(57)【要約】  関節式センサヘッドは３つの異なるセンサモジュールを含む。第１のセンサモジュールは延長シャンクに搭載されている。延長シャンクは、関節式手首から旋回可能に取り付けられている。第２、第３のセンサモジュールを搭載するハウジングは、延長シャンクに解放可能に締結されている。第２、第３のセンサモジュールは、第１センサモジュールに対して固定の角度方向でハウジングに搭載されている。
2019532276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関節式手首から旋回可能に設けられた延長シャンクに搭載された第１センサモジュールと、
上記延長シャンクに固定され、第２センサモジュールおよび第３センサモジュールを搭載するハウジングと、を備え、
上記第２センサモジュールおよび上記第３センサモジュールは、上記第１センサモジュールに対して固定の角度方向で上記ハウジングに搭載されている、関節式センサヘッド。
【請求項２】
上記第１センサモジュール、上記第２センサモジュールおよび上記第３センサモジュールは、テスト対象物に関する情報を異なった方法で収集するように構成されている、請求項１に記載の関節式センサヘッド。
【請求項３】
上記第１センサモジュールはテスト対象物に対する針の相対的な物理的変位から情報を収集するタッチプローブの一部をなし、
上記第２センサモジュールはテスト対象物からのレーザビーム反射から情報を収集する深度検知レーザの一部をなし、
上記第３センサモジュールは上記テスト対象物のカメラ画像からの情報を収集する視覚センサの一部をなす、請求項２に記載の関節式センサヘッド。
【請求項４】
上記視覚センサが同軸光源を含む、請求項３に記載の関節式センサヘッド。
【請求項５】
上記第１、第２、第３センサモジュールの各々が基準測定位置を有し、その基準測定位置は、上記関節式センサヘッドの変位により、他のセンサモジュールの基準測定位置に対して較正される、請求項１に記載の関節式センサヘッド。
【請求項６】
上記第１、第２、第３センサモジュールの各々が測定軸線を有し、上記第２センサモジュールと上記第３センサモジュールの測定軸線は、上記第１センサモジュールの上記測定軸線と所定の角度関係にある共通の固定された角度方向を共有する、請求項１に記載の関節式センサヘッド。
【請求項７】
上記第１，第２、第３センサモジュールの上記測定軸線が平行に延びる、請求項６に記載の関節式センサヘッド。
【請求項８】
上記第２センサモジュールと上記第３センサモジュールは、上記延長シャンクと上記ハウジング間の解放可能な締結装置を用いて、上記延長シャンクの中間部に一緒に着脱される、請求項１に記載の関節式センサヘッド。
【請求項９】
さらに、上記第１センサモジュールを上記延長シャンクに解放可能に連結する第１カプリングを備え、これにより、上記第１センサモジュールは、上記第２センサモジュールおよび上記第３センサモジュールから独立して、同様に連結可能な代替のセンサモジュールと交換可能である、請求項８に記載の関節式センサヘッド。
【請求項１０】
さらに、上記第２センサモジュールを上記ハウジングに解放可能に連結する第２カプリングを備え、これにより、上記第２センサモジュールは、同様に連結可能な代替のセンサモジュールと相互交換可能である、請求項９に記載の関節式センサヘッド。
【請求項１１】
上記解放可能な締結装置は、上記第２センサモジュールおよび上記第３センサモジュールを搭載した上記ハウジングを、上記延長シャンクの中間部に解放可能に連結する第２カプリングを備え、これによりハウジングは、上記第１センサモジュールを上記延長シャンクから取り外すことなく、同様に連結可能な代替のハウジングと相互交換可能である、請求項９に記載の関節式センサヘッド。
【請求項１２】
上記延長シャンクは、上記第１センサモジュールを上記延長シャンクに解放可能に連結するための、上記延長シャンクの長さの第１部分に沿う第１の解放可能なカプリングと、上記第２センサモジュールと上記第３センサモジュールを搭載する上記ハウジングを上記延長シャンクに解放可能に連結するための、上記延長シャンクの長さの第２部分に沿う第２の解放可能なカプリングと、を含む、請求項１に記載の関節式センサヘッド。
【請求項１３】
上記第２センサモジュールと上記第３センサモジュールを搭載する上記ハウジングが、上記延長シャンクの上記第１部分と上記第２部分との間の第３部分に固定されている、請求項１２に記載の関節式センサヘッド。
【請求項１４】
上記第３センサモジュールは上記テスト対象物のカメラ画像から情報を収集する視覚センサの一部であり、上記視覚センサは可変の作動距離を有するレンズを含む、請求項１に記載の関節式センサヘッド。
【請求項１５】
上記視覚センサが同軸光源を含み、上記同軸光源は可変の作動距離でテスト対象物を照明するために調節可能である、請求項１４に記載の関節式センサヘッド。
【請求項１６】
関節式センサヘッドを用いてテスト対象物を測定する方法であって、
