JP6387251B2 - 位置計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータなどの外部機器に対して情報の入力及び外部機器から送られた情報の出力を行う情報入出力装置、情報入出力方法及び位置計測装置に関する。

三次元測定システムなどの位置計測装置においては、測定ヘッドに設けられた測定プローブを対象物に接触させたり、測定ヘッドから対象物に例えばライン状のレーザ光を対象物に向けて照射したりして計測箇所を指定し、その計測箇所での三次元位置を取得している。特許文献１に記載の位置計測装置においては、コンピュータ上で稼働するＣＡＤソフトウェアに読み込まれた設計モデルがコンピュータのディスプレイに表示される。そして、測定によって得られたデータをディスプレイの設計モデル上に表示させている。

また、特許文献２に記載の座標測定機においては、画像プロジェクタを含むデバイスを備えており、視覚的な手引き情報や測定結果を画像プロジェクタから部品上に投影している。

特表２０１１−５１９４１９号公報 特表２０１３−５１７５００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、使用者はコンピュータのディスプレイに表示される内容を確認するため、計測の対象物から目を離さなければならず、作業効率の低下を招く。また、携帯端末を利用することも考えられるが、携帯端末では表示サイズが小さく見にくい。また、コンピュータのディスプレイが離れた位置にあったり、ディスプレイが対象物の陰になったりしていると、表示される情報を参照することが困難になる。

また、特許文献２に記載の技術においては、画像プロジェクタによって情報を部品上に投影することはできるものの、コンピュータなどの外部機器を操作するときは、その都度測定ヘッドから手を離して操作する必要がある。このため、コンピュータが離れた位置にあると、設置場所まで移動してディスプレイを見ながらキーボードやマウスを操作しなければならない。

本発明の目的は、コンピュータ等の外部装置から送られる情報を見やすく表示するとともに、外部装置を効率良く操作することができる情報入出力装置、情報入出力方法及び位置計測装置を提供することである。

本発明の情報入出力装置は、本体筐体と、本体筐体に設けられ、外部機器から送られるポインタを含んだ画像を映像として投影面に投射する映像出力部と、本体筐体の向きの相対的な角度ずれを検出する角度センサと、角度センサで検出した角度ずれに基づき映像の投影面での投射位置を制御する制御部と、を備える。制御部は、角度センサで検出した角度ずれに基づいて、投影面での画像の位置ずれを相殺するように画像の投射位置を補正する画像位置補正部と、角度センサで検出した角度ずれに基づいて、投影面でのポインタの移動方向及び移動量を演算し、画像に対してポインタを移動方向及び移動量で移動させる指示を外部機器に送るポインタ制御部と、を備える。

このような構成によれば、外部機器から送られる画像が映像として投影面に映し出されるため、外部機器から送られる情報を好みの位置及びサイズで参照することができる。また、本体筐体の向きが変化しても投影面に映し出された画像の位置ずれが相殺されるため、投影面上で画像の表示位置を固定しておくことができる。一方、ポインタは本体筐体の向きに応じて移動するため、投影面に固定して表示された画像上で本体筐体の向きに合わせてポインタを移動させることができるようになる。

本発明の情報入出力装置において、画像位置補正部は、映像出力部による映像の投射開始から予め定められた一定時間を経過した段階での画像の投影面での位置を基準として画像の位置ずれを相殺するように画像の投射位置を補正してもよい。このような構成によれば、使用者が本体筐体を一定時間動かさないことをトリガーとして、投影面上に画像を固定しておくことができるようになる。

本発明の情報入出力装置において、入力手段をさらに備えていてもよい。入力手段としては、例えば本体筐体に設けられたボタンである。また、画像位置補正部は、入力手段が選択された際に投影面に投射された画像の投影面での位置を基準として画像の位置ずれを相殺するように画像の投射位置を補正してもよい。このような構成によれば、使用者が入力手段を選択したことをトリガーとして、投影面上に画像を固定しておくことができるようになる。

