取り外し可能なアクセサリを有する座標測定機
可搬型の関節アーム座標測定機（１００）が、提供される。座標測定機（１００）は、アーム部（１０４）とともに基部（１１６）を含む。プローブ端（４０１）が、基部（１１６）から遠位にある、アーム部（１０４）の端部に結合される。プローブ端（４０１）は、締め具（４３８）および第１のコネクタ（４２８）を有する。デバイス（４００）が、締め具（４３８）によってプローブ端（４０１）に取り外し可能なように結合され、デバイス（４００）は、締め具（４３８）がデバイス（４００）をプローブ端（４０１）に結合するときに第１のコネクタ（４２８）に係合するように構成された第２のコネクタ（４２９）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、座標測定機に関し、より詳細には、アクセサリデバイスが座標測定機に取り外し可能なように接続されることを可能にするコネクタを座標測定機のプローブ端に有する可搬型の関節アーム座標測定機（ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ ａｒｍ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年１月２０日に出願した仮出願第６１／２９６，５５５号、２０１０年６月１６日に出願した仮出願第６１／３５５，２７９号、および２０１０年６月４日に出願した仮出願６１／３５１，３４７号の利益を主張するものであり、これらの仮出願の内容は、それらの全体を本願に引用して援用する。
【０００３】
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かつ正確に確認するニーズが存在する部品の製造または生産に広く使用されている。可搬型のＡＡＣＭＭは、知られている据え付け式のまたは固定式で、コストが高く使用するのが比較的難しい測定設備と比べて、特に比較的複雑な部品の寸法の測定を実行するのにかかる総時間で、大きな改善を示す。通常、可搬型のＡＡＣＭＭのユーザは、単純に、測定されるべき部品または物体の表面に沿ってプローブを導く。次に、測定データが記録され、ユーザに提供される。場合によっては、データは、視覚的な形態、例えば、コンピュータスクリーン上の３次元（３Ｄ）の形態でユーザに提供される。その他の場合、データは、数字の形態でユーザに提供され、例えば、穴の直径を測定するとき、テキスト「直径＝１．００３４」がコンピュータスクリーン上に表示される。
【０００４】
先行技術の可搬型の関節アームＣＭＭの一例が、同一出願人による米国特許第５，４０２，５８２（‘５８２）号に開示されており、この米国特許は、その全体を本願に引用して援用する。‘５８２号特許は、一端に支持基部を、他端に測定プローブを有する手動操作式の関節アームＣＭＭを備える３Ｄ測定システムを開示する。同一出願人による米国特許第５，６１１，１４７（‘１４７）号は、類似の関節アームＣＭＭを開示しており、この米国特許は、その全体を本願に引用して援用する。‘１４７号特許においては、関節アームＣＭＭは、プローブ端の追加的な回転軸を含むいくつかの特徴を含み、それによって、２−２−２軸構成または２−２−３軸構成（後者は７軸アームである）のどちらかを有するアームを提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，４０２，５８２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６１１，１４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
既存のＣＭＭはそれらのＣＭＭの意図される目的に適してはいるが、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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、空間内の物体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（ＡＡＣＭＭ）が、提供される。ＡＡＣＭＭは、基部を含む。反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部であって、基部に回転可能に結合され、複数の接続されたアームセグメントを含み、各アームセグメントが、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、アーム部が、設けられる。測定デバイスが、第１の端部に結合される。電子回路が、少なくとも１つの位置トランスデューサから位置信号を受信し、測定デバイスの位置に対応するデータを提供する。プローブ端が、測定デバイスと第１の端部の間に配置され、プローブ端は、締め具および第１のコネクタを有する。デバイスが、締め具によってプローブ端に取り外し可能なように結合され、デバイスは、締め具がデバイスをプローブ端に結合するときに第１のコネクタに係合するように構成された第２のコネクタを有する。
【０００８】
本発明の別の実施形態によれば、空間内の物体の座標を測定するためのＡＡＣＭＭが、提供される。ＡＡＣＭＭは、反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部であって、複数の接続されたアームセグメントを含み、各アームセグメントが、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、アーム部を含む。測定デバイスが、第１の端部に結合される。電子回路が、少なくとも１つの位置トランスデューサから位置信号を受信し、測定デバイスの位置に対応するデータを提供する。筐体が、第１の端部と測定デバイスの間に配置される。第１のコントローラが、筐体内に配置される。第１の結合部が、筐体の片側に配置される。デバイスは、筐体に取り外し可能なように結合され、ハンドル部を有し、またデバイスは、第１の結合部に係合し、それによって、デバイスを筐体に固定するように構成された第２の結合部を一端に有する。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、空間内の物体の座標を測定するためのＡＡＣＭＭを動作させる方法が、提供される。方法は、反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部を設けるステップであって、アーム部が、複数の接続されたアームセグメントを含み、各アームセグメントが、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、ステップを含む。物体を測定するためのプローブ端が設けられ、プローブ端は、第１のコントローラを有し、プローブ端は、第１のコントローラに電気的に結合された第１の電気コネクタ、および締め具を有し、プローブ端は、第１の端部に結合される。プローブ端に動作可能に結合される測定デバイスが、設けられる。電子回路が、トランスデューサから位置信号を受信する。測定デバイスの位置に対応するデータが、電子回路を用いて決定される。第２のコントローラを有するデバイスが設けられ、デバイスは、第２のコントローラに電気的に結合された第２の電気コネクタ、および結合部を有する。デバイスは、結合部および締め具を用いてプローブ端に機械的に結合される。第１の電気コネクタは、第２の電気コネクタに電気的に結合される。第１の信号が、第２のコントローラから第１のコントローラに送信される。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、空間内の物体の座標を測定するためのＡＡＣＭＭが、提供される。ＡＡＣＭＭは、基部を含む。反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部であって、基部に回転可能に結合され、複数の接続されたアームセグメントを含み、各アームセグメントが、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、アーム部が、設けられる。プローブ端が、第１の端部に結合される。電子回路が、少なくとも１つの位置トランスデューサから位置信号を受信し、プローブ端の位置に対応するデータを提供する。第１のプロジェクタが、プローブ端に取り外し可能なように結合され、第１のプロジェクタは、第１の投影面に第１の情報を投影するように動作可能であり、投影される第１の情報は、第１の投影面に関連する１つ以上の特徴の存在および位置を示す。
【００１１】
本発明の別の実施形態によれば、空間内の物体の座標を測定するためのＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリが、提供される。ＡＡＣＭＭは、ＡＡＣＭＭの端部に結合されたプローブ端を有し、プローブ端は、第１の機械的結合部および第１の電気コネクタを有する。取り外し可能なアクセサリは、第１の機械的結合部に取り外し可能なように結合される第２の機械的結合部を含む。ハンドル部が、第２の機械的結合部に結合される。
【００１２】
ここで図面を参照して、本開示の範囲全体に関して限定的であると解釈されるべきでなく、要素がいくつかの図で同様に付番されている例示的な実施形態が示される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａおよび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。
【図１Ｂ】図１Ａおよび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。
【図２Ａ】一緒に作られた図２Ａ〜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構成図である。
【図２Ｂ】一緒に作られた図２Ａ〜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構成図である。
【図２Ｃ】一緒に作られた図２Ａ〜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構成図である。
【図２Ｄ】一緒に作られた図２Ａ〜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構成図である。
【図３Ａ】一緒に作られた図３Ａおよび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示す構成図である。
【図３Ｂ】一緒に作られた図３Ａおよび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示す構成図である。
【図４】図１のＡＡＣＭＭのプローブ端の等角図である。
【図５】ハンドルが結合される途中の図４のプローブ端の側面図である。
【図６】ハンドルが装着された図４のプローブ端の部分的な側面図である。
【図７】図６のプローブ端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。
【図８】図５のプローブ端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。
【図９】図４のハンドルの部分的に断面図である等角図である。
【図１０】レーザラインプローブデバイスが装着された図１のＡＡＣＭＭのプローブ端の等角図である。
【図１１】図１０のレーザラインプローブの部分的に断面図である等角図である。
【図１２】別の取り外し可能なデバイスが装着された図１のＡＡＣＭＭのプローブ端の等角図である。
【図１３】ペイントスプレーデバイスが装着された図１のＡＡＣＭＭのプローブ端の等角図である。
【図１４Ａ】図１４Ａ〜図１４Ｃを含む、本発明の一実施形態による、アームの位置および向きに応じて、部品の特徴と位置合わせされたままであるように調整され得る投影画像の図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａ〜図１４Ｃを含む、本発明の一実施形態による、アームの位置および向きに応じて、部品の特徴と位置合わせされたままであるように調整され得る投影画像の図である。
【図１４Ｃ】図１４Ａ〜図１４Ｃを含む、本発明の一実施形態による、アームの位置および向きに応じて、部品の特徴と位置合わせされたままであるように調整され得る投影画像の図である。
【図１５Ａ】図１５Ａ〜１５Ｂを含む、投影画像がプローブの手引きおよび状態情報を含む、画像が投影された部品の表面の図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａ〜１５Ｂを含む、投影画像がプローブの手引きおよび状態情報を含む、画像が投影された部品の表面の図である。
【図１６】２つのプロジェクタがプローブ端に取り付けられ、第３のプロジェクタがＡＡＣＭＭの別の部分に取り付けられたＡＡＣＭＭの斜視図である。
【図１７】２つのプロジェクタがプローブ端に取り付けられた別のＡＡＣＭＭの斜視図である。
【図１８】プロジェクタが部品の表面に画像を投影し、投影画像が部品の表面の裏の隠された特徴を含む、プロジェクタがプローブ端に取り付けられたＡＡＣＭＭの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
可搬型の関節アーム座標測定機（「ＡＡＣＭＭ」）が、物体の測定値を得るためにさまざまな用途で使用される。本発明の実施形態は、オペレータが、異なる測定アクセサリデバイスをＡＡＣＭＭのプローブ端に簡単かつ迅速に結合することを可能にする利点をもたらす。本発明の実施形態は、プローブ端の何らかのレベルの制御をアクセサリデバイスと統合することをもたらすさらなる利点をもたらす。本発明の実施形態は、外部接続または配線を持つことなく、取り外し可能なアクセサリへの電力およびデータ通信を提供するさらに別の利点をもたらす。
【００１５】
図１Ａおよび１Ｂは、本発明のさまざまな実施形態によるＡＡＣＭＭ１００を全体的に示し、関節アームは、座標測定機の一種である。図１Ａおよび１Ｂに示されるように、例示的なＡＡＣＭＭ１００は、一端でＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４に結合された測定プローブ筐体１０２を含むプローブ端４０１を有する６または７軸関節測定デバイスを含み得る。アーム部１０４は、軸受カートリッジ（例えば、２つの軸受カートリッジ）の第１の群１１０によって第２のアームセグメント１０８に結合された第１のアームセグメント１０６を含む。軸受カートリッジ（例えば、２つの軸受カートリッジ）の第２の群１１２は、第２のアームセグメント１０８を測定プローブ筐体１０２に結合する。軸受カートリッジ（例えば、３つの軸受カートリッジ）の第３の群１１４は、第１のアームセグメント１０６を、ＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４の他端に配置された基部１１６に結合する。軸受カートリッジの各郡１１０、１１２、１１４は、関節による動作の複数の軸を提供する。また、プローブ端４０１は、ＡＡＣＭＭ１００の第７の軸部のシャフト（例えば、ＡＡＣＭＭ１００の第７の軸内の測定デバイス、例えば、プローブ１１８の動作を決定するエンコーダシステムを含むカートリッジ）を含む測定プローブ筐体１０２を含み得る。この実施形態において、プローブ端４０１は、測定プローブ筐体１０２の中心を通って延びる軸周りで回転し得る。ＡＡＣＭＭ１００を使用する際、基部１１６は、通常、作業台に固定される。
【００１６】
各軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４の中の各軸受カートリッジは、通常、エンコーダシステム（例えば、光学式の角度エンコーダシステム）を含む。エンコーダシステム（すなわち、トランスデューサ）は、基部１１６に対するプローブ１１８の位置（および、ひいては、特定の基準系、例えば、局所または大域基準系におけるＡＡＣＭＭ１００によって測定されている物体の位置）を全てが一緒になって示すそれぞれのアームセグメント１０６、１０８および対応する軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４の位置を示す。アームセグメント１０６、１０８は、例えば、これに限定されないが、炭素複合材料などの好適な剛性のある材料で作製され得る。関節による動作の６つまたは７つの軸（すなわち、自由度）を有する可搬型のＡＡＣＭＭ１００は、オペレータによって簡単に扱われ得るアーム部１０４を提供しながら、オペレータが基部１１６の周りの３６０度の領域内の所望の位置にプローブ１１８を位置付けることを可能にする利点をもたらす。しかし、２つのアームセグメント１０６、１０８を有するアーム部１０４の例は例示を目的とするものであり、特許請求される発明はそのように限定されるべきでないことを理解されたい。ＡＡＣＭＭ１００は、軸受カートリッジによって一緒に結合された任意の数のアームセグメント（および、ひいては、６つもしくは７つを超えるか、または６つもしくは７つ未満の関節による動作の軸または自由度）を持つ可能性がある。
【００１７】
プローブ１１８は、測定プローブ筐体１０２に取り外し可能なように取り付けられ、測定プローブ筐体１０２は、軸受カートリッジの群１１２に接続される。ハンドル１２６は、例えば、クイック接続インターフェース（ｑｕｉｃｋ−ｃｏｎｎｅｃｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）により測定プローブ筐体１０２に対して取り外し可能である。ハンドル１２６は、別のデバイス（例えば、レーザラインプローブ、バーコードリーダ）で置き換えられることができ、それによって、オペレータが同じＡＡＣＭＭ１００で異なる測定デバイスを使用することを可能にする利点をもたらす。例示的な実施形態において、プローブ筐体１０２は、接触式の測定デバイスであり、測定されるべき物体に物理的に接触する、ボール形の、タッチセンシティブな、湾曲した、および伸長式のプローブを含むがこれらに限定されない異なるチップ１１８を有する可能性がある取り外し可能なプローブ１１８を収容する。その他の実施形態において、測定は、例えば、レーザラインプローブ（ＬＬＰ）などの非接触式のデバイスによって実行される。一実施形態において、ハンドル１２６は、クイック接続インターフェースを使用してＬＬＰで置き換えられる。その他の種類の測定デバイスが、追加的な機能を提供するために取り外し可能なハンドル１２６を置き換える可能性がある。そのような測定デバイスの例は、例えば、１つ以上の照明、温度センサ、熱スキャナ、バーコードスキャナ、プロジェクタ、ペイントスプレーヤ、カメラなどを含むがこれらに限定されない。
【００１８】
図１Ａおよび１Ｂに示されるように、ＡＡＣＭＭ１００は、軸受カートリッジの群１１２から測定プローブ筐体１０２を取り外すことなしにアクセサリまたは機能が変更されることを可能にする利点をもたらす取り外し可能なハンドル１２６を含む。図２に関して以下でより詳細に検討されるように、取り外し可能なハンドル１２６は、電力およびデータが、ハンドル１２６、およびプローブ端４０１に配置された対応する電子機器とやりとりされることを可能にする電気コネクタも含み得る。
【００１９】
さまざまな実施形態において、軸受カートリッジの各群１１０、１１２、１１４は、ＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４が複数の回転軸の周りを動くことを可能にする。述べられたように、各軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４は、例えばアームセグメント１０６、１０８の対応する回転軸と同軸上にそれぞれが配置された、例えば光学式の角度エンコーダなどの対応するエンコーダシステムを含む。光学式のエンコーダシステムは、本明細書において以下でより詳細に説明されるように、例えば、対応する軸の周りのアームセグメント１０６、１０８のそれぞれのアームセグメントの回転する（スイベルの）または横の（蝶番の）動きを検出し、ＡＡＣＭＭ１００内の電子データ処理システムに信号を送信する。それぞれの個々の処理されていないエンコーダ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信され、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。同一出願人による米国特許第５，４０２，５８２（‘５８２）号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。
【００２０】
基部１１６は、装着デバイスまたは取り付けデバイス１２０を含み得る。取り付けデバイス１２０は、ＡＡＣＭＭ１００が、例えば、検査台、マシニングセンター、壁、または床などの所望の位置に取り外し可能なように取り付けられることを可能にする。一実施形態において、基部１１６は、ＡＡＣＭＭ１００が移動されているときにオペレータが基部１１６を持つのに都合の良い位置を提供するハンドル部１２２を含む。一実施形態において、基部１１６は、折りたたむとディスプレイスクリーンなどのユーザインターフェースが見えるようになる可動式のカバー部１２４をさらに含む。
【００２１】
一実施形態によれば、可搬型のＡＡＣＭＭ１００の基部１１６は、２つの主要なコンポーネント、すなわち、ＡＡＣＭＭ１００内のさまざまなエンコーダシステムからのデータ、および３次元（３Ｄ）位置計算をサポートするためのその他のアームパラメータを表すデータを処理する基部処理システムと、比較的完全な計測機能が外部コンピュータへの接続を必要とせずにＡＡＣＭＭ１００内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インターフェース処理システムとを含む電子データ処理システムを含むまたは収容する。
【００２２】
基部１１６内の電子データ処理システムは、基部１１６から離れて配置されたエンコーダシステム、センサ、およびその他の周辺ハードウェア（例えば、ＡＡＣＭＭ１００上の取り外し可能なハンドル１２６に取り付けられることができるＬＬＰ）と通信することができる。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内に配置された軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４のそれぞれに配置され得る。
【００２３】
図２は、一実施形態による、ＡＡＣＭＭ１００で利用される電子機器の構成図である。図２に示される実施形態は、基部処理システムを実装するための基部プロセッサ基板２０４と、ユーザインターフェース基板２０２と、電力を供給するための基部電源基板２０６と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール２３２と、基部傾斜基板２０８とを含む電子データ処理システム２１０を含む。ユーザインターフェース基板２０２は、ユーザインターフェース、表示、および本明細書において説明されるその他の機能を実行する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プロセッサを含む。
