JP6373649B2 - 位置計測装置及び位置計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、検出箇所を測定ヘッドで指定して対象物の位置を測定する位置計測装置及び位置計測方法に関する。

三次元測定システムなどで用いられる測定ヘッドにはプローブが設けられており、このプローブの先端を測定対象物に接触等させることで測定箇所を指定して位置の測定を行っている。このような三次元測定システムにはコンピュータが接続される。このコンピュータで実行されるアプリケーションソフトウェアによって測定箇所の登録や測定結果の集計などの各種の処理が行われる。

通常、コンピュータに対する指示はマウスやキーボードといった入力デバイスを用いて行われる。特許文献１においては、測定ヘッドにトラックボールを設けておき、使用者がこのトラックボールを回すことでコンピュータの画面上のカーソルを動かすことができるようになっている。また、特許文献２においては、測定ヘッドが設けられた多関節アームの動作を加速度センサで検出し、閾値以上の加速度で多関節アームを動作させた場合に、測定ヘッドによってコンピュータに対する指示を行うよう切り替えている。

特表２０１０−５１１８６０号公報 特開２０１３−２２８２１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、測定ヘッドにトラックボールを組み込む必要があり、測定ヘッドの部品点数の増加やコストアップを招く原因になる。さらに、使用者は操作する度に測定箇所から視線を外してコンピュータの画面を参照する必要があるため、作業効率の低下を招く。特に、コンピュータの画面が小さかったり、画面が測定対象物の陰になっていたりすると操作するのが困難になる。

また、特許文献２に記載の技術においては、多関節アームの加速度を検出する加速度センサを組み込む必要があり、特許文献１と同様に部品転送の増加やコストアップの原因になる。また、加速度が閾値以上である場合にコンピュータに対する指示を行うように切り替えるため、多関節アームの動作と使用者の感覚とが合致しない場合も生じる。例えば、使用者が測定中に多関節アームを動かした際に、閾値以上の加速度が自然に出てしまった場合、使用者の意思に反してモードの切り替えが行われてしまう。反対に、使用者がモードの切り替えを行おうとして多関節アームを移動させても、閾値以上の加速度に達していないとモードの切り替えが行われないことになる。

本発明の目的は、測定ヘッドを用いて位置計測処理とコマンド処理とを的確に切り替えて所望の処理を実行することができる位置計測装置及び位置計測方法を提供することである。

本発明の位置計測装置は、所定の座標系における位置の検出箇所を指定する測定ヘッドと、測定ヘッドにより指定された検出箇所の前記座標系での座標を取得する座標取得部と、測定ヘッドの方向を検出する方向検出部と、座標取得部で取得した座標に基づき処理を実行する制御部と、を備える。制御部は、座標取得部で取得した座標に基づき対象物の位置を測定する処理を実行する位置測定処理部と、方向検出部で検出した測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを受け付けて実行するコマンド処理部と、を備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、測定ヘッドにより対象物の位置の測定と、コマンド処理とを実行することができる。このため、使用者は、測定ヘッドによって位置の測定とコマンドの送信処理とを的確に切り替えることができる。また、コマンド処理では、測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを処理するため、使用者は視線を外すことなく測定ヘッドの方向によって所望のコマンドを選択できる。

本発明の位置計測装置において、座標系での第１領域を記憶する領域記憶部をさらに備えていてもよい。そして、位置測定処理部は、座標取得部で取得した座標が第１領域内である場合、対象物の位置を測定する処理を実行し、コマンド処理部は、座標取得部で取得した座標が第１領域内ではない場合、方向検出部で検出した測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを受け付けて実行するようにしてもよい。

このような構成によれば、測定ヘッドにより指定された検出箇所の位置が、予め設定された第１領域内である場合に測定を行い、第１領域内にない場合にコマンドの処理を実行する。このため、使用者は、測定ヘッドにより指定する位置に応じて測定とコマンド処理とを的確に切り替えることができる。

本発明の位置計測装置において、測定ヘッドと使用者との距離を測定する距離センサをさらに備えていてもよい。この場合、コマンド処理部は、座標取得部で取得した座標が第１領域内でない場合であって、距離センサによって測定した距離が所定の範囲内である場合に、コマンドを受け付けて実行する。このような構成によれば、測定ヘッドにより指定した座標が第１領域内になく、さらに測定ヘッドが使用者と近い場合にコマンドを受け付けて実行することができる。これにより、例えば測定ヘッドを胸の前に持ってこなければコマンド送信モードにならず、誤ってコマンドの送信をしてしまうことを防止することができる。

本発明の位置計測装置において、コマンド処理部は、使用者によって入力手段が選択された際の測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを受け付けて実行するようにしてもよい。このような構成によれば、使用者が入力手段を選択した場合にコマンドを受け付けて実行することができる。

本発明の位置計測装置において、前記入力手段は、位置測定処理部による位置の測定を実行するために用いられてもよい。このような構成によれば、位置の測定と、コマンドの受け付けとを同じ入力手段で行うことができる。

本発明の位置計測方法は、所定の座標系における位置の検出箇所を測定ヘッドで指定する工程と、測定ヘッドにより指定された検出箇所の前記座標系での座標を座標取得部で取得する工程と、座標取得部で取得した座標が前記座標系での第１領域内である場合、対象物の位置を測定する処理を実行し、座標取得部で取得した座標が第１領域内ではない場合、測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを受け付けて実行する工程と、を備えたことを特徴とする位置計測方法である。