本発明の情報入出力装置において、本体筐体に設けられ、本体筐体から投影面までの距離を測定する測距部をさらに備えていてもよい。画像位置補正部は、角度センサで検出した角度ずれと、測距部で測定した距離とを用いて画像の投射位置の補正量を演算し、ポインタ制御部は、角度センサで検出した角度ずれと、測距部で測定した距離とを用いてポインタの移動方向及び移動量を演算してもよい。このような構成によれば、本体筐体の角度と投影面までの距離とによって精度良く画像の位置ずれの補正及びポインタの移動を行うことができるようになる。

本発明の情報入出力方法は、外部機器から送られたポインタを含んだ画像を、本体筐体に設けられた映像出力部から映像として投影面に投射する工程と、本体筐体の向きの相対的な角度ずれを角度センサで検出する工程と、角度センサで検出した角度ずれに基づいて投影面での画像の位置ずれを相殺するように画像の投射位置を補正する工程と、角度センサで検出した角度ずれに基づいて投影面でのポインタの移動方向及び移動量を演算し、画像に対してポインタを移動方向及び移動量で移動させる指示を外部機器に送る工程と、備える。

このような構成によれば、外部機器から送られるポインタを含んだ画像を映像として投影面に映し出すため、外部機器から送られる情報を好みの位置及びサイズで参照させることができる。また、本体筐体の向きが変化しても投影面に映し出された画像の位置ずれが相殺されるため、投影面上で画像の表示位置を固定しておくことができる。一方、ポインタは本体筐体の向きに応じて移動するため、投影面に固定して表示された画像上で本体筐体の向きに合わせてポインタを移動させることができるようになる。

本発明の位置計測装置は、対象物の位置を計測するための検出箇所を指定する測定ヘッドと、測定ヘッドに設けられ、外部機器から送られるポインタを含んだ画像を映像として投影面に投射する映像出力部と、測定ヘッドの向きの相対的な角度ずれを検出する角度センサと、測定ヘッドによる対象物の位置の計測と、映像出力部による映像の投射とを制御する制御部と、を備える。制御部は、角度センサで検出した角度ずれに基づいて、投影面での画像の位置ずれを相殺するように画像の投射位置を補正する画像位置補正部と、角度センサで検出した角度ずれに基づいて、投影面でのポインタの移動方向及び移動量を演算し、画像に対してポインタを移動方向及び移動量で移動させる指示を外部機器に送るポインタ制御部と、を備える。

このような構成によれば、外部機器から送られるポインタを含んだ画像が映像として投影面に映し出されるため、外部機器から送られる情報を好みの位置及びサイズで参照することができる。また、測定ヘッドの向きが変化しても投影面に映し出された画像の位置ずれが相殺されるため、投影面上で画像の表示位置を固定しておくことができる。一方、ポインタは測定ヘッドの向きに応じて移動するため、投影面に固定して表示された画像上で測定ヘッドの向きに合わせてポインタを移動させることができるようになる。

本発明の位置計測装置において、制御部は、測定ヘッドの向きが対象物に向かう方向に向いている場合に測定ヘッドによる対象物の位置の計測を実行し、測定ヘッドの向きが対象物に向かう方向以外の方向に向いている場合に映像出力部による映像の投射を実行し、画像位置補正部は、映像出力部による映像の投射開始から予め定められた一定時間経過した段階での画像の投影面での位置を基準として画像の位置ずれを相殺するように画像の投射位置を補正してもよい。

このような構成によれば、測定ヘッドが対象物を向いているときは対象物の位置を計測する処理が行われ、測定ヘッドが対象物を向いていない場合には投影面にポインタを含む画像を表示する処理が行われる。したがって、使用者は、測定ヘッドの向きによって対象物の位置計測と、外部機器に対する情報入出力とを切り替えることができるようになる。

本発明の位置計測装置において、入力手段をさらに備えていてもよい。制御部は、入力手段が選択された際に映像出力部による映像の投射を実行し、画像位置補正部は、入力手段が選択された際に投影面に投射された画像の投影面での位置を基準として画像の位置ずれを相殺するように画像の投射位置を補正してもよい。