【００２４】
図２に示されるように、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システムと通信する。図２に示された実施形態において、各エンコーダシステムは、エンコーダデータを生成し、エンコーダアームバスインターフェース２１４と、エンコーダデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２１６と、エンコーダ読み取りヘッドインターフェース２３４と、温度センサ２１２とを含む。歪みセンサなどのその他のデバイスが、アームバス２１８に装着され得る。
【００２５】
さらに図２に示されているのは、アームバス２１８と通信するプローブ端電子機器２３０である。プローブ端電子機器２３０は、プローブ端ＤＳＰ２２８と、温度センサ２１２と、一実施形態においてはクイック接続インターフェースによってハンドル１２６またはＬＬＰ２４２に接続するハンドル／ＬＬＰ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。クイック接続インターフェースは、ＬＬＰ２４２およびその他のアクセサリによって使用されるデータバス、制御線、および電源バスへのハンドル１２６によるアクセスを可能にする。一実施形態において、プローブ端電子機器２３０は、ＡＡＣＭＭ１００の測定プローブ筐体１０２に配置される。一実施形態において、ハンドル１２６は、クイック接続インターフェースから取り外されることができ、測定は、ハンドル／ＬＬＰインターフェースバス２４０を介してＡＡＣＭＭ１００のプローブ端電子機器２３０と通信するレーザラインプローブ（ＬＬＰ）２４２によって実行される可能性がある。一実施形態において、電子データ処理システム２１０は、ＡＡＣＭＭ１００の基部１１６に配置され、プローブ端電子機器２３０は、ＡＡＣＭＭ１００の測定プローブ筐体１０２に配置され、エンコーダシステムは、軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４に配置される。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を実施する、Ｍａｘｉｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．から販売されている製品を含む任意の好適な通信プロトコルによってプローブ端ＤＳＰ２２８に接続することができる。
【００２６】
図３は、一実施形態による、ＡＡＣＭＭ１００の電子データ処理システム２１０の詳細な特徴を示す構成図である。一実施形態において、電子データ処理システム２１０は、ＡＡＣＭＭ１００の基部１１６に配置され、基部プロセッサ基板２０４と、ユーザインターフェース基板２０２と、基部電源基板２０６と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール２３２と、基部傾斜モジュール２０８とを含む。
【００２７】
図３に示される実施形態において、基部プロセッサ基板２０４は、図中に示されるさまざまな機能ブロックを含む。例えば、基部プロセッサ機能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、エンコーダシステムのデータ）を受信する。メモリ機能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。基部プロセッサ基板２０４は、ＬＬＰ２４２などの任意の外部ハードウェアデバイスまたはアクセサリ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。リアルタイムクロック（ＲＴＣ）およびログ３０６と、バッテリパックインターフェース（ＩＦ）３１６と、診断ポート３１８とが、図３に示される基部プロセッサ基板２０４の実施形態の機能にやはり含まれる。
【００２８】
また、基部プロセッサ基板２０４は、外部（ホストコンピュータ）および内部（ディスプレイプロセッサ２０２）デバイスとの全ての有線および無線データ通信を管理する。基部プロセッサ基板２０４は、（例えば、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）１５８８などのクロック同期規格を用いて）イーサネット（登録商標）機能３２０を介してイーサネットネットワークと、ＬＡＮ機能３２２を介して無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と、およびパラレル・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する。基部プロセッサ基板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。
【００２９】
基部プロセッサ基板２０４は、上述の‘５８２号特許のシリアルボックスで開示されたようないかなる前処理も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、エンコーダシステムのカウント、温度の読み取り値）を送信および収集する。基部プロセッサ２０４は、ＲＳ４８５インターフェース（ＩＦ）３２６を介してユーザインターフェース基板２０２のディスプレイプロセッサ３２８に処理されたデータを送信する。一実施形態において、基部プロセッサ２０４は、処理されていない測定データを外部コンピュータにやはり送信する。
【００３０】
ここで図３のユーザインターフェース基板２０２に目を向けると、基部プロセッサによって受信された角度および位置データが、ＡＡＣＭＭ１００内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３２８で実行されるアプリケーションによって利用される。アプリケーションは、これらに限定されないが、特徴の測定、手引きおよび訓練のグラフィックス、遠隔診断、温度の修正、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物体の表示などの機能をサポートするためにディスプレイプロセッサ３２８で実行され得る。ディスプレイプロセッサ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）ユーザインターフェースとともに、ユーザ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、ダイヤルアップ／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。
【００３１】
図３に示され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３６２を有する基部電源基板２０６も含む。また、基部電源基板２０６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３５８およびバッテリ充電器制御３６０を用いて、電子データ処理システム２１０に電力を供給する。基部電源基板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を用いて、およびＤＭＡシリアル周辺インターフェース（ＤＭＡ ｓｅｒｉａｌ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（ＤＳＰＩ）３５６を介して基部プロセッサ基板２０４と通信する。基部電源基板２０６は、基部電源基板２０６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および無線周波数識別（ＲＦＩＤ）モジュール２０８に接続される。
【００３２】
別個のコンポーネントとして示されているが、その他の実施形態において、これらのコンポーネントの全てまたは一部は、図３に示された位置とは異なる位置に物理的に配置される、および／または図３に示された方法とは異なる方法で組み合わされた機能である可能性がある。例えば、一実施形態において、基部プロセッサ基板２０４およびユーザインターフェース基板２０２は、１つの物理的な基板に組み合わされる。
【００３３】
ここで図４〜９を参照すると、取り外し可能で交換可能なデバイス４００がＡＡＣＭＭ１００に結合することを可能にするクイック接続機械的および電気的インターフェース（ｑｕｉｃｋ−ｃｏｎｎｅｃｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を有する測定プローブ筐体１０２を持つプローブ端４０１の例示的な実施形態が、示されている。例示的な実施形態において、デバイス４００は、例えばピストルの握りのようにオペレータの手で握られるように大きさおよび形状を決められるハンドル部４０４を含む格納カバー４０２を含む。格納カバー４０２は、空洞４０６（図９）を有する薄壁構造物である。空洞４０６は、コントローラ４０８を受けるように大きさを決められ、構成される。コントローラ４０８は、例えばマイクロプロセッサを有するデジタル回路であるか、またはアナログ回路である可能性がある。一実施形態において、コントローラ４０８は、電子データ処理システム２１０（図２および３）と非同期双方向通信する。コントローラ４０８と電子データ処理システム２１０の間の通信接続は、（例えば、コントローラ４２０を介した）有線である可能性があるか、または直接的もしくは間接的な無線接続（例えば、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈもしくはＩＥＥＥ８０２．１１）、または有線接続と無線接続の組み合わせである可能性がある。例示的な実施形態において、格納カバー４０２は、例えば、射出成形プラスチック材料などから２つの半分４１０、４１２で形成される。半分４１０、４１２は、例えば、ねじ４１４などの締め具によって１つに固定され得る。その他の実施形態において、格納カバーの半分４１０、４１２は、例えば、接着剤または超音波溶接によって１つに固定され得る。
【００３４】
ハンドル部４０４は、オペレータによって手動で作動され得るボタンまたは作動装置４１６、４１８も含む。作動装置４１６、４１８は、プローブ筐体１０２内のコントローラ４２０に信号を送信するコントローラ４０８に結合される。例示的な実施形態において、作動装置４１６、４１８は、プローブ筐体１０２のデバイス４００とは反対側に配置された作動装置４２２、４２４の機能を実行する。デバイス４００は、デバイス４００、ＡＡＣＭＭ１００を制御するためにやはり使用され得る追加的なスイッチ、ボタン、またはその他の作動装置を有する可能性があり、またはその逆の可能性もあることを理解されたい。また、デバイス４００は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、音源、メータ、ディスプレイ、または計器などのインジケータを含み得る。一実施形態において、デバイス４００は、点の測定と同時に口頭のコメントを残すことを可能にするデジタルボイスレコーダを含み得る。さらに別の実施形態において、デバイス４００は、オペレータ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マイクロホンを含む。
【００３５】
一実施形態において、ハンドル部４０４は、オペレータの両手で使用されるように、または特定の手（例えば、左利きまたは右利き）用に構成され得る。ハンドル部４０４は、障害を持ったオペレータ（例えば、指の欠けたオペレータまたは義手を着けたオペレータ）を助けるように構成されることもできる。さらに、ハンドル部４０４は、空間的ゆとりが限られるときには取り外されることができ、プローブ筐体１０２が単体で使用されることができる。上で検討されたように、プローブ端４０１は、ＡＡＣＭＭ１００の第７の軸のシャフトも含み得る。この実施形態において、デバイス４００は、ＡＡＣＭＭの第７の軸周りで回転するように構成され得る。
【００３６】
プローブ端４０１は、プローブ筐体１０２の第２のコネクタ４２８と協力する、デバイス４００の第１のコネクタ４２９（図８）を有する機械的および電気的インターフェース４２６を含む。コネクタ４２８、４２９は、デバイス４００のプローブ筐体１０２への結合を可能にする電気的および機械的特徴を含み得る。一実施形態において、インターフェース４２６は、機械的結合部４３２および電気コネクタ４３４を上に有する第１の表面４３０を含む。格納カバー４０２は、第１の表面４３０に近接して配置され、第１の表面４３０から段差を付けられた第２の表面４３６も含む。例示的な実施形態において、第２の表面４３６は、第１の表面４３０から約０．５インチ差の段差を付けられた平面である。以下でより詳細に検討されるように、この段差は、カラー４３８などの締め具を締めるかまたは緩めるときにオペレータの指のためのゆとりをもたらす。インターフェース４２６は、コネクタのピンを位置合わせすることを必要とせずに、および別個のケーブルまたはコネクタを必要とせずに、デバイス４００とプローブ筐体１０２の間の比較的迅速で安定した電子的接続を提供する。
【００３７】
電気コネクタ４３４は、第１の表面４３０から延び、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３）と非同期双方向通信するように電気的に結合される１つ以上のコネクタピン４４０を含む。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もしくはＩＥＥＥ８０２．１１）、または有線接続と無線接続の組み合わせである可能性がある。一実施形態において、電気コネクタ４３４は、コントローラ４２０に電気的に結合される。コントローラ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可能性がある。電気コネクタ４３４は、プローブ筐体１０２の電気コネクタ４４２と比較的迅速で安定した電子的接続を行うように配置される。電気コネクタ４３４、４４２は、デバイス４００がプローブ筐体１０２に装着されるときに互いに接続する。電気コネクタ４３４、４４２は、それぞれ、電磁干渉からの遮蔽、ならびにコネクタピンの保護、およびデバイス４００をプローブ筐体１０２に装着するプロセス中のピンの位置合わせの補助を提供する金属で覆われたコネクタ筐体を含み得る。
【００３８】
機械的結合部４３２は、ＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４の端部のデバイス４００の位置がずれないまたは動かないことが好ましい比較的厳密な用途をサポートするために、デバイス４００とプローブ筐体１０２の間の比較的強固な機械的結合を提供する。概して、全てのそのような動きは、測定結果の精度の望ましくない低下を招く可能性がある。これらの所望の結果は、本発明の実施形態のクイック接続機械的および電子的インターフェース（ｑｕｉｃｋ ｃｏｎｎｅｃｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の機械的装着構成部分のさまざまな構造的特徴を用いて達成される。
【００３９】
一実施形態において、機械的結合部４３２は、一端４４８（デバイス４００の前縁または「最前部」）に配置された第１の凸部４４４を含む。第１の凸部４４４は、第１の凸部４４４から延びるへり４４６を形成する鍵型にされた、切欠きを入れられた、または傾斜を付けられたインターフェースを含み得る。へり４４６は、プローブ筐体１０２から延びる凸部４５２によって画定される溝４５０（図８）に受けられるように大きさを決められる。第１の凸部４４４および溝４５０は、へり４４６が溝４５０内に位置付けられるときに、溝４５０が、プローブ筐体１０２に装着されるときのデバイス４００の長手方向と横方向の両方の動きを制限するために使用され得るような結合部構成をカラー４３８とともに形成することを理解されたい。以下でより詳細に検討されるように、カラー４３８の回転が、へり４４６をスロット４５０内に固定するために使用され得る。
【００４０】
第１の凸部４４４の反対側に、機械的結合部４３２は、第２の凸部４５４を含み得る。第２の凸部４５４は、鍵型にされた、切欠きを入れられたへりの、または傾斜を付けられたインターフェース４５６（図５）を有する可能性がある。第２の凸部４５４は、例えば、カラー４３８などの、プローブ筐体１０２に関連する締め具を係合するように配置される。以下でより詳細に検討されるように、機械的結合部４３２は、インターフェース４２６のための支点を提供する、電気コネクタ４３４に近接する、または電気コネクタ４３４周りで配置された、表面４３０から突出する持ち上げられた表面を含む（図７および８）。これは、デバイス４００がプローブ筐体１０２に装着されるときに、デバイス４００とプローブ筐体１０２の間の３つの機械的接点のうちの第３の接点として機能する。
【００４１】
プローブ筐体１０２は、同軸上に配置されたカラー４３８を一端に含む。カラー４３８は、第１の位置（図５）と第２の位置（図７）の間を動くことができるねじ部を含む。カラー４３８を回転することによって、カラー４３８は、外部の道具を必要とせずにデバイス４００を固定するか、または取り外すために使用され得る。カラー４３８の回転は、比較的間隔の広い角ねじ山が切られた円筒４７４に沿ってカラー４３８を動かす。そのような比較的大きなサイズの角ねじおよび外形表面の使用は、最小限の回転トルクによって非常に大きな締め付け力をもたらす。さらに、円筒４７４のねじの広いピッチは、カラー４３８が最小限の回転で締められるか、または緩められることを可能にする。
【００４２】
デバイス４００をプローブ筐体１０２に結合するために、へり４４６が溝４５０に挿入され、デバイスは、第２の凸部４５４が矢印４６４（図５）に示されるように表面４５８に向かって回転されるように旋回させられる。カラー４３８が回転され、カラー４３８を矢印４６２によって示される方向に動かすかまたは平行移動させ、表面４５６と係合させる。角度のついた表面４５６に対するカラー４３８の動きは、機械的結合部４３２を持ち上げられた表面４６０に向かって押しやる。これは、デバイス４００をプローブ筐体１０２に強固に固定すること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異物の起こり得る問題を克服するのに役立つ。カラー４３８によって第２の凸部４５４に力を加えることは、機械的結合部４３２を前に動かし、へり４４６を押してプローブ筐体１０２に固定する。カラー４３８が締められ続けるにつれて、第２の凸部４５４は、プローブ筐体１０２に向かって上向きに押され、支点に圧力をかける。これは、シーソー型の構成をもたらし、圧力を第２の凸部４５４、へり４４６、および中央の支点に加えて、デバイス４００のずれまたは揺れを軽減するかまたは取り除く。支点は、プローブ筐体１０２の底を直接押し、一方、へり４４６は、プローブ筐体１０２の端部に下向きの力をかける。図５は、デバイス４００およびカラー４３８の動きの方向を示す矢印４６２、４６４を含む。図７は、カラー４３８が締められるときにインターフェース４２６内でかけられる圧力の方向を示す矢印４６６、４６８、４７０を含む。デバイス４００の表面４３６の段差が、カラー４３８と表面４３６の間の間隙４７２（図６）をもたらすことを理解されたい。間隙４７２は、カラー４３８が回転されるときに指を挟む危険性を軽減しながら、オペレータがカラー４３８をよりしっかりと握ることを可能にする。一実施形態において、プローブ筐体１０２は、カラー４３８が締められるときの変形を軽減するかまたは防止するのに十分なだけの剛性がある。
【００４３】
インターフェース４２６の実施形態は、機械的結合部４３２および電気コネクタ４３４の適切な位置合わせを可能にし、さらに、保護しなかった場合にはカラー４３８、へり４４６、および表面４５６の締め付け動作によって生じる可能性がある加えられる圧力から電子機器のインターフェースを保護する。これは、はんだ付けされた端子を有する可能性がある回路基板４７６に取り付けられた電気コネクタ４３４、４４２に対する力による損傷を軽減するかまたは取り除く利点をもたらす。また、実施形態は、ユーザがデバイス４００をプローブ筐体１０２に接続するか、またはプローブ筐体１０２から切り離すために道具が必要とされないという点で、知られている手法に優る利点をもたらす。これは、オペレータが手動で比較的簡単にデバイス４００をプローブ筐体１０２に接続し、プローブ筐体１０２から切り離すことを可能にする。
【００４４】
インターフェース４２６によって可能な比較的多数の遮蔽された電気接続のおかげで、比較的多数の機能が、ＡＡＣＭＭ１００とデバイス４００の間で共有され得る。例えば、ＡＡＣＭＭ１００に配置されたスイッチ、ボタン、またはその他の作動装置が、デバイス４００を制御するために使用される可能性があり、またはその逆の可能性もある。さらに、コマンドおよびデータが、電子データ処理システム２１０からデバイス４００に送信され得る。一実施形態において、デバイス４００は、基部プロセッサ２０４のメモリに記憶されるべき、またはディスプレイ３２８に表示されるべき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。別の実施形態において、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である。さらに、ＡＡＣＭＭ１００またはデバイス４００のどちらかに配置された温度センサが、他方によって共有される可能性がある。本発明の実施形態は、さまざまなアクセサリデバイス４００がＡＡＣＭＭ１００に迅速、簡単、かつ確実に結合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利点をもたらすことを理解されたい。さらに、ＡＡＣＭＭ１００とデバイス４００の間で機能を共有する能力は、重複をなくすことによってＡＡＣＭＭ１００のサイズ、電力消費、および複雑性を削減することを可能にし得る。
【００４５】
一実施形態において、コントローラ４０８は、ＡＡＣＭＭ１００のプローブ端４０１の動作または機能を変更する可能性がある。例えば、コントローラ４０８は、デバイス４００が装着されるときと、プローブ筐体１０２が単体で使用されるときとの異なるときに異なる色の光を放つ、異なる強さの光を放つ、または点く／消えるのいずれかを行うようにプローブ筐体１０２のインジケータライトを変更する可能性がある。一実施形態において、デバイス４００は、物体までの距離を測定する距離測定センサ（図示せず）を含む。この実施形態において、コントローラ４０８は、物体がプローブチップ１１８からどのぐらい遠いかをオペレータに示すためにプローブ筐体１０２のインジケータライトを変更する可能性がある。これは、コントローラ４２０の要件を簡素化する利点をもたらし、アクセサリデバイスの追加による機能のアップグレードまたは向上を可能にする。
【００４６】
