化されるパターンの中の画素(例えば、画素515など)との間の1対1の対応を決定することが可能である。 Since the pattern is formed by structured light, in some cases, controller 512 or electronic data processing system 210, the pixels in the emitted patterns (e.g., such as a pixel 513), in the pattern to be imaged pixels (e.g., pixels, etc. 515) it is possible to determine a one-to-one correspondence between. これは、画像化されるパターンの中のそれぞれの画素の座標を決定するために三角測量原理が使用されることを可能にする。 This allows the triangulation principle is used to determine the respective coordinates of the pixels in the pattern to be imaged. 表面524の三次元座標の収集は、ポイントクラウドと称される場合がある。 Collection of the three-dimensional coordinates of the surface 524 may be referred to as a point cloud. 表面524の上方でデバイス500を移動させることによって、対象物501全体のポイントクラウドを生成させることが可能である。 By moving the device 500 above the surface 524, it is possible to generate a point cloud of the entire object 501. いくつかの実施形態では、デバイス500の位置および配向が、電子データ処理システム210によって知られ、AACMM100に対する対象物501の場所が確認され得るようになっているという点において、プローブ端部へのデバイス500の連結が利点を提供するということが認識されるべきである。 In some embodiments, the position and orientation of the device 500, is known by the electronic data processing system 210 in that location of the object 501 is adapted to be verified against AACMM100, devices to probe end 500 connection is to be appreciated that provide advantages.

画素の座標を決定するために、ポイント527において対象物522に交差するそれぞれの投影光線509の角度は、投影角度ファイ(Φ)に対応することが知られており、Φ情報が、放出されるパターンの中へコード化されるようになっている。 To determine the coordinates of the pixel, the angle of each of the projection beam 509 intersecting the object 522 at point 527 is known to be corresponding to the projection angle phi ([Phi), [Phi information is released It is adapted to be encoded into the pattern. 一実施形態では、システムは、画像化されるパターンの中のそれぞれの画素に対応するΦ値が確認されることを可能にするように構成されている。 In one embodiment, the system is configured to allow the Φ value corresponding to each pixel in the pattern to be imaged is confirmed. さらに、プロジェクター508とカメラとの間のベースライン距離「D」が知られているので、カメラの中のそれぞれの画素に関する角度オメガ(Ω)が知られる。 Further, since the base line distance between the projector 508 and the camera "D" it is known, the angle omega for each of pixels in the camera (Omega) are known. したがって、カメラ510から画素が画像化される場所への距離「Z」は、以下の等式を使用する。 Accordingly, the distance from the camera 510 to the location where the pixels are imaged "Z" is using the following equation.
したがって、三次元座標は、獲得される画像の中のそれぞれの画素について計算することが可能である。 Accordingly, the three-dimensional coordinates may be calculated for each pixel in the image to be acquired.

一般に、2つのカテゴリーのストラクチャードライト、すなわち、コード化されたストラクチャードライト、および、コード化されていないストラクチャードライトが存在している。 In general, two categories of structured light, i.e., coded structured light, and structured light is present uncoded. 図14〜図17および図28〜図30に示されているものなどのような、コード化されていないストラクチャードライトの共通の形態は、1つの寸法に沿って周期的な様式で変化する縞模様のパターンに依存している。 14-17 and like those shown in FIGS. 28 to 30, a common form of structured light uncoded are stripes varying in a periodic manner along one dimension It is dependent on the pattern. これらのタイプのパターンは、通常、所定のシーケンスで適用され、対象物への近似距離を提供する。 These types of patterns are usually applied in a predetermined sequence, to provide an approximate distance to the object. いくつかのコード化されていないパターンの実施形態(例えば、正弦波パターンなど)は、比較的に高度に正確な測定を提供することが可能である。 Some uncoded pattern embodiments (e.g., such as a sine wave pattern), it is possible to provide a highly accurate measurement relatively. しかし、これらのタイプのパターンを効果的にするために、通常、スキャナーデバイスおよび対象物が互いに対して静止して保持されることが必要である。 However, in order to be effective these types of patterns, usually a scanner device and the object is required to be held stationary with respect to each other. スキャナーデバイスまたは対象物が(他方に対して)移動している場合には、図18〜図27に示されているものなどのようなコード化されたパターンが好ましい可能性がある。 When the scanner device or object is moving (relative to the other), it is coded pattern may be preferred, such as those shown in FIGS. 18 to 27. コード化されたパターンは、単一の獲得される画像を使用して画像が分析されることを可能にする。 Coded pattern allows the image is analyzed using an image that is a single acquisition. いくつかのコード化されたパターンは、プロジェクターパターンの上の特定の配向(例えば、プロジェクター平面の上のエピポーララインに対して垂直である)に設置され、それによって、単一の画像に基づいて三次元の表面座標の分析を簡単化することが可能である。 Some coded pattern specific orientation on the projector pattern (e.g., is perpendicular to the epipolar lines on the projector plane) is installed, whereby the tertiary based on a single image it is possible to simplify the analysis of the original surface coordinates.

エピポーララインは、図13Bのエピポーラ平面と、光源平面517または画像平面521(カメラセンサーの平面)との間の交差によって形成される数学的なラインである。 Epipolar line is a mathematical line formed by the intersection between the epipolar plane of FIG. 13B, the light source plane 517 or the image plane 521 (the plane of the camera sensor). エピポーラ平面は、プロジェクター透視中心519およびカメラ透視中心を通過する任意の平面とすることが可能である。 Epipolar plane can be any plane passing through the projector perspective center 519 and the camera perspective center. 光源平面517および画像平面521の上のエピポーララインは、場合によっては平行となり得るが、一般に平行ではない。 Epipolar line on the source plane 517 and image plane 521, in some cases can be a parallel, but generally not parallel. エピポーララインの態様は、プロジェクター平面517の上に与えられたエピポーララインが、対応するエピポーララインを画像平面521の上に有するというものである。 Aspect of epipolar lines epipolar line given on a projector plane 517, is that with a corresponding epipolar line on the image plane 521. したがって、プロジェクター平面517の中のエピポーララインの上で既知の任意の特定のパターンが、画像平面521の中に即座に観察および評価され得る。 Therefore, any particular pattern known on epipolar lines in the projector plane 517, immediately be observed and evaluated in the image plane 521. 例えば、コード化されたパターンがプロジェクター平面517の中のエピポーララインに沿って設置されている場合には、画像平面521の中のコード化された要素同士の間の間隔は、カメラセンサー510の画素から読み取られた値を使用して決定することが可能である。 For example, when a coded pattern is placed along the epipolar lines in the projector plane 517, the distance between the coded elements together in the image plane 521, the pixels of the camera sensor 510 It can be determined using the value read from. この情報は、対象物501の上のポイント527の三次元座標を決定するために使用することが可能である。 This information may be used to determine the three-dimensional coordinates of the points 527 on the object 501. さらに、コード化されたパターンをエピポーララインに対して既知の角度で傾斜させ、対象物表面座標を効率的に抽出することが可能である。 Furthermore, is inclined at a known angle the coded patterns for epipolar line, it is possible to extract the object surface coordinate effectively. コード化されたパターンの例は、図20〜図29に示されている。 Examples of the coded pattern is shown in FIGS. 20 29.

正弦波状に繰り返すパターンなどのような周期的なパターンを有する実施形態では、正弦波の周期が、複数のパターン要素を表している。 In embodiments having a periodic pattern, such as a repeating pattern like a sine wave, the cycle of the sine wave represents a plurality of pattern elements. 二次元における周期的なパターンの多様性が存在しているので、パターン要素は、同一線上にない。 Since the diversity of periodic patterns in two dimensions are present, the pattern elements are not collinear. 場合によっては、変化する幅のストライプを有する縞模様のパターンは、コード化されたパターンを表すことが可能である。 In some cases, the pattern of stripes having a stripe width changes, it is possible to represent a coded pattern.

ここで図14〜図17を参照すると、コード化されていないストラクチャードライトパターンの実施形態が示されている。 Referring to FIGS. 14 17 Here, an embodiment of the structured light pattern that is not encoded is shown. パターンのうちのいくつかは、単純なオンオフ(または、1、0)タイプのパターンを使用し、バイナリーパターンと称される。 Some of the patterns, a simple on-off (or, 1,0) using the type of pattern, referred to as a binary pattern. 場合によっては、バイナリーパターンは、グレイコードシーケンスと称される特定のシーケンスを有するものとして知られているものである。 In some cases, a binary pattern is one that is known as having a particular sequence called Gray code sequence. ストラクチャードライトに基づく三次元計測の分野で使用されるグレイコードの用語は、電気的なエンジニアリングの分野(電気的なエンジニアリングの分野では、グレイコードの用語は、1度に単一のビットの逐次的変化を一般に意味している)で使用されるような用語とはいくらか異なっている。 The term gray code used in the field of three-dimensional measurement based on structured light, in the field of electrical engineering field of (electrical engineering, the term Gray code, successive target single bit at a time It is somewhat different from the term as used varied at which means generally). 本出願は、三次元計測の分野(三次元計測の分野では、グレイコードは、バイナリー白黒値のシーケンスを典型的に表している)で慣習的であるようなグレイコードの用語の使用にしたがう。 This application, (in the field of three-dimensional measurement, Gray code, typically expressed in that a sequence of binary monochrome value) field of three-dimensional measurement according to the use of the term gray code as is customary. 図14Aは、複数の逐次的画像530、532、534を含むバイナリーパターンの例を示しており、それぞれが、その上に異なる縞模様のパターンを有している。 Figure 14A shows an example of a binary pattern comprising a plurality of sequential images 530, 532, 534, respectively, have different patterns of stripes thereon. 通常、ストライプは、明るい(照射されている)縞模様の領域と暗い(照射されていない)縞模様の領域との間で交互になっている。 Normally, stripes, has alternating between bright (is irradiated) dark and the region of the stripes (not irradiated) region striped. 白および黒の用語は、照射されていることおよび照射されていないことをそれぞれ意味するために使用されている場合がある。 Black and white terms may have been used to mean respectively that are not possible and irradiation are irradiated. したがって、画像530、532、534が、図14Bに示されているように表面524の上に逐次的に投影されるとき、それは、合成画像536を示す。 Therefore, when the image 530, 532 is sequentially projected onto the surface 524 as shown in FIG. 14B, which indicates a composite image 536. 図14Bの底部の2つのパターン535、537は、明確化のために、図14Aには図示されていないということが留意されるべきである。 Two patterns 535, 537 at the bottom of FIG. 14B, for the sake of clarity, it should be noted that not shown in FIG. 14A. 対象物501の上のそれぞれのポイント(画像の中のカメラ画素によって表されている)に関して、合成パターン536は、パターン530、532、534、535、537の逐次的投影を通して得られる固有のバイナリー値を有しており、それは、可能性のある投影角度Φの比較的に小さい範囲に対応している。 For each point on the object 501 (represented by a camera pixel in the image), the synthetic pattern 536, a unique binary value obtained through sequential projection of the pattern 530,532,534,535,537 the has, it corresponds to the relatively small range of projection angles Φ that might. 与えられた画素に関する既知の画素角度Ω、および、既知のベースライン距離Dとともに、これらの投影角度を使用することによって、等式(1)は、カメラから対象物ポイントまでの距離Zを見出すために使用することが可能である。 Known pixel angle Ω about a given pixel, and, with a known baseline distance D, by using these projection angles, equation (1) is to find the distance Z from the camera to the object point it is possible to use to. 二次元の角度は、それぞれのカメラ画素に関して知られている。 Two-dimensional angle is known with respect to each camera pixel. 二次元の角度は、概して、一次元の角度オメガに対応しており、一次元の角度オメガは、等式(1)による距離Zの計算において使用される。 Two-dimensional angle generally corresponds to the one-dimensional angular omega, one-dimensional angular omega is used in the calculation of the distance Z by Equation (1). しかし、それぞれのカメラ画素からカメラ透視中心を通して引かれ、所定のポイントにおいて対象物に交差するラインは、空間において二次元の角度を画定する。 However, drawn through the camera perspective center from each camera pixel, line intersecting the object at a given point defines an angle of the two-dimensional in space. 計算された値Zと組み合わせられると、2つの画素角度は、対象物表面の上のポイントに対応する三次元座標を提供する。 When combined with the computed value Z, 2 two pixels angles provide three-dimensional coordinates corresponding to the point on the object surface.