このような構成によれば、使用者は、入力手段の選択によって対象物の位置計測と、外部機器に対する情報入出力とを切り替えることができるようになる。

第１実施形態に係る情報入出力装置を例示する模式図である。 第１実施形態に係る情報入出力装置のブロック構成図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る情報入出力装置の動作を例示する模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、投射位置の補正について例示する模式図である。 第２実施形態に係る情報入出力方法の流れを説明するフローチャートである。 第２実施形態の他の例に係る情報入出力方法の流れを説明するフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、第３実施形態に係る位置計測装置を例示する模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第３実施形態に係る位置計測装置の動作を例示する模式図である。

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実施形態に係る情報入出力装置を例示する模式図である。
本実施形態に係る情報入出力装置１は、外部機器から送られる情報を出力するとともに、外部機器に情報を入力する装置である。外部機器の一例はコンピュータＰＣである。コンピュータＰＣと情報入出力装置１とは有線または無線によって接続され、互いに情報の送受信が行われる。情報入出力装置１は、本体筐体１０と、映像出力部２０と、角度センサ３０と、制御部４０と、を備える。

本体筐体１０には使用者が保持しやすいようにハンドル１１が設けられていてもよい。使用者はハンドル１１を握ることで本体筐体１０をしっかり保持することができる。ハンドル１１には、入力手段の一例であるボタン１２及び１３が設けられていてもよい。

映像出力部２０は、本体筐体１０の前面側に設けられる。映像出力部２０は、コンピュータＰＣから送られる画像Ｇを映像として投影面ＳＣに投射する部分である。映像出力部２０は、例えば小型のプロジェクタ装置を有する。

使用者は、本体筐体１０の前面を投影面ＳＣに向けることで、映像出力部２０から投射される画像Ｇを映し出すことができる。画像Ｇは、例えばコンピュータＰＣのディスプレイＤＰに表示されるウィンドウの画像Ｇ０と同じ情報である。画像Ｇ０には例えばウィンドウに表示されるアイコンや、マウス等の操作で移動可能なポインタＰ０が含まれる。画像Ｇには、画像Ｇ０と同様、例えばウィンドウに表示されるアイコンＩＣ及び、ポインタＰなどが含まれる。投影面ＳＣは、スクリーン、壁面、床面、机の板面、定盤の面、部品の表面など、映像を映し出せる面を有していればどのような場所であってもよい。

角度センサ３０は、本体筐体１０の向きにおける相対的な角度ずれを検出する。角度センサ３０は、例えば本体筐体１０の所定の位置を基準とした角度のずれを検出する。なお、角度センサ３０は、絶対的な基準軸に対する本体筐体１０の角度を検出するものであってもよい。

制御部４０は各部の制御を行う。特に、制御部４０は、角度センサ３０で検出した角度ずれに基づき映像出力部２０から投影面ＳＣに投射する映像の投影面ＳＣでの投射位置を制御する。本実施形態では、制御部４０による映像の投射位置の制御によって、コンピュータＰＣの情報を見やすい位置に表示できるとともに、ポインタＰの位置を容易に制御できるようになっている。

図２は、本実施形態に係る情報入出力装置のブロック構成図である。
映像出力部２０は、表示制御素子２１と、レンズ部２２と、駆動部２３とを有する。表示制御素子２１には、例えば液晶パネルやＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）ミラーが用いられる。レンズ部２２は、表示制御素子２１で形成される映像を投影面ＳＣに拡大投影する。駆動部２３は、表示制御素子２１の画素を駆動するとともに、図示しない光源を制御する。

制御部４０は、画像位置補正部４１と、ポインタ制御部４２とを有する。画像位置補正部４１は、角度センサ３０で検出した本体筐体１０の相対的な角度のずれから投影面ＳＣに投射する画像Ｇの位置を補正する。具体的には、角度センサ３０で検出した角度ずれに基づいて、投影面ＳＣでの画像Ｇの位置ずれを相殺するように画像Ｇの投射位置を補正する処理を行う。

画像位置補正部４１は、コンピュータＰＣから送られた情報ｉ１を受けて、画像Ｇの投影位置に補正を加えて駆動部２３に送る。駆動部２３は、補正後の信号に基づき表示制御素子２１を駆動する。これにより、表示制御素子２１からレンズ部２２を介して投影面ＳＣに投射される画像Ｇは、本体筐体１０が動いてもそのままの位置で固定された状態になる。なお、画像位置補正部４１は、表示制御素子２１やレンズ部２２の物理的な位置（角度など）を制御して、画像Ｇの投射位置を補正するようにしてもよい。