図１０〜１１を参照すると、本発明の実施形態が、レーザラインプローブ（ＬＬＰ）スキャンデバイス５００用のカメラ、信号処理、制御、およびインジケータインターフェースに利点をもたらす。ＬＬＰ５００は、ハンドル部５０４を有する格納カバー５０２を含む。さらに、ＬＬＰ５００は、ＬＬＰ５００を本明細書において上で説明されたようにプローブ筐体１０２に機械的および電気的に結合するインターフェース４２６を一端に含む。インターフェース４２６は、ＬＬＰ５００が、追加的な道具を必要とせずに迅速かつ簡単にＡＡＣＭＭ１００に結合され、ＡＡＣＭＭ１００から取り外されることを可能にする。インターフェース４２６の近くに、格納カバー５０２は、例えばレーザデバイスなどの光学式デバイス５１０と、センサ５０８とを含む部分５０６を含む。センサ５０８は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）型のセンサまたは相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）型のセンサである可能性がある。例示的な実施形態において、光学式デバイス５１０およびセンサ５０８は、センサ５０８が所望の焦点で光学式デバイス５１０からの反射光を検出することができるように角度をつけて配置される。一実施形態において、光学式デバイス５１０およびセンサ５０８の焦点は、ＬＬＰ５００がプローブチップ１１８に邪魔されずに操作され得るようにプローブチップ１１８からずらされる。換言すれば、ＬＬＰ５００は、プローブチップ１１８を所定の位置に置いたまま操作され得る。さらに、ＬＬＰ５００は、プローブチップ１１８に対して相対的に実質的に固定され、ハンドル部５０４への力は、ＬＬＰ５００のプローブチップ１１８に対する相対的な配置に影響を与えない可能性があることを理解されたい。一実施形態において、ＬＬＰ５００は、オペレータがＬＬＰ５００からのデータ取得とプローブチップ１１８からのデータ取得の間を切り替えることを可能にする追加的な作動装置（図示せず）を有する可能性がある。
【００４７】
光学式デバイス５１０およびセンサ５０８は、格納カバー５０２内に配置されたコントローラ５１２に電気的に結合される。コントローラ５１２は、１つ以上のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、メモリ、および信号調整回路を含み得る。ＬＬＰ５００によってもたらされるデジタル信号処理および大きなデータ量のために、コントローラ５１２は、ハンドル部５０４内に配置される可能性がある。コントローラ５１２は、電気コネクタ４３４を介してアームバス２１８に電気的に結合される。ＬＬＰ５００は、ＬＬＰ５００による動作およびデータの取り込みを開始するためにオペレータによって手動で作動され得る作動装置５１４、５１６をさらに含む。
【００４８】
本発明のその他の実施形態においては、ＡＡＣＭＭ１００に結合されたデバイス６００（図１２）が、機能的デバイス６０２を含み得る。デバイス６００の種類に応じて、機能的デバイス６０２は、スチルカメラ、ビデオカメラ、バーコードスキャナ、熱スキャナ、光源（例えば、フラッシュ装置）、または画像プロジェクタである可能性がある。一実施形態において、機能的デバイス６０２は、その全体を本願に援用する「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｒｅｌｏｃａｔｉｎｇ ａｎ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ−Ａｒｍ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ」と題した同一出願人による米国特許第７，８０４，６０２号に記載された再帰反射体ホルダーなどの再帰反射体ホルダーを含み得る。さらに別の実施形態において、機能的デバイス６０２は、その全体を本願に引用して援用する「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ａ ３−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍａｐ ｏｆ ａ Ｍｅａｓｕｒａｂｌｅ Ｑｕａｎｔｉｔｙ Ｕｓｉｎｇ Ｔｈｒｅｅ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題した同一出願人による米国特許第５，４１２，８８０号に記載された超音波プローブなどの超音波プローブを含み得る。デバイス６００は、デバイスがプローブ筐体１０２に電気的および機械的に結合されることを可能にするインターフェース４２６を含む。デバイス６００は、機能的デバイス６０２に電気的に接続されたコントローラをさらに含む。コントローラは、電子データ処理システム２１０と非同期双方向通信するように構成される。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またはＩＥＥＥ８０２．１１）である可能性がある。一実施形態において、通信接続は、有線接続と無線接続の組み合わせであり、第１の信号の種類がコントローラ４２０を介した有線接続によって送信され、第２の信号の種類が無線接続によって送信される。機能的デバイス６０２が画像プロジェクタおよびレーザラインプローブなどの複数の機能を含む実施形態においては、画像（例えば、ＣＡＤ）データが、画像プロジェクタに無線接続によって送信され得る一方、ＬＬＰの画像センサによって得られたデータは、有線接続によって送信される。これらのデバイスの統合は、オペレータが、より速く、より高い信頼度で測定値を得ることを可能にする利点をもたらす可能性があることを理解されたい。例えば、スチルカメラまたはビデオカメラデバイスを装着すると、オペレータは、デバイスによって測定されている物体の１つ以上の画像を記録することができる。これらの画像は、例えば、ディスプレイ３２８に表示されるか、または検査レポートに組み込まれることができる。一実施形態において、オペレータは、ユーザインターフェース基板２０２を介して、測定点を定義するために、表示された画像にグラフィカルなマーカーを置くことができる。このようにして、オペレータは、メモリから印をつけられた画像を後で呼び出し、どこを測定すべきかをすぐに見ることができる。その他の実施形態において、測定されている物体のビデオが、取り込まれる。そして、このビデオは、オペレータが検査されるべき次の物体に対して複数の測定を繰り返すのを補助するために、または新しいオペレータのための訓練ツールとしてユーザインターフェース基板２０２によって再生される。
【００４９】
さらに別の実施形態において、デバイスは、ペイントスプレーデバイス７００（図１３）である可能性がある。ペイントスプレーデバイス７００は、ペイントスプレーデバイス７００をプローブ筐体１０２に電気的および機械的に結合するインターフェース４２６を含む。この実施形態において、デバイス７００は、電子データ処理システム２１０と通信するように構成されたコントローラを含む。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もしくはＩＥＥＥ８０２．１１）、または有線接続と無線接続の組み合わせである可能性がある。デバイス７００のコントローラは、電子データ処理システム２１０から信号を受信し、それぞれが単一の色の塗料を有するタンク７０４（例えば、赤、緑、青）にそれぞれ接続される１つ以上のスプレーノズル７０２から１つ以上の色を選択的に噴射する。スプレーノズル７０２は、塗料、インク、顔料、または染料の小滴を表面に付着させるインクジェット式のスプレー機構であってもよいことを理解されたい。インクジェットノズルは、コンティニュアス型インクジェット、サーマル方式インクジェット、およびピエゾ方式インクジェットを含む可能性があるが、これらに限定されない。電子データ処理システム２１０はプローブ筐体１０２の位置および向きを知っているので、デバイスは、メモリに記憶された所望の画像に一致するように特定の位置で特定の色を噴射する命令を受信する可能性がある。したがって、オペレータがデバイス７００を所望の表面（例えば、壁）を横切って動かすときに、画像または絵が、デバイス７００によって再現され得る。この実施形態は、例えば板金などの物品にレイアウトの印をつける、製造環境における利点ももたらし得る。
【００５０】
図１３は、タンク７０４をＡＡＣＭＭ１００の外部にあるように示すが、これは例示を目的とするものであり、特許請求される発明はそのように限定されるべきでないことを理解されたい。一実施形態において、タンク７０４は、デバイス７００のハンドル内に配置される。別の実施形態において、タンク７０４は基部１１６内に配置され、導管がアーム１０４を通って延び、システムにいかなる外部の配線、管、または導管も設けない。
【００５１】
ここで図１２および図１４〜１８を参照すると、１つ以上の画像プロジェクタ６０２を組み込むデバイス６００の実施形態が、示されている。本発明の実施形態によれば、１つ以上の比較的小型の販売されているプロジェクタ（例えば、「超小型」または「ピコ」プロジェクタ）６０４が、ＡＡＣＭＭ１００のプローブ端４０１、またはＡＡＣＭＭ１００のその他のさまざまな位置（例えば、ハンドルの反対側、アームセグメント上）に取り付けられるか、接続されるか、またはその他の方法で装着され得る。図１４Ａ〜１４Ｄにおいて、デバイス６００にハンドル１２６に近接して取り付けられたプロジェクタ６０４が、示されている。しかし、プロジェクタ６０４は、ＡＡＣＭＭ１００の任意の場所に取り付けられる可能性があり、ＡＡＣＭＭ１００と連携して利用される場合、レーザラインプローブに取り付けられる可能性がある。プロジェクタ６０４は、いくらかの処理能力を含む可能性がある。一実施形態において、プロジェクタ６０４は、電子データ処理システム２１０に接続されるか、電子データ処理システム２１０と通信する。したがって、プロジェクタ６０４は、視覚的な手引き情報またはデータ（例えば、画像６０６）を与えられることができ、次に、プロジェクタ６０４は、その視覚的な手引き情報またはデータを、図１４Ｂの「位置１」に示されるように、ＡＡＣＭＭ１００のオペレータによって測定されるか、またはその他の作業をされるべき部品または物体６０８に投影する。
【００５２】
部品６０８の向きがＡＡＣＭＭ１００の座標系内で調整されると、投影画像６０６の縮尺およびその投影画像６０６の見え方が、アーム１０４の位置データを用いてＡＡＣＭＭ１００の動きと同期され得る。部品６０８に投影された画像６０６は、デバイス６００が動かされるときに、部品６０８に投影された画像６０６が動かず、オペレータに対して安定した画像を示すために縮尺と向きの両方を変更するように、プローブ端４０１の位置に応じてプロジェクタ６０４に関連するプロセッサによって、または電子データ処理システム２１０を介して調整され得る。これは、図１４Ｃの「位置２」に見られ得る。例として、色のついた（例えば、緑）円６１０が、測定されるべき部品の穴６１２と位置が合うように投影され得る。部品６０８に対するプローブの角度または距離が変更されるとき、投影画像６０６内の円６１０の位置が変わるが、円６１０は穴６１２上の位置に「ロックされた」ままであり、穴６１２と同じサイズのままである。これは、目標をロックオンし、追跡することに相当する。この構成の利点は、オペレータがＡＡＣＭＭ１００を動かすときに、オペレータが部品６０８から目を離してコンピュータスクリーン、ユーザインターフェース、またはその他の視覚的表示を見る必要がないことである。
【００５３】
先行技術の単純な格子線とは対照的に部品６０８上の投影画像を使用することは、これらに限定されないが以下のものを含む広範な投影情報のオプションを提供する。（１）色の制御−赤い円が、測定を成功裏に完了した後、緑に変わる可能性がある。マーカーまたはグラフィックスの色が、部品６０８の色に対して高い視認性（コントラスト）をもたらすように変わり得る。（２）アニメーション−マーカー、矢印、またはその他のインジケータが、動作を開始または終了するために点滅し、頻度を変え、交互に色を変えることができる。（３）テキスト−メッセージ、データ、または寸法が、部品に投影され得る。通常はコンピュータスクリーン上に表示されるデジタル式の読み取り値が、部品６０８に投影され得る。（４）ＣＡＤ画像−注意書き、寸法、またはその他の情報とともに部品に重ね合わされ得る。測定されるべき特徴が、順次、色またはアニメーションで強調され得る。（５）写真−（設計通りの）部品の実画像が、測定されるべき部品に投影され、開け忘れた穴または誤った位置の特徴などの違っているあらゆることをすぐに示すことができる。（「手引きをともなう投影」、図１５Ａ参照）。（６）範囲インジケータ−ＬＬＰ５００のような非接触式のデバイスに関して、範囲インジケータ６１４が、部品の表面６０８に投影され得る。これらは、アニメーションされ、色をつけられる可能性があり、テキストおよび／またはデータを含み得る。
【００５４】
ＡＡＣＭＭ１００は、図１５Ａに示されるように、プロジェクタ６０４を使用してオペレータに対して手引きを提供することもできる。プロジェクタ６０４は、測定デバイス１１８が測定点を得るべき場所にインジケータ６１６をやはり重ね合わせながら、測定が行われるべき特徴６１２を円６１０で強調する、部品６０８上の画像を生成する。テキスト形式の指示６１８も、部品６０８に投影され、重ね合わされる可能性がある。部品もしくは物体６０８の測定、または部品６０８の完全な一群の測定を行った後、結果のインジケータ６２０が、図１５Ｂに示されるように、部品６０８に直接投影され得る。これは、許容範囲内のおよび／または許容範囲外の部品の特定の特徴を強調するために使用され得る。表面のスキャンに関して、高い点および低い点が、色分けされ、部品６０８に直接投影され得る。寸法を示された特徴の測定に関して、グラフィカルなまたはテキスト形式のインジケータ６２２が、部品６０８に投影され、特徴が許容範囲内であるかどうか、および／または許容範囲外であるかどうかをオペレータに知らせることができる。上で検討されたように、これは、オペレータが目を離してコンピュータ端末またはユーザインターフェースを見る必要がないので、部品６０８の検査に必要とされる時間を削減する利点をもたらす。
【００５５】
プロジェクタ６０４は、白色光を投影することによって作業領域を照らすために使用されることもでき、照明のサイズおよび形状が制御され得る。加えて、照明の領域は、スポットライトの位置およびサイズがプローブ端４０１の位置データを使用して制御され得るので、デバイス６００が動かされる間、ロックされ得る。プロジェクタ６０４が部品６０８のどこも照らすことができないようにデバイス６００が向きを決められる場合（例えば、天井を向いているとき）、プロジェクタ６０４は、自動的に消えるか、または黒くなる可能性がある。
【００５６】
図１６〜１７を参照すると、本発明の別の態様の実施形態にしたがって、複数のプロジェクタ６０４、６２４、６２６が、ＡＡＣＭＭ１００とともに使用され得る。実施形態は、プロジェクタ６２４が壁６２８または作業台を指すことである。ここで、プロジェクタ６２４は、例えば、基部１１６上など、ＡＡＣＭＭ１００の固定された（動かない）部分の可動式の（例えば、スイベルの）取り付け具に装着され得る。プロジェクタ６２４からの画像６３０は、プローブ端４０１に取り付けられたプロジェクタ６０４からの情報と同じ情報か、またはプロジェクタ６０４からの情報とは異なる情報を表示することができる。画像６３０は、第２当事者による観察用である可能性があるか、または画像６３０は、搭載アプリケーションソフトウェアの表示または補助的なコンピュータの表示を複製する働きをする可能性がある。このようにして、データは、拡大され得る（すなわち、広げられたカバー領域）か、データは、測定セッション中にオペレータによってより容易に見られる表面６２８に投影され得る。
【００５７】
さらに、ＡＡＣＭＭ１００のプローブ端４０１に取り付けられた複数のプロジェクタ６０４、６２６は、表面領域のカバー範囲または３Ｄ形状のカバー範囲を広げ、したがって、画像のカバー範囲から外れることなくプローブ端４０１の比較的大きな動きに対応することができる。画像の外形は、部品６０８の外形に合わせられ得る。
【００５８】
図１８を参照すると、本発明の別の態様の実施形態にしたがって、プロジェクタ６０４が取り付けられたＡＡＣＭＭ１００が、オペレータに対して視覚的な作業の手引きを提供することができる。そのような視覚的な作業の手引きは、表面またはその他の種類の障害物（例えば、壁または人間の皮膚）によって視界から隠されている物体または物品の特徴の視覚化の形態である可能性がある。例えば、プロジェクタ６０４は、アクセスされ、作業される必要がある、表面６３２の裏の１つ以上の物体６３４、６３６または物品を有するＣＡＤデータ、ＣＡＴスキャンデータ、レーザスキャンデータ、またはその他のデータをさまざまな表面６３２に投影することができる。しかし、その他の物体に対する損傷が引き起こされないように、またはこれらの隠された物体６３４、６３６の位置を見つけることに浪費される時間を削減するために、作業者がこれらの物体の正確な位置を特定することが重要である。表面６３２は、作業されるべき特徴または物体を隠す壁、組立品、人体の表面、またはその他の種類の表面である可能性がある。
【００５９】
図１８は、壁の表面６３２に投影された画像６３８の例を示す。壁の表面６３２の裏には、間柱６３４、配管パイプ６３６、および電気配線などのさまざまな物品がある。しかし、作業者は、何が壁の表面６３２の裏に配置されているかを知らない可能性があり、および／または壁の表面６３２の裏のこれらの物品の配置を知らない。作業者に、壁の表面６３２の裏の物品およびそれらの物品の位置の画像を提供することが有利である。概して、隠された特徴についてのこの情報は、例えば、ＣＡＤデータとして利用可能である。
【００６０】
別の応用において、ＡＡＣＭＭ１００は、例えば、手術室で使用され得る。医師が、可搬型のＡＡＣＭＭを使用して、プローブまたは測定デバイス１１８の位置とコンピュータ体軸断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｘｉａｌ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）データからの３Ｄデータとの相関をとりながら、切開するためのまたは腫瘍を見つけるための位置を決定することができる。この場合、プロジェクタ６０４は、患者に画像を投影し、マーカー、またはＣＡＴスキャン画像のそのままの複製を提供して外科医を手引きすることができる。手動操作式のロボットによって遠隔で行われる手術は、上述したのと同じ方法で投影システムを使用することができる。
【００６１】
ＡＡＣＭＭが製造環境で使用される応用において、プロジェクタ６０４は、３Ｄ ＣＡＤまたは画像ファイルによって制御される配置を必要とするさまざまなオペレーションのための手引きを提供し得る。これは、例えば、リベット、機器、アクセサリのために穴を開けることと、車、飛行機、バス、または大きな部品にステッカーまたは裏に接着剤がついた帯を張り付けることと、文字、細部装飾、または画像を塗装することと、製図の要求に一致するまで表面または溶接部を研削／研磨することと、釘またはねじの位置に関して、外装の裏にある間柱または構造部材の位置を見つけることとを含む。
【００６２】
本発明のこの態様の実施形態は、壁、隔壁、床の下、または鍵のかかったドアの裏のパイプ、配線、ダクト、またはその他の物体などの隠された特徴を視覚化し、どこが安全に切断できるかを判断するのを助ける。また、これらの実施形態は、（例えば、デバイスの３Ｄ ＣＡＤデータが利用可能なときに）爆発物の危険なコンポーネントに穴を開ける、そのようなコンポーネントを切断する、およびそのようなコンポーネントにアクセスするための投影された視覚化および手引きを提供する。
【００６３】
本発明のこの態様の実施形態によれば、ＡＡＣＭＭ用の投影システムが、部品の表面に手引きおよび部品のデータ（例えば、構造のＣＡＤデータ）を投影する。また、この投影システムは、建造物の改造、手術、またはその他の侵襲的な処置で使用するための、壁、構造物、または人体の内部にあるものの画像を投影するために使用され得る。アームに装着された１つ以上の小型プロジェクタが、部品もしくは表面に画像もしくはデータを投影するか、またはオペレータに対する手引きを提供することができる。アーム／プロジェクタの組み合わせは、壁の後ろ、人体の内側、爆発するデバイスの内側などの特徴を視覚化することができる。物体の３Ｄの記録（例えば、ＣＡＤの図面、ＣＡＴのスキャンなど）が存在するとき、プロジェクタとアームの組み合わせは、あたかも壁を透かして見るように特徴の位置を示す画像を投影することができる。
【００６４】
本発明が例示的な実施形態を参照して説明されたが、本発明の範囲を逸脱することなくさまざまな変更が行われる可能性があり、均等物が本発明の要素の代替とされる可能性があることが当業者に理解されるであろう。さらに、特定の状況または構成要素を本発明の教示に適合させるために、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく多くの修正が行われ得る。したがって、本発明は本発明を実施するための考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の特許請求の範囲内に入る全ての実施形態を含むことが意図される。さらに、用語「第１」、「第２」などの使用はいかなる順序または重要度も表さず、むしろ用語「第１」、「第２」などはある要素を別の要素と区別するために使用される。その上、用語「ａ」、「ａｎ」などの使用は量の限定を表さず、むしろ言及される項目の少なくとも１つの存在を表す。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、座標測定機に関し、より詳細には、アクセサリデバイスが座標測定機に取り外し可能なように接続されることを可能にするコネクタを座標測定機のプローブ端に有する可搬型の関節アーム座標測定機（ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ ａｒｍ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年１月２０日に出願した仮出願第６１／２９６，５５５号、２０１０年６月１６日に出願した仮出願第６１／３５５，２７９号、および２０１０年６月４日に出願した仮出願６１／３５１，３４７号の利益を主張するものであり、これらの仮出願の内容は、それらの全体を本願に引用して援用する。
【０００３】
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かつ正確に確認するニーズが存在する部品の製造または生産に広く使用されている。可搬型のＡＡＣＭＭは、知られている据え付け式のまたは固定式で、コストが高く使用するのが比較的難しい測定設備と比べて、特に比較的複雑な部品の寸法の測定を実行するのにかかる総時間で、大きな改善を示す。通常、可搬型のＡＡＣＭＭのユーザは、単純に、測定されるべき部品または物体の表面に沿ってプローブを導く。次に、測定データが記録され、ユーザに提供される。場合によっては、データは、視覚的な形態、例えば、コンピュータスクリーン上の３次元（３Ｄ）の形態でユーザに提供される。その他の場合、データは、数字の形態でユーザに提供され、例えば、穴の直径を測定するとき、テキスト「直径＝１．００３４」がコンピュータスクリーン上に表示される。
【０００４】