３つのセンサモジュールの各々が基準測定位置を有し、この基準測定位置が、上記関節式センサヘッドの変位によって、他のセンサモジュールの基準測定位置に対して較正されており、
上記３つのセンサモジュールのうちの第１センサモジュールを用いてテスト対象物の所定点を測定する工程と、
上記関節式センサヘッドを、上記第１センサモジュールの上記基準測定位置と上記３つのセンサモジュールのうちの第２センサモジュールの基準測定位置との間で較正された変位分だけ、変位させる工程と、
上記テスト対象物の上記所定点を、上記関節式センサヘッドの上記変位された位置にいて、上記第２センサモジュールを用いて測定する工程と、を備えた方法。
【請求項１７】
上記関節式センサヘッドを、上記第２センサモジュールの上記基準測定位置と上記３つのセンサモジュールのうちの第３センサモジュールの基準測定位置との間で較正された変位分だけ、さらに変位させる工程と、
上記テスト対象物の上記所定点を、上記関節式センサヘッドの上記さらに変位された位置において、上記第３センサモジュールを用いて測定する工程と、
をさらに備えた、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記関節式センサヘッドを変位させる工程と、さらに変位させる工程は、上記関節式センサヘッドの平行移動によって実行される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記３つのセンサモジュールのうちの上記第１センサモジュールを、上記関節式センサヘッドの延長シャンクに解放可能に連結する工程と、上記第２センサモジュールと上記第３センサモジュールを搭載するハウジングを、上記延長シャンクに解放可能に連結する工程と、を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
上記第１センサモジュールを上記延長シャンクから取り外し、上記延長シャンクに残った第１センサモジュール用カプリングの一部分を用いて、異なるセンサモジュールを上記延長シャンクに連結し、これにより、上記第１センサモジュールを上記異なるセンサモジュールと置き換える工程、を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
上記第２センサモジュールと上記第３センサモジュールを搭載する上記ハウジングを、上記延長シャンクから取り外し、上記延長シャンクに残ったハウジング用カプリングの一部分を用いて、少なくとも１つの異なるセンサモジュールを搭載する異なるハウジングを上記延長シャンクに連結し、これにより、上記第２センサモジュールと上記第３センサモジュールを搭載する上記ハウジングを、少なくとも１つの異なるセンサモジュールを搭載する上記異なるハウジングと置き換える工程、を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
上記第３センサモジュールは、作動距離可変レンズと、上記テスト対象物を異なる作動距離において照明するための調節可能な同軸光源と、を有する視覚センサであり、
上記レンズの上記作動距離を調節するとともに、上記テスト対象物を上記レンズの調節された作動距離において照明するために上記同軸光源を調節する工程、を含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標測定機の関節式センサヘッドおよびセンサ測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
関節式センサヘッドは、ワークピースその他のテスト対象物における様々な形態および方向でのフィーチャにアクセスするために、センサ、特にプローブの方向を変える。座標測定機は通常、プローブその他のセンサを測定中のテスト対象物に対して相対移動させるための複数の軸線を含むが、関節式センサヘッドは、一般的に１以上の回動軸線を提供する。この回動軸線はテスト対象物の異なったフィーチャや方向に適応するために、速やかかつ効率良くプローブその他のセンサの方向を調整することができる。
【０００３】
寸法、感度又はデータ獲得タイプの異なる、異なった構成のプローブその他のセンサがしばしば必要とされる。表面のタイプおよび配置が異なるテスト対象物をより正確に又はより包括的に測定するためである。そのため、関節式センサヘッドは、しばしば、交換可能なプローブその他のセンサを用いるように構成されている。プローブその他のセンサの手動による交換可能性に加えて、自動交換システムでは、代替のプローブその他のセンサをドッキングステーションに備えており、センサヘッドを測定位置―ドッキングステーション間で移動可能にして、必要時にプローブ又はセンサを交換できるようになっている。しかし、自動交換システムにおいても貴重な測定時間が費やされる。プローブその他のセンサを交換するための機械的動作のみならず、共通の基準系内において測定動作を継続するために代替プローブその他のセンサを再配置し、再配向し、再較正しなければならないからである。異なるタイプのセンサの交換時には、時間の消費と測定の継続が特に問題になる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、１又は複数の好ましい実施形態において、より多用途で、効率的かつ正確な測定機を目論んでいる。このような測定機は、ある範囲の異なる種類のセンサを固定の相対的方向で搭載するように構成された関節式センサヘッドにより実現可能である。例えば、関節式センサヘッドは、タッチプローブを、深度検知レーザおよび視覚センサと共に搭載するように構成することができる。これら深度検知レーザと視覚センサの測定軸線は、互いに共通の角度方向にあり、タッチプローブの測定軸線に対して所定の角度関係を有している。