ポインタ制御部４２は、角度センサ３０で検出した本体筐体１０の相対的な角度のずれから投影面ＳＣでのポインタＰの移動方向及び移動量を演算し、この情報ｉ２をコンピュータＰＣに送信する処理を行う。コンピュータＰＣは、ポインタ制御部４２から送られたポインタＰの移動方向及び移動量の情報ｉ２を受けて、ポインタＰの画像Ｇ上での位置を移動させる。

本体筐体１０には、測距部５０が設けられていてもよい。測距部５０は、本体筐体１０から投影面ＳＣまでの距離を測定するセンサである。画像位置補正部４１は、測距部５０で測定した距離と、角度センサ３０で検出した角度とを用いて画像Ｇの投影面ＳＣ上での投影位置の補正量を正確に演算する。

制御部４０は、ボタン１２及び１３から送られる信号を受けて所定の処理を実行する。例えば、ボタン１３が押下された場合に、画像位置補正部４１及びポインタ制御部４２の処理を開始／解除を切り替えるよう制御してもよい。また、画像位置補正部４１及びポインタ制御部４２の処理が開始された後、ボタン１２が押下された場合には、ポインタＰの指し示すアイコンＩＣに対応付けされた処理を実行するようコンピュータＰＣに指示するようにしてもよい。

なお、画像位置補正部４１は、映像出力部２０による映像の投射開始から予め定められた一定時間を経過した段階で、画像Ｇの投射位置の補正処理を行うようにしてもよい。これにより、ボタン１３の操作にかかわらず、画像Ｇの投射位置を固定する処理を開始することができる。

次に、本実施形態に係る情報入出力装置１の動作の例を説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る情報入出力装置の動作を例示する模式図である。
図３（ａ）には、情報入出力装置１から投影面ＳＣに投射された画像Ｇが表される。画像Ｇの投射可能範囲ＲＡは、画像Ｇが実際に投射される範囲よりも広い。図３（ａ）に表した例では、投射可能範囲ＲＡのほぼ中央に画像Ｇが投射されている。ここで、図３（ａ）に示す画像Ｇの投射位置を基準として、例えば図３（ｂ）に表したように情報入出力装置１を左に向けたとする。情報入出力装置１の本体筐体１０の相対的な角度ずれは角度センサ３０によって検出され、画像位置補正部４１によって画像Ｇの投射位置の補正が行われる。この際、投射可能範囲ＲＡは左にずれるが、画像Ｇの位置を投射可能範囲ＲＡ内で右にずらす。これにより、画像Ｇの投影面ＳＣ上での投射位置は、本体筐体１０の向きの変化によって生じる位置ずれが相殺される。したがって、本体筐体１０の向きを変えても、あたかも投影面ＳＣ上で画像Ｇの投射位置が変わらないように見える。

一方、ポインタＰの投影面ＳＣでの移動方向及び移動量は、角度センサ３０によって検出された角度ずれに基づいて、ポインタ制御部４２からコンピュータＰＣに送信される。これにより、ポインタＰの投射位置は、本体筐体１０の向きに追従して左に移動することになる。

また、図３（ｂ）に表した状態から図３（ｃ）に表したように情報入出力装置１を右に向けたとする。この場合も同様に、投射可能範囲ＲＡは右にずれるが、画像Ｇの位置を投射可能範囲ＲＡ内で左にずらす。したがって、本体筐体１０の相対的な角度がずれても画像Ｇの投射位置は変わらない。一方、ポインタＰの投射位置は本体筐体１０の向きに追従して右に移動することになる。

つまり、投影面ＳＣに投射された画像Ｇの位置は、本体筐体１０を移動させても位置ずれが相殺されるため、見かけ上の表示位置は変化せず、ポインタＰの位置だけが本体筐体１０の向きに合わせて変化することになる。これにより、情報入出力装置１の使用者は、本体筐体１０の向きによってポインタＰの位置をコントロールできるようになる。