先行技術の可搬型の関節アームＣＭＭの一例が、同一出願人による米国特許第５，４０２，５８２（‘５８２）号に開示されており、この米国特許は、その全体を本願に引用して援用する。‘５８２号特許は、一端に支持基部を、他端に測定プローブを有する手動操作式の関節アームＣＭＭを備える３Ｄ測定システムを開示する。同一出願人による米国特許第５，６１１，１４７（‘１４７）号は、類似の関節アームＣＭＭを開示しており、この米国特許は、その全体を本願に引用して援用する。‘１４７号特許においては、関節アームＣＭＭは、プローブ端の追加的な回転軸を含むいくつかの特徴を含み、それによって、２−２−２軸構成または２−２−３軸構成（後者は７軸アームである）のどちらかを有するアームを提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，４０２，５８２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６１１，１４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
既存のＣＭＭはそれらのＣＭＭの意図される目的に適してはいるが、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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、空間内の物体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（ＡＡＣＭＭ）が、提供される。ＡＡＣＭＭは、基部を含む。反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部であって、基部に回転可能に結合され、複数の接続されたアームセグメントを含み、各アームセグメントが、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、アーム部が、設けられる。測定デバイスが、第１の端部に結合される。電子回路が、少なくとも１つの位置トランスデューサから位置信号を受信し、測定デバイスの位置に対応するデータを提供する。プローブ端が、測定デバイスと第１の端部の間に配置され、プローブ端は、締め具および第１のコネクタを有する。デバイスが、締め具によってプローブ端に取り外し可能なように結合され、デバイスは、締め具がデバイスをプローブ端に結合するときに第１のコネクタに係合するように構成された第２のコネクタを有する。
【０００８】
本発明の別の実施形態によれば、空間内の物体の座標を測定するためのＡＡＣＭＭが、提供される。ＡＡＣＭＭは、反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部であって、複数の接続されたアームセグメントを含み、各アームセグメントが、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、アーム部を含む。測定デバイスが、第１の端部に結合される。電子回路が、少なくとも１つの位置トランスデューサから位置信号を受信し、測定デバイスの位置に対応するデータを提供する。筐体が、第１の端部と測定デバイスの間に配置される。第１のコントローラが、筐体内に配置される。第１の結合部が、筐体の片側に配置される。デバイスは、筐体に取り外し可能なように結合され、ハンドル部を有し、またデバイスは、第１の結合部に係合し、それによって、デバイスを筐体に固定するように構成された第２の結合部を一端に有する。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、空間内の物体の座標を測定するためのＡＡＣＭＭを動作させる方法が、提供される。方法は、反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部を設けるステップであって、アーム部が、複数の接続されたアームセグメントを含み、各アームセグメントが、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、ステップを含む。物体を測定するためのプローブ端が設けられ、プローブ端は、第１のコントローラを有し、プローブ端は、第１のコントローラに電気的に結合された第１の電気コネクタ、および締め具を有し、プローブ端は、第１の端部に結合される。プローブ端に動作可能に結合される測定デバイスが、設けられる。電子回路が、トランスデューサから位置信号を受信する。測定デバイスの位置に対応するデータが、電子回路を用いて決定される。第２のコントローラを有するデバイスが設けられ、デバイスは、第２のコントローラに電気的に結合された第２の電気コネクタ、および結合部を有する。デバイスは、結合部および締め具を用いてプローブ端に機械的に結合される。第１の電気コネクタは、第２の電気コネクタに電気的に結合される。第１の信号が、第２のコントローラから第１のコントローラに送信される。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、空間内の物体の座標を測定するためのＡＡＣＭＭが、提供される。ＡＡＣＭＭは、基部を含む。反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部であって、基部に回転可能に結合され、複数の接続されたアームセグメントを含み、各アームセグメントが、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、アーム部が、設けられる。プローブ端が、第１の端部に結合される。電子回路が、少なくとも１つの位置トランスデューサから位置信号を受信し、プローブ端の位置に対応するデータを提供する。第１のプロジェクタが、プローブ端に取り外し可能なように結合され、第１のプロジェクタは、第１の投影面に第１の情報を投影するように動作可能であり、投影される第１の情報は、第１の投影面に関連する１つ以上の特徴の存在および位置を示す。
【００１１】
本発明の別の実施形態によれば、空間内の物体の座標を測定するためのＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリが、提供される。ＡＡＣＭＭは、ＡＡＣＭＭの端部に結合されたプローブ端を有し、プローブ端は、第１の機械的結合部および第１の電気コネクタを有する。取り外し可能なアクセサリは、第１の機械的結合部に取り外し可能なように結合される第２の機械的結合部を含む。ハンドル部が、第２の機械的結合部に結合される。
【００１２】
ここで図面を参照して、本開示の範囲全体に関して限定的であると解釈されるべきでなく、要素がいくつかの図で同様に付番されている例示的な実施形態が示される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａおよび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。
【図１Ｂ】図１Ａおよび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。
【図２Ａ】一緒に作られた図２Ａ〜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構成図である。
【図２Ｂ】一緒に作られた図２Ａ〜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構成図である。
【図２Ｃ】一緒に作られた図２Ａ〜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構成図である。
【図２Ｄ】一緒に作られた図２Ａ〜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構成図である。
【図３Ａ】一緒に作られた図３Ａおよび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示す構成図である。
【図３Ｂ】一緒に作られた図３Ａおよび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示す構成図である。
【図４】図１のＡＡＣＭＭのプローブ端の等角図である。
【図５】ハンドルが結合される途中の図４のプローブ端の側面図である。
【図６】ハンドルが装着された図４のプローブ端の部分的な側面図である。
【図７】図６のプローブ端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。
【図８】図５のプローブ端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。
【図９】図４のハンドルの部分的に断面図である等角図である。
【図１０】レーザラインプローブデバイスが装着された図１のＡＡＣＭＭのプローブ端の等角図である。
【図１１】図１０のレーザラインプローブの部分的に断面図である等角図である。
【図１２】別の取り外し可能なデバイスが装着された図１のＡＡＣＭＭのプローブ端の等角図である。
【図１３】ペイントスプレーデバイスが装着された図１のＡＡＣＭＭのプローブ端の等角図である。
【図１４Ａ】図１４Ａ〜図１４Ｃを含む、本発明の一実施形態による、アームの位置および向きに応じて、部品の特徴と位置合わせされたままであるように調整され得る投影画像の図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａ〜図１４Ｃを含む、本発明の一実施形態による、アームの位置および向きに応じて、部品の特徴と位置合わせされたままであるように調整され得る投影画像の図である。
【図１４Ｃ】図１４Ａ〜図１４Ｃを含む、本発明の一実施形態による、アームの位置および向きに応じて、部品の特徴と位置合わせされたままであるように調整され得る投影画像の図である。
【図１５Ａ】図１５Ａ〜１５Ｂを含む、投影画像がプローブの手引きおよび状態情報を含む、画像が投影された部品の表面の図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａ〜１５Ｂを含む、投影画像がプローブの手引きおよび状態情報を含む、画像が投影された部品の表面の図である。
【図１６】２つのプロジェクタがプローブ端に取り付けられ、第３のプロジェクタがＡＡＣＭＭの別の部分に取り付けられたＡＡＣＭＭの斜視図である。
【図１７】２つのプロジェクタがプローブ端に取り付けられた別のＡＡＣＭＭの斜視図である。
【図１８】プロジェクタが部品の表面に画像を投影し、投影画像が部品の表面の裏の隠された特徴を含む、プロジェクタがプローブ端に取り付けられたＡＡＣＭＭの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
可搬型の関節アーム座標測定機（「ＡＡＣＭＭ」）が、物体の測定値を得るためにさまざまな用途で使用される。本発明の実施形態は、オペレータが、異なる測定アクセサリデバイスをＡＡＣＭＭのプローブ端に簡単かつ迅速に結合することを可能にする利点をもたらす。本発明の実施形態は、プローブ端の何らかのレベルの制御をアクセサリデバイスと統合することをもたらすさらなる利点をもたらす。本発明の実施形態は、外部接続または配線を持つことなく、取り外し可能なアクセサリへの電力およびデータ通信を提供するさらに別の利点をもたらす。
【００１５】
図１Ａおよび１Ｂは、本発明のさまざまな実施形態によるＡＡＣＭＭ１００を全体的に示し、関節アームは、座標測定機の一種である。図１Ａおよび１Ｂに示されるように、例示的なＡＡＣＭＭ１００は、一端でＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４に結合された測定プローブ筐体１０２を含むプローブ端４０１を有する６または７軸関節測定デバイスを含み得る。アーム部１０４は、軸受カートリッジ（例えば、２つの軸受カートリッジ）の第１の群１１０によって第２のアームセグメント１０８に結合された第１のアームセグメント１０６を含む。軸受カートリッジ（例えば、２つの軸受カートリッジ）の第２の群１１２は、第２のアームセグメント１０８を測定プローブ筐体１０２に結合する。軸受カートリッジ（例えば、３つの軸受カートリッジ）の第３の群１１４は、第１のアームセグメント１０６を、ＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４の他端に配置された基部１１６に結合する。軸受カートリッジの各郡１１０、１１２、１１４は、関節による動作の複数の軸を提供する。また、プローブ端４０１は、ＡＡＣＭＭ１００の第７の軸部のシャフト（例えば、ＡＡＣＭＭ１００の第７の軸内の測定デバイス、例えば、プローブ１１８の動作を決定するエンコーダシステムを含むカートリッジ）を含む測定プローブ筐体１０２を含み得る。この実施形態において、プローブ端４０１は、測定プローブ筐体１０２の中心を通って延びる軸周りで回転し得る。ＡＡＣＭＭ１００を使用する際、基部１１６は、通常、作業台に固定される。
【００１６】
各軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４の中の各軸受カートリッジは、通常、エンコーダシステム（例えば、光学式の角度エンコーダシステム）を含む。エンコーダシステム（すなわち、トランスデューサ）は、基部１１６に対するプローブ１１８の位置（および、ひいては、特定の基準系、例えば、局所または大域基準系におけるＡＡＣＭＭ１００によって測定されている物体の位置）を全てが一緒になって示すそれぞれのアームセグメント１０６、１０８および対応する軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４の位置を示す。アームセグメント１０６、１０８は、例えば、これに限定されないが、炭素複合材料などの好適な剛性のある材料で作製され得る。関節による動作の６つまたは７つの軸（すなわち、自由度）を有する可搬型のＡＡＣＭＭ１００は、オペレータによって簡単に扱われ得るアーム部１０４を提供しながら、オペレータが基部１１６の周りの３６０度の領域内の所望の位置にプローブ１１８を位置付けることを可能にする利点をもたらす。しかし、２つのアームセグメント１０６、１０８を有するアーム部１０４の例は例示を目的とするものであり、特許請求される発明はそのように限定されるべきでないことを理解されたい。ＡＡＣＭＭ１００は、軸受カートリッジによって一緒に結合された任意の数のアームセグメント（および、ひいては、６つもしくは７つを超えるか、または６つもしくは７つ未満の関節による動作の軸または自由度）を持つ可能性がある。
【００１７】
プローブ１１８は、測定プローブ筐体１０２に取り外し可能なように取り付けられ、測定プローブ筐体１０２は、軸受カートリッジの群１１２に接続される。ハンドル１２６は、例えば、クイック接続インターフェース（ｑｕｉｃｋ−ｃｏｎｎｅｃｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）により測定プローブ筐体１０２に対して取り外し可能である。ハンドル１２６は、別のデバイス（例えば、レーザラインプローブ、バーコードリーダ）で置き換えられることができ、それによって、オペレータが同じＡＡＣＭＭ１００で異なる測定デバイスを使用することを可能にする利点をもたらす。例示的な実施形態において、プローブ筐体１０２は、接触式の測定デバイスであり、測定されるべき物体に物理的に接触する、ボール形の、タッチセンシティブな、湾曲した、および伸長式のプローブを含むがこれらに限定されない異なるチップ１１８を有する可能性がある取り外し可能なプローブ１１８を収容する。その他の実施形態において、測定は、例えば、レーザラインプローブ（ＬＬＰ）などの非接触式のデバイスによって実行される。一実施形態において、ハンドル１２６は、クイック接続インターフェースを使用してＬＬＰで置き換えられる。その他の種類の測定デバイスが、追加的な機能を提供するために取り外し可能なハンドル１２６を置き換える可能性がある。そのような測定デバイスの例は、例えば、１つ以上の照明、温度センサ、熱スキャナ、バーコードスキャナ、プロジェクタ、ペイントスプレーヤ、カメラなどを含むがこれらに限定されない。
【００１８】
図１Ａおよび１Ｂに示されるように、ＡＡＣＭＭ１００は、軸受カートリッジの群１１２から測定プローブ筐体１０２を取り外すことなしにアクセサリまたは機能が変更されることを可能にする利点をもたらす取り外し可能なハンドル１２６を含む。図２に関して以下でより詳細に検討されるように、取り外し可能なハンドル１２６は、電力およびデータが、ハンドル１２６、およびプローブ端４０１に配置された対応する電子機器とやりとりされることを可能にする電気コネクタも含み得る。
【００１９】
さまざまな実施形態において、軸受カートリッジの各群１１０、１１２、１１４は、ＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４が複数の回転軸の周りを動くことを可能にする。述べられたように、各軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４は、例えばアームセグメント１０６、１０８の対応する回転軸と同軸上にそれぞれが配置された、例えば光学式の角度エンコーダなどの対応するエンコーダシステムを含む。光学式のエンコーダシステムは、本明細書において以下でより詳細に説明されるように、例えば、対応する軸の周りのアームセグメント１０６、１０８のそれぞれのアームセグメントの回転する（スイベルの）または横の（蝶番の）動きを検出し、ＡＡＣＭＭ１００内の電子データ処理システムに信号を送信する。それぞれの個々の処理されていないエンコーダ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信され、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。同一出願人による米国特許第５，４０２，５８２（‘５８２）号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。
【００２０】
基部１１６は、装着デバイスまたは取り付けデバイス１２０を含み得る。取り付けデバイス１２０は、ＡＡＣＭＭ１００が、例えば、検査台、マシニングセンター、壁、または床などの所望の位置に取り外し可能なように取り付けられることを可能にする。一実施形態において、基部１１６は、ＡＡＣＭＭ１００が移動されているときにオペレータが基部１１６を持つのに都合の良い位置を提供するハンドル部１２２を含む。一実施形態において、基部１１６は、折りたたむとディスプレイスクリーンなどのユーザインターフェースが見えるようになる可動式のカバー部１２４をさらに含む。
【００２１】
一実施形態によれば、可搬型のＡＡＣＭＭ１００の基部１１６は、２つの主要なコンポーネント、すなわち、ＡＡＣＭＭ１００内のさまざまなエンコーダシステムからのデータ、および３次元（３Ｄ）位置計算をサポートするためのその他のアームパラメータを表すデータを処理する基部処理システムと、比較的完全な計測機能が外部コンピュータへの接続を必要とせずにＡＡＣＭＭ１００内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インターフェース処理システムとを含む電子データ処理システムを含むまたは収容する。
【００２２】
基部１１６内の電子データ処理システムは、基部１１６から離れて配置されたエンコーダシステム、センサ、およびその他の周辺ハードウェア（例えば、ＡＡＣＭＭ１００上の取り外し可能なハンドル１２６に取り付けられることができるＬＬＰ）と通信することができる。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内に配置された軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４のそれぞれに配置され得る。
【００２３】
図２は、一実施形態による、ＡＡＣＭＭ１００で利用される電子機器の構成図である。図２に示される実施形態は、基部処理システムを実装するための基部プロセッサ基板２０４と、ユーザインターフェース基板２０２と、電力を供給するための基部電源基板２０６と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール２３２と、基部傾斜基板２０８とを含む電子データ処理システム２１０を含む。ユーザインターフェース基板２０２は、ユーザインターフェース、表示、および本明細書において説明されるその他の機能を実行する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プロセッサを含む。
【００２４】
図２に示されるように、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システムと通信する。図２に示された実施形態において、各エンコーダシステムは、エンコーダデータを生成し、エンコーダアームバスインターフェース２１４と、エンコーダデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２１６と、エンコーダ読み取りヘッドインターフェース２３４と、温度センサ２１２とを含む。歪みセンサなどのその他のデバイスが、アームバス２１８に装着され得る。
【００２５】
さらに図２に示されているのは、アームバス２１８と通信するプローブ端電子機器２３０である。プローブ端電子機器２３０は、プローブ端ＤＳＰ２２８と、温度センサ２１２と、一実施形態においてはクイック接続インターフェースによってハンドル１２６またはＬＬＰ２４２に接続するハンドル／ＬＬＰ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。クイック接続インターフェースは、ＬＬＰ２４２およびその他のアクセサリによって使用されるデータバス、制御線、および電源バスへのハンドル１２６によるアクセスを可能にする。一実施形態において、プローブ端電子機器２３０は、ＡＡＣＭＭ１００の測定プローブ筐体１０２に配置される。一実施形態において、ハンドル１２６は、クイック接続インターフェースから取り外されることができ、測定は、ハンドル／ＬＬＰインターフェースバス２４０を介してＡＡＣＭＭ１００のプローブ端電子機器２３０と通信するレーザラインプローブ（ＬＬＰ）２４２によって実行される可能性がある。一実施形態において、電子データ処理システム２１０は、ＡＡＣＭＭ１００の基部１１６に配置され、プローブ端電子機器２３０は、ＡＡＣＭＭ１００の測定プローブ筐体１０２に配置され、エンコーダシステムは、軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４に配置される。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を実施する、Ｍａｘｉｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．から販売されている製品を含む任意の好適な通信プロトコルによってプローブ端ＤＳＰ２２８に接続することができる。
【００２６】