同様に、バイナリーパターンというよりも、変化するグレイスケール値を備えるストライプを有する逐次的シリーズのグレイパターンを使用することが可能である。 Similarly, rather than a binary pattern, it is possible to use a gray pattern sequential series having a stripe with a gray scale value changes. この文脈で使用されるときには、グレイスケールの用語は、通常、白(最大光)から、さまざまなレベルのグレイ(少ない光)まで、また、黒(最小光)まで、対象物の上の所定のポイントにおける放射の量を参照している。 When used in this context, the term gray scales, usually, from white (maximum light) to different levels gray (less light), and black to (minimum light), the predetermined upper object It refers to the amount of radiation at the point. 投影されている光が赤などのような色を有しているとしても、および、グレイスケール値が赤い照射のレベルに対応しているとしても、この同じ命名法が使用される。 Even the light being projected has a color such as red, and gray scale value as corresponds to the level of red irradiation, the same nomenclature is used. 一実施形態では、パターン(図15)は、対象物501の上に放出されたパターンを作り出すために使用される、変化する光パワーレベル(例えば、黒、グレイ、および白など)を有するストライプを備える複数の画像538、540、542を有している。 In one embodiment, the pattern (FIG. 15) is used to create the release pattern on the object 501, varying the optical power level (e.g., black, gray, and white, etc.) a stripe having and a plurality of images 538,540,542 provided. グレイスケール値が使用され、比較的に小さい可能値の範囲の中で可能投影角度Φを決定することが可能である。 Grayscale value is used, it is possible to determine the possible projection angle Φ in the range of relatively small possible values. 以上に議論されているように、次いで、等式(1)が使用され、距離Zを決定することが可能である。 As discussed above, then used Equation (1) is, it is possible to determine the distance Z.

別の実施形態では、対象物ポイントまでの距離Zは、複数の画像の中で観察される位相シフトを測定することによって見出すことが可能である。 In another embodiment, the distance Z to the object point can be found by measuring the phase shift observed in the plurality of images. 例えば、図16に示されている一実施形態では、プロジェクターパターン552のグレイスケール強度546、548、550は、正弦波の様式で変化するが、投影パターン同士の間の位相シフトを有している。 For example, in one embodiment shown in FIG. 16, the gray scale intensity 546,548,550 projector pattern 552 will vary in a manner of a sine wave, it has a phase shift between each other projected pattern . 例えば、第1のプロジェクターパターンでは、正弦曲線のグレイスケール強さ546(単位面積当たりの光学的なパワーを表している)は、特定のポイントにおいて、ゼロ度の位相を有することが可能である。 For example, in the first projector pattern, (representing an optical power per unit area) grayscale intensity 546 of the sinusoid, at a particular point, it is possible to have zero degrees of phase. 第2のプロジェクターパターンでは、正弦曲線の強さ548は、同じポイントにおいて、120度の位相を有している。 In the second projector pattern, the intensity 548 of the sinusoid, at the same point, and has a 120 degree phase. 第3のプロジェクターパターンでは、正弦曲線の強さ550は、同じポイントにおいて、240度の位相を有することが可能である。 In the third projector pattern, the intensity 550 of the sinusoid, at the same point, it is possible to have a 240 degree phase. これは、正弦波パターンがそれぞれのステップの周期の3分の1だけ左(または、右)へシフトされているというように言うのと同じことである。 This left a sinusoidal pattern by one-third of the period of each step (or right) is the same thing as saying so on are shifted to. 位相シフト方法が使用され、それぞれのカメラ画素において、投影される光の位相を決定し、それは、コード化されたパターンの単一ショットの場合にあるような、隣接する画素からの情報を考慮する必要を排除する。 Used a phase shift method, in each of the camera pixels, and determines the phase of the projected light being, it as in the case of a single shot of the coded pattern, consider the information from the adjacent pixels eliminating the need. 多くの方法が使用され、カメラ画素の位相を決定することが可能である。 Many methods are used, it is possible to determine the phase of the camera pixel. 1つの方法は、乗累算手順を実施し、次いで、商(quotient)の逆正接をとることを含む。 One way is to implement multiply-accumulate instructions, then it includes taking the arctangent of the quotient (quotient). この方法は、当業者によく知られており、さらに議論はされない。 This method is well known to those skilled in the art and are not further discussed. 加えて、位相シフト方法を用いて、背景光は、位相の計算において打ち消される。 In addition, by using the phase shift method, the background light is canceled in the calculation of the phase. これらの理由によって、所与の画素に関して計算される値Zは、通常、コード化されたパターンの単一ショット方法を使用して計算される値Zよりも正確である。 For these reasons, the value Z is calculated for a given pixel, is more accurate than usual, coded pattern value Z which is calculated using a single-shot method. しかし、図16に示されているものなどのような正弦波パターンの単一の集合によって、計算される位相のすべてが、0度から360度まで変化する。 However, a single set of sinusoidal pattern such as those shown in FIG. 16, all of the calculated phase changes from 0 to 360 degrees. 特定のストラクチャードライト三角測量システムに関して、それぞれの投影されるストライプに関する角度が事前に知られているので、テスト中の対象物の「厚さ」がそれほど変化しないならば、これらの計算される位相は十分である可能性がある。 With respect to a particular structured light triangulation system, since the angle about the stripes are each projected known in advance, if the "thickness" of the object under test does not change much, these calculated the phase there may be sufficient. しかし、対象物が厚過ぎる場合には、特定の画素に関して計算される位相の中の間に、曖昧さが生じる可能性があり、その理由は、その画素は、第1の位置において対象物に衝突する第1の投影光線、または、第2の位置において対象物に衝突する第2の投影光線から得られた可能性があるからである。 However, if the object is too thick, the during the time of the phase to be calculated with respect to a particular pixel, there is a possibility that occurs ambiguity, because, the pixel impinges on the object at a first position first projection rays, or, there is a possibility obtained from the second projection light impinging on the object in the second position. 換言すれば、カメラ配列の中の任意の画素に関して、位相が2πラジアンよりも大きく変化し得る可能性が存在する場合には、位相は、適正にデコードされず、所望の1対1の対応が実現されない可能性がある。 In other words, for any pixel in the camera arrangement, if the phase is present may be varied greater than 2π radians, the phase is properly not decoded, correspondence of the desired 1-one it may not be realized.

図17Aは、一方法にしたがって、投影されるグレイコード強度554のシーケンス1〜4を示しており、その一方法によって、計算される位相に基づく距離Zについての曖昧さが排除され得る。 Figure 17A, according to one method, shows a sequence 1-4 Gray code intensity 554 projected, by a method, ambiguity of the distance Z based on the calculated the phase can be eliminated. グレイコードパターンの集合は、対象物の上に逐次的に投影される。 A set of gray code pattern is sequentially projected onto the object. 示されている例では、図17Aの554の左側へ、1、2、3、4によって示されている4つの逐次的パターンが存在している。 In the example shown, to the left of 554 in FIG. 17A, and there are four sequential pattern shown by 1, 2, 3, 4. 逐次的パターン1は、パターンの左半分(要素0〜15)において暗く(黒く)なっており、パターンの右半分(要素16〜31)において明るく(白く)なっている。 Sequential pattern 1 is dark (black) in the left half of the pattern (the elements 0-15), it is brighter (whiter) in the right half of the pattern (the elements 16 to 31). 逐次的パターン2は、中心に向かって暗いバンドを有しており(要素8〜23)、縁部に向かって明るいバンドを有している(要素2〜7、24〜31)。 The sequential pattern 2 has a dark band toward the center (elements 8-23), it has a bright band towards the edge (element 2~7,24~31). 逐次的パターン3は、中心の近くに2つの分離された明るいバンドを有しており(要素4〜11、20〜27)、3つの明るいバンドを有している(要素0〜3、12〜19、28〜31)。 Sequential pattern 3 has two separate bright band near the center (element 4~11,20~27), has three distinct bands (component 0~3,12~ 19,28~31). 逐次的パターン4は、4つの分離された暗いバンド(要素2〜5、10〜13、18〜21、26〜29)、および、5つの分離された明るいバンド(要素0〜1、6〜9、14〜17、22〜25、30〜31)を有している。 The sequential pattern 4, four separate dark bands (component 2~5,10~13,18~21,26~29), and five separate bright bands (component 0~1,6~9 It has a 14~17,22~25,30~31). カメラの中の任意の所与の画素に関して、このパターンのシーケンスは、対象物の「対象物厚さ領域」が、すべての要素0〜31に対応する初期の対象物厚さ領域と比較して、16の倍数で改善されることを可能にする。 For any given pixel in the camera, a sequence of the pattern is "object thickness region" of the object, as compared to the initial target thickness regions corresponding to all the elements 0-31 , to be improved in multiples of 16.

図17Cに図示されている別の方法556では、図16の方法と同様に、位相シフト方法が実施される。 In another method 556 depicted in FIG. 17C, similarly to the method of Figure 16, the phase shift method is performed. 図17Cに示されている実施形態では、パターン556Aの4つの正弦波の周期が、対象物の上に投影される。 In the embodiment shown in FIG. 17C, 4 single period of the sinusoidal pattern 556A is projected onto the object. 以上に議論されている理由のために、図17Cのパターンを使用すると、対象物までの距離Zの曖昧さが存在し得る。 For reasons that are discussed above, by using the pattern of FIG. 17C, there may be ambiguity in the distance Z to the object. 曖昧さを低減または排除するための1つの方式は、1つ以上の追加的な正弦波パターン556B、556C(それぞれのパターンは、異なるフリンジ周期(ピッチ)を有している)を投影することである。 One method to reduce or eliminate ambiguity, one or more additional sinusoidal pattern 556B, 556C (each pattern is that have different fringe periods (pitch)) By projecting the is there. したがって、例えば、図17Bにおいて、4つのフリンジ周期よりもむしろ3つのフリンジ周期を有する第2の正弦波パターン555が、対象物の上に投影される。 Thus, for example, in FIG. 17B, the second sine-wave pattern 555 having a three fringe cycle rather than four fringe cycle, it is projected onto the object. 一実施形態では、2つのパターン555、556に関する位相の差が使用され、目標までの距離Zの曖昧さを排除することを助けることが可能である。 In one embodiment, the difference in phase for the two patterns 555 and 556 are used, it is possible to help to eliminate the ambiguity of the distance Z to the target.