ここで、画像Ｇの投射位置の補正及びポインタＰの移動の処理について説明する。
図４（ａ）〜（ｃ）は、投射位置の補正について例示する模式図である。
先ず、図４（ａ）に表した画像Ｇの投射位置を基準とする。画像Ｇは、投射可能範囲ＲＡのほぼ中央に投影されている。この状態から本体筐体１０が左に向けられたとすると、投射可能範囲ＲＡ及び画像Ｇには投影面ＳＣ上においてΔｘに相当するずれ量が発生する。

画像位置補正部４１は、このΔｘに相当する画像Ｇのずれ量を相殺するように、画像Ｇの投射位置を補正する。すなわち、角度センサ３０で検出した角度ずれに基づいてΔｘを求め、Δｘを相殺するように画像Ｇの投射位置を補正する。図４（ｂ）に表したように、画像Ｇは投射可能範囲ＲＡ上において右にΔｘだけずらして投射される。これにより、画像Ｇは見かけ上、図４（ａ）に表した基準の位置と同じ位置に投射される。

一方、ポインタ制御部４２は、ポインタＰに対してΔｘに相当する移動方向及び移動量を演算し、コンピュータＰＣに送信する。コンピュータＰＣはこれを受けてポインタＰの位置を移動させる。投影面ＳＣに投射されるポインタＰの位置は、画像Ｇ上においてΔｘだけ移動した位置になる。このような処理により、図４（ｃ）に表したように、本体筐体１０の向きを変えても投影面ＳＣ上の画像Ｇの投射位置は変わらず、ポインタＰの投射位置のみがΔｘだけ移動することになる。

上記の例では、本体筐体１０を左に向けた場合の処理を説明したが、本体筐体１０をどのような向きに変えても同様な処理が行われる。したがって、使用者は、本体筐体１０の向きを変えることで、見かけ上、ポインタＰの位置を本体筐体１０の向きに追従させてコントロールできるようになる。

本実施形態によれば、使用者は本体筐体１０の前面を向けることで、好みの位置に画像Ｇ及びポインタＰの映像を投射させることができる。また、使用者は、画像Ｇ及びポインタＰの映像が投射された状態で、本体筐体１０の向きによりポインタＰを自由に移動させることができる。そして、ポインタＰを好みの位置にしてボタン１２を押下することにより、コンピュータＰＣのマウス操作と同様な処理を、投影面ＳＣに映し出された映像を参照して行うことが可能になる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る情報入出力方法について説明する。
図５は、本実施形態に係る情報入出力方法の流れを説明するフローチャートである。
なお、本実施形態に係る情報入出力方法は、先に説明した情報入出力装置１を用いて行う場合を例とする。

先ず、ステップＳ１０１に表したように、本体筐体１０の向きを判断する。すなわち、本体筐体１０の向きが、予め定められた範囲（以下、「設定範囲」と言う。）に入っているか否かを判断する。本体筐体１０が、位置計測装置の測定ヘッドであるとした場合、設定範囲とは、測定ヘッドが測定対象の方向を向いていると判断できる範囲のことである。本体筐体１０の向きがこの設定範囲内であった場合は（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、対象物を測定する動作中であるとして処理を終了する。一方、本体筐体１０の向きがこの設定範囲以外であった場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、すなわち、測定プローブの先端に向かうベクトルが設定範囲外を向いている場合、ステップＳ１０２へ進み、本体筐体１０が一定時間同じ方向を向いているか否かを判断する。一定時間同じ方向を向いているか否かは、本体筐体１０が一定時間、その方向の許容範囲内に入っているか否かによって判断される。

一定時間同じ方向を向いていない場合には（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理を終了する。一方、一定時間同じ方向を向いている場合には（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に表したように、本体筐体１０の向いている方向を画像Ｇの投射方向に基準として記憶する処理を行う。この処理は、投影位置制御部４１によって行われる。次に、ステップＳ１０４に表したように、映像出力部２０から画像Ｇを映像として投影面ＳＣに投射する処理を行う。これにより、本体筐体１０の前面から投影面ＳＣに画像Ｇが映し出される。この処理では、本体筐体１０の相対的な角度ずれを角度センサ３０で検出し、検出した角度ずれに基づいて画像Ｇの位置ずれを相殺するよう投射位置の補正を行う。この補正によって、本体筐体１０の向きが変わっても画像Ｇの投射位置は固定されることになる。