図３は、一実施形態による、ＡＡＣＭＭ１００の電子データ処理システム２１０の詳細な特徴を示す構成図である。一実施形態において、電子データ処理システム２１０は、ＡＡＣＭＭ１００の基部１１６に配置され、基部プロセッサ基板２０４と、ユーザインターフェース基板２０２と、基部電源基板２０６と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール２３２と、基部傾斜モジュール２０８とを含む。
【００２７】
図３に示される実施形態において、基部プロセッサ基板２０４は、図中に示されるさまざまな機能ブロックを含む。例えば、基部プロセッサ機能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、エンコーダシステムのデータ）を受信する。メモリ機能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。基部プロセッサ基板２０４は、ＬＬＰ２４２などの任意の外部ハードウェアデバイスまたはアクセサリ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。リアルタイムクロック（ＲＴＣ）およびログ３０６と、バッテリパックインターフェース（ＩＦ）３１６と、診断ポート３１８とが、図３に示される基部プロセッサ基板２０４の実施形態の機能にやはり含まれる。
【００２８】
また、基部プロセッサ基板２０４は、外部（ホストコンピュータ）および内部（ディスプレイプロセッサ２０２）デバイスとの全ての有線および無線データ通信を管理する。基部プロセッサ基板２０４は、（例えば、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）１５８８などのクロック同期規格を用いて）イーサネット（登録商標）機能３２０を介してイーサネットネットワークと、ＬＡＮ機能３２２を介して無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と、およびパラレル・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する。基部プロセッサ基板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。
【００２９】
基部プロセッサ基板２０４は、上述の‘５８２号特許のシリアルボックスで開示されたようないかなる前処理も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、エンコーダシステムのカウント、温度の読み取り値）を送信および収集する。基部プロセッサ２０４は、ＲＳ４８５インターフェース（ＩＦ）３２６を介してユーザインターフェース基板２０２のディスプレイプロセッサ３２８に処理されたデータを送信する。一実施形態において、基部プロセッサ２０４は、処理されていない測定データを外部コンピュータにやはり送信する。
【００３０】
ここで図３のユーザインターフェース基板２０２に目を向けると、基部プロセッサによって受信された角度および位置データが、ＡＡＣＭＭ１００内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３２８で実行されるアプリケーションによって利用される。アプリケーションは、これらに限定されないが、特徴の測定、手引きおよび訓練のグラフィックス、遠隔診断、温度の修正、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物体の表示などの機能をサポートするためにディスプレイプロセッサ３２８で実行され得る。ディスプレイプロセッサ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）ユーザインターフェースとともに、ユーザ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、ダイヤルアップ／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。
【００３１】
図３に示され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３６２を有する基部電源基板２０６も含む。また、基部電源基板２０６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３５８およびバッテリ充電器制御３６０を用いて、電子データ処理システム２１０に電力を供給する。基部電源基板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を用いて、およびＤＭＡシリアル周辺インターフェース（ＤＭＡ ｓｅｒｉａｌ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（ＤＳＰＩ）３５６を介して基部プロセッサ基板２０４と通信する。基部電源基板２０６は、基部電源基板２０６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および無線周波数識別（ＲＦＩＤ）モジュール２０８に接続される。
【００３２】
別個のコンポーネントとして示されているが、その他の実施形態において、これらのコンポーネントの全てまたは一部は、図３に示された位置とは異なる位置に物理的に配置される、および／または図３に示された方法とは異なる方法で組み合わされた機能である可能性がある。例えば、一実施形態において、基部プロセッサ基板２０４およびユーザインターフェース基板２０２は、１つの物理的な基板に組み合わされる。
【００３３】
ここで図４〜９を参照すると、取り外し可能で交換可能なデバイス４００がＡＡＣＭＭ１００に結合することを可能にするクイック接続機械的および電気的インターフェース（ｑｕｉｃｋ−ｃｏｎｎｅｃｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を有する測定プローブ筐体１０２を持つプローブ端４０１の例示的な実施形態が、示されている。例示的な実施形態において、デバイス４００は、例えばピストルの握りのようにオペレータの手で握られるように大きさおよび形状を決められるハンドル部４０４を含む格納カバー４０２を含む。格納カバー４０２は、空洞４０６（図９）を有する薄壁構造物である。空洞４０６は、コントローラ４０８を受けるように大きさを決められ、構成される。コントローラ４０８は、例えばマイクロプロセッサを有するデジタル回路であるか、またはアナログ回路である可能性がある。一実施形態において、コントローラ４０８は、電子データ処理システム２１０（図２および３）と非同期双方向通信する。コントローラ４０８と電子データ処理システム２１０の間の通信接続は、（例えば、コントローラ４２０を介した）有線である可能性があるか、または直接的もしくは間接的な無線接続（例えば、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈもしくはＩＥＥＥ８０２．１１）、または有線接続と無線接続の組み合わせである可能性がある。例示的な実施形態において、格納カバー４０２は、例えば、射出成形プラスチック材料などから２つの半分４１０、４１２で形成される。半分４１０、４１２は、例えば、ねじ４１４などの締め具によって１つに固定され得る。その他の実施形態において、格納カバーの半分４１０、４１２は、例えば、接着剤または超音波溶接によって１つに固定され得る。
【００３４】
ハンドル部４０４は、オペレータによって手動で作動され得るボタンまたは作動装置４１６、４１８も含む。作動装置４１６、４１８は、プローブ筐体１０２内のコントローラ４２０に信号を送信するコントローラ４０８に結合される。例示的な実施形態において、作動装置４１６、４１８は、プローブ筐体１０２のデバイス４００とは反対側に配置された作動装置４２２、４２４の機能を実行する。デバイス４００は、デバイス４００、ＡＡＣＭＭ１００を制御するためにやはり使用され得る追加的なスイッチ、ボタン、またはその他の作動装置を有する可能性があり、またはその逆の可能性もあることを理解されたい。また、デバイス４００は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、音源、メータ、ディスプレイ、または計器などのインジケータを含み得る。一実施形態において、デバイス４００は、点の測定と同時に口頭のコメントを残すことを可能にするデジタルボイスレコーダを含み得る。さらに別の実施形態において、デバイス４００は、オペレータ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マイクロホンを含む。
【００３５】
一実施形態において、ハンドル部４０４は、オペレータの両手で使用されるように、または特定の手（例えば、左利きまたは右利き）用に構成され得る。ハンドル部４０４は、障害を持ったオペレータ（例えば、指の欠けたオペレータまたは義手を着けたオペレータ）を助けるように構成されることもできる。さらに、ハンドル部４０４は、空間的ゆとりが限られるときには取り外されることができ、プローブ筐体１０２が単体で使用されることができる。上で検討されたように、プローブ端４０１は、ＡＡＣＭＭ１００の第７の軸のシャフトも含み得る。この実施形態において、デバイス４００は、ＡＡＣＭＭの第７の軸周りで回転するように構成され得る。
【００３６】
プローブ端４０１は、プローブ筐体１０２の第２のコネクタ４２８と協力する、デバイス４００の第１のコネクタ４２９（図８）を有する機械的および電気的インターフェース４２６を含む。コネクタ４２８、４２９は、デバイス４００のプローブ筐体１０２への結合を可能にする電気的および機械的特徴を含み得る。一実施形態において、インターフェース４２６は、機械的結合部４３２および電気コネクタ４３４を上に有する第１の表面４３０を含む。格納カバー４０２は、第１の表面４３０に近接して配置され、第１の表面４３０から段差を付けられた第２の表面４３６も含む。例示的な実施形態において、第２の表面４３６は、第１の表面４３０から約０．５インチ差の段差を付けられた平面である。以下でより詳細に検討されるように、この段差は、カラー４３８などの締め具を締めるかまたは緩めるときにオペレータの指のためのゆとりをもたらす。インターフェース４２６は、コネクタのピンを位置合わせすることを必要とせずに、および別個のケーブルまたはコネクタを必要とせずに、デバイス４００とプローブ筐体１０２の間の比較的迅速で安定した電子的接続を提供する。
【００３７】
電気コネクタ４３４は、第１の表面４３０から延び、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３）と非同期双方向通信するように電気的に結合される１つ以上のコネクタピン４４０を含む。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もしくはＩＥＥＥ８０２．１１）、または有線接続と無線接続の組み合わせである可能性がある。一実施形態において、電気コネクタ４３４は、コントローラ４２０に電気的に結合される。コントローラ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可能性がある。電気コネクタ４３４は、プローブ筐体１０２の電気コネクタ４４２と比較的迅速で安定した電子的接続を行うように配置される。電気コネクタ４３４、４４２は、デバイス４００がプローブ筐体１０２に装着されるときに互いに接続する。電気コネクタ４３４、４４２は、それぞれ、電磁干渉からの遮蔽、ならびにコネクタピンの保護、およびデバイス４００をプローブ筐体１０２に装着するプロセス中のピンの位置合わせの補助を提供する金属で覆われたコネクタ筐体を含み得る。
【００３８】
機械的結合部４３２は、ＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４の端部のデバイス４００の位置がずれないまたは動かないことが好ましい比較的厳密な用途をサポートするために、デバイス４００とプローブ筐体１０２の間の比較的強固な機械的結合を提供する。概して、全てのそのような動きは、測定結果の精度の望ましくない低下を招く可能性がある。これらの所望の結果は、本発明の実施形態のクイック接続機械的および電子的インターフェース（ｑｕｉｃｋ ｃｏｎｎｅｃｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の機械的装着構成部分のさまざまな構造的特徴を用いて達成される。
【００３９】
一実施形態において、機械的結合部４３２は、一端４４８（デバイス４００の前縁または「最前部」）に配置された第１の凸部４４４を含む。第１の凸部４４４は、第１の凸部４４４から延びるへり４４６を形成する鍵型にされた、切欠きを入れられた、または傾斜を付けられたインターフェースを含み得る。へり４４６は、プローブ筐体１０２から延びる凸部４５２によって画定される溝４５０（図８）に受けられるように大きさを決められる。第１の凸部４４４および溝４５０は、へり４４６が溝４５０内に位置付けられるときに、溝４５０が、プローブ筐体１０２に装着されるときのデバイス４００の長手方向と横方向の両方の動きを制限するために使用され得るような結合部構成をカラー４３８とともに形成することを理解されたい。以下でより詳細に検討されるように、カラー４３８の回転が、へり４４６をスロット４５０内に固定するために使用され得る。
【００４０】
第１の凸部４４４の反対側に、機械的結合部４３２は、第２の凸部４５４を含み得る。第２の凸部４５４は、鍵型にされた、切欠きを入れられたへりの、または傾斜を付けられたインターフェース４５６（図５）を有する可能性がある。第２の凸部４５４は、例えば、カラー４３８などの、プローブ筐体１０２に関連する締め具を係合するように配置される。以下でより詳細に検討されるように、機械的結合部４３２は、インターフェース４２６のための支点を提供する、電気コネクタ４３４に近接する、または電気コネクタ４３４周りで配置された、表面４３０から突出する持ち上げられた表面を含む（図７および８）。これは、デバイス４００がプローブ筐体１０２に装着されるときに、デバイス４００とプローブ筐体１０２の間の３つの機械的接点のうちの第３の接点として機能する。
【００４１】
プローブ筐体１０２は、同軸上に配置されたカラー４３８を一端に含む。カラー４３８は、第１の位置（図５）と第２の位置（図７）の間を動くことができるねじ部を含む。カラー４３８を回転することによって、カラー４３８は、外部の道具を必要とせずにデバイス４００を固定するか、または取り外すために使用され得る。カラー４３８の回転は、比較的間隔の広い角ねじ山が切られた円筒４７４に沿ってカラー４３８を動かす。そのような比較的大きなサイズの角ねじおよび外形表面の使用は、最小限の回転トルクによって非常に大きな締め付け力をもたらす。さらに、円筒４７４のねじの広いピッチは、カラー４３８が最小限の回転で締められるか、または緩められることを可能にする。
【００４２】
デバイス４００をプローブ筐体１０２に結合するために、へり４４６が溝４５０に挿入され、デバイスは、第２の凸部４５４が矢印４６４（図５）に示されるように表面４５８に向かって回転されるように旋回させられる。カラー４３８が回転され、カラー４３８を矢印４６２によって示される方向に動かすかまたは平行移動させ、表面４５６と係合させる。角度のついた表面４５６に対するカラー４３８の動きは、機械的結合部４３２を持ち上げられた表面４６０に向かって押しやる。これは、デバイス４００をプローブ筐体１０２に強固に固定すること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異物の起こり得る問題を克服するのに役立つ。カラー４３８によって第２の凸部４５４に力を加えることは、機械的結合部４３２を前に動かし、へり４４６を押してプローブ筐体１０２に固定する。カラー４３８が締められ続けるにつれて、第２の凸部４５４は、プローブ筐体１０２に向かって上向きに押され、支点に圧力をかける。これは、シーソー型の構成をもたらし、圧力を第２の凸部４５４、へり４４６、および中央の支点に加えて、デバイス４００のずれまたは揺れを軽減するかまたは取り除く。支点は、プローブ筐体１０２の底を直接押し、一方、へり４４６は、プローブ筐体１０２の端部に下向きの力をかける。図５は、デバイス４００およびカラー４３８の動きの方向を示す矢印４６２、４６４を含む。図７は、カラー４３８が締められるときにインターフェース４２６内でかけられる圧力の方向を示す矢印４６６、４６８、４７０を含む。デバイス４００の表面４３６の段差が、カラー４３８と表面４３６の間の間隙４７２（図６）をもたらすことを理解されたい。間隙４７２は、カラー４３８が回転されるときに指を挟む危険性を軽減しながら、オペレータがカラー４３８をよりしっかりと握ることを可能にする。一実施形態において、プローブ筐体１０２は、カラー４３８が締められるときの変形を軽減するかまたは防止するのに十分なだけの剛性がある。
【００４３】
インターフェース４２６の実施形態は、機械的結合部４３２および電気コネクタ４３４の適切な位置合わせを可能にし、さらに、保護しなかった場合にはカラー４３８、へり４４６、および表面４５６の締め付け動作によって生じる可能性がある加えられる圧力から電子機器のインターフェースを保護する。これは、はんだ付けされた端子を有する可能性がある回路基板４７６に取り付けられた電気コネクタ４３４、４４２に対する力による損傷を軽減するかまたは取り除く利点をもたらす。また、実施形態は、ユーザがデバイス４００をプローブ筐体１０２に接続するか、またはプローブ筐体１０２から切り離すために道具が必要とされないという点で、知られている手法に優る利点をもたらす。これは、オペレータが手動で比較的簡単にデバイス４００をプローブ筐体１０２に接続し、プローブ筐体１０２から切り離すことを可能にする。
【００４４】
インターフェース４２６によって可能な比較的多数の遮蔽された電気接続のおかげで、比較的多数の機能が、ＡＡＣＭＭ１００とデバイス４００の間で共有され得る。例えば、ＡＡＣＭＭ１００に配置されたスイッチ、ボタン、またはその他の作動装置が、デバイス４００を制御するために使用される可能性があり、またはその逆の可能性もある。さらに、コマンドおよびデータが、電子データ処理システム２１０からデバイス４００に送信され得る。一実施形態において、デバイス４００は、基部プロセッサ２０４のメモリに記憶されるべき、またはディスプレイ３２８に表示されるべき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。別の実施形態において、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である。さらに、ＡＡＣＭＭ１００またはデバイス４００のどちらかに配置された温度センサが、他方によって共有される可能性がある。本発明の実施形態は、さまざまなアクセサリデバイス４００がＡＡＣＭＭ１００に迅速、簡単、かつ確実に結合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利点をもたらすことを理解されたい。さらに、ＡＡＣＭＭ１００とデバイス４００の間で機能を共有する能力は、重複をなくすことによってＡＡＣＭＭ１００のサイズ、電力消費、および複雑性を削減することを可能にし得る。
【００４５】
一実施形態において、コントローラ４０８は、ＡＡＣＭＭ１００のプローブ端４０１の動作または機能を変更する可能性がある。例えば、コントローラ４０８は、デバイス４００が装着されるときと、プローブ筐体１０２が単体で使用されるときとの異なるときに異なる色の光を放つ、異なる強さの光を放つ、または点く／消えるのいずれかを行うようにプローブ筐体１０２のインジケータライトを変更する可能性がある。一実施形態において、デバイス４００は、物体までの距離を測定する距離測定センサ（図示せず）を含む。この実施形態において、コントローラ４０８は、物体がプローブチップ１１８からどのぐらい遠いかをオペレータに示すためにプローブ筐体１０２のインジケータライトを変更する可能性がある。これは、コントローラ４２０の要件を簡素化する利点をもたらし、アクセサリデバイスの追加による機能のアップグレードまたは向上を可能にする。
【００４６】
図１０〜１１を参照すると、本発明の実施形態が、レーザラインプローブ（ＬＬＰ）スキャンデバイス５００用のカメラ、信号処理、制御、およびインジケータインターフェースに利点をもたらす。ＬＬＰ５００は、ハンドル部５０４を有する格納カバー５０２を含む。さらに、ＬＬＰ５００は、ＬＬＰ５００を本明細書において上で説明されたようにプローブ筐体１０２に機械的および電気的に結合するインターフェース４２６を一端に含む。インターフェース４２６は、ＬＬＰ５００が、追加的な道具を必要とせずに迅速かつ簡単にＡＡＣＭＭ１００に結合され、ＡＡＣＭＭ１００から取り外されることを可能にする。インターフェース４２６の近くに、格納カバー５０２は、例えばレーザデバイスなどの光学式デバイス５１０と、センサ５０８とを含む部分５０６を含む。センサ５０８は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）型のセンサまたは相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）型のセンサである可能性がある。例示的な実施形態において、光学式デバイス５１０およびセンサ５０８は、センサ５０８が所望の焦点で光学式デバイス５１０からの反射光を検出することができるように角度をつけて配置される。一実施形態において、光学式デバイス５１０およびセンサ５０８の焦点は、ＬＬＰ５００がプローブチップ１１８に邪魔されずに操作され得るようにプローブチップ１１８からずらされる。換言すれば、ＬＬＰ５００は、プローブチップ１１８を所定の位置に置いたまま操作され得る。さらに、ＬＬＰ５００は、プローブチップ１１８に対して相対的に実質的に固定され、ハンドル部５０４への力は、ＬＬＰ５００のプローブチップ１１８に対する相対的な配置に影響を与えない可能性があることを理解されたい。一実施形態において、ＬＬＰ５００は、オペレータがＬＬＰ５００からのデータ取得とプローブチップ１１８からのデータ取得の間を切り替えることを可能にする追加的な作動装置（図示せず）を有する可能性がある。
【００４７】
光学式デバイス５１０およびセンサ５０８は、格納カバー５０２内に配置されたコントローラ５１２に電気的に結合される。コントローラ５１２は、１つ以上のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、メモリ、および信号調整回路を含み得る。ＬＬＰ５００によってもたらされるデジタル信号処理および大きなデータ量のために、コントローラ５１２は、ハンドル部５０４内に配置される可能性がある。コントローラ５１２は、電気コネクタ４３４を介してアームバス２１８に電気的に結合される。ＬＬＰ５００は、ＬＬＰ５００による動作およびデータの取り込みを開始するためにオペレータによって手動で作動され得る作動装置５１４、５１６をさらに含む。
【００４８】