曖昧さを排除するための別の方法は、例えば、図17Aのグレイコード方法などのような異なるタイプの方法を使用し、正弦波の位相シフト方法を使用して計算される距離Zの曖昧さを排除することである。 Another method for eliminating ambiguity, for example, using different types of methods such as Gray code method FIG. 17A, ambiguity distance Z is calculated using the phase shift method of the sine wave it is to eliminate.

対象物およびデバイス500が相対運動している用途では、単一のパターンを使用することが望ましい可能性があり、それは、カメラ510が、逐次的画像を投影する必要なく、対象物501の三次元特性を測定するために十分な情報を提供する画像をキャプチャーすることを可能にする。 In applications where the object and the device 500 is relative motion, it may be desirable to use a single pattern, it is a camera 510, without projecting the sequential images, three-dimensional object 501 It makes it possible to capture an image that provides sufficient information to measure the properties. ここで図18および図19を参照すると、パターン558、566は、色の分布を有しており、色の分布は、場合によっては、対象物の測定が単一の(コード化された)画像に基づくことを可能にし得る。 Referring now to FIGS. 18 and 19, patterns 558,566 has a color distribution, the color distribution may optionally, measurement of the object is a single (coded) picture It is based on can allow. 図18の実施形態では、パターン558が、逐次的に空間的に変化する光の波長を有する光を使用し、例えば、青から緑、黄色、赤、赤紫へ逐次的に色が変化するパターンを生成させる。 In the embodiment of FIG. 18, the pattern 558, using light having a wavelength of sequentially spatially varying light, for example, from blue to green, yellow, red, sequentially color to red purple to change pattern to produce. したがって、それぞれの特定のスペクトル波長に関して、1対1の対応が、放出された画像と画像化されるパターンとの間でなされ得る。 Thus, for each particular spectral wavelength, one-to-one correspondence may be made between the released image and imaged by the pattern. 確立された対応によって、対象物501の三次元座標を単一の画像化されるパターンから決定することが可能である。 The established correspondence, it is possible to determine the pattern to be a single image of the three-dimensional coordinates of the object 501. 一実施形態では、パターン558のストライプが、プロジェクター平面の上のエピポーララインに対して垂直に配向される。 In one embodiment, the stripe pattern 558 is oriented perpendicular to the epipolar lines on the projector plane. プロジェクター平面の上のエピポーララインは、カメラ画像平面の上のエピポーララインの中へマッピングされるので、カメラ画像平面の中のエピポーララインの方向に沿って移動することによって、および、それぞれの場合におけるラインの色に留意することによって、プロジェクターポイントとカメラポイントとの間の関連性を得ることが可能である。 Epipolar line on the projector plane since it is mapped into the epipolar lines on the camera image plane, by moving along the direction of the epipolar line in the camera image plane, and the line in each case by noting the color, it is possible to obtain a relationship between the projector point and the camera points. カメラ画像平面の中のそれぞれの画素は、二次元の角度に対応するということが認識されるべきである。 Each of the pixels in the camera image plane, it should be appreciated that corresponds to a two-dimensional angle. 色は、特定の投影角度と特定のカメラ角度との間の1対1の対応の決定を可能にする。 Color enables one-to-one correspondence determination between a particular camera angle and a particular projection angle. この対応情報は、カメラとプロジェクターとの間の距離(ベースライン距離D)、および、ベースラインに対するカメラおよびプロジェクターの角度と組み合わせられ、カメラから対象物までの距離Zの決定を可能にするのに十分である。 This correspondence information is the distance between the camera and the projector (baseline distance D), and, in combination with a camera and projector angle relative to baseline, for allowing the determination of the distance Z from the camera to the object It is enough.

カラーパターンを使用する別の実施形態は、図19に示されている。 Another embodiment using the color pattern is shown in Figure 19. この実施形態では、変化する強度560、562、564を有する複数の色付けされたパターンが、カラーパターン566を生成させるように組み合わせられる。 In this embodiment, a plurality of colored patterns with varying intensity 560,562,564 is combined so as to produce a color pattern 566. 一実施形態では、複数の色付けされたパターン強度560、562、564は、主要な色であり、パターン560が赤色の強さを変化させ、パターン562が緑色の強さを変化させ、パターン564が青色の強さを変化させるようになっている。 In one embodiment, a plurality of colored pattern intensity 560,562,564 is the main color, to change the intensity of the pattern 560 is red, the pattern 562 to change the green strength, the pattern 564 and adapted to change the blue intensity. 色の比率は知られているので、結果として生じる放出される画像は、画像化されるパターンの中でデコードされ得る既知の関係を有している。 Since known color ratio, the image emitted resulting has a known relationship that may be decoded in the pattern to be imaged. 図18の実施形態と同様に、対応が確立されると、対象物501の三次元座標を決定することが可能である。 Similar to the embodiment of FIG. 18, the correspondence is established, it is possible to determine the three-dimensional coordinates of the object 501. 図18のパターンとは異なり(図18では、固有の色の単一のサイクルが投影されている)、図19のパターンは、ほとんど同一の色の3つの完全なサイクルを投影している。 Unlike the pattern of FIG. 18 (in FIG. 18, a single cycle of inherent color is projected), the pattern of FIG. 19 is almost projecting the same three complete cycles of the color. 図18のパターンによって、(少なくとも、投影ラインがエピポーララインに対して垂直である場合に関して、)測定される距離Zの曖昧さの可能性がほとんど存在しないが、その理由は、それぞれのカメラ画素は、特定の投影方向に固有に対応する特定の色を認識するからである。 By the pattern of FIG. 18, (at least, for the case the projection line is perpendicular to the epipolar lines) is the possibility of ambiguity of the measured distance Z there is little, because, each camera pixel This is because recognizing a specific color corresponding to the specific to a particular projection direction. カメラ角度および投影角度は知られているので、三角測量が使用され、単一のカメラ画像だけを使用して、それぞれの画素位置において三次元の対象物座標を決定することが可能である。 Since the camera angle and projection angles are known, triangulation is used, using only a single camera image, it is possible to determine the three-dimensional object coordinates at each pixel location. したがって、図18の方法は、コード化された単一ショット方法であると考えることが可能である。 Accordingly, the method of FIG. 18 may be considered to be encoded a single shot process. それとは対照的に、図19では、対象物ポイントまでの距離Zの曖昧さの可能性は存在していない。 In contrast, in FIG. 19, the possibility of ambiguity of the distance Z to the object point is not present. 例えば、カメラが紫色を見る場合には、プロジェクターは、3つの異なる角度のいずれかを投影していた可能性がある。 For example, if the camera views the purple, projector, there may have been projected to one of three different angles. 三角測量幾何学形状に基づいて、3つの異なる距離Zの可能性がある。 Based on the triangulation geometry, there is a possibility of three different distances Z. 対象物の厚さが比較的に小さい値の範囲の中にあるということを事前に知られている場合には、値のうちの2つを排除し、それによって、単一のショットで三次元座標を得ることが可能であり得る。 If they are pre-known that is in the range of thickness is relatively small values ​​of the object is to eliminate two of the values, whereby the three-dimensional single shot It may be possible to obtain the coordinates. しかし、一般的な場合には、追加的な投影パターンを使用し、曖昧さを排除することが必要になることとなる。 However, in the general case, to use an additional projection pattern, and thus be necessary to eliminate the ambiguity. 例えば、色付けされたパターンの空間的な周期が、変化させられ、次いで、二度目に対象物を照射するために使用され得る。 For example, the spatial period of the colored pattern, is varied, then be used for illuminating the object the second time. この場合には、投影されるストラクチャードライトのこの方法は、コード化された単一ショット方法というよりも逐次的方法であると考えられる。 In this case, the method of structured light projected is considered to be a sequential manner rather than encoded single shot method.

ここで図20〜図23を参照すると、単一の画像獲得のためのコード化されたストラクチャードライトパターンは、ストライプインデキシング技法に基づいて示されている。 Referring to Figures 20-23 where structured light pattern which is coded for a single image acquisition, is shown on the basis of the stripe indexing techniques. 図20および図21の実施形態では、カラーストライプ568、570を有するパターンが、プロジェクター508によって放出される。 In the embodiment of FIGS. 20 and 21, a pattern having a color stripe 568 and 570 is released by the projector 508. この技法は、画像センサーの特性を利用し、ここで、センサーは、例えば、赤、緑、青またはシアン、黄色、マゼンタなどのような、3つの独立したカラーチャネルを有している。 This technique utilizes the characteristics of the image sensor, wherein the sensor has, for example, red, green, blue or cyan, yellow, such as magenta, the three independent color channels. これらのセンサーチャネルによって発生させられる値の組み合わせは、多数の色付けされたパターンを作り出すことが可能である。 The combination of values ​​that are generated by these sensor channels, it is possible to create a large number of colored patterns. 図19の実施形態と同様に、色分布の比率が知られており、したがって、放出されるパターンと画像化されるパターンとの間の関係を決定することが可能であり、三次元座標を計算することが可能である。 Similar to the embodiment of FIG. 19, known ratio of the color distribution, therefore, it is possible to determine the relationship between the pattern to be patterned and imaged released, it calculates the three-dimensional coordinate it is possible to. De Bruijnシーケンスに基づくパターンなどのような、色付けされたパターンのさらなる他のタイプを使用することが可能である。 Like pattern based on the de Bruijn sequence, it is possible to use still other types of colored patterns. ストライプインデキシング技法、および、De Bruijnシーケンスは、当業者によく知られており、したがって、さらに議論はされない。 Stripe indexing techniques, and, the De Bruijn sequence, are well known to those skilled in the art, therefore, not further discussed.