【０００５】
本発明の一実施形態では、関節式センサヘッドは第１センサモジュールを有している。この第１センサモジュールは、関節式手首に旋回可能に設けられた延長シャンクに搭載されている。第２、第３センサモジュールを搭載したハウジングが、延長シャンクに固定されている。第２、第３センサモジュールは、第１センサモジュールの方向に対して固定の角度方向でハウジングに搭載されている。
【０００６】
好ましくは、第１、第２および第３センサモジュールはテスト対象物に関する情報を異なった方法で集めるように構成されている。例えば、第１センサモジュールは、テスト対象物に対する針の相対的物理的変位から情報を集めるタッチプローブの一部とすることができ、第２センサモジュールは、テスト対象物からのレーザビーム反射から情報を集める深度検知レーザの一部とすることができ、第３センサモジュールは、テスト対象物を撮影したカメラ画像から情報を集める視覚センサの一部とすることができる。この視覚センサは、好ましくは同軸光源を含む。
【０００７】
好ましくは、３つのセンサモジュールの各々は、関節式センサヘッドの変位により他のセンサモジュールの基準測定位置に対して較正された基準測定位置を有する。関節式センサヘッドの較正された変位により、テスト対象物の同一箇所が３つのセンサモジュールの各々によって測定できる。この点に関して、３つのセンサモジュールの各々が測定軸線を含み、好ましくは、第２、第３センサモジュールの測定軸線は、第１センサモジュールの測定軸線に対して、所定の角度関係において共通の固定の角度方向を有する。より好ましくは、３つの全てのセンサモジュールの測定軸線が平行に延びる。
【０００８】
異なるテスト対象物を異なった方法で測定するためのさらなる柔軟性を提供するために、好ましくは、第１センサモジュールは他のセンサモジュールと交換可能である。例えば、第１カプリングは第１センサモジュールと延長シャンクとの間に装備可能である。それにより、第１センサモジュールは、延長シャンクに別途取り付けられたハウジングに搭載の第２、第３センサモジュールから独立して、代替のセンサモジュールと交換可能となる。第１カプリングの一方のカプリング部材をシャンクの自由端に設けることができ、それと嵌め合い関係にあるカプリング部材を、第１センサモジュールに、および第１センサモジュールから独立してシャンクに連結すべき代替センサモジュールの各々に、設けることができる。着脱可能なクランプその他の開放可能な締結装置（延長シャンクに沿って又は延長シャンクとハウジング間に配置されたカプリングを含む）を用いて、ハウジングを延長シャンクの中間部に取り付けることにより、第２、第３センサモジュールを一緒にシャンクに対して着脱することができる。ハウジングを取り外すと、第１センサモジュールだけで測定を行うことができ、あるいは、１以上の異なるセンサモジュールを搭載した同様に取り付け可能な代替のハウジングを、延長シャンクの中間部にクランプしたり、または他の方法で解放可能に固定して、さらなる測定を行うことができる。同様のカプリングをハウジングに配置することもできる。このカプリングにより、第２センサを第１、第３センサモジュールから独立して、同様に連結可能な代替のセンサモジュールと交換することができる。第１、第２センサモジュールと交換するための代替のセンサモジュールを保持するドッキングステーションを装備することができる。代替の第２、第３センサモジュールを搭載した代替のハウジングを保持するドッキングステーションを装備することもできる。
【０００９】
本発明の一実施形態は、関節式センサヘッドを用いたテスト対象物の測定方法であって、３つのセンサモジュールのうち第１のセンサモジュールを用いてテスト対象物の所定点を測定する工程を含む。３つのセンサモジュールの各々は、関節式センサヘッドの変位により、他のセンサモジュールの基準測定位置に対して較正された基準測定位置を有する。関節式センサヘッドは、第１のセンサモジュールの基準測定位置と第２のセンサモジュールの基準測定位置との間の較正された変位量だけ変位される。テスト対象物の上記所定点が、関節式センサヘッドの変位位置において第２のセンサモジュールを用いて測定される。
【００１０】