本発明のその他の実施形態においては、ＡＡＣＭＭ１００に結合されたデバイス６００（図１２）が、機能的デバイス６０２を含み得る。デバイス６００の種類に応じて、機能的デバイス６０２は、スチルカメラ、ビデオカメラ、バーコードスキャナ、熱スキャナ、光源（例えば、フラッシュ装置）、または画像プロジェクタである可能性がある。一実施形態において、機能的デバイス６０２は、その全体を本願に援用する「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｒｅｌｏｃａｔｉｎｇ ａｎ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ−Ａｒｍ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ」と題した同一出願人による米国特許第７，８０４，６０２号に記載された再帰反射体ホルダーなどの再帰反射体ホルダーを含み得る。さらに別の実施形態において、機能的デバイス６０２は、その全体を本願に引用して援用する「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ａ ３−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍａｐ ｏｆ ａ Ｍｅａｓｕｒａｂｌｅ Ｑｕａｎｔｉｔｙ Ｕｓｉｎｇ Ｔｈｒｅｅ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と題した同一出願人による米国特許第５，４１２，８８０号に記載された超音波プローブなどの超音波プローブを含み得る。デバイス６００は、デバイスがプローブ筐体１０２に電気的および機械的に結合されることを可能にするインターフェース４２６を含む。デバイス６００は、機能的デバイス６０２に電気的に接続されたコントローラをさらに含む。コントローラは、電子データ処理システム２１０と非同期双方向通信するように構成される。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またはＩＥＥＥ８０２．１１）である可能性がある。一実施形態において、通信接続は、有線接続と無線接続の組み合わせであり、第１の信号の種類がコントローラ４２０を介した有線接続によって送信され、第２の信号の種類が無線接続によって送信される。機能的デバイス６０２が画像プロジェクタおよびレーザラインプローブなどの複数の機能を含む実施形態においては、画像（例えば、ＣＡＤ）データが、画像プロジェクタに無線接続によって送信され得る一方、ＬＬＰの画像センサによって得られたデータは、有線接続によって送信される。これらのデバイスの統合は、オペレータが、より速く、より高い信頼度で測定値を得ることを可能にする利点をもたらす可能性があることを理解されたい。例えば、スチルカメラまたはビデオカメラデバイスを装着すると、オペレータは、デバイスによって測定されている物体の１つ以上の画像を記録することができる。これらの画像は、例えば、ディスプレイ３２８に表示されるか、または検査レポートに組み込まれることができる。一実施形態において、オペレータは、ユーザインターフェース基板２０２を介して、測定点を定義するために、表示された画像にグラフィカルなマーカーを置くことができる。このようにして、オペレータは、メモリから印をつけられた画像を後で呼び出し、どこを測定すべきかをすぐに見ることができる。その他の実施形態において、測定されている物体のビデオが、取り込まれる。そして、このビデオは、オペレータが検査されるべき次の物体に対して複数の測定を繰り返すのを補助するために、または新しいオペレータのための訓練ツールとしてユーザインターフェース基板２０２によって再生される。
【００４９】
さらに別の実施形態において、デバイスは、ペイントスプレーデバイス７００（図１３）である可能性がある。ペイントスプレーデバイス７００は、ペイントスプレーデバイス７００をプローブ筐体１０２に電気的および機械的に結合するインターフェース４２６を含む。この実施形態において、デバイス７００は、電子データ処理システム２１０と通信するように構成されたコントローラを含む。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もしくはＩＥＥＥ８０２．１１）、または有線接続と無線接続の組み合わせである可能性がある。デバイス７００のコントローラは、電子データ処理システム２１０から信号を受信し、それぞれが単一の色の塗料を有するタンク７０４（例えば、赤、緑、青）にそれぞれ接続される１つ以上のスプレーノズル７０２から１つ以上の色を選択的に噴射する。スプレーノズル７０２は、塗料、インク、顔料、または染料の小滴を表面に付着させるインクジェット式のスプレー機構であってもよいことを理解されたい。インクジェットノズルは、コンティニュアス型インクジェット、サーマル方式インクジェット、およびピエゾ方式インクジェットを含む可能性があるが、これらに限定されない。電子データ処理システム２１０はプローブ筐体１０２の位置および向きを知っているので、デバイスは、メモリに記憶された所望の画像に一致するように特定の位置で特定の色を噴射する命令を受信する可能性がある。したがって、オペレータがデバイス７００を所望の表面（例えば、壁）を横切って動かすときに、画像または絵が、デバイス７００によって再現され得る。この実施形態は、例えば板金などの物品にレイアウトの印をつける、製造環境における利点ももたらし得る。
【００５０】
図１３は、タンク７０４をＡＡＣＭＭ１００の外部にあるように示すが、これは例示を目的とするものであり、特許請求される発明はそのように限定されるべきでないことを理解されたい。一実施形態において、タンク７０４は、デバイス７００のハンドル内に配置される。別の実施形態において、タンク７０４は基部１１６内に配置され、導管がアーム１０４を通って延び、システムにいかなる外部の配線、管、または導管も設けない。
【００５１】
ここで図１２および図１４〜１８を参照すると、１つ以上の画像プロジェクタ６０２を組み込むデバイス６００の実施形態が、示されている。本発明の実施形態によれば、１つ以上の比較的小型の販売されているプロジェクタ（例えば、「超小型」または「ピコ」プロジェクタ）６０４が、ＡＡＣＭＭ１００のプローブ端４０１、またはＡＡＣＭＭ１００のその他のさまざまな位置（例えば、ハンドルの反対側、アームセグメント上）に取り付けられるか、接続されるか、またはその他の方法で装着され得る。図１４Ａ〜１４Ｄにおいて、デバイス６００にハンドル１２６に近接して取り付けられたプロジェクタ６０４が、示されている。しかし、プロジェクタ６０４は、ＡＡＣＭＭ１００の任意の場所に取り付けられる可能性があり、ＡＡＣＭＭ１００と連携して利用される場合、レーザラインプローブに取り付けられる可能性がある。プロジェクタ６０４は、いくらかの処理能力を含む可能性がある。一実施形態において、プロジェクタ６０４は、電子データ処理システム２１０に接続されるか、電子データ処理システム２１０と通信する。したがって、プロジェクタ６０４は、視覚的な手引き情報またはデータ（例えば、画像６０６）を与えられることができ、次に、プロジェクタ６０４は、その視覚的な手引き情報またはデータを、図１４Ｂの「位置１」に示されるように、ＡＡＣＭＭ１００のオペレータによって測定されるか、またはその他の作業をされるべき部品または物体６０８に投影する。
【００５２】
部品６０８の向きがＡＡＣＭＭ１００の座標系内で調整されると、投影画像６０６の縮尺およびその投影画像６０６の見え方が、アーム１０４の位置データを用いてＡＡＣＭＭ１００の動きと同期され得る。部品６０８に投影された画像６０６は、デバイス６００が動かされるときに、部品６０８に投影された画像６０６が動かず、オペレータに対して安定した画像を示すために縮尺と向きの両方を変更するように、プローブ端４０１の位置に応じてプロジェクタ６０４に関連するプロセッサによって、または電子データ処理システム２１０を介して調整され得る。これは、図１４Ｃの「位置２」に見られ得る。例として、色のついた（例えば、緑）円６１０が、測定されるべき部品の穴６１２と位置が合うように投影され得る。部品６０８に対するプローブの角度または距離が変更されるとき、投影画像６０６内の円６１０の位置が変わるが、円６１０は穴６１２上の位置に「ロックされた」ままであり、穴６１２と同じサイズのままである。これは、目標をロックオンし、追跡することに相当する。この構成の利点は、オペレータがＡＡＣＭＭ１００を動かすときに、オペレータが部品６０８から目を離してコンピュータスクリーン、ユーザインターフェース、またはその他の視覚的表示を見る必要がないことである。
【００５３】
先行技術の単純な格子線とは対照的に部品６０８上の投影画像を使用することは、これらに限定されないが以下のものを含む広範な投影情報のオプションを提供する。（１）色の制御−赤い円が、測定を成功裏に完了した後、緑に変わる可能性がある。マーカーまたはグラフィックスの色が、部品６０８の色に対して高い視認性（コントラスト）をもたらすように変わり得る。（２）アニメーション−マーカー、矢印、またはその他のインジケータが、動作を開始または終了するために点滅し、頻度を変え、交互に色を変えることができる。（３）テキスト−メッセージ、データ、または寸法が、部品に投影され得る。通常はコンピュータスクリーン上に表示されるデジタル式の読み取り値が、部品６０８に投影され得る。（４）ＣＡＤ画像−注意書き、寸法、またはその他の情報とともに部品に重ね合わされ得る。測定されるべき特徴が、順次、色またはアニメーションで強調され得る。（５）写真−（設計通りの）部品の実画像が、測定されるべき部品に投影され、開け忘れた穴または誤った位置の特徴などの違っているあらゆることをすぐに示すことができる。（「手引きをともなう投影」、図１５Ａ参照）。（６）範囲インジケータ−ＬＬＰ５００のような非接触式のデバイスに関して、範囲インジケータ６１４が、部品の表面６０８に投影され得る。これらは、アニメーションされ、色をつけられる可能性があり、テキストおよび／またはデータを含み得る。
【００５４】
ＡＡＣＭＭ１００は、図１５Ａに示されるように、プロジェクタ６０４を使用してオペレータに対して手引きを提供することもできる。プロジェクタ６０４は、測定デバイス１１８が測定点を得るべき場所にインジケータ６１６をやはり重ね合わせながら、測定が行われるべき特徴６１２を円６１０で強調する、部品６０８上の画像を生成する。テキスト形式の指示６１８も、部品６０８に投影され、重ね合わされる可能性がある。部品もしくは物体６０８の測定、または部品６０８の完全な一群の測定を行った後、結果のインジケータ６２０が、図１５Ｂに示されるように、部品６０８に直接投影され得る。これは、許容範囲内のおよび／または許容範囲外の部品の特定の特徴を強調するために使用され得る。表面のスキャンに関して、高い点および低い点が、色分けされ、部品６０８に直接投影され得る。寸法を示された特徴の測定に関して、グラフィカルなまたはテキスト形式のインジケータ６２２が、部品６０８に投影され、特徴が許容範囲内であるかどうか、および／または許容範囲外であるかどうかをオペレータに知らせることができる。上で検討されたように、これは、オペレータが目を離してコンピュータ端末またはユーザインターフェースを見る必要がないので、部品６０８の検査に必要とされる時間を削減する利点をもたらす。
【００５５】
プロジェクタ６０４は、白色光を投影することによって作業領域を照らすために使用されることもでき、照明のサイズおよび形状が制御され得る。加えて、照明の領域は、スポットライトの位置およびサイズがプローブ端４０１の位置データを使用して制御され得るので、デバイス６００が動かされる間、ロックされ得る。プロジェクタ６０４が部品６０８のどこも照らすことができないようにデバイス６００が向きを決められる場合（例えば、天井を向いているとき）、プロジェクタ６０４は、自動的に消えるか、または黒くなる可能性がある。
【００５６】
図１６〜１７を参照すると、本発明の別の態様の実施形態にしたがって、複数のプロジェクタ６０４、６２４、６２６が、ＡＡＣＭＭ１００とともに使用され得る。実施形態は、プロジェクタ６２４が壁６２８または作業台を指すことである。ここで、プロジェクタ６２４は、例えば、基部１１６上など、ＡＡＣＭＭ１００の固定された（動かない）部分の可動式の（例えば、スイベルの）取り付け具に装着され得る。プロジェクタ６２４からの画像６３０は、プローブ端４０１に取り付けられたプロジェクタ６０４からの情報と同じ情報か、またはプロジェクタ６０４からの情報とは異なる情報を表示することができる。画像６３０は、第２当事者による観察用である可能性があるか、または画像６３０は、搭載アプリケーションソフトウェアの表示または補助的なコンピュータの表示を複製する働きをする可能性がある。このようにして、データは、拡大され得る（すなわち、広げられたカバー領域）か、データは、測定セッション中にオペレータによってより容易に見られる表面６２８に投影され得る。
【００５７】
さらに、ＡＡＣＭＭ１００のプローブ端４０１に取り付けられた複数のプロジェクタ６０４、６２６は、表面領域のカバー範囲または３Ｄ形状のカバー範囲を広げ、したがって、画像のカバー範囲から外れることなくプローブ端４０１の比較的大きな動きに対応することができる。画像の外形は、部品６０８の外形に合わせられ得る。
【００５８】
図１８を参照すると、本発明の別の態様の実施形態にしたがって、プロジェクタ６０４が取り付けられたＡＡＣＭＭ１００が、オペレータに対して視覚的な作業の手引きを提供することができる。そのような視覚的な作業の手引きは、表面またはその他の種類の障害物（例えば、壁または人間の皮膚）によって視界から隠されている物体または物品の特徴の視覚化の形態である可能性がある。例えば、プロジェクタ６０４は、アクセスされ、作業される必要がある、表面６３２の裏の１つ以上の物体６３４、６３６または物品を有するＣＡＤデータ、ＣＡＴスキャンデータ、レーザスキャンデータ、またはその他のデータをさまざまな表面６３２に投影することができる。しかし、その他の物体に対する損傷が引き起こされないように、またはこれらの隠された物体６３４、６３６の位置を見つけることに浪費される時間を削減するために、作業者がこれらの物体の正確な位置を特定することが重要である。表面６３２は、作業されるべき特徴または物体を隠す壁、組立品、人体の表面、またはその他の種類の表面である可能性がある。
【００５９】
図１８は、壁の表面６３２に投影された画像６３８の例を示す。壁の表面６３２の裏には、間柱６３４、配管パイプ６３６、および電気配線などのさまざまな物品がある。しかし、作業者は、何が壁の表面６３２の裏に配置されているかを知らない可能性があり、および／または壁の表面６３２の裏のこれらの物品の配置を知らない。作業者に、壁の表面６３２の裏の物品およびそれらの物品の位置の画像を提供することが有利である。概して、隠された特徴についてのこの情報は、例えば、ＣＡＤデータとして利用可能である。
【００６０】
別の応用において、ＡＡＣＭＭ１００は、例えば、手術室で使用され得る。医師が、可搬型のＡＡＣＭＭを使用して、プローブまたは測定デバイス１１８の位置とコンピュータ体軸断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｘｉａｌ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）データからの３Ｄデータとの相関をとりながら、切開するためのまたは腫瘍を見つけるための位置を決定することができる。この場合、プロジェクタ６０４は、患者に画像を投影し、マーカー、またはＣＡＴスキャン画像のそのままの複製を提供して外科医を手引きすることができる。手動操作式のロボットによって遠隔で行われる手術は、上述したのと同じ方法で投影システムを使用することができる。
【００６１】
ＡＡＣＭＭが製造環境で使用される応用において、プロジェクタ６０４は、３Ｄ ＣＡＤまたは画像ファイルによって制御される配置を必要とするさまざまなオペレーションのための手引きを提供し得る。これは、例えば、リベット、機器、アクセサリのために穴を開けることと、車、飛行機、バス、または大きな部品にステッカーまたは裏に接着剤がついた帯を張り付けることと、文字、細部装飾、または画像を塗装することと、製図の要求に一致するまで表面または溶接部を研削／研磨することと、釘またはねじの位置に関して、外装の裏にある間柱または構造部材の位置を見つけることとを含む。
【００６２】
本発明のこの態様の実施形態は、壁、隔壁、床の下、または鍵のかかったドアの裏のパイプ、配線、ダクト、またはその他の物体などの隠された特徴を視覚化し、どこが安全に切断できるかを判断するのを助ける。また、これらの実施形態は、（例えば、デバイスの３Ｄ ＣＡＤデータが利用可能なときに）爆発物の危険なコンポーネントに穴を開ける、そのようなコンポーネントを切断する、およびそのようなコンポーネントにアクセスするための投影された視覚化および手引きを提供する。
【００６３】
本発明のこの態様の実施形態によれば、ＡＡＣＭＭ用の投影システムが、部品の表面に手引きおよび部品のデータ（例えば、構造のＣＡＤデータ）を投影する。また、この投影システムは、建造物の改造、手術、またはその他の侵襲的な処置で使用するための、壁、構造物、または人体の内部にあるものの画像を投影するために使用され得る。アームに装着された１つ以上の小型プロジェクタが、部品もしくは表面に画像もしくはデータを投影するか、またはオペレータに対する手引きを提供することができる。アーム／プロジェクタの組み合わせは、壁の後ろ、人体の内側、爆発するデバイスの内側などの特徴を視覚化することができる。物体の３Ｄの記録（例えば、ＣＡＤの図面、ＣＡＴのスキャンなど）が存在するとき、プロジェクタとアームの組み合わせは、あたかも壁を透かして見るように特徴の位置を示す画像を投影することができる。
【００６４】
本発明が例示的な実施形態を参照して説明されたが、本発明の範囲を逸脱することなくさまざまな変更が行われる可能性があり、均等物が本発明の要素の代替とされる可能性があることが当業者に理解されるであろう。さらに、特定の状況または構成要素を本発明の教示に適合させるために、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく多くの修正が行われ得る。したがって、本発明は本発明を実施するための考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の特許請求の範囲内に入る全ての実施形態を含むことが意図される。さらに、用語「第１」、「第２」などの使用はいかなる順序または重要度も表さず、むしろ用語「第１」、「第２」などはある要素を別の要素と区別するために使用される。その上、用語「ａ」、「ａｎ」などの使用は量の限定を表さず、むしろ言及される項目の少なくとも１つの存在を表す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間内の物体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（ＡＡＣＭＭ）であって、
基部（１１６）と、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部（１０４）であって、前記基部（１１６）に回転可能に結合され、複数の接続されたアームセグメント（１０６、１０８）を含み、各アームセグメント（１０６、１０８）が、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、アーム部（１０４）と、
前記第１の端部に結合された測定デバイス（１１８、５００、６００、７００）と、
前記少なくとも１つの位置トランスデューサから前記位置信号を受信し、前記測定デバイス（１１８）の位置に対応するデータを提供する電子回路（２１０）と、
前記測定デバイス（１１８、５００、６００、７００）と前記第１の端部の間に配置されたプローブ端（４０１）であって、締め具（４３８）および第１のコネクタ（４２８）を有する、プローブ端（４０１）と、
前記締め具（４３８）によって前記プローブ端に取り外し可能なように結合されたデバイス（４００）であって、前記締め具（４３８）がデバイス（４００）を前記プローブ端（４０１）に結合するときに前記第１のコネクタ（４２８）に係合するように構成された第２のコネクタ（４２９）を有する、デバイス（４００）とを含むことを特徴とする関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項２】
請求項１に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記プローブ端（４０１）が、第１のコントローラ（４２０）に結合された第１の作動装置（４２２）および第２の作動装置（４２４）を含み、
前記デバイス（４００）が、第２のコントローラ（４０８）に電気的に結合された第３の作動装置（４１６）および第４の作動装置（４１８）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項３】
請求項２に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（４００）が、ハンドル部（４０４）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４】
請求項３に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（４００）が、前記ハンドル部（４０４）の端部に、前記締め具（４３８）に近接して配置された平坦な部分（４３６）を含み、前記平坦な部分（４３６）が、間隙を画定するように前記締め具（４３８）からずらされて配置されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項５】
請求項４に記載のＡＡＣＭＭであって、前記締め具（４３８）が、前記プローブ端（４０１）に同軸上に配置されたカラー（４３８）であることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項６】
請求項５に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（５００、６００）が、カメラ（５１０、６０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項７】
請求項６に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（４００）が、前記カメラ（５１０）に近接して配置された光学式デバイス（５０８）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項８】
請求項１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（６００）が、バーコードスキャナ、熱スキャナ、ビデオカメラ、光源、画像プロジェクタ、マイクロホン、音声記録システム、およびペイントスプレーノズルからなる群から選択された特徴（６０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項９】
請求項１に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記プローブ端（４０１）が、前記第１の端部に軸周りで回転可能に結合され、