図22および図23の実施形態では、色なしストライプインデキシング技法が使用されている。 In the embodiment of FIGS. 22 and 23, no color stripe indexing techniques are used. 図22の実施形態では、パターン572は、複数の強さ(グレイスケール)レベルおよび異なる幅を有するストライプのグループを提供している。 In the embodiment of FIG. 22, the pattern 572 provides a group of stripes having a plurality of intensity (gray scale) levels and different widths. 結果として、全体画像の中の特定のグループのストライプは、固有のグレイスケールパターンを有している。 As a result, the stripe of a particular group in the entire image has a specific gray scale patterns. グループの独自性に起因して、1対1の対応が、放出されるパターンと画像化されるパターンとの間で決定され、対象物501の座標を計算することが可能である。 Due to the uniqueness of the group, one-to-one correspondence is determined between the pattern to be patterned and imaged released, it is possible to calculate the coordinates of the object 501. 図23の実施形態では、パターン574は、セグメント化されたパターンを有する一連のストライプを提供する。 In the embodiment of FIG. 23, the pattern 574, provides a series of stripes having a segmented pattern. それぞれのラインは固有のセグメント設計を有しているので、対応が、放出されるパターンと画像化されるパターンとの間で決定され、対象物501の座標を計算することが可能である。 Since each line has an inherent segment design, correspondence is determined between the pattern to be patterned and imaged released, it is possible to calculate the coordinates of the object 501. 図20〜図23では、エピポーララインに対して垂直な投影ライン572、574をカメラ平面の中になるように配向させることによって、追加的な利点を得ることが可能であるが、その理由は、これが、カメラとプロジェクターパターンとの間の1対1の対応を見出す際の第2の寸法の決定を簡単化するからである。 In Figures 20-23, by orienting so that the vertical projection lines 572 and 574 in the camera plane relative epipolar line, it is possible to obtain an additional advantage, because, This is because to simplify the determination of the second dimension when finding a one-to-one correspondence between the camera and the projector pattern.

ここで図24〜図27を参照すると、二次元の空間的なグリッドパターン技法を使用する、コード化されたストラクチャードライトパターンが示されている。 Referring to FIGS. 24 27 Here, using the spatial grid pattern techniques of the two-dimensional, coded structured light pattern is shown. これらのタイプのパターンは、サブウィンドウ(例えば、パターン578の上のウィンドウ576など)がパターンの中の他のサブウィンドウに対して固有となるように配置されている。 These types of patterns, subwindow (e.g., such as a window 576 on the pattern 578) are arranged so as to be unique to the other sub-windows within the pattern. 図24の実施形態では、擬似ランダムバイナリー配列パターン578が使用されている。 In the embodiment of FIG. 24, a pseudo-random binary sequence pattern 578 is used. パターン578は、コード化されたパターンを形成する要素(例えば、円形579など)を備えるグリッドを使用している。 Pattern 578, the elements forming the coded pattern (e.g., such as a circular 579) using a grid comprising a. 他の幾何学的形状を有する要素(例えば、それに限定されないが、正方形、矩形、および三角形など)を使用することも可能であるということが認識されるべきである。 Elements having other geometric shapes (e.g., but not limited to, square, rectangular, and triangular, etc.) It should be appreciated that is also possible to use. 図25の実施形態では、パターン580は、多値擬似ランダム配列のものとして示されており、ここで、数値のそれぞれは、割り当てられた形状582を有している。 In the embodiment of FIG. 25, the pattern 580 is shown as a multi-level pseudo-random sequences, where each of the figures have been assigned shape 582. これらの形状582は、固有のサブウィンドウ584を形成し、それは、放出されるパターンと画像化されるパターンとの間の対応を可能にし、対象物501の座標を計算する。 These shapes 582, form a unique sub-window 584, which allows the correspondence between the pattern to be patterned and imaged released, calculates the coordinates of the object 501. 図26の実施形態では、グリッド586は、プロジェクター平面に対して垂直なストライプによってコード化された色である。 In the embodiment of FIG. 26, the grid 586 is a color coded by the vertical stripes to the projector plane. 図26のパターンは、単一のショットでデコードされ得るパターンを必ずしも提供することとはならないが、色情報は、分析を簡単化するのを助けることが可能である。 Pattern in FIG. 26, but not a providing always a pattern that can be decoded with a single shot, the color information can help to simplify the analysis. 図27の実施形態では、色付けされた形状の配列588(例えば、正方形または円形など)が、パターンを形成させるために使用される。 In the embodiment of FIG. 27, the sequence of colored shape 588 (e.g., square or circular, etc.) are used to form a pattern.

ここで図28A〜図28Bを参照すると、例示的な正弦波パターン720が示されている。 Referring now to FIG. 28A~ FIG 28B, an exemplary sinusoidal pattern 720 is shown. 一実施形態では、ライン734は、プロジェクター平面の上のエピポーララインに対して垂直である。 In one embodiment, line 734 is perpendicular to the epipolar lines on the projector plane. 正弦波パターン720は、60本の合計数のライン722与えるために一度繰り返されている30本のライン722によって構成されている。 Sinusoidal pattern 720 is composed of 30 lines 722 are repeated once to give 60 pieces of the total number of lines 722. それぞれのライン722は、上方のラインおよび下方のラインと位相がおおよそ180度ずれている正弦波の特徴723を有している。 Each line 722 has a characteristic 723 of a sine wave above the line and below the line out of phase with approximately 180 degrees. これは、ライン722が可能な限り近づくことを可能にし、また、より大きい被写界深度も可能にするが、その理由は、ラインは、投影される表面または獲得される画像の上で不鮮明なる可能性があるが、依然として認識されるからである。 This allows the line 722 as close as possible, and, although the possible greater depth of field, because the line becomes blurred on the image to be surface or acquired is projected there is a possibility, but because still be recognized. それぞれの単一のライン722は、単に、そのラインの位相を使用して固有にデコードすることが可能であり、ここで、ライン長さは、正弦波の少なくとも1つの波長でなければならない。 Each single line 722 is simply, it is possible to decode the unique using the phase of the line, where the line length must be at least one wavelength of the sine wave.

パターン720が繰り返されるので、それは、一般的に、ライン識別の曖昧さを引き起こすこととなる。 Because the pattern 720 is repeated, it is generally the cause ambiguity line identification. しかし、この問題は、カメラの視野の幾何学形状および被写界深度によって、このシステムの中で解決される。 However, this problem is by geometry and depth of field of vision of the camera, is solved in this system. ラインが光学的に解像され得る被写界深度の中のカメラの単一の視点(すなわち、画素の列)に関して、同じ位相を有する2つのラインを画像化することはできない。 Single viewpoint camera in the depth of field lines can be resolved optically (i.e., rows of pixels) with respect to, it is impossible to image the two lines having the same phase. 例えば、カメラの上の画素の第1の列は、パターンのライン1〜30から反射された光だけを受信することが可能である。 For example, the first column of pixels on the camera, it is possible to receive only light reflected from the line 30 of the pattern. 一方で、カメラセンサーのさらに下へ行くと、別の列は、パターンのライン2〜31から反射された光だけを受信することとなるなどである。 On the other hand, go further down the camera sensor, another column becomes possible to receive only light reflected from the line 2 to 31 patterns, and the like. 図28Bでは、パターン720の拡大部分が、3つのラインのものとして示されており、ここで、連続したライン722の間の位相は、おおよそ180度である。 In Figure 28B, an enlarged portion of the pattern 720 is illustrated as three lines, where the phase between successive line 722 is approximately 180 degrees. また、ラインを固有にデコードするために、それぞれの単一のラインの位相がどのように十分であるかということを示している。 Furthermore, in order to decode the line-specific, indicating that whether the phase of each of the single line is how well.

ここで図29A〜図29Bを参照すると、正方形パターン要素を有する別のパターン730が示されている。 Referring now to FIG. 29A~ Figure 29B, and another pattern 730 having a square pattern elements are shown. 一実施形態では、ライン732は、プロジェクター平面の上のエピポーララインに対して垂直である。 In one embodiment, line 732 is perpendicular to the epipolar lines on the projector plane. 正方形パターン730は、パターン730が繰り返される前に27本のライン732を含有しており、59本のライン合計数を有している。 Square pattern 730 are contained 27 lines 732 before the pattern 730 is repeated, and a total number of 59 present line. パターン730のコード要素734は、図29Bの左から右へ矩形波の位相によって区別されている。 Code element 734 of the pattern 730, are distinguished by the phase of the rectangular wave from the left in FIG. 29B to the right. パターン730は、逐次的ライン732のグループがそのメンバーの相対位相によって区別されるようにコード化される。 Pattern 730 is encoded as groups of sequential line 732 are distinguished by the relative phase of its members. 画像の中で、逐次的ラインは、ラインに関して垂直方向にスキャンすることによって見出される。 In the image, sequential lines are found by scanning in the vertical direction with respect to the line. 一実施形態では、垂直方向にスキャンすることは、カメラ画像平面の中のエピポーララインに沿ってスキャンすることを意味している。 In one embodiment, by scanning in the vertical direction, which means that the scanning along the epipolar lines in the camera image plane. カメラ垂直方向画素カラムの中の逐次的ラインは、一緒に対にされ、それらの相対位相が決定される。 Sequential lines in the camera vertical pixel columns are together in pairs, their relative phase is determined. 4つの逐次的に対にされたラインは、ラインのグループをデコードし、それらをパターン730の中に位置付けすることを必要とされる。 Four sequentially paired with the line decodes a group of lines, are they required to positioned within the pattern 730. また、繰り返しに起因してこのパターン730の中に曖昧さが存在するが、これも、正弦波パターン720に関して上記に議論されているのと同じ様式で解決される。 Although due to the repetition exists ambiguity in the patterns 730, which are also solved in the same manner as is discussed above with respect to sinusoidal pattern 720. 図29Bは、正方形パターンの4つのライン732の拡大図を示している。 Figure 29B shows an enlarged view of the four lines 732 square pattern. この実施形態は、第1および第3のラインが同じ絶対位相を有しているので、単一のライン732の位相が、単独で、ラインを固有にデコードすることが可能であるということを示している。 This embodiment, since the first and third lines have the same absolute phase, the phase of the single line 732 alone, the line indicates that it is possible to decode the unique ing.

相対位相と絶対位相とをコード化するこのアプローチは、位相の位置に関してより高い許容差が存在するという点において、利点を提供する。 This approach to encode the relative phase and absolute phase, in that a higher tolerance with respect to the position of the phase is present, provides advantages. プロジェクターの構成の中の僅かな誤差(それは、ラインの位相をカメラの被写界深度を通してシフトさせることとなる)、ならびに、プロジェクターおよびカメラレンズに起因する誤差は、絶対位相を決定することをより困難にする。 Projector slight error (it becomes possible to shift the phase of the line through the depth of field of the camera) in the structure, as well as errors due to the projector and the camera lens is more determining the absolute phase It makes it difficult. これは、位相を決定する際の誤差を克服するのに十分に大きくなるように周期を増加させることによって、絶対位相方法において克服することが可能である。 This may be achieved by increasing the period to be sufficiently large to overcome the errors in determining the phase, it is possible to overcome the absolute phase method.