次に、ステップＳ１０５に表したように、この状態で本体筐体１０の向きに追従させてポインタＰの位置を移動する制御を行う。すなわち、角度センサ３０で検出した角度ずれに基づいて、投影面ＳＣでのポインタＰの移動方向及び移動量を演算し、その移動方向及び移動量だけ画像Ｇに対してポインタＰを移動させる指示をコンピュータＰＣに送る。これにより、本体筐体１０の向きによってポインタＰの位置が変化することになる。

次に、ステップＳ１０６に表したように、ボタン１２が押下された場合の処理を実行する。これにより、コンピュータＰＣのマウス操作と同様な処理が、投影面ＳＣに投射された画像Ｇ及びポインタＰを用いることで実行される。

次に、ステップＳ１０７に表したように、本体筐体１０の向きを判断する。そして、本体筐体１０の向きが、予め定められた画像Ｇの投射許容範囲に入っている場合には（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、ステップＳ１０４へ戻り、以降の処理を繰り返す。一方、本体筐体１０の向きが、予め定められた画像Ｇの投射許容範囲に入っていない場合には（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８へ進み、映像出力部２０から投影面ＳＣへの映像の投射を終了する。

このような本実施形態によれば、使用者は、本体筐体１０を所定の方向に向けることで画像Ｇを投影面ＳＣに投射させることができる。また、使用者は、画像Ｇが投射された状態で、本体筐体１０の向きによりポインタＰを自由に移動させることができ、コンピュータＰＣに対してポインタＰの指示する処理を実行させることが可能になる。

〔第２実施形態の他の例〕
次に、第２実施形態の他の例について説明する。
図６は、第２実施形態の他の例に係る情報入出力方法の流れを説明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、本体筐体１０のボタン１３が押下されたか否かを判断する。ボタン１３が押下されていない場合には（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、処理を終了する。一方、ボタン１３が押下された場合には（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２に表したように、ボタン１３が押下されたときの本体筐体１０の向いている方向を画像Ｇの投射方向の基準として記憶する処理を行う。この処理は、投影位置制御部４１によって行われる。次に、ステップＳ２０３〜ステップＳ２０５の処理を行う。

ステップＳ２０３〜ステップＳ２０５の処理は、図５に表したステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の処理と同じである。すなわち、コンピュータＰＣから送られた画像Ｇが投影面ＳＣに投射され、画像Ｇの投射位置は固定された状態で、本体筐体１０の向きに追従してポインタＰの位置を移動させる。そして、ボタン１２が押下された場合には、ポインタＰの指し示すアイコンＩＣに対応付けされた指示をコンピュータＰＣに対して送る処理を実行する。

次に、ステップＳ２０６では、ボタン１３が押下されたか否かを判断する。ボタン１３が押下されていない場合には（ステップＳ２０６；Ｎｏ）、ステップＳ２０３へ戻り、以降の処理を繰り返す。一方、ボタン１３が押下された場合には（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７へ進み、映像出力部２０から投影面ＳＣへの映像の投射を終了する。

このような本実施形態によれば、使用者は、ボタン１３の押下によって画像Ｇを投影面ＳＣに投射させることができる。また、使用者は、画像Ｇが投射された状態で、本体筐体１０の向きによりポインタＰを自由に移動させることができ、コンピュータＰＣに対してポインタＰの指示する処理を実行させることが可能になる。

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る位置計測装置について説明する。
図７（ａ）及び（ｂ）は、第３実施形態に係る位置計測装置を例示する模式図である。
図７（ａ）に表したように、本実施形態に係る位置計測装置２は、アーム型の三次元測定装置である。位置計測装置２は、多関節アーム７０の先端に取り付けられた測定ヘッド６０を備える。位置計測装置２は、測定ヘッド６０によって対象物ＯＢの計測箇所を指定することで、指定した計測箇所の三次元座標を取得する。測定ヘッド６０は、接触または非接触によって対象物ＯＢの計測箇所を指定することができる。