前記デバイス（４００）が、前記軸周りで回転するように配置されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１０】
請求項１に記載のＡＡＣＭＭであって、
第１のコネクタ（４２９）が、電気コネクタ部（４３４）を含み、
前記第２のコネクタ（４２８）が、電気コネクタ部（４４２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１１】
空間内の物体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（ＡＡＣＭＭ）であって、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部（１０４）であって、複数の接続されたアームセグメント（１０６、１０８）を含み、各アームセグメント（１０６、１０８）が、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、アーム部（１０４）と、
前記第１の端部に結合された測定デバイス（１１８、５００、６００、７００）と、
前記少なくとも１つの位置トランスデューサから前記位置信号を受信し、前記測定デバイス（１１８）の位置に対応するデータを提供する電子回路（２１０）と、
前記第１の端部と前記測定デバイス（１１８）の間に配置された筐体（１０２）と、
前記筐体（１０２）内に配置された第１のコントローラ（４２０）と、
前記筐体（１０２）の片側に配置された第１の結合部（４３８）と、
前記筐体（１０２）に取り外し可能なように結合され、ハンドル部（４０４）を有するデバイス（４００）であって、前記第１の結合部（４２８）に係合し、それによって、デバイスを前記筐体に固定するように構成された第２の結合部（４３２）を一端に有する、デバイス（４００）とを含むことを特徴とする関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項１２】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記第１の結合部（４５４）に近接し、前記第１のコントローラ（４２０）に電気的に結合された第１のコネクタ（４４２）と、
前記デバイス（４００）に結合され、前記第１のコネクタ（４４２）に電気的に結合される第２のコネクタ（４３４）と、
前記デバイス（４００）内に配置され、前記第１のコネクタ（４４２）および前記第２のコネクタ（４３４）を介して前記第１のコントローラ（４２０）に電気的に結合される第２のコントローラ（４０８）とをさらに含み、前記第２のコントローラ（４０８）が、少なくとも部分的に、前記ハンドル部（４０４）内に配置されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（４００）が、前記第２のコントローラ（４０８）に動作可能に結合された第１の作動装置（４１６）をさらに含み、前記第１の作動装置（４１６）が、前記ハンドル部（４０４）に配置されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（４００）が、前記第２のコントローラ（４０８）に動作可能に結合された第２の作動装置（４１８）をさらに含み、前記第２の作動装置（４１８）が、前記ハンドル部（４０４）に前記第１の作動装置（４１６）に近接して配置されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１５】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記第２の結合部（４３２）が、前記第２のコネクタ（４３４）に近接する、前記デバイス（４００）から延びる第１の凸部（４５４）を含み、前記第１の凸部が、片側に角度をつけられた第１の表面（４５６）を有し、
前記第１の結合部（４３８）が、前記第１の凸部４５４に対向する、前記第１のコネクタ（４４２）に近接する、前記筐体（１０２）に動くことができるように結合された締め具（４３８）であり、前記締め具が、前記第１の表面（４５６）に係合するように第１の位置と第２の位置の間を動くことができることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第２の結合部（４３２）が、前記第２のコネクタ（４３４）に近接して延びる第２の凸部（４４４）をさらに含み、前記第２の凸部（４４４）が、溝（４５０）内に受けられるように大きさを決められたへり部（４４６）を有することを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイスが、
前記第１の凸部（４５４）と前記第２の凸部（４４４）の間に配置された第２の表面（４３０）と、
前記第２の表面（４３０）に近接し、前記第２の表面（４３０）から所定の差の段差を付けられ、第３の表面（４３６）と前記締め具（４３８）の間に間隙（４７２）を画定するように構成された第３の表面（４３６）とを含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のＡＡＣＭＭであって、前記筐体（１０２）が、第１のねじ部を含み、前記締め具（４３８）が、第２のねじ部を含み、前記締め具（４３８）が、前記第２のねじ部が前記第１のねじ部に対して回転されるときに前記第１の位置から前記第２の位置に動かされることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１９】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（５００、６００）が、前記測定デバイス（１１８）に近接する側に配置されたカメラ（５１０、６０２）を含み、前記カメラ（５１０、６０２）が、前記第２のコントローラ（５１２）に電気的に結合されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記カメラ（６０２）が、ビデオカメラであることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２１】
請求項１９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（５００）が、前記カメラ（５１０）に近接して配置されたレーザ（５０８）をさらに含み、前記レーザ（５０８）が、前記第２のコントローラ（５１２）に電気的に結合されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２２】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（７００）が、少なくとも１つのペイントスプレーノズル（７０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２３】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（６００）が、バーコードスキャナ（６０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２４】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（６００）が、熱スキャナ（６０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２５】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（６００）が、画像プロジェクタ（６０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２６】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（６００）が、光源（６０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２７】
空間内の物体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、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部（１０４）を設けるステップあって、前記アーム部（１０４）が、複数の接続されたアームセグメント（１０６、１０８）を含み、各アームセグメント（１０６、１０８）が、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、ステップと、
前記物体を測定するためのプローブ端（４０１）を設けるステップであって、前記プローブ端（４０１）が、第１のコントローラ（４２０）を有し、前記第１のコントローラ（４２０）に電気的に結合された第１の電気コネクタ（４４２）、および締め具（４３８）を有し、前記第１の端部に結合される、ステップと、
プローブ端（４０１）に動作可能に結合された測定デバイス（１１８）を設けるステップと、
前記トランスデューサから前記位置信号を電子回路（２１０）で受信するステップと、
前記電子回路（２１０）を用いて前記測定デバイス（１１８）の位置に対応するデータを決定するステップと、
第２のコントローラ（４０８）を有するデバイス（４００）を設けるステップであって、前記デバイス（４００）が、前記第２のコントローラ（４０８）に電気的に結合された第２の電気コネクタ（４３４）、および結合部（４３２）を有する、ステップと、
前記結合部（４３２）および前記締め具（４３８）を用いて前記デバイス（４００）を前記プローブ端（４０１）に機械的に結合するステップと、
前記第１の電気コネクタ（４４２）を前記第２の電気コネクタ（４３４）に電気的に結合するステップと、
第１の信号を前記第２のコントローラ（４０８）から前記第１のコントローラ（４２０）に送信するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、
前記デバイス（４００）が前記プローブ端（４０１）に結合されるときに前記第１のコントローラ（４２０）を用いて第１の機能を実行するステップと、
前記第１の信号に応答して前記第１のコントローラ（４２０）を用いて第２の機能を実行するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、第２の信号を前記第１のコントローラ（４２０）から前記第２のコントローラ（４０８）に送信するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法であって、
前記第２の端部に結合された基部（１１６）を設けるステップと、
前記基部（１１６）に配置された第３のコントローラ（２１０）を設けるステップであって、前記第３のコントローラ（２１０）が、前記第１のコントローラ（４２０）および前記第２のコントローラ（４０８）と双方向通信する、ステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法であって、第３の信号を前記第２のコントローラ（４０８）から前記第３のコントローラ（２１０）に送信するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法であって、前記第３の信号が、画像信号、ビデオ画像信号、レーザラインプローブ信号、温度信号、およびバーコード信号からなる群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３０に記載の方法であって、第４の信号を前記第３のコントローラ（２１０）から前記第２のコントローラ（４０８）に送信するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法であって、前記第４の信号が、光源信号、投影画像信号、および塗装色からなる群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３０に記載の方法であって、前記第３のコントローラ（２１０）が、前記第２のコントローラ（４０８）と通信し、無線通信接続を含むことを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３４に記載の方法であって、前記第４の信号が、無線通信接続を介して送信されることを特徴とする方法。
【請求項３７】
空間内の物体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（ＡＡＣＭＭ）であって、
基部と、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部（１０４）であって、前記基部（１１６）に回転可能に結合され、複数の接続されたアームセグメント（１０６、１０８）を含み、各アームセグメント（１０６、１０８）が、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、アーム部（１０４）と、
前記第１の端部に結合されたプローブ端（４０１）と、
前記少なくとも１つの位置トランスデューサから前記位置信号を受信し、前記プローブ端（４０１）の位置に対応するデータを提供する電子回路（２１０）と、
ＡＡＣＭＭ（１００）に取り付けられ、前記プローブ端（４０１）に取り外し可能なように結合された第１のプロジェクタ（６０４）であって、第１の投影面（６０８）に第１の情報を投影するように動作可能であり、投影される第１の情報が、前記第１の投影面（６０８）に関連する１つ以上の特徴（６１２、６３４、６３６）の存在および位置を示す、第１のプロジェクタ（６０４）とを含むことを特徴とする関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項３８】
請求項３７に記載のＡＡＣＭＭであって、前記１つ以上の特徴（６３４、６３６）が、前記投影面（６０８）の裏に視線から外れて配置された物体を含み、前記投影される情報が、前記プローブ端（４０１）の決定された位置によって少なくとも部分的に決定されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項３９】
請求項３７に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第１の情報の投影が、前記第１の投影面（６０８）上の特徴（６１２）を強調するインジケータ（６１０）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４０】
請求項３９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第１の情報の前記投影が、テキスト形式の指示（６１８）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４１】
請求項３９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第１の情報の前記投影が、測定値のテキスト形式のインジケータ（６２０）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４２】
請求項３９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第１の情報の前記投影が、許容範囲のインジケータ（６２２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４３】
請求項３９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第１の情報の前記投影が、測定のインジケータ（６１６）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４４】
請求項３８に記載のＡＡＣＭＭであって、前記プローブ端（４０１）に近接して、前記ＡＡＣＭＭ（１００）に取り付けられた第２のプロジェクタ（６２６）をさらに含み、前記第２のプロジェクタ（６２６）が、前記第１の投影面（６０８）に第２の情報を投影するように動作可能であることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４５】
請求項３８に記載のＡＡＣＭＭであって、前記ＡＡＣＭＭ（１００）に動作可能に結合された第３のプロジェクタ（６４６）をさらに含み、前記第３のプロジェクタ（６２４）が、第２の投影面（６２８）に第３の情報を投影するように動作可能であることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４６】
請求項４５に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第３の情報が、前記第１の情報と同じであることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４７】
空間内の物体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（ＡＡＣＭＭ）用の取り外し可能なアクセサリであって、前記ＡＡＣＭＭが、前記ＡＡＣＭＭの端部に結合されたプローブ端を有し、前記プローブ端が、第１の機械的結合部および第１の電気コネクタを有する、ＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリにおいて、
前記第１の機械的結合部に取り外し可能なように結合される第２の機械的結合部と、
前記第２の機械的結合部に結合されるハンドル部とを含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項４８】
請求項４７に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記第１の電気コネクタに取り外し可能なように接続される第２の電気コネクタをさらに含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項４９】
請求項４８に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記第２の電気コネクタに電気的に結合されたコントローラをさらに含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項５０】
請求項４９に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記コントローラに電気的に結合されたセンサをさらに含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項５１】
請求項５０に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記センサがカメラであることを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項５２】
請求項５１に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記カメラ（５１０）に近接して配置された光学式デバイス（５０８）をさらに含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項５３】
請求項５０に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記センサが、バーコードスキャナ、熱スキャナ、ビデオカメラ、光源、画像プロジェクタ、マイクロホン、および音声記録システムからなる群から選択されることを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項５４】
請求項４９に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記コントローラに動作可能に結合されたペイントスプレーノズルをさらに含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項１】
空間内の物体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（ＡＡＣＭＭ）であって、
基部（１１６）と、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部（１０４）であって、前記基部（１１６）に回転可能に結合され、複数の接続されたアームセグメント（１０６、１０８）を含み、各アームセグメント（１０６、１０８）が、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、アーム部（１０４）と、
前記第１の端部に結合された測定デバイス（１１８、５００、６００、７００）と、
前記少なくとも１つの位置トランスデューサから前記位置信号を受信し、前記測定デバイス（１１８）の位置に対応するデータを提供する電子回路（２１０）と、
前記測定デバイス（１１８、５００、６００、７００）と前記第１の端部の間に配置されたプローブ端（４０１）であって、締め具（４３８）および第１のコネクタ（４２８）を有する、プローブ端（４０１）と、
前記締め具（４３８）によって前記プローブ端に取り外し可能なように結合されたデバイス（４００）であって、前記締め具（４３８）がデバイス（４００）を前記プローブ端（４０１）に結合するときに前記第１のコネクタ（４２８）に係合するように構成された第２のコネクタ（４２９）を有する、デバイス（４００）とを含むことを特徴とする関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項２】
請求項１に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記プローブ端（４０１）が、第１のコントローラ（４２０）に結合された第１の作動装置（４２２）および第２の作動装置（４２４）を含み、
前記デバイス（４００）が、第２のコントローラ（４０８）に電気的に結合された第３の作動装置（４１６）および第４の作動装置（４１８）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項３】
請求項２に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（４００）が、ハンドル部（４０４）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４】
請求項３に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（４００）が、前記ハンドル部（４０４）の端部に、前記締め具（４３８）に近接して配置された平坦な部分（４３６）を含み、前記平坦な部分（４３６）が、間隙を画定するように前記締め具（４３８）からずらされて配置されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項５】
請求項４に記載のＡＡＣＭＭであって、前記締め具（４３８）が、前記プローブ端（４０１）に同軸上に配置されたカラー（４３８）であることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項６】