コード化された光のパターンを投影する二次元パターンに関して、3つの同一線上にないパターン要素がそれらのコードに起因して認識可能であり、それらは、二次元に投影されるので、少なくとも3つのパターン要素は同一線上にないということが認識されるべきである。 Regard dimensional pattern for projecting a coded light pattern, no pattern elements on three collinear are recognizable due to their code, they, because they are projected onto a two-dimensional, at least three pattern elements should be appreciated that not collinear. 正弦波状に繰り返すパターンなどのような周期的なパターンの場合に関して、それぞれの正弦波の周期は、複数のパターン要素を表している。 For the case of a periodic pattern, such as a repeating pattern like a sine wave, the cycle of each sine wave represents a plurality of pattern elements. 二次元の周期的なパターンの多様性が存在しているので、パターン要素は同一線上にない。 Since the diversity of the two-dimensional periodic pattern is present, the pattern elements are not collinear. それとは対照的に、光のラインを放出するレーザーラインスキャナーの場合に関して、パターン要素のすべてが直線ラインの上に存在している。 In contrast, for the case of laser line scanner that emits light of a line, all the pattern elements are above the straight line. ラインは幅を有し、ライン断面のテール(tail)は、信号のピークよりも小さい光学的なパワーを有する可能性があるが、ラインのこれらの態様は、対象物の表面座標を見出す際に別々に評価されず、したがって、別々のパターン要素を表さない。 Line has a width, the line cross section of the tail (tail), which may have a smaller optical power than the peak of the signal, these aspects of the line, in finding the surface coordinates of the object not evaluated separately, therefore, it does not represent a separate pattern elements. ラインは、複数のパターン要素を含有することが可能であるが、これらのパターン要素は、同一線上にある。 Lines, it is possible to contain a plurality of pattern elements, these pattern elements are collinear.

さらに、さまざまなパターン技法が、図30〜図31に示されているように組み合わせられ、バイナリー(図30)格子縞模様のコード化されていないパターン590、または、色付けされた(図31)格子縞模様のコード化されていないパターン592のいずれかを形成させることが可能である。 Furthermore, various patterns techniques, combined as illustrated in FIGS. 30 31, binary (30) pattern 590 is not encoded checkerboard, or is colored (FIG. 31) checkerboard it is possible to form any of the uncoded pattern 592. 図32に示されているさらに別の実施形態では、照度差ステレオ技法を使用することが可能であり、ここでは、複数の画像594が対象物501の上で撮られ、光源596が複数の場所に移動させられる。 In yet another embodiment shown in FIG. 32, it is possible to use a photometric stereo technique, wherein a plurality of images 594 taken on the object 501, light source 596 is a plurality of locations It is moved to.

ここで図33を参照すると、対象物702の三次元座標を獲得するためのシステム700の別の実施形態が示されている。 Referring to Figure 33, another embodiment of a system 700 for acquiring the three-dimensional coordinates of the object 702 is shown. この実施形態では、デバイス704は、AACMM100から切り離されたときに独立して動作可能である。 In this embodiment, the device 704 is operable independently when disconnected from AACMM100. デバイス704は、コントローラー706および随意的なディスプレイ708を含む。 Device 704 includes a controller 706 and optional display 708. ディスプレイ708は、デバイス704のハウジングの中に一体化することが可能であるか、または、AACMM100から独立して使用されるときにデバイス704に連結される別々のコンポーネントとすることが可能である。 Display 708, or can be integrated into the housing of the device 704, or may be a separate component coupled to the device 704 when used independently of AACMM100. ディスプレイ708がデバイス704から分離可能である実施形態では、ディスプレイ708は、デバイス704の独立した動作を容易にするために追加的な機能性を提供するコントローラー(図示せず)を含むことが可能である。 In embodiments the display 708 is separable from the device 704, a display 708, can include a controller (not shown) to provide additional functionality to facilitate the independent operation of the device 704 is there. 一実施形態では、コントローラー706は、分離可能なディスプレイの中に配設されている。 In one embodiment, the controller 706 is disposed in a separable display.

コントローラー706は、通信回路を含み、通信回路は、データ(例えば、画像または座標データなど)を、通信リンク712を介して、AACMM100へ、別々のコンピューティングデバイス710へ、または、その両方の組み合わせへ、無線で送信するように構成されている。 The controller 706 includes a communication circuit, a communication circuit, data (e.g., image or coordinate data, etc.), via a communication link 712, to AACMM100, into separate computing device 710, or to a combination of both , and is configured to wirelessly transmit. コンピューティングデバイス710は、例えば、コンピューター、ラップトップコンピューター、タブレットコンピューター、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、または携帯電話とすることが可能であるが、それに限定されない。 Computing device 710, for example, a computer, a laptop computer, a tablet computer, personal digital assistant (PDA), or it may be a cellular phone, but is not limited thereto. ディスプレイ708は、オペレーターが、獲得された画像、または、対象物702の獲得された座標のポイントクラウドを見ることを可能にし得る。 Display 708, the operator, acquired images, or may allow to view the point cloud of the acquired coordinates of the object 702. 一実施形態では、コントローラー706は、獲得された画像の中のパターンをデコードし、対象物の三次元座標を決定する。 In one embodiment, the controller 706 decodes the pattern in the acquired image to determine the three-dimensional coordinates of the object. 別の実施形態では、画像は、デバイス704によって獲得され、AACMM100、コンピューティングデバイス710、または、その両方の組み合わせのいずれかに送信される。 In another embodiment, the image is acquired by the device 704, AACMM100, computing device 710, or sent to any combination of both.

デバイス704は、ロケーションデバイスアッセンブリ714をさらに含むことが可能である。 Device 704 can further include a location device assembly 714. ロケーションデバイスアッセンブリは、全地球測位システム(GPS)センサー、ジャイロセンサー、加速度計センサーなどのような、慣性航行センサーのうちの1つ以上を含むことが可能である。 Location device assembly, a global positioning system (GPS) sensor, a gyro sensor, such as an accelerometer sensor, which may include one or more of inertial navigation sensors. そのようなセンサーは、コントローラー706に電気的に連結することが可能である。 Such sensors can be electrically connected to the controller 706. ジャイロセンサーおよび加速度計センサーは、単軸または多軸デバイスとすることが可能である。 Gyro sensor and accelerometer sensors, may be a single or multi-axis device. ロケーションデバイスアッセンブリ714は、コントローラー706がAACMM100から切り離されるときにデバイス704の配向を測定または維持することを可能にするように構成されている。 Location device assembly 714 is configured to allow to measure or maintain the orientation of the device 704 when the controller 706 is disconnected from AACMM100. ロケーションデバイスアッセンブリ714の中のジャイロスコープは、MEMSジャイロデバイス、ソリッドステートリングレーザーデバイス、光ファイバーデバイスジャイロスコープ、または他のタイプとすることが可能である。 Gyroscope in the location device assembly 714 may be a MEMS gyro devices, solid-state ring laser device, an optical fiber device gyroscopes or other types.

デバイス704が関節アームCMM100から取り外されると、方法が、複数のスキャンから得られた画像を組み合わせるために使用される。 When the device 704 is removed from the articulated arm CMM100, methods are used to combine the images obtained from a plurality of scans. 一実施形態では、画像は、それぞれ、コード化されたパターンを使用することによって得られ、単一の画像だけが、デバイス704の特定の位置および配向に関連付けされる三次元座標を得るために必要とされるようになっている。 In one embodiment, images, respectively, obtained by using a coded pattern, only a single image is needed in order to obtain the three-dimensional coordinates associated with a particular location and orientation of the device 704 It is adapted to be with. デバイス704によってキャプチャーされた複数の画像を組み合わせる1つの方式は、ポイントクラウド特徴がマッチし得るように、隣接する画像同士の間に少なくともいくらかの重ね合わせ部を提供することである。 One way of combining the plurality of images captured by the device 704, so that the point cloud characteristics can match, is to provide at least some of the overlapping portion between the image adjacent to. このマッチング機能は、上記に説明されている慣性航行デバイスによって支援され得る。 The matching function may be assisted by an inertial navigation device that is described above.

デバイス704によって収集された画像の正確な登録を支援するために使用され得る別の方法は、規準マーカーを使用することである。 Another method which may be used to assist accurate registration of the collected image by the device 704 is to use the criteria marker. 一実施形態では、規準マーカーは、接着性または粘着性の裏張りを有する小さいマーカー(例えば、測定されている1つまたは複数の対象物の上に設置されている円形マーカーなど)である。 In one embodiment, reference marker is a small marker with a backing of adhesive or tacky (e.g., such as a circular marker is placed on one or more objects have been measured). 特に、測定されている対象物が、登録に関して使用するために、比較的に少数の特徴を有している場合に、比較的に少数のそのようなマーカーでも、複数の画像を登録する際に有用であることが可能である。 In particular, the object being measured, in order to use for registration, if it has a few features relatively, even with a small number of such markers relatively, when registering a plurality of images It can be a useful. 一実施形態では、規準マーカーは、検査中の1つまたは複数の対象物の上の光のスポットとして投影することが可能である。 In one embodiment, reference marker can be projected as a light spot on one or more of the object under examination. 例えば、複数の小さいドットを放出することができる小さい可搬型のプロジェクターは、測定されることとなる1つまたは複数の対象物の前に設置することが可能である。 For example, a small portable capable of emitting a plurality of small dots projector can be placed in front of one or more objects would be measured. 粘着性のドットに勝る投影されたドットの利点は、ドットが取り付けられて、後で取り外される必要がないということである。 An advantage of the projected dot over tacky dot is mounted dots, that there is no need to be removed later.

一実施形態では、デバイスは、近接する囲まれた領域716の上方にストラクチャードライトを投影し、35ミクロンの精度で、100mm〜300mmの範囲で、領域716にわたって画像を獲得することが可能である。 In one embodiment, the device upwardly projecting a structured light in the region 716 surrounded adjacent, at 35 micron accuracy in the range of 100Mm~300mm, it is possible to obtain an image over an area 716. 一実施形態では、投影部の垂直方向領域716は、おおよそ150〜200mm 2である。 In one embodiment, the vertical area 716 of the projection portion is approximately 150 to 200 mm 2. 1つまたは複数のカメラ510は、1.2〜5.0メガピクセルのCMOSまたはCCDセンサーを有するデジタルカメラとすることが可能である。 One or more cameras 510 may be a digital camera with a CMOS or CCD sensor 1.2 to 5.0 megapixels.

図28および図29を参照して、コード化されたパターンをデコードするプロセスを説明する。 With reference to FIGS. 28 and 29, illustrating a process for decoding the coded pattern. パターンの画像をデコードするときの第1のステップは、Y方向の投影パターン720の特徴の重心(cog)724(図28C)を抽出することである。 The first step in decoding the pattern images is to extract features of the center of gravity in the Y direction of the projection pattern 720 (cog) 724 (FIG. 28C). これは、画素グレイスケール値の移動平均を計算することによって、および、Y方向処理において、単一のカラムを一度に下向きに移動させることによって、実施される。 This can be done by calculating a moving average of the pixel gray-scale values, and, in the Y-direction processing, by moving downward the single column at a time, it is carried out. 画像の中のピクセル値が移動平均値の上方にあるときに、特徴部のための開始ポイントが見出さる。 When the pixel values ​​in the image is above the moving average, Miidasaru the starting point for the feature. 開始ポイントが見出された後に、特徴部の幅は、ピクセル値が移動平均値の下方となるまで増加し続ける。 After the start point is found, the width of the feature continues to increase until the pixel value is below the moving average. 次いで、重量平均が、開始ポイントと終了ポインとの間のピクセル値およびそれらのY位置を使用して計算され、画像の中のパターン特徴723のcog724を与える。 Then, the weight average is calculated using the pixel values ​​and their Y positions between the starting point and end point, giving the cog724 pattern feature 723 in the image. また、開始ポイントと終了ポイントとの間の距離が、後で使用するために記録される。 The distance between the end point and the start point is recorded for later use.