このような構成によれば、測定ヘッドにより指定された検出箇所の位置が、予め設定された第１領域内である場合に測定を行い、第１領域内ではない場合にコマンドの処理を実行する。このため、測定ヘッドにより指定する位置に応じて測定とコマンド処理との的確な切り替えが行われる。また、測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを処理するため、使用者は視線を外すことなく測定ヘッドの方向によって所望のコマンドを選択できる。

本発明の位置計測方法において、コマンドを受け付けて実行する工程では、座標取得部で取得した座標が第１領域内でない場合であって、距離センサによって測定した距離が所定の範囲内である場合に、コマンドを受け付けて実行してもよい。このような構成によれば、測定ヘッドにより指定した座標が第１領域内になく、さらに測定ヘッドが使用者と近い場合にコマンドを受け付けて実行することができる。

本発明の位置計測方法において、コマンドを受け付けて実行する工程では、使用者によって入力手段が選択された際の測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを受け付けて実行してもよい。このような構成によれば、測定ヘッドにより指定した座標が第１領域内になく、さらに使用者が入力手段を選択した場合にコマンドを受け付けて実行することができる。

本発明の位置計測方法において、コマンドを受け付けて実行する工程では、測定ヘッドの位置が一定時間静止していた際に測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを受け付けて実行してもよい。このような構成によれば、測定ヘッドにより指定した座標が第１領域内になく、さらに測定ヘッドが一定時間静止していた場合にコマンドを受け付けて実行することができる。

本発明の位置計測方法において、コマンドを受け付けて実行する工程では、一定時間内に測定ヘッドの方向の選択を複数回受け付け、各回で選択された方向の組み合わせに対応付けされたコマンドを受け付けて実行してもよい。このような構成によれば、複数回選択した測定ヘッドの方向の組み合わせに対応付けされたコマンドを処理することができる。

本発明の位置測定方法は、所定の座標系における位置の検出箇所を測定ヘッドで指定し、検出箇所の前記座標系での座標を対象物の位置として計測する位置計測方法であって、使用者によって入力手段が選択された場合、測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを受け付けて実行する工程を備えたことを特徴とする位置計測方法である。

このような構成によれば、使用者によって入力手段が選択された場合、測定ヘッドによる対象物の位置を計測する処理から、コマンドを送信する処理に切り替わる。このため、入力手段の選択に応じて測定とコマンド処理との切り替えが行われる。また、測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを処理するため、使用者は視線を外すことなく測定ヘッドの方向によって所望のコマンドを選択できる。

本発明の位置計測方法において、コマンドを受け付けて実行する工程では、使用者によって前記入力手段が選択された場合であって、距離センサによって測定した距離が所定の範囲内である場合に、コマンドを受け付けて実行してもよい。このような構成によれば、使用者によって入力手段が選択された場合であって、さらに測定ヘッドが使用者と近い場合にコマンドを受け付けて実行することができる。これにより、例えば測定ヘッドを胸の前に持ってこなければコマンド送信モードにならず、誤ってコマンドの送信をしてしまうことを防止することができる。

第１実施形態に係る位置計測装置の構成を例示する模式図である。 第１実施形態に係る位置計測装置のブロック構成図である。 第１の位置計測方法を例示するフローチャートである。 第２の位置計測方法を例示するフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、位置計測方法の具体例を示す模式図である。 使用者の正面からみた測定ヘッドの方向を例示する模式図である。 使用者の横からみた測定ヘッドの方向を例示する模式図である。 使用者の上からみた測定ヘッドの方向を例示する模式図である。 第２実施形態に係る位置測定装置のブロック構成図である。 位置計測方法を例示するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る位置計測装置の構成を例示する模式図である。
本実施形態に係る位置計測装置１は、アーム型の三次元測定装置である。位置計測装置１は、多関節アーム１５の先端に取り付けられた測定ヘッド１０と、所定の座標系での座標を取得する座標取得部２０と、測定ヘッド１０の方向を検出する方向検出部２５と、第１領域Ｒ１を記憶する領域記憶部３０と、各種の処理を実行する制御部４０と、を備える。

測定ヘッド１０の先端には棒状の測定プローブ１１が設けられる。測定プローブ１１の先端には球状の測定子１１ａが設けられる。この測定子１１ａを対象物ＯＢの検出箇所に接触させることで、接触点の座標を求めることができる。

また、測定ヘッド１０にはハンドル１２が設けられる。ハンドル１２は使用者ＵＳが測定ヘッド１０を持つ際の握り部分である。ハンドル１２にはボタン１２ａが設けられる。使用者ＵＳは、ボタン１２ａを押下することで、そのときの測定子１１ａの座標を得たり、各種処理の開始を指示することができる。

ここで、測定ヘッド１０には、接触式と非接触式とがある。そのうち、接触式の測定ヘッド１０としては、測定プローブ１１の測定子１１ａが物体に接触した際に位置信号を取得するタッチトリガープローブと、測定子１１ａを物体に接触させた状態でボタン１２ａを押下することにより位置信号を取得するハードプローブとが挙げられる。また、非接触式の測定ヘッド１０としては、レーザプローブが挙げられる。レーザプローブでは、棒状の測定プローブ１１の代わりに、レーザ光源及び受光素子が設けられる。レーザプローブの場合、例えばボタン１２ａを押下することでレーザ光源から対象物ＯＢにレーザ光が照射され、その反射光を受光素子で光電変換して位置信号を得る。本実施形態で適用される測定ヘッド１０は、ボタン１２ａを押下することで位置信号を取得するハードプローブまたはレーザプローブである。