位置計測装置２は、外部機器であるコンピュータＰＣと有線または無線によって接続される。コンピュータＰＣでは位置計測のためのプログラムが実行される。このプログラムに従い対象物ＯＢの所定箇所の三次元座標を計測していく。

図７（ｂ）には測定ヘッド６０の構成が表される。測定ヘッド６０は、本体筐体１０と測定プローブ６１とを備える。接触式の三次元測定装置では、測定プローブ６１として棒状のプローブ６１ａの先端に球状の測定子６１ｂが設けられる。図示しないが、非接触式の三次元測定装置では、本体筐体１０にレーザ光の送受信部が設けられる。

本体筐体１０には、先に説明した映像出力部２０、角度センサ３０及び制御部４０が設けられる。本体筐体１０にはハンドル１１が設けられ、このハンドル１１にボタン１２及び１３が設けられる。制御部４０は、画像位置補正部４１と、ポインタ制御部４２とを有する。

次に、本実施形態に係る位置計測装置２の動作について説明する。
図８（ａ）及び（ｂ）は、位置計測装置の動作を例示する模式図である。
先ず、図８（ａ）に表したように、測定ヘッド６０の向き（例えば、測定プローブ６１の先端の方向）を計測の対象物ＯＢを含む領域Ａに向けた場合、位置計測装置２の制御部４０は、対象物ＯＢの位置を計測するモード（計測モード）を実行する。計測モードでは、使用者は測定ヘッド６０を対象物ＯＢに向けて計測箇所を指定する。例えば、接触式の測定ヘッド６０の場合、測定プローブ６１の測定子６１ｂを対象物ＯＢの計測箇所に接触させる。非接触式の測定ヘッド６０の場合、対象物ＯＢの計測箇所にレーザ光を照射する。

また、計測モードにおいて、制御部４０は映像出力部２０から対象物ＯＢを含む領域Ａに向けて計測に関する情報を投射する制御を行う。計測に関する情報は、例えばＣＡＤデータなどの設計情報や、計測箇所をガイドする支援情報、測定結果などである。

次に、図８（ｂ）に表したように、測定ヘッド６０の向きを領域Ａ以外の領域に向けた場合、位置計測装置２の制御部４０は、対象物ＯＢの位置を計測する計測モードではなく、コンピュータＰＣにコマンドを送信するモード（コマンドモード）を実行する。

ここで、使用者が測定ヘッド６０を領域Ａ以外の領域に向けても、直ぐに計測モードからコマンドモードへ移行したくない場合もある。そこで、測定ヘッド６０の向きが一定時間以上、領域Ａ以外の領域を向いている場合に計測モードからコマンドモードへ移行するようにする。なお、使用者が測定ヘッド６０を領域Ａ以外の領域に向けてボタン１３を押した場合に、計測モードからコマンドモードへ移行するようにしてもよい。

コマンドモードに移行した場合、制御部４０は、コンピュータＰＣから送られる画像Ｇを映像出力部２０から投影面ＳＣに投射する制御を行う。これにより、投影面ＳＣにはコンピュータＰＣのディスプレイＤＰに表示される画像Ｇが投射されることになる。

コマンドモードでは、使用者は測定ヘッド６０を移動させることで投影面ＳＣに投射されたポインタＰの位置を変化させることができる。すなわち、コマンドモードでは、測定ヘッド６０の相対的な角度ずれを角度センサ３０で検出し、検出した角度ずれに基づいて、画像Ｇの位置ずれを相殺するよう画像位置補正部４１によって投射位置の補正が行われる。この補正によって、測定ヘッド６０の向きが変わっても画像Ｇの投射位置は固定されることになる。

一方、ポインタＰの移動方向及び移動量は、角度センサ３０によって検出された角度ずれに応じてポインタ制御部４２からコンピュータＰＣに送信される。これにより、ポインタＰの投射位置は、測定ヘッド６０の向きに追従して移動することになる。