結果として生じるcog724は、次にパターンライン722を見出すために使用される。 cog724 resulting are then used to find the pattern line 722. これは、画像の第1のカラムから開始して、(図に示されている方向から見たときに)左から右の方向に移動することによって行われる。 This, starting from the first column of the image is performed by moving from left to right (when viewed from the direction shown in the figure). このカラムのそれぞれのcog724に関して、すぐ右の隣のカラムは、特定の距離の中にあるcog724に関して探される。 For each cog724 of this column, right next to the column on the right, it is searched with regard cog724 located within a particular distance. 2つのマッチングcog724が見出されると、次いで、ポテンシャルラインが決定される。 When two matching cog724 is found, then the potential lines are determined. プロセスが画像を横切って移動すると、より新しいラインが決定され、以前に決定された他のラインが、追加的なcog724が許容差内に検出されるような長さに拡張される。 When the process moves across the image, is determined newer lines, other lines which are determined previously, additional cog724 is extended in length as detected in the tolerance. 画像全体が処理されると、フィルターが抽出されたラインに適用され、所望の長さのライン(それは、パターンの波長である)だけが、残りのステップにおいて使用されることを確実にする。 When the entire image has been processed, is applied to the filter is extracted line, the desired length of the line (which is a is the wavelength of the pattern) only, to ensure that it is used in the remaining steps. また、図28Cは、検出されるラインを示しており、それらは、パターンの単一の波長よりも長い。 Further, Figure 28C shows the line to be detected, they are longer than a single wavelength of the pattern. 一実施形態では、隣のカラムのcog同士の間のデルタは存在しないか、または、小さいデルタが存在する。 In one embodiment, the delta between the cog each other next to the column does not exist or is small delta exists.

デコードするプロセスの中の次のステップは、ブロック中心の形態のX方向のラインに沿って投影されるパターン特徴を抽出することである。 The next step in the process of decoding is to extract the pattern features projected along the X direction of the line in the form of a block center. それぞれのパターンは、幅の広いブロックおよび幅の狭いブロックの両方を含有する。 Each pattern contains both narrow blocks wide blocks and width width. 正弦波パターン720において、これは、波のピーク部および谷部を参照しており、正方形パターン730において、これは、幅の広い正方形および幅の狭い正方形を参照している。 In sinusoidal pattern 720, which is with reference to the peaks and valleys of the wave, in a square pattern 730, which makes reference to the narrow square wide square and width width. このプロセスは、Y方向に特徴を抽出するのと同様のやり方で進めるが、しかし、移動平均は、第1の段階で見出された幅を使用して計算され、移動の方向は、ラインに沿っている。 This process is proceeding in a manner similar to extract features in the Y direction, however, the moving average is calculated using the found width in a first stage, the direction of movement, the line It is along. 上記に説明されているように、特徴は、幅が移動平均値の上方にある領域において抽出されるが、このプロセスにおいて、また、特徴は、幅が移動平均の下方にある領域においても抽出される。 As described above, the features, the width is extracted in a region above the moving average value, in this process, also, features are also extracted in the region where the width is below the moving average that. 幅およびX位置が使用され、重量平均を計算し、X方向にブロック726の中心を見出す。 Used width and X positions, to calculate the weight average to find the center of the block 726 in the X direction. また、移動平均の交差部の間のcog724のY位置が使用され、Y方向にブロック726の中心を計算する。 Further, Y position of cog724 between the intersection of the moving average is used to calculate the center of the block 726 in the Y direction. これは、cogのY座標の平均をとることによって実施される。 This is accomplished by taking the average of the Y coordinate of the cog. また、それぞれのラインの開始ポイントおよび終了ポイントは、このステップにおいて抽出される特徴に基づいて修正され、両方のポイントが、移動平均の交差が発生する場所にあるということを確実にする。 Moreover, the start and end points of each line are corrected on the basis of the features extracted in this step, both points are to ensure that the location where the intersection of the moving average is generated. 一実施形態では、完全なブロックだけが、後の処理ステップにおいて使用される。 In one embodiment, only full blocks are used in subsequent processing steps.

次いで、ラインおよびブロックが処理され、それぞれのラインの上のブロック中心726同士の間の距離が所定の許容差内にあることをさらに確実にする。 Then, lines and blocks are processed, the distance between the block center 726 to each other on each line is further to ensure it is within a predetermined tolerance. これは、ラインの上の2つの隣のブロック同士の間のX中心位置同士の間のデルタをとることによって、および、デルタが許容差以下であることをチェックすることによって達成される。 This is accomplished by taking the delta between the X center position between between between blocks of two neighboring on the line, and is achieved by checking that the delta is less than the tolerance. デルタが許容差以上である場合には、ラインは、より小さいラインへ分割される。 If the delta is not less than the tolerance, the line is divided into smaller lines. ラインの上の最後の2つのブロックの間で分割が必要とされる場合には、最後のブロックは除去され、追加的なラインは生成されない。 If the split between the last two blocks on the line is required, the last block is removed, additional lines are not generated. ラインの上の第1のブロックと第2のブロックとの間で、または第2のブロックと第3のブロックとの間で分割が必要とされる場合には、また、分割の左へのブロックは廃棄され、追加的なラインは生成されない。 Between the first block and the second block on the line or the second block and if division is required between the third block may also block to the left of the split, is discarded, additional line is not generated. ラインに沿う任意の他の場所において分割が起こる状況に関して、ラインは2つに分割され、新しいラインが生成され、適当なブロックがそれに変換される。 Respect situations divided at any other place along the line occurs, the line is split into two new lines are generated, an appropriate block is converted thereto. 処理のこの段階の後に、2つのパターンは、デコードすることを終了させるために異なるステップを必要とする。 After this stage of the process, the two patterns, require different steps to terminate the decoding.

ここで、正弦波パターン720は、ラインの上のブロック中心を使用する1つの追加的な処理のステップによってデコードすることが可能である。 Here, a sine wave pattern 720 may be decoded by a single additional processing step in using the block center on the line. それぞれのブロックX中心に関する係数、および、ライン722の上のパターン720の波長が計算され、これらの値の平均が、ライン722の位相を与える。 Coefficients for each block X center, and the wavelength of the pattern 720 on the line 722 is calculated and the mean of these values ​​gives the phase of the line 722. 次いで、ライン722の位相が使用され、パターン720の中のラインをデコードすることが可能であり、そして、それは、そのライン722の上のすべてのcog724に関して、X、Y、Z座標位置の決定を可能にする。 Then, the phase of the line 722 is used, it is possible to decode a line in the pattern 720, and it is for all cog724 on that line 722, X, Y, the determination of the Z-coordinate position to enable.

正方形パターン730がデコードされる前に、第1のライン732は、任意のデコードが起こり得る前に、垂直方向に接続されるべきである。 Before the square pattern 730 is decoded, the first line 732, before it can occur any decoding, it should be connected to the vertical direction. これは、ラインのグループが、特定されるということ、および、正弦波パターンのような単一のラインでなないということを可能にする。 This is a group of lines, that is identified, and make it possible that no such single line such as a sine wave pattern. 接続736が、ブロック734、および、処理の第1の段階において計算されるブロックの中に含有されるcogを使用して、ライン732同士の間に見出される。 Connection 736, block 734, and, using the cog contained in the block to be computed in the first stage of the process, it is found between the adjacent line 732. ライン732の上のそれぞれのブロックの中の第1のcogは、同じカラムの中でその真下に別のcogが存在するかどうかについてテストされる。 First cog in each block on the line 732 is tested on the underneath in the same column to whether another cog are present. 下にcogが存在しない場合には、このポイントにおいて別のラインとの接続は存在せず、したがって、処理が継続する。 If the cog below is not present, the connection to another line is absent in this point, therefore, the process continues. 下にcogが存在する場合には、2つのcogの間のY距離が決定され、ライン同士の間の所望の最大間隔と比較される。 If the cog below is present, Y the distance between the two cog is determined and compared to the desired maximum spacing between lines. この値よりも距離が小さい場合には、2つのラインが、そのポイントにおいて接続されていると考えられ、接続736が記憶され、処理が次のブロックに続く。 If the distance than this value is small, the two lines are believed to be connected at that point, connection 736 is stored, the process continues to the next block. 一実施形態では、ライン接続736は固有のものであり、2つのラインがそれらの間に2つ以上の接続736を有することとならないようになっている。 In one embodiment, the line connection 736 is unique, the two lines is made so as not to having two or more connections 736 therebetween.

正方形パターン730のための処理の次のステップは、接続ライン同士の間の位相計算である。 The next step in the process for the square pattern 730 is a phase calculation between the connection line between. それぞれの一対のライン732は、第一に、それらの間の重ね合わせ部の長さを決定するように処理される。 Each pair of lines 732, the first, is processed to determine the length of the overlapping portions between them. 一実施形態では、相対位相の計算を可能にするために、一対のラインの間の重ね合わせ部の少なくとも1つの波長が存在している。 In one embodiment, in order to enable the calculation of the relative phase, at least one wavelength of the overlapping portions between the pair of lines are present. ラインが所望の重ね合わせ部を有している場合には、重ね合わせ部の領域の中心におけるcogが見出される。 If the line has the desired overlapping portion is found cog in the center of the area of ​​the overlapping portion. 中心cogを含有するブロック738、および、真下にあるcogが決定され、ブロックX中心同士の間の相対位相が、そのライン接続に関して計算される。 Block 738 contains a central cog and are determined cog is directly below, the relative phase between each other block X center is calculated for the line connection. このプロセスは、ライン同士の間のすべての接続に関して繰り返される。 This process is repeated for all connections between the adjacent lines. 一実施形態では、プロセスは、Y軸線において、下向きの方向にだけ繰り返される。 In one embodiment, the process, in the Y-axis is repeated in a downward direction by. これは、コードがラインより下方の接続に基づいているから、および、逆にはなっていないから、または、その両方になっているからである。 This is because the code is based on the below the line connection, and, because not in a reversed, or, because have become both. 図29Cは、このセットのラインに関する相対位相を計算するために使用され得るブロック738を示している。 Figure 29C shows a that may be blocked 738 is used to calculate the relative phase for this set of lines. 図29Cの実施形態の相対位相は、3、1、および2であり、これらの位相は、最上ラインをデコードするための最終段階において使用されることとなる。 The relative phase of the embodiment of FIG. 29C, 3,1, and 2, these phases, would be used in the final step to decode the top line.