多関節アーム１５は、例えば定盤１００の上に設置される。多関節アーム１５は、測定ヘッド１０を支持するとともに、ハンドル１２を持った使用者ＵＳの動きに応じて測定ヘッド１０を様々の位置、方向に移動できるよう構成される。多関節アーム１５は、例えば６軸を中心に回転動作可能になっている。多関節アーム１５には各軸に対する角度センサ１５１が設けられている。ハンドル１２を持った使用者ＵＳが測定ヘッド１０を移動させることで、各軸に対する角度センサ１５１から各軸に対する角度が出力される。

座標取得部２０は、角度センサ１５１から出力される角度の値などに基づき、測定ヘッド１０により指定された検出箇所の座標を演算して出力する。本実施形態では、Ｘ，Ｙ，Ｚの三次元座標系による座標を演算する。具体的には、測定ヘッド１０の測定子１１ａが対象物ＯＢの検出箇所に接触した際に角度センサ１５１から出力される角度やアームの長さ等を用いて測定子１１ａの接触点のＸ，Ｙ，Ｚの座標を演算する。

方向検出部２５は、測定ヘッド１０の方向を検出する部分である。測定ヘッド１０の方向とは、測定ヘッド１０の先端が向く方向であり、例えば、測定プローブ１１の根元から先端に向かう方向のことを言う。方向検出部２５は、角度センサ１５１から出力される角度の値などに基づき、測定ヘッド１０の先端が向く方向を演算して出力する。

領域記憶部３０は、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系での第１領域Ｒ１を記憶する部分である。領域記憶部３０は、例えばコンピュータＰＣの記憶領域に設けられる。第１領域Ｒ１は、対象物ＯＢの位置を測定するための領域である。

第１領域Ｒ１は、測定ヘッド１０を用いて設定することができる。例えば、第１領域Ｒ１を構成する複数のポイントＷ１〜Ｗ４の位置を測定ヘッド１０で指定する。これにより、複数のポイントＷ１〜Ｗ４によって構成される領域を第１領域Ｒ１として登録する。

例えば、第１領域Ｒ１が直方体領域である場合、定盤１００上の３つのポイントＷ１〜Ｗ３と、高さ方向（Ｚ軸方向）を決めるポイントＷ４とを指定することで、直方体領域の第１領域Ｒ１が設定される。なお、領域は直方体に限らず、円柱などの他の形状であってもよい。それぞれの形状を規定するためのポイントを指定することで、第１領域Ｒ１が設定される。

制御部４０は、座標取得部２０で取得した座標及び方向検出部２５で検出した方向に基づき各種の処理を実行する。座標取得部２０、方向検出部２５及び制御部４０は、例えばコンピュータで実行されるプログラム処理によって実現される。測定によって得られた座標はディスプレイ４５に表示される。使用者ＵＳは、測定ヘッド１０を用いて対象物ＯＢの位置を検出する検出箇所の指定を行うとともに、ディスプレイ４５に表示される内容に沿って測定を進めていく。

本実施形態において、制御部４０は、後述する位置測定処理部と、コマンド処理部とを備える。制御部４０は、測定ヘッド１０によって指定された座標が第１領域Ｒ１内であるか否かに応じて処理の切り替えを行う。

図２は、第１実施形態に係る位置計測装置のブロック構成図である。
測定ヘッド１０から座標取得部２０には測定子１１ａが対象物ＯＢなどに接触した際に座標取得信号が出力される。この座標取得信号は、ボタン１２ａを押下したタイミングでも出力される。測定ヘッド１０には、測定ヘッド１０と使用者ＵＳとの距離を測定する距離センサ１８が設けられていてもよい。距離センサ１８としては、例えば指向性を持ち、使用者ＵＳの特定部位（例えば、胸部）までの距離を測定可能なセンサが用いられる。

座標取得部２０は、角度センサ１５１から出力される角度の情報を受ける。座標取得部２０は、測定ヘッド１０から出力された座標取得信号を受けたタイミングで角度センサ１５１から出力される角度の情報を受ける。そして、角度の情報などを用いて測定子１１ａのＸ，Ｙ，Ｚ座標系における座標を演算し、制御部４０へ出力する。

方向検出部２５は、角度センサ１５１から出力される角度の情報を受けて、測定ヘッド１０の方向を演算して制御部４０へ出力する。方向検出部２５は、測定ヘッド１０の方向を常に演算して制御部４０へ出力してもよいし、測定ヘッド１０により指定された座標が第１領域Ｒ１内にない場合に測定ヘッド１０の方向を演算して制御部４０へ出力するようにしてもよい。また、ボタン１２ａが押下されたタイミングや、測定ヘッド１０の位置が一定時間静止している場合に方向を演算して制御部４０へ出力するようにしてもよい。

領域記憶部３０には、予め第１領域Ｒ１を特定するための座標データが記憶される。第１領域Ｒ１は、位置計測装置１の設定によって変更可能である。

制御部４０は、位置測定処理部４１及びコマンド処理部４２を備える。位置測定処理部４１及びコマンド処理部４２は、コンピュータＰＣで実行されるプログラム処理によって実現してもよい。