使用者は、投影面ＳＣに投射されたコンピュータＰＣの画像Ｇを参照し、測定ヘッド６０の向きによってポインタＰを移動させる。そして、ポインタＰを画像Ｇの所望のアイコンの上に移動させた状態でボタン１２を押下すると、ポインタＰで示されたアイコンに対応したコマンドが制御部４０からコンピュータＰＣに送られる。これにより、コンピュータＰＣのマウス操作と同様な処理が、投影面ＳＣに投射された画像Ｇ及びポインタＰを用いることで実行される。

なお、使用者が測定ヘッド６０の向きを再び領域Ａに向けた場合には、コマンドモードを解除して計測モードへ移行されることになる。

このような本実施形態によれば、使用者は、測定ヘッド６０の向きによって計測モードとコマンドモードとを自由に切り替えることができる。また、コマンドモードでは、投影面ＳＣに投射されたコンピュータＰＣの画像Ｇを参照しながら、測定ヘッド６０の向きによってポインタＰの位置をコントロールすることができる。このため、コンピュータＰＣが離れた位置に置かれていても、対象物ＯＢの近傍にコンピュータＰＣの画像Ｇを投影して、そのまま測定ヘッド６０によってポインタＰの位置を移動させることができる。使用者は、対象物ＯＢの計測に集中しつつ、立ち位置を大きく移動することなくコンピュータＰＣをコントロールすることが可能になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、コンピュータＰＣ等の外部装置から送られる情報を見やすく表示するとともに、外部装置を効率良く操作することが可能になる。例えば、使用者は、コンピュータＰＣが離れた位置に設置されている場合であっても、コンピュータＰＣの画像Ｇを近くに投射させることができ、投射された映像を参照してポインタＰを自由に移動させ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、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７０を用いた三次元測定機以外でも、多関節アーム７０を用いなくても測定ヘッド６０の向きを検出できる構成であればどのような測定機であっても好適に利用できる。

１…情報入出力装置
２…位置計測装置
１０…本体筐体
２０…映像出力部
３０…角度センサ
４０…制御部
４１…画像位置補正部
４２…ポインタ制御部
５０…測距部
６０…測定ヘッド
Ｇ…画像
ＯＢ…対象物
Ｐ…ポインタ

Claims (3)

1. 対象物の位置を計測するための検出箇所を指定する測定ヘッドと、
   前記測定ヘッドに設けられ、外部機器から送られる画像及びポインタの情報を映像として投影面に投射する映像出力部と、
   前記測定ヘッドの向きの相対的な角度ずれを検出する角度センサと、
   前記測定ヘッドによる前記対象物の位置の計測と、前記映像出力部による前記映像の投射とを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記角度センサで検出した前記角度ずれに基づいて、前記投影面での前記画像の位置ずれを相殺するように前記画像の投射位置を補正する画像位置補正部と、
   前記角度センサで検出した前記角度ずれに基づいて、前記投影面での前記ポインタの移動方向及び移動量を演算し、前記画像に対して前記ポインタを前記移動方向及び前記移動量で移動させる指示を前記外部機器に送るポインタ制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記測定ヘッドの向きが前記対象物に向かう方向に向いている場合に前記測定ヘッドによる前記対象物の位置の計測を実行し、前記測定ヘッドの向きが前記対象物に向かう方向以外の方向に向いている場合に前記映像出力部による前記映像の投射を実行することを特徴とする位置計測装置。
2. 前記画像位置補正部は、前記映像出力部による前記映像の投射開始から予め定められた一定時間経過した段階での前記画像の前記投影面での位置を基準として前記画像の位置ずれを相殺するように前記画像の投射位置を補正することを特徴とする請求項１記載の位置計測装置。
3. 前記測定ヘッドに設けられたボタンをさらに備え、
   前記制御部は、前記ボタンが選択された際に前記映像出力部による前記映像の投射を実行し、
   前記画像位置補正部は、前記ボタンが選択された際に前記投影面に投射された前記画像の前記投影面での位置を基準として前記画像の位置ずれを相殺するように前記画像の投射位置を補正することを特徴とする請求項１記載の位置計測装置。

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