正方形パターン730をデコードする際の次のステップは、以前のステップの中で計算された相対位相を使用して、探し出しを実施することである。 The next step in decoding the square pattern 730, using the calculated relative phase in a previous step, is to carry out searches. それぞれのライン732は、4つの接続深さが到達されるまで、ライン接続736を見つけ出すことによって処理される。 Each line 732, up to four connection depth is reached, is processed by finding the line connection 736. この深さが使用されるが、その理由は、これが、ラインをデコードするための位相の数であるからである。 This depth is used, because this is because the number of phases for decoding line. 接続のそれぞれのレベルにおいて、ハッシュ(hash)が、ライン732同士の間の相対位相を使用して決定される。 In each level of the connection, the hash (hash) is determined using the relative phase between each other line 732. 要求される接続深さに到達すると、ハッシュが、ラインコードを探し出すために使用される。 When required to reach the connection depth, the hash is used to locate the line code. ハッシュが有効なコードを返す場合には、これは、投票システムの中に記録および記憶される。 If the hash returns a valid code, which is recorded and stored in a voting system. すべてのライン732がこのように処理され、所望の深さにあるすべての接続が使用され、それらが有効な位相の組み合わせである場合には投票を発生させる。 All line 732 is processed in this way, all the connections in the desired depth is used, and if they are valid combinations of phase to generate a vote. 次いで、最終ステップは、どのコードが、それぞれのライン732の上で最も多い投票を受信し、ライン732のコードをこの値に割り当てたかということを見出すことである。 Then, the final step, which code receives the highest vote on each of the lines 732, the code of the line 732 is to find that one assigned to this value. 最も多い投票を受信した固有のコードが存在する場合には、ラインは、コードを割り当てられない。 If the highest specific code received a vote is present, the line is not assigned a code. ライン732は、コードが割り当てられると特定され、ここで、そのライン732の上のすべてのcogに関するX、Y、Z座標位置を見出すことが可能である。 Line 732, the code is identified as being assigned, where, it is possible to find X for all cog on that line 732, Y, and Z coordinates.

上記に与えられている説明は、3つ以上のパターン要素が同一線上にあるかどうかということに基づいて、ラインスキャナーと領域(ストラクチャードライト)スキャナーとの間を区別しているが、この規準の意図は、領域として投影されるパターンと、ラインとして投影されるパターンとを区別することであるということが留意されるべきである。 The description given above, three or more pattern elements based on the fact that whether on the same line, the line scanner and regions (structured light) are distinguished between scanner intent of this criterion it should be noted that it is possible to distinguish the pattern to be projected as a region, a pattern to be projected as a line. 結果的に、一次元のパターンは湾曲している可能性があるとしても、単一の経路に沿った情報だけを有する直線的に投影されるパターンは、依然としてラインパターンである。 Consequently, one-dimensional patterns as might be curved, the pattern is linearly projected with only the information along a single path is still line pattern.

本発明は例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな変更を行うことが可能であり、均等物がその要素の代わりにされ得るということが当業者によって理解されることとなる。 The present invention has been described with reference to exemplary embodiments, without departing from the scope of the present invention, it is possible to make various changes, that equivalents may be substituted for elements thereof it becomes that will be understood by those skilled in the art. 加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、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、多くの修正を行うことが可能である。 In addition, without departing from the essential scope of the present invention, in order to adapt a particular situation or material to the teachings of the present invention, it is possible to do a lot of modifications. したがって、本発明は、本発明を実施するために考慮されるベストモードとして開示されている特定の実施形態に限定されるべきでないが、本発明は、添付の特許請求の範囲に入るすべて実施形態を含むこととなるということが意図されている。 Accordingly, the present invention should not be limited to the particular embodiments disclosed as the best mode contemplated for carrying out this invention, all embodiments falling within the scope of the appended claims it is intended that that will contain a. そのうえ、第1、第2などの用語の使用は、任意の順序または重要性を示しておらず、むしろ、第1、第2などの用語は、1つの要素を別の要素から区別するために使用されている。 Moreover, the use of the terms first, second, etc. does not indicate any order or importance, but rather the terms first, second, etc. to distinguish one element from another It is used. そのうえ、1つの(a、an)などの用語の使用は、量の限定を示しておらず、むしろ、参照される項目のうちの少なくとも1つが存在することを示している。 Moreover, one (a, an,) the use of terms such as do not show the limitation of quantity, but rather indicates that at least one of the referenced item exists.

Claims (40)