制御部４０は、座標取得部２０から出力された座標が第１領域Ｒ１内である場合に位置測定処理部４１による処理を選択する。また、制御部４０は、座標取得部２０から出力された座標が第１領域Ｒ１内ではない場合にコマンド処理部４２による処理を選択する。

位置測定処理部４１は、対象物ＯＢの位置を測定する処理を実行する。すなわち、位置測定処理部４１は、座標取得部２０から出力された座標を、対象物ＯＢの検出箇所での測定結果として登録する処理を行う。コンピュータＰＣでは、対象物ＯＢの三次元位置を測定するためのプログラムが実行される。位置測定処理部４１は、このプログラムにおける測定結果の入力として、座標取得部２０から出力された座標の値を入力する処理を行う。

一方、コマンド処理部４２は、方向検出部２５で検出した測定ヘッド１０の方向に対応付けされたコマンドを受け付けて実行する処理を行う。測定ヘッド１０の方向とコマンドとの対応付けは、予めコンピュータＰＣなどに登録されている。コマンド処理部４２は、測定ヘッド１０の方向に応じて所定のコマンドを実行する処理を行う。例えば、方向「下」に「取り消し」コマンドが対応付けされている場合、測定ヘッド１０が「下」を向いていると、コマンド処理部４２はコンピュータＰＣに対して「取り消し」コマンドを送る。また、方向「上」に「開始／終了」コマンドが対応付けされている場合、測定ヘッド１０が「上」を向いていると、コマンド処理部４２はコンピュータＰＣにプログラムの「開始／終了」コマンドを送る。

このように、本実施形態に係る位置計測装置１では、測定ヘッド１０によって指定された検出箇所が第１領域Ｒ１内にある場合には対象物ＯＢの位置を測定する処理が行われ、検出箇所が第１領域Ｒ１内ではない場合にはコンピュータＰＣに対するコマンドを実行する処理が行われる。すなわち、本実施形態に係る位置計測装置１によれば、測定ヘッド１０の位置に応じて、対象物ＯＢの位置測定と、コンピュータＰＣに対するコマンド実行とを容易に切り替えることができる。しかも、コマンドを実行する処理では、測定ヘッド１０の方向に対応付けされたコマンドを送ることができる。これにより、使用者ＵＳはコンピュータＰＣを参照しなくても測定ヘッド１０の先端の向きを変えるだけで、コンピュータＰＣに対して所望のコマンドを送ることができるようになる。

次に、本実施形態に係る位置計測装置１による位置計測方法について、２つの例を挙げて説明する。
図３は、第１の位置計測方法を例示するフローチャートである。
先ず、ステップＳ１０１に表したように、測定ヘッド１０による測定が指示されたか否かを判断する。具体的には、ハンドル１２のボタン１２ａが押下された場合、位置測定の指示があったと判断する。位置測定の指示がない場合には測定ヘッド１０の移動中であるとして処理を終了する。

位置測定の指示がされた場合には、ステップＳ１０２に表したように、座標の演算を行う。座標は、検出箇所が指定されたタイミングで角度センサ１５１から得られる角度の情報などに基づき座標取得部２０によって演算される。

次に、ステップＳ１０３に表したように、第１領域Ｒ１内であるか否かの領域判定を行う。すなわち、制御部４０は、座標取得部２０で演算して得た座標がＸ，Ｙ，Ｚ座標系で予め設定された第１領域Ｒ１内に属するか、属しないかを判断する。座標が第１領域Ｒ１内に属する場合には、ステップＳ１０４に表した位置測定処理を行う。位置測定処理では、座標取得部２０で演算して得た座標を対象物ＯＢの検出箇所での座標として処理する。

一方、座標が第１領域Ｒ１内に属していない場合には、ステップＳ１０５に表したように、距離が一定範囲内か否かの判断を行う。すなわち、距離センサ１８によって測定ヘッド１０と使用者ＵＳとの距離を測定し、この距離が予め設定された一定の範囲内であるか否かを判断する。距離が一定範囲内でない場合には処理を終了する。

一方、距離が一定範囲内である場合、ステップＳ１０６に表したように、方向検出部２５によって測定ヘッド１０の方向を演算する。そして、ステップＳ１０７に表したコマンド送信処理を行う。コマンド送信処理では、測定ヘッド１０の方向に対応付けされたコマンドをコンピュータＰＣに送信する処理を行う。

このような処理によって、使用者ＵＳは、測定ヘッド１０により指定する位置に応じて対象物ＯＢの位置の測定と、測定ヘッド１０の方向に対応付けされたコマンドのコンピュータＰＣへの送信処理とを的確に切り替えることができるようになる。

図４は、第２の位置計測方法を例示するフローチャートである。
先ず、ステップＳ２０１に表したように、測定ヘッド１０の座標を計算する。座標は、角度センサ１５１から得られる角度の情報などに基づき座標取得部２０によって演算される。

次に、ステップＳ２０２に表したように、計算した座標が第１領域Ｒ１内である否かを判断する。制御部４０は、座標取得部２０で演算して得た座標がＸ，Ｙ，Ｚ座標系で予め設定された第１領域Ｒ１内に属するか否かを判断する。

座標が第１領域Ｒ１内に属する場合には、ステップＳ２０３に表したように、測定ヘッド１０による測定が指示されたか否かを判断する。具体的には、ハンドル１２のボタン１２ａが押下された場合、位置測定の指示があったと判断する。位置測定の指示がない場合には測定ヘッド１０の移動中であるとして処理を終了する。