請求項５に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（５００、６００）が、カメラ（５１０、６０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項７】
請求項６に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（４００）が、前記カメラ（５１０）に近接して配置された光学式デバイス（５０８）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項８】
請求項１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（６００）が、バーコードスキャナ、熱スキャナ、ビデオカメラ、光源、画像プロジェクタ、マイクロホン、音声記録システム、およびペイントスプレーノズルからなる群から選択された特徴（６０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項９】
請求項１に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記プローブ端（４０１）が、前記第１の端部に軸周りで回転可能に結合され、
前記デバイス（４００）が、前記軸周りで回転するように配置されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１０】
請求項１に記載のＡＡＣＭＭであって、
第１のコネクタ（４２９）が、電気コネクタ部（４３４）を含み、
前記第２のコネクタ（４２８）が、電気コネクタ部（４４２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１１】
空間内の物体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（ＡＡＣＭＭ）であって、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部（１０４）であって、複数の接続されたアームセグメント（１０６、１０８）を含み、各アームセグメント（１０６、１０８）が、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、アーム部（１０４）と、
前記第１の端部に結合された測定デバイス（１１８、５００、６００、７００）と、
前記少なくとも１つの位置トランスデューサから前記位置信号を受信し、前記測定デバイス（１１８）の位置に対応するデータを提供する電子回路（２１０）と、
前記第１の端部と前記測定デバイス（１１８）の間に配置された筐体（１０２）と、
前記筐体（１０２）内に配置された第１のコントローラ（４２０）と、
前記筐体（１０２）の片側に配置された第１の結合部（４３８）と、
前記筐体（１０２）に取り外し可能なように結合され、ハンドル部（４０４）を有するデバイス（４００）であって、前記第１の結合部（４２８）に係合し、それによって、デバイスを前記筐体に固定するように構成された第２の結合部（４３２）を一端に有する、デバイス（４００）とを含むことを特徴とする関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項１２】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記第１の結合部（４５４）に近接し、前記第１のコントローラ（４２０）に電気的に結合された第１のコネクタ（４４２）と、
前記デバイス（４００）に結合され、前記第１のコネクタ（４４２）に電気的に結合される第２のコネクタ（４３４）と、
前記デバイス（４００）内に配置され、前記第１のコネクタ（４４２）および前記第２のコネクタ（４３４）を介して前記第１のコントローラ（４２０）に電気的に結合される第２のコントローラ（４０８）とをさらに含み、前記第２のコントローラ（４０８）が、少なくとも部分的に、前記ハンドル部（４０４）内に配置されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（４００）が、前記第２のコントローラ（４０８）に動作可能に結合された第１の作動装置（４１６）をさらに含み、前記第１の作動装置（４１６）が、前記ハンドル部（４０４）に配置されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（４００）が、前記第２のコントローラ（４０８）に動作可能に結合された第２の作動装置（４１８）をさらに含み、前記第２の作動装置（４１８）が、前記ハンドル部（４０４）に前記第１の作動装置（４１６）に近接して配置されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１５】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記第２の結合部（４３２）が、前記第２のコネクタ（４３４）に近接する、前記デバイス（４００）から延びる第１の凸部（４５４）を含み、前記第１の凸部が、片側に角度をつけられた第１の表面（４５６）を有し、
前記第１の結合部（４３８）が、前記第１の凸部４５４に対向する、前記第１のコネクタ（４４２）に近接する、前記筐体（１０２）に動くことができるように結合された締め具（４３８）であり、前記締め具が、前記第１の表面（４５６）に係合するように第１の位置と第２の位置の間を動くことができることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第２の結合部（４３２）が、前記第２のコネクタ（４３４）に近接して延びる第２の凸部（４４４）をさらに含み、前記第２の凸部（４４４）が、溝（４５０）内に受けられるように大きさを決められたへり部（４４６）を有することを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイスが、
前記第１の凸部（４５４）と前記第２の凸部（４４４）の間に配置された第２の表面（４３０）と、
前記第２の表面（４３０）に近接し、前記第２の表面（４３０）から所定の差の段差を付けられ、第３の表面（４３６）と前記締め具（４３８）の間に間隙（４７２）を画定するように構成された第３の表面（４３６）とを含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のＡＡＣＭＭであって、前記筐体（１０２）が、第１のねじ部を含み、前記締め具（４３８）が、第２のねじ部を含み、前記締め具（４３８）が、前記第２のねじ部が前記第１のねじ部に対して回転されるときに前記第１の位置から前記第２の位置に動かされることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１９】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（５００、６００）が、前記測定デバイス（１１８）に近接する側に配置されたカメラ（５１０、６０２）を含み、前記カメラ（５１０、６０２）が、前記第２のコントローラ（５１２）に電気的に結合されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記カメラ（６０２）が、ビデオカメラであることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２１】
請求項１９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（５００）が、前記カメラ（５１０）に近接して配置されたレーザ（５０８）をさらに含み、前記レーザ（５０８）が、前記第２のコントローラ（５１２）に電気的に結合されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２２】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（７００）が、少なくとも１つのペイントスプレーノズル（７０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２３】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（６００）が、バーコードスキャナ（６０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２４】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（６００）が、熱スキャナ（６０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２５】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（６００）が、画像プロジェクタ（６０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２６】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記デバイス（６００）が、光源（６０２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２７】
空間内の物体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、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部（１０４）を設けるステップあって、前記アーム部（１０４）が、複数の接続されたアームセグメント（１０６、１０８）を含み、各アームセグメント（１０６、１０８）が、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、ステップと、
前記物体を測定するためのプローブ端（４０１）を設けるステップであって、前記プローブ端（４０１）が、第１のコントローラ（４２０）を有し、前記第１のコントローラ（４２０）に電気的に結合された第１の電気コネクタ（４４２）、および締め具（４３８）を有し、前記第１の端部に結合される、ステップと、
プローブ端（４０１）に動作可能に結合された測定デバイス（１１８）を設けるステップと、
前記トランスデューサから前記位置信号を電子回路（２１０）で受信するステップと、
前記電子回路（２１０）を用いて前記測定デバイス（１１８）の位置に対応するデータを決定するステップと、
第２のコントローラ（４０８）を有するデバイス（４００）を設けるステップであって、前記デバイス（４００）が、前記第２のコントローラ（４０８）に電気的に結合された第２の電気コネクタ（４３４）、および結合部（４３２）を有する、ステップと、
前記結合部（４３２）および前記締め具（４３８）を用いて前記デバイス（４００）を前記プローブ端（４０１）に機械的に結合するステップと、
前記第１の電気コネクタ（４４２）を前記第２の電気コネクタ（４３４）に電気的に結合するステップと、
第１の信号を前記第２のコントローラ（４０８）から前記第１のコントローラ（４２０）に送信するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、
前記デバイス（４００）が前記プローブ端（４０１）に結合されるときに前記第１のコントローラ（４２０）を用いて第１の機能を実行するステップと、
前記第１の信号に応答して前記第１のコントローラ（４２０）を用いて第２の機能を実行するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、第２の信号を前記第１のコントローラ（４２０）から前記第２のコントローラ（４０８）に送信するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法であって、
前記第２の端部に結合された基部（１１６）を設けるステップと、
前記基部（１１６）に配置された第３のコントローラ（２１０）を設けるステップであって、前記第３のコントローラ（２１０）が、前記第１のコントローラ（４２０）および前記第２のコントローラ（４０８）と双方向通信する、ステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法であって、第３の信号を前記第２のコントローラ（４０８）から前記第３のコントローラ（２１０）に送信するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法であって、前記第３の信号が、画像信号、ビデオ画像信号、レーザラインプローブ信号、温度信号、およびバーコード信号からなる群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３０に記載の方法であって、第４の信号を前記第３のコントローラ（２１０）から前記第２のコントローラ（４０８）に送信するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法であって、前記第４の信号が、光源信号、投影画像信号、および塗装色からなる群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３０に記載の方法であって、前記第３のコントローラ（２１０）が、前記第２のコントローラ（４０８）と通信し、無線通信接続を含むことを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３４に記載の方法であって、前記第４の信号が、無線通信接続を介して送信されることを特徴とする方法。
【請求項３７】
空間内の物体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（ＡＡＣＭＭ）であって、
基部と、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能なアーム部（１０４）であって、前記基部（１１６）に回転可能に結合され、複数の接続されたアームセグメント（１０６、１０８）を含み、各アームセグメント（１０６、１０８）が、位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを含む、アーム部（１０４）と、
前記第１の端部に結合されたプローブ端（４０１）と、
前記少なくとも１つの位置トランスデューサから前記位置信号を受信し、前記プローブ端（４０１）の位置に対応するデータを提供する電子回路（２１０）と、
ＡＡＣＭＭ（１００）に取り付けられ、前記プローブ端（４０１）に取り外し可能なように結合された第１のプロジェクタ（６０４）であって、第１の投影面（６０８）に第１の情報を投影するように動作可能であり、投影される第１の情報が、前記第１の投影面（６０８）に関連する１つ以上の特徴（６１２、６３４、６３６）の存在および位置を示す、第１のプロジェクタ（６０４）とを含むことを特徴とする関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項３８】
請求項３７に記載のＡＡＣＭＭであって、前記１つ以上の特徴（６３４、６３６）が、前記投影面（６０８）の裏に視線から外れて配置された物体を含み、前記投影される情報が、前記プローブ端（４０１）の決定された位置によって少なくとも部分的に決定されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項３９】
請求項３７に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第１の情報の投影が、前記第１の投影面（６０８）上の特徴（６１２）を強調するインジケータ（６１０）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４０】
請求項３９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第１の情報の前記投影が、テキスト形式の指示（６１８）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４１】
請求項３９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第１の情報の前記投影が、測定値のテキスト形式のインジケータ（６２０）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４２】
請求項３９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第１の情報の前記投影が、許容範囲のインジケータ（６２２）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４３】
請求項３９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第１の情報の前記投影が、測定のインジケータ（６１６）を含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４４】
請求項３８に記載のＡＡＣＭＭであって、前記プローブ端（４０１）に近接して、前記ＡＡＣＭＭ（１００）に取り付けられた第２のプロジェクタ（６２６）をさらに含み、前記第２のプロジェクタ（６２６）が、前記第１の投影面（６０８）に第２の情報を投影するように動作可能であることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４５】
請求項３８に記載のＡＡＣＭＭであって、前記ＡＡＣＭＭ（１００）に動作可能に結合された第３のプロジェクタ（６４６）をさらに含み、前記第３のプロジェクタ（６２４）が、第２の投影面（６２８）に第３の情報を投影するように動作可能であることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４６】
請求項４５に記載のＡＡＣＭＭであって、前記第３の情報が、前記第１の情報と同じであることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４７】
空間内の物体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（ＡＡＣＭＭ）用の取り外し可能なアクセサリであって、前記ＡＡＣＭＭが、前記ＡＡＣＭＭの端部に結合されたプローブ端を有し、前記プローブ端が、第１の機械的結合部および第１の電気コネクタを有する、ＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリにおいて、
前記第１の機械的結合部に取り外し可能なように結合される第２の機械的結合部と、
前記第２の機械的結合部に結合されるハンドル部とを含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項４８】
請求項４７に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記第１の電気コネクタに取り外し可能なように接続される第２の電気コネクタをさらに含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項４９】
請求項４８に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記第２の電気コネクタに電気的に結合されたコントローラをさらに含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項５０】
請求項４９に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記コントローラに電気的に結合されたセンサをさらに含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項５１】
請求項５０に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記センサがカメラであることを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項５２】
請求項５１に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記カメラ（５１０）に近接して配置された光学式デバイス（５０８）をさらに含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項５３】
請求項５０に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記センサが、バーコードスキャナ、熱スキャナ、ビデオカメラ、光源、画像プロジェクタ、マイクロホン、および音声記録システムからなる群から選択されることを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【請求項５４】
請求項４９に記載のＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリであって、前記コントローラに動作可能に結合されたペイントスプレーノズルをさらに含むことを特徴とするＡＡＣＭＭ用の取り外し可能なアクセサリ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１Ｂ】
【図２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公表番号】特表２０１３−５１７５００（Ｐ２０１３−５１７５００Ａ）
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５００４５（Ｐ２０１２−５５００４５）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２１２５３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９０８９２
【国際公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（５９８０６４５１０）ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド (60)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２１２５３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９０８９２
【国際公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（５９８０６４５１０）ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド (60)
【Ｆターム（参考）】
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