  1. 空間の中の対象物の三次元座標を測定するための可搬型の関節アーム座標測定機(AACMM)であって、 A portable articulated arm coordinate measuring machine for measuring the three-dimensional coordinates of the object in the space (AACMM),
    ベース部と、 And the base portion,
    対向する第1の端部および第2の端部を有する手動で位置決め可能なアーム部分であって、前記アーム部分は、前記ベース部に回転可能に連結されており、前記アーム部分は、複数の接続されたアームセグメントを含み、それぞれのアームセグメントは、位置信号を作り出すための少なくとも1つの位置トランスデューサーを含む、アーム部分と、 A manually positionable arm portion having a first end and a second end portion opposite said arm portion, said base portion being rotatably connected to said arm portion, a plurality of comprises an arm segments connected, each arm segment comprises at least one position transducer for producing a position signal, and the arm portion,
    それぞれのアームセグメントの中の前記少なくとも1つの位置トランスデューサーから前記位置信号を受信する電子回路と、 An electronic circuit for receiving said position signal from said at least one position transducer in each of the arm segment,
    前記第1の端部に連結されているプローブ端部と、 A probe end being connected to said first end,
    前記プローブ端部に連結されている非接触式三次元測定デバイスであって、前記非接触式三次元測定デバイスは、プロジェクターおよび画像センサーを有しており、前記プロジェクターは、光源平面を有しており、前記プロジェクターは、前記対象物の上にコード化されたストラクチャードライトパターンであるストラクチャードライトを放出するように構成されており、前記ストラクチャードライトは、前記光源平面から放出され、少なくとも3つの同一線上にないパターン要素を含み、前記画像センサーは、前記対象物から反射される前記ストラクチャードライトを受信し、前記プローブ端部から切り離されたときに独立して動作可能である非接触式三次元測定デバイスと、 A non-contact three-dimensional measuring device that is connected to the probe end, the non-contact type three-dimensional measuring device has a projector and an image sensor, wherein the projector includes a light source plane cage, wherein the projector is configured to emit a coded structured light is a structured light pattern onto the object, wherein the structured light is emitted from the light source plane, at least three collinear includes no pattern elements, said image sensor, said receive structured light, non-contact three-dimensional measuring device independently operable when disconnected from the probe end to be reflected from the object When,
    前記電子回路に電気的に連結されているプロセッサーであって、前記プロセッサーは、前記位置トランスデューサーから前記位置信号を受信することに応答して、および、前記画像センサーによって前記ストラクチャードライトを受信することに応答して、前記対象物の上のポイントの前記三次元座標を決定するように構成されている、プロセッサーとを含み、 A processor that is electrically connected to said electronic circuit, said processor, in response to receiving the position signals from the position transducer, and receiving the structured light by the image sensor in response, the being configured to determine the three-dimensional coordinates of points on the object, viewed contains a processor to,
    前記非接触式三次元測定デバイスは、前記プローブ端部から切り離されたときに前記非接触式三次元測定デバイスの位置を測定するロケーションデバイスと、前記ロケーションデバイスが測定した位置及び前記プローブ端部から切り離されたときに前記画像センサーによって受信された前記ストラクチャードライトを前記プロセッサーまたはコンピューティングデバイスに通信する通信回路と、を含む The non-contact type three-dimensional measuring device, a location device for measuring the position of the non-contact type three-dimensional measuring device when disconnected from the probe end, from the location device to measure the position and the probe end including a communication circuit for communicating with the processor or computing devices received the structured light by the image sensor when disconnected
    ことを特徴とする可搬型の関節アーム座標測定機(AACMM)。 Portable articulated arm coordinate measuring machine, characterized in that (AACMM).
  2. 請求項1に記載のAACMMであって、前記非接触式三次元測定デバイスが、前記プローブ端部に取り外し可能に連結されていることを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1, wherein the non-contact type three-dimensional measuring device, characterized in that it is removably coupled to the probe end AACMM.
  3. 請求項1に記載のAACMMであって、 前記コード化されたストラクチャードライトパターンが、正方形、矩形、および三角形のうちの少なくとも1つを含むグラフィカル要素を含むことを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1, wherein the coded structured light pattern, characterized in that it comprises a square, a rectangle, and the graphical elements including at least one of the triangular AACMM.
  4. 請求項3に記載のAACMMであって、 前記コード化されたライトパターンが、30本のラインを含む正弦波パターンであり、それぞれのラインが、隣接するラインに対して位相が180度ずれていることを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 3, wherein the coded light pattern is a sinusoidal pattern comprising 30 lines, each line, the phase with respect to adjacent lines are shifted by 180 degrees AACMM, characterized in that.
  5. 請求項3に記載のAACMMであって、 前記コード化されたストラクチャードライトパターンが、27本のラインを含み、前記グラフィカル要素が正方形であることを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 3, wherein the coded structured light pattern comprises a 27 lines, wherein said graphical element is a square AACMM.
  6. 請求項に記載のAACMMであって、 前記コード化されたストラクチャードライトが、複数の波長を有するパターンを含み、少なくとも1つの波長は、他の波長とは異なる空間的な配置を有していることを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1, wherein the coded structured light comprises a pattern having a plurality of wavelengths, at least one wavelength has a spatial arrangement which is different from the other wavelengths AACMM, characterized in that.
  7. 請求項に記載のAACMMであって、 前記コード化されたストラクチャードライトが、複数の区別可能な色を有するパターンを含むことを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1, wherein the coded structured light, characterized in that it comprises a pattern having a plurality of distinguishable colors AACMM.
  8. 請求項に記載のAACMMであって、 前記コード化されたストラクチャードライトが、セグメント化されたラインパターンを含むことを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1, wherein the coded structured light, characterized in that it comprises a segmented line pattern AACMM.
  9. 請求項に記載のAACMMであって、 前記コード化されたストラクチャードライトが、二次元の空間的なグリッドパターンを含むことを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1, wherein the coded structured light, characterized in that it comprises a spatial grid pattern of two-dimensional AACMM.
  10. 請求項に記載のAACMMであって、 前記二次元の空間的なグリッドパターンが、擬似ランダムバイナリー配列を含むことを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 9, wherein the two-dimensional spatial grid pattern, characterized in that it comprises a pseudo-random binary sequence AACMM.
  11. 請求項に記載のAACMMであって、 前記二次元の空間的なグリッドパターンが、カラーコード化されたグリッドを含むことを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 9, wherein the two-dimensional spatial grid pattern, characterized in that it comprises a color-coded grid AACMM.
  12. 請求項に記載のAACMMであって、 前記二次元の空間的なグリッドパターンが、多値擬似ランダム配列を含むことを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 9, the spatial grid pattern of the two-dimensional, characterized in that it comprises a multi-level pseudo-random sequences AACMM.
  13. 請求項に記載のAACMMであって、 前記二次元の空間的なグリッドパターンが、カラーコード化された幾何学的形状の二次元の配列を含むことを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 9, wherein the two-dimensional spatial grid pattern, characterized in that it comprises a sequence of two-dimensional color coded geometry AACMM.
  14. 請求項に記載のAACMMであって、 前記ストラクチャードライトパターンが、コード化されていないストラクチャードライトパターンであることを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1, wherein the structured light pattern, characterized in that it is a structured light pattern uncoded AACMM.
  15. 請求項1 に記載のAACMMであって、 前記コード化されていないストラクチャードライトパターンが、逐次的投影画像を含むことを特徴とするAACMM。 A AACMM according to claim 1 4, structured light pattern that is not the encoded, characterized in that it comprises a sequential projection images AACMM.
  16. 請求項1 に記載のAACMMであって、 前記逐次的投影画像が、バイナリーパターンのセットであることを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1 5, wherein the sequential projected image, characterized in that it is a set of binary patterns AACMM.
  17. 請求項1 に記載のAACMMであって、 前記逐次的投影画像が、少なくとも2つの強さのレベルを有するストライプを含むパターンのセットであることを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1 5, wherein the sequential projected image, characterized in that it is a set of patterns, including stripes having a level of at least two strength AACMM.
  18. 請求項1 に記載のAACMMであって、 前記逐次的投影画像が、少なくとも3つの正弦波パターンのセットであることを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1 5, wherein the sequential projected image, characterized in that it is a set of at least three sinusoidal pattern AACMM.
  19. 請求項1 に記載のAACMMであって、 前記逐次的投影画像が、少なくとも3つの正弦波パターンを含む少なくとも2つの強さのレベルを有するストライプを含むパターンのセットであることを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1 5, wherein the sequential projected image, characterized in that it is a set of patterns, including stripes having at least two intensity levels, including at least three sinusoidal pattern AACMM .
  20. 請求項1 に記載のAACMMであって、 前記コード化されていないストラクチャードライトパターンが、異なる照射パターンのシーケンスを投影し、異なる照射パターンの前記シーケンスのそれぞれが、前記対象物に対して異なる場所から投影されることを特徴とするAACMM。 A AACMM according to claim 1 4, structured light pattern that is not the encoded is projecting a sequence of different illumination patterns, each of said sequences of different irradiation patterns, different locations relative to the object AACMM characterized in that it is projected from.
  21. 請求項1 に記載のAACMMであって、 前記コード化されていないストラクチャードライトパターンが、繰り返されるグレイスケールパターンを含むことを特徴とするAACMM。 A AACMM according to claim 1 4, structured light pattern that is not the encoded, characterized in that it comprises a gray scale pattern repeated AACMM.
  22. 請求項に記載のAACMMであって、 前記プローブ端部に連結される接触式測定デバイスをさらに含むことを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1, AACMM, characterized by further comprising a contact measurement device coupled to the probe end.
  23. 請求項に記載のAACMMであって、 前記プロセッサーが、前記非接触式三次元測定デバイスの中に位置付けされていることを特徴とするAACMM。 A AACMM of claim 1, wherein the processor is characterized by being positioned in the non-contact three-dimensional measuring device AACMM.
  24. 空間の中の対象物の座標を測定するための可搬型の関節アーム座標測定機を動作させる方法であって、 A method of operating a portable articulated arm coordinate measuring machine for measuring the coordinates of objects in space,
    対向する第1の端部および第2の端部を有する手動で位置決め可能なアーム部分を提供するステップであって、複数の接続されたアームセグメントを含み、それぞれのアームセグメントは、位置信号を作り出すための少なくとも1つの位置トランスデューサーを含む、ステップと、 Comprising: providing a manually positionable arm portion having a first end and a second end portion opposite, comprising a plurality of connected arm segment were, each arm segment, produces a position signal comprising at least one position transducer for the steps,
    前記対象物を測定するプローブ端部を提供するステップであって、前記プローブ端部は、前記第1の端部に連結されている、ステップと、 Comprising: providing a probe end to measure the object, the probe end is connected to the first end, the steps,
    電子回路において、前記トランスデューサーから前記位置信号を受信するステップと、 In the electronic circuit, receiving said position signal from said transducer,
    コントローラーを有する三次元の非接触式測定デバイスを提供するステップであって、前記非接触式測定デバイスは、センサーおよびプロジェクターを有しており、前記プロジェクターは、前記対象物の上にストラクチャードライトを放出するように構成されており、前記プロジェクターは、光源平面を有しており、前記ストラクチャードライトは、前記光源平面から放出され、少なくとも3つの同一線上にないパターン要素を含む、ステップと、 Comprising: providing a non-contact measuring device of the three-dimensional having a controller, the non-contact measuring device has a sensor and a projector, the projector emits structured light onto the object is configured to, the projector includes a light source plane, the structured light is emitted from the light source plane includes a pattern element is not on the at least three collinear, the steps,
    前記非接触式測定デバイスからのストラクチャードライトを前記対象物の上に投影するステップと And projecting a structured light from the non-contact measurement device on said object
    前記非接触式測定デバイスを用いて、前記対象物から前記ストラクチャードライトの反射を受信するステップと、 A step of using the non-contact measurement device receives reflections of the structured light from the object,
    前記反射されたストラクチャードライトから、前記対象物の上のポイントの三次元座標を決定するステップと、 From the reflected structured light, and determining the three-dimensional coordinates of points on said object,
    前記プローブ端部から前記非接触式測定デバイスを分離するステップと、 Separating said non-contact measurement device from the probe end,
    前記プローブ端部から離れて、前記非接触式測定デバイスを動作させるステップと、 Away from the probe end, the steps of operating the non-contact measurement device,
    前記プローブ端部から離れて動作している前記非接触式測定デバイスの位置を測定するステップと、 Measuring a position of the non-contact measurement devices operating away from the probe end,
    前記プローブ端部から離れて動作している場合に、前記対象物から前記ストラクチャードライトの反射を受信するステップと、 When operating away from the probe end, receiving a reflection of the structured light from the object,
    前記プローブ端部から離れて動作している前記非接触式測定デバイスから前記非接触式測定デバイスの位置及び受信された前記ストラクチャードライトのデータを送信するステップと、 Transmitting the data of position and received the structured light of the non-contact measurement device from the non-contact measurement devices operating away from the probe end,
    を含むことを特徴とする方法。 Wherein the containing.
  25. 請求項24に記載の方法であって、前記ストラクチャードライトが、コード化されたストラクチャードライトであることを特徴とする方法。 The method according to claim 24, wherein the said structured light is a coded structured light.
  26. 請求項25に記載の方法であって、前記対象物の上に投影される前記コード化されたストラクチャードライトパターンが、正方形、矩形、および三角形のうちの少なくとも1つを含むグラフィカル要素を含むことを特徴とする方法。 The method of claim 25, wherein the coded structured light pattern is projected onto the object, square, rectangular, and in that it comprises a graphical element comprising at least one of the triangle wherein.
  27. 請求項2 に記載の方法であって、 前記コード化されたライトパターンが、30本のラインを含む正弦波パターンであり、それぞれのラインが、隣接するラインに対して位相が180度ずれていることを特徴とする方法。 The method according to claim 2 5, wherein the coded light pattern is a sinusoidal pattern comprising 30 lines, each line is 180 degrees out of phase with respect to adjacent lines wherein that you are.
  28. 請求項2 に記載の方法であって、 前記コード化されたストラクチャードライトパターンが、27本のラインを含み、前記グラフィカル要素が正方形であることを特徴とする方法。 The method according to claim 2 5, wherein the coded structured light pattern comprises a 27 lines, wherein said graphical element is a square.
  29. 請求項2 に記載の方法であって、 前記コード化されたストラクチャードライトが、複数の波長を有するパターンを含み、少なくとも1つの波長は、他の波長とは異なる空間的な配置を有していることを特徴とする方法。 The method according to claim 2 5, wherein the coded structured light comprises a pattern having a plurality of wavelengths, at least one wavelength, has a spatial arrangement which is different from the other wavelengths wherein that you are.
  30. 請求項29に記載の方法であって、 複数の波長を有する前記パターンが、前記光源平面に対して実質的に垂直に配向されるラインの中へ配置されていることを特徴とする方法。 The method of claim 29, wherein said pattern having a plurality of wavelengths, characterized in that it is arranged into a line which is oriented substantially perpendicular to said light source plane.
  31. 請求項2 に記載の方法であって、 前記コード化されたストラクチャードライトが、複数の区別可能な色を有する単一のパターンを含むことを特徴とする方法。 The method according to claim 2 5, wherein said coded structured light, characterized in that it comprises a single pattern having a plurality of distinguishable colors.
  32. 請求項2 に記載の方法であって、 前記コード化されたストラクチャードライトが、セグメント化されたラインパターンを含むことを特徴とする方法。 The method according to claim 2 5, wherein said coded structured light, characterized in that it comprises a segmented line pattern.
  33. 請求項2 に記載の方法であって、 前記コード化されたストラクチャードライトが、二次元の空間的なグリッドパターンを含むことを特徴とする方法。 The method according to claim 2 5, wherein said coded structured light, characterized in that it comprises a spatial grid pattern of two-dimensional.
  34. 請求項33に記載の方法であって、 前記二次元の空間的なグリッドパターンが、擬似ランダムバイナリー配列を含むことを特徴とする方法。 The method of claim 33, wherein said two-dimensional spatial grid pattern, characterized in that it comprises a pseudo-random binary sequence.
  35. 請求項33に記載の方法であって、 前記二次元の空間的なグリッドパターンが、カラーコード化されたグリッドを含むことを特徴とする方法。 The method of claim 33, a method of spatial grid pattern of the two-dimensional, characterized in that it comprises a color-coded grid.
  36. 請求項33に記載の方法であって、 前記二次元の空間的なグリッドパターンが、多値擬似ランダム配列を含むことを特徴とする方法。 The method of claim 33, wherein said two-dimensional spatial grid pattern, characterized in that it comprises a multi-level pseudo-random sequences.
  37. 請求項33に記載の方法であって、 前記二次元の空間的なグリッドパターンが、カラーコード化された幾何学的形状の二次元の配列を含むことを特徴とする方法。 The method of claim 33, wherein said two-dimensional spatial grid pattern, characterized in that it comprises a sequence of two-dimensional color coded geometry.
  38. 請求項25に記載の方法であって、 前記電子回路によって、前記コード化されたストラクチャードライトを第1のパターンから第2のパターンへ変化させるステップをさらに含むことを特徴とする方法。 The method of claim 25, by the electronic circuit, wherein further comprising the step of changing the coded structured light from a first pattern to the second pattern.
  39. 請求項3 に記載の方法であって、 前記コード化されたストラクチャードライトが、オペレーター入力に応答して変化させられることを特徴とする方法。 How The method of claim 3 8, wherein the coded structured light, characterized in that is varied in response to operator input.
  40. 請求項3 に記載の方法であって、 前記コード化されたストラクチャードライトが、前記対象物の条件の変化に応答して、前記電子回路によって自動的に変化させられることを特徴とする方法。 The method of claim 3 8, wherein said coded structured light, in response to changing conditions of the object, characterized in that it is brought automatically changed by the electronic circuit.
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