測定ヘッド１０によって位置測定の指示がされた場合には、ステップＳ２０４に表した位置測定処理を行う。位置測定処理では、座標取得部２０で演算して得た座標を対象物ＯＢの検出箇所での座標として処理する。

一方、ステップＳ２０２において、座標が第１領域Ｒ１内に属していないと判断した場合、ステップＳ２０５に表したように、測定ヘッド１０のボタン１２ａが押下されたか否かを判断する。ボタン１２ａが押下されていない場合には測定ヘッド１０の移動中であるとして処理を終了する。

測定ヘッド１０のボタン１２ａが押下された場合には、ステップＳ２０６に表したように、距離が一定範囲内か否かの判断を行う。すなわち、距離センサ１８によって測定ヘッド１０と使用者ＵＳとの距離を測定し、この距離が予め設定された一定の範囲内であるか否かを判断する。距離が一定範囲内でない場合には処理を終了する。

一方、距離が一定範囲内である場合、ステップＳ２０７で表したように、方向検出部２５によって測定ヘッド１０の方向を演算する。そして、ステップＳ２０８に表したコマンド送信処理を行う。コマンド送信処理では、測定ヘッド１０の方向に対応付けされたコマンドをコンピュータＰＣに送信する。

このような処理によって、使用者ＵＳは、測定ヘッド１０により指定する位置に応じて対象物ＯＢの位置の測定と、測定ヘッド１０の方向に対応付けされたコマンドのコンピュータＰＣへの送信処理とを的確に切り替えることができるようになる。

次に、位置計測方法の具体例について説明する。
図５（ａ）及び（ｂ）は、位置計測方法の具体例を示す模式図である。
先ず、予め、第１領域Ｒ１を領域記憶部３０に記憶しておく。第１領域Ｒ１は、例えばＸ，Ｙ，Ｚ座標系における領域として登録される。ここで、第１領域Ｒ１については、測定の対象物ＯＢよりも大きな領域に設定しておく。

位置計測を行うには、先ず、定盤１００の第１領域Ｒ１内に対象物ＯＢを載置する。そして、図５（ａ）に表したように、測定ヘッド１０の測定子１１ａを対象物ＯＢの位置を検出する箇所（検出箇所）に接触させる。測定子１１ａが対象物ＯＢに接触すると、座標取得信号が座標取得部２０に送られる。座標取得部２０では、座標取得信号を受けたタイミングで多関節アーム１５に取り付けられた角度センサ１５１の角度を受けて、検出箇所の座標を演算する。

座標取得部２０で演算して得た座標は第１領域Ｒ１内に属しているため、制御部４０は、位置測定処理部４１を選択する。位置測定処理部４１は、この座標を対象物ＯＢの位置計測結果としてコンピュータＰＣに登録する処理を行う。

測定ヘッド１０の測定子１１ａが対象物ＯＢの別の検出箇所と接触した場合、先と同様に、座標取得部２０で演算して得た座標が第１領域Ｒ１内であるとして、制御部４０は、位置測定処理部４１を選択する。位置測定処理部４１は、その座標を対象物ＯＢの位置計測結果としてコンピュータＰＣに登録する処理を行う。座標取得部２０で演算して得た座標が第１領域Ｒ１内である限り、その座標は対象物ＯＢの位置計測結果として取り扱われる。

図５（ｂ）に表したように、使用者ＵＳが測定ヘッド１０を第１領域Ｒ１の外側に移動させてボタン１２ａを押下したとする。これにより、測定ヘッド１０から座標取得部２０に信号が送られ、座標取得部２０では検出箇所の座標を演算する。

制御部４０は、座標取得部２０で演算して得た座標を受けて、この座標が第１領域Ｒ１内にはないことを判断する。そして、制御部４０は、距離センサ１８によって測定ヘッド１０と使用者ＵＳとの距離Ｌを測定する。この距離Ｌが一定範囲内であった場合、制御部４０は、コマンド処理部４２を選択する。このように、距離Ｌを測定することで、例えば測定ヘッド１０を胸の前に持ってこなければコマンドを送信するモードにならず、誤ってコマンドの送信をしてしまうことを防止することができる。

コマンド処理部４２は、方向検出部２５によって測定ヘッド１０の方向を検出する。そして、この検出された測定ヘッド１０の方向に対応付けされたコマンドをコンピュータＰＣに送る処理を行う。コンピュータＰＣは、コマンド処理部４２から送られたコマンドを受けて、このコマンドに基づく処理を実行する。

このように、使用者ＵＳは測定ヘッド１０で指定する検出箇所の位置によって、対象物ＯＢを測定するモードと、コンピュータＰＣを制御するモードとの切り替えを行うことができる。しかも、コンピュータＰＣを制御するモードでは、測定ヘッド１０の方向に対応付けされたコマンドを選択することができる。したがって、コンピュータＰＣのディスプレイ４５の表示を参照しなくても、コンピュータＰＣに対する制御を行うことが可能になる。

次に、測定ヘッド１０の方向とコマンドとの対応付けの具体例について説明する。
図６〜図８は、測定ヘッドの方向とコマンドとの対応付けを例示する模式図である。
図６には、使用者ＵＳの正面からみた場合の測定ヘッド１０の方向が模式的に表される。図６に表される方向Ｄ１〜Ｄ８のそれぞれは、使用者ＵＳの正面からみた平面に沿った方向である。方向Ｄ１〜Ｄ８のうち隣り合う２つの方向は、互いに４５°ずれている。

図７には、使用者ＵＳの横からみた場合の測定ヘッド１０の方向が模式的に表される。図７に表される方向Ｄ１１〜Ｄ１５のそれぞれは、使用者ＵＳの横からみた平面に沿った方向である。方向Ｄ１１〜Ｄ１５のうち隣り合う２つの方向は、互いに４５°ずれている。なお、方向Ｄ１１は、図６に表した方向Ｄ１と同じであり、方向Ｄ１５は図６に表した方向Ｄ５と同じである。

ここで、図７の方向Ｄ１２と図６の方向Ｄ２とを合成した方向は、図６の方向Ｄ３１として表され、図７の方向Ｄ１４と図６の方向Ｄ４とを合成した方向は、図６の方向Ｄ３２として表され、図７の方向Ｄ１４と図６の方向Ｄ６とを合成した方向は、図６の方向Ｄ３３として表され、図７の方向Ｄ１２と図６の方向Ｄ８とを合成した方向は、図６の方向Ｄ３４として表される。

図８には、使用者ＵＳの上からみた場合の測定ヘッド１０の方向が模式的に表される。図８に表される方向Ｄ２１〜Ｄ２５のそれぞれは、使用者ＵＳの上からみた平面に沿った方向である。方向Ｄ２１〜Ｄ２５のうち隣り合う２つの方向は、互いに４５°ずれている。なお、方向Ｄ２１は、図６に表した方向Ｄ７と同じであり、方向Ｄ２５は図６に表した方向Ｄ３と同じであり、方向Ｄ２３は図７に表した方向Ｄ１３と同じである。

本実施形態では、測定ヘッド１０のこれら複数の方向のそれぞれにコマンドを対応付けしている。図６〜図８に表した例では、方向Ｄ１〜Ｄ８、方向Ｄ１２〜Ｄ１４、方向Ｄ２２、方向Ｄ２４、及び方向Ｄ３１〜Ｄ３４の１７通りのそれぞれに対してコマンドが対応付けされる。したがって、使用者ＵＳは、測定ヘッド１０を１７通りのいずれかの方向に向けることで、その方向に対応付けされたコマンドを選択することができる。

測定ヘッド１０の方向の決定については、１つの方向に対して所定の余裕度を持たせておくと良い。この場合、１つの方向の余裕度を含めた範囲が隣りの方向の余裕度を含めた範囲と重ならないようにする。また、１つの方向の余裕度を含めた範囲と、隣りの方向の余裕度を含めた範囲とが連続するように設定してもよい。

使用者ＵＳは、コンピュータＰＣにコマンドを送信したい場合、測定ヘッド１０を第１領域Ｒ１から外し、自らの体に近づけ、所望のコマンドに対応した方向を向けて例えばボタン１２ａを押下する。これにより、測定ヘッド１０の方向に対応付けされたコマンドがコンピュータＰＣに送信される。

コンピュータＰＣにコマンドを送信するタイミングとしては、ボタン１２ａの押下のほか、測定ヘッド１０を所望のコマンドに対応した方向に向けた状態で、一定時間静止したことをトリガーとしてコマンドを送信するようにしてもよい。

また、コンピュータＰＣや測定ヘッド１０にスピーカ、ブザー、ランプ等の報知手段を設けておき、コマンドの送信や、コンピュータＰＣから応答があった際にスピーカやブザー等から音（例えば、ビープ音）を出したり、ランプを点灯させるようにしてもよい。また、測定ヘッド１０に液晶ディスプレイ等の表示部を設けておき、送信したコマンド名や、コンピュータＰＣから送られる応答メッセージなどを表示するようにしてもよい。これにより、コンピュータＰＣに対してコマンドが送信されたことや、コンピュータＰＣからの応答の情報を使用者ＵＳに的確に知らせることができる。

上記では、１７通りの方向を設定し、これらの方向にコマンドを対応付けする例を説明したが、コマンドを対応付けする測定ヘッド１０の方向は１７通りに限定されない。使用者ＵＳの慣れや、コマンド数などによって適宜設定可能である。

また、コマンドは、複数の方向の組み合わせに対応付けて登録されていてもよい。この場合、測定ヘッド１０の方向の選択を一定時間内に複数回受け付け、各回で選択された方向の組み合わせに対応付けされたコマンドを送信する。例えば、測定ヘッド１０を方向Ｄ１に向けてボタン１２ａを押下した後、一定時間内に測定ヘッド１０を方向Ｄ２に向けてボタン１２ａを押下したとする。これにより、コマンド処理部４２は、選択された２つの方向Ｄ１及びＤ２の組み合わせに対応付けされたコマンドをコンピュータＰＣへ送信する。

また、コマンドは、同じ方向の複数回の選択に対応付けして登録されていてもよい。例えば、直前に指定したコマンドを取り消すなど、測定ヘッド１０を１つの方向に向けた状態で２度ボタン１２ａを押下することで（いわゆる、ダブルクリック）、その方向に対応付けられたコマンドの取り消しをコンピュータＰＣに指示するようにしてもよい。

さらに、測定ヘッド１０をある方向に向けた状態でボタン１２ａを押下し、そのままボタン１２ａを押下しつつ測定ヘッド１０の方向を変え、はじめにボタン１２ａを押下したときとは別の方向に測定ヘッド１０を向けた状態でボタン１２ａを離す、といった動作に対応付けしてコマンドを登録してもよい。

このように、測定ヘッド１０の方向や、複数回選択した際の各回の方向の組み合わせ、方向の選択とボタン１２ａの動作との関係に基づいてコマンドを登録しておくことで、使用者ＵＳにとって直観的でわかりやすいコマンド操作を実現することができる。

（第２実施形態）
図９は、第２実施形態に係る位置計測装置のブロック構成図である。
図９に表した第２実施形態に係る位置計測装置２は、図２に表した第１実施形態に係る位置計測装置１の領域記憶部３０を備えていない。また、位置計測装置２の制御部４０Ｂの動作及びボタン１２ｂの作用が、位置計測装置１の制御部４０の動作及びボタン１２ａの作用と相違する。他の構成は、第１実施形態に係る位置計測装置１と同様である。本実施形態で適用される測定ヘッド１０は、位置信号の取得に用いられるボタン１２ａを備えてないタッチトリガープローブである。

本実施形態に係る位置計測装置２において、制御部４０Ｂは、ボタン１２ｂが選択された場合にコマンド処理部４２による処理を選択し、ボタン１２ｂが選択されなかった場合に位置測定処理部４１による処理を選択する。すなわち、位置計測装置２では、座標取得部２０から出力された座標が第１領域Ｒ１内であるか否かにかかわらず、ボタン１２ｂの操作に応じて対象物ＯＢの三次元位置を測定する処理を行うか、コンピュータＰＣへコマンドを送信する処理を行うかの切り替えが行われる。

タッチトリガープローブを用いた測定ヘッド１０では、測定子１１ａが物体に接触したタイミングで位置測定処理部４１による位置の測定が行われる。一方、測定子１１ａが何らかに接触していない状態でボタン１２ｂが押下されると、対象物ＯＢを測定するモードからコンピュータＰＣにコマンドを送信するモードへと切り替わる。そして、ボタン１２ｂを押下した際の測定ヘッド１０の方向に対応したコマンドがコンピュータＰＣへ送信される。したがって、使用者ＵＳは、測定子１１ａが第１領域Ｒ１内にあるか否かにかかわらず、好みの位置でボタン１２ｂを押下することにより、ボタン１２ｂを押下した際の測定ヘッド１０の方向に対応したコマンドをコンピュータＰＣへ送ることが可能になる。

制御部４０は、距離センサ１８によって測定ヘッド１０と使用者ＵＳとの距離を測定し、この距離が一定範囲内であった場合にコマンドをコンピュータＰＣへ送信するよう制御してもよい。これにより、例えば測定ヘッド１０を胸の前に持ってこなければコマンドを送信するモードにならず、誤ってコマンドの送信をしてしまうことを防止することができる。

次に、本実施形態に係る位置計測装置２による位置計測方法について説明する。
図１０は、位置計測装置２による位置計測方法を例示するフローチャートである。
先ず、ステップＳ３０１に表したように、方向検出指示の有無を判断する。方向検出指示の有無の判断は、使用者によってボタン１２ｂが選択されたか否かいによって行われる。ボタン１２ｂが選択されなかった場合には処理を終了する。

一方、ボタン１２ｂが選択された場合には、ステップＳ３０２に表したように、距離が一定範囲内か否かの判断を行う。すなわち、距離センサ１８によって測定ヘッド１０と使用者ＵＳとの距離を測定し、この距離が予め設定された一定の範囲内であるか否かを判断する。距離が一定範囲内でない場合には処理を終了する。

一方、距離が一定範囲内である場合、ステップＳ３０３に表したように、方向検出部２５によって測定ヘッド１０の方向を演算する。そして、ステップＳ３０４に表したコマンド送信処理を行う。コマンド送信処理では、測定ヘッド１０の方向に対応付けされたコマンドをコンピュータＰＣに送信する処理を行う。

このような処理によって、使用者ＵＳは、ボタン１２ｂを選択した場合にコマンドを送信するモードに切り替えて、測定ヘッド１０の方向に対応付けされたコマンドをコンピュータＰＣへ送ることができる。一方、ボタン１２ｂを選択しない場合には、測定ヘッド１０により対象物ＯＢの位置の測定する処理を行うことができる。つまり、使用者は、対象物ＯＢの位置を測定する作業を行っているあいだであっても、ボタン１２ｂを選択することで、コンピュータＰＣへコマンドを送信するモードに切り替えることができる。そして、測定ヘッド１０の方向に対応して送りたいコマンドを選択することが可能になる。

（変形例）
上記第２実施形態において適用されるボタン１２ｂは、第１実施形態において適用されるハードプローブやレーザプローブを用いた測定ヘッド１０に設けられていてもよい。すなわち、ハードプローブやレーザプローブを用いた測定ヘッド１０に、位置信号を得るためのボタン１２ａとともにコマンドを送信するためのボタン１２ｂを設けてもよい。これにより、ハードプローブやレーザプローブを用いた測定ヘッド１０であっても、使用者は任意のタイミングでボタン１２ｂを押下することで、コンピュータＰＣへコマンドを送信することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る位置計測装置１及び位置計測方法によれば、次のような効果がある。例えば、使用者ＵＳは、コンピュータＰＣのディスプレイ４５を参照しなくても、コンピュータＰＣに対してコマンドを送信することが可能となる。また、測定ヘッド１０の方向に対応したコマンドを送信することができ、コマンドを効率良く選択することができる。このため、離れた位置にコンピュータＰＣが配置されていても、そこまで出向いてコマンドを入力する必要がなく、作業効率が向上する。さらに、測定ヘッド１０の向きによってコマンドを送信できるため、コンピュータＰＣの操作や測定手順に不慣れな人でも感覚的な動作でコマンドを選択して、コンピュータＰＣを制御できる。特に、測定ヘッド１０の方向とコマンドとが対応付けされていることから、一連のコマンド動作を身体で覚えることができ、操作に慣れやすいというメリットがある。

このように、本実施形態に係る位置計測装置１及び位置計測方法によれば、測定ヘッド１０を用いて位置計測処理とコマンド処理とを的確に切り替えて所望の処理を実行することが可能になる。

なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、測定ヘッド１０に距離センサ１８を備える例を説明したが、距離センサ１８を備えていない構成でもよい。この場合、測定ヘッド１０と使用者ＵＳとの距離に関係なく、測定ヘッド１０の方向に対応付けされたコマンドを送信することになる。また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。

本発明は、多関節アーム１５を用いた三次元測定機以外でも、多関節アーム１５を用いない無線式の測定ヘッド１０を用いた三次元測定機であっても好適に利用できる。

１，２…位置計測装置
１０…測定ヘッド
１１…測定プローブ
１１ａ…測定子
１２…ハンドル
１２ａ，１２ｂ…ボタン
１８…距離センサ
２０…座標取得部
２５…方向検出部
３０…領域記憶部
４０，４０Ｂ…制御部
４１…位置測定処理部
４２…コマンド処理部
ＯＢ…対象物
Ｒ１…第１領域
ＵＳ…使用者

Claims (12)

1. 所定の座標系における位置の検出箇所を指定する測定ヘッドと、
   前記測定ヘッドにより指定された前記検出箇所の前記座標系での座標を取得する座標取得部と、
   前記測定ヘッドの方向を検出する方向検出部と、
   前記座標取得部で取得した座標に基づき処理を実行する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記座標取得部で取得した座標に基づき対象物の位置を測定する処理を実行する位置測定処理部と、
   前記方向検出部で検出した前記測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを受け付けて実行するコマンド処理部と、
   を備えたことを特徴とする位置計測装置。
2. 前記座標系での第１領域を記憶する領域記憶部をさらに備え、
   前記位置測定処理部は、前記座標取得部で取得した座標が前記第１領域内である場合、前記対象物の位置を測定する処理を実行し、
   前記コマンド処理部は、前記座標取得部で取得した座標が前記第１領域内ではない場合、前記方向検出部で検出した前記測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを受け付けて実行することを特徴とする請求項１記載の位置計測装置。
3. 前記測定ヘッドと使用者との距離を測定する距離センサをさらに備え、
   前記コマンド処理部は、前記座標取得部で取得した座標が前記第１領域内でない場合であって、前記距離センサによって測定した距離が所定の範囲内である場合に、前記コマンドを受け付けて実行することを特徴とする請求項２に記載の位置計測装置。
4. 前記コマンド処理部は、使用者によって入力手段が選択された際の前記測定ヘッドの方向に対応付けされた前記コマンドを受け付けて実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の位置計測装置。
5. 前記入力手段は、前記位置測定処理部による位置の測定を実行するために用いられることを特徴とする請求項４記載の位置計測装置。
6. 所定の座標系における位置の検出箇所を測定ヘッドで指定する工程と、
   前記測定ヘッドにより指定された前記検出箇所の前記座標系での座標を座標取得部で取得する工程と、
   前記座標取得部で取得した座標が前記座標系での第１領域内である場合、対象物の位置を測定する処理を実行し、前記座標取得部で取得した座標が前記第１領域内ではない場合、前記測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを受け付けて実行する工程と、
   を備えたことを特徴とする位置計測方法。
7. 前記コマンドを受け付けて実行する工程では、前記座標取得部で取得した座標が前記第１領域内でない場合であって、前記測定ヘッドと使用者との距離が所定の範囲内である場合に、前記コマンドを受け付けて実行することを特徴とする請求項６記載の位置計測方法。
8. 前記コマンドを受け付けて実行する工程では、使用者によって入力手段が選択された際の前記測定ヘッドの方向に対応付けされた前記コマンドを受け付けて実行することを特徴とする請求項６または７に記載の位置計測方法。
9. 前記コマンドを受け付けて実行する工程では、前記測定ヘッドの位置が一定時間静止していた際に前記測定ヘッドの方向に対応付けされた前記コマンドを受け付けて実行することを特徴とする請求項６または７に記載の位置計測方法。
10. 前記コマンドを受け付けて実行する工程では、一定時間内に前記測定ヘッドの方向の選択を複数回受け付け、各回で選択された方向の組み合わせに対応付けされた前記コマンドを受け付けて実行することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の位置計測方法。
11. 所定の座標系における位置の検出箇所を測定ヘッドで指定し、前記検出箇所の前記座標系での座標を対象物の位置として計測する位置計測方法であって、
    使用者によって入力手段が選択された場合、前記測定ヘッドの方向に対応付けされたコマンドを受け付けて実行する工程を備えたことを特徴とする位置計測方法。
12. 前記コマンドを受け付けて実行する工程では、使用者によって前記入力手段が選択された場合であって、前記測定ヘッドと前記使用者との距離が所定の範囲内である場合に、前記コマンドを受け付けて実行することを特徴とする請求項１１記載の位置計測方法。

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