関節式センサヘッドは、上記第２のセンサモジュールの基準測定位置と第３のセンサモジュールの基準測定位置との間の較正された変位量だけ、さらに変位することができる。テスト対象物の上記所定点を、関節式センサヘッドのさらなる変位位置において、第３のセンサモジュールを用いて測定することができる。好ましくは、関節式センサヘッドの較正された変位は、関節式センサヘッドの平行移動によって行われる。
【００１１】
好ましくは、本測定方法はさらに、上記３つのセンサモジュールのうちの第１のセンサモジュールを上記関節式センサヘッドの延長シャンクに解放可能に連結する工程と、上記第２、第３のセンサモジュールを搭載するハウジングを上記延長シャンクに解放可能に連結する工程とを含む。さらなる測定を行うために、上記第１センサモジュールを上記延長シャンクから外し、第１センサモジュール用カプリングの上記延長シャンクに残った部分を用いて、異なるセンサモジュールを上記延長シャンクに連結することにより、上記第１センサモジュールを異なるセンサモジュールと置き換えることができる。同様に、上記第２、第３のセンサモジュールを搭載する上記ハウジングを、少なくとも1つの異なるセンサモジュールを搭載する異なるハウジングと置き換えることができる。この場合、上記ハウジングを上記延長シャンクから外し、ハウジング用カプリングの上記延長シャンクに残った部分を用いて、異なるハウジングを上記延長シャンクに連結する。
【００１２】
第３センサモジュールは、可変作動距離レンズと、テスト対象物を異なる作動距離で照らすための調節可能な同軸光源を有する視覚センサとすることができる。この場合、測定方法は、レンズの作動距離を調節する工程と、レンズの調節された作動距離でテスト対象物を照らすために同軸光源を調節する工程とを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る関節式センサヘッドの斜視図である。
【００１４】
【図２】図１の関節式センサヘッドの正面図である。
【００１５】
【図３】図１の関節式センサヘッドの側面図である。
【００１６】
【図４】図１の関節式センサヘッドの別の斜視図であり、旋回軸線の周りを全旋回した位置で示す。
【００１７】
【図５】図１の関節式センサヘッドを略正面から見た斜視図である。
【００１８】
【図６】同関節式センサヘッドの別の斜視図である。
【００１９】
【図７】延長シャンク沿いのカプリングに特徴がある類似の関節式センサヘッドの側面図である。このカプリングは、センサモジュールを搭載するハウジングを、延長シャンクに着脱可能に取り付けるためのものである。
【００２０】
【図８】延長シャンクとハウジングとの間に配置されたカプリングに特徴がある類似の関節式センサヘッドの側面図である。このカプリングは、センサモジュールを搭載するハウジングを、延長シャンクに着脱可能に取り付けるためのものである。
【００２１】
【図９】ハウジングに搭載可能な視覚センサの側面図であり、可変焦点距離レンズを示す破断面を含む。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面に示す関節式センサヘッド１０（articulated sensor head）の特徴的な実施形態は、延長シャンク１４に搭載されたタッチプローブ針の形態を成す第１センサモジュール１２を含む。関節式手首１６（articulating wrist）は、座標測定機の測定軸線から支持可能である。この関節式手首１６は、延長シャンク１４の一端を旋回軸線１８に接続する。図示の関節式手首１６は、好ましくは、シャンク１４を旋回軸線１８の周りに限定された角度範囲にわたり旋回させるための電動アッセンブリを含む。この限定された角度範囲とは、図１と図４に示されるシャンク１４の異なる方位間の角度範囲である。シャンク１４を、図１〜３に示す関節位置（articulated position）において延長シャンク１４と同一線上にある垂直軸線の周りに回動させるために、関節式手首の第二電動アッセンブリを装備してもよい。座標測定機は、関節式センサヘッド１０とテスト対象物３０の一方又は両方を動かすことにより、関節式センサヘッド１０に、テスト対象物に対する追加的な相対的平行移動および相対的回動を提供することができる。関節式手首１６および延長シャンク１４は、5277 Trillium Blvd., Hoffman Estates, Illinois 60192にあるRenishaw Inc.社製のRenishaw PH10MQで構成することができる。
【００２３】
ハウジング２０は延長シャンク１４に取り付けられ、深度検知レーザ(depth-sensing laser)の形態をなす第２センサモジュール２２と、視覚センサ（vision sensor）の形態をなす第３センサモジュール２４を共に搭載している。ハウジング２０は少なくとも図１〜図６に示すように、着脱可能なクランプ２６によってシャンク１４に取り付けられている。深度検知レーザとしての第２センサモジュール２２は、小型干渉計レーザセンサであってよい。このレーザセンサは、狭い範囲のビーム周波数を用い、干渉計の位相変動に基づいてテスト対象物までの距離を測定する。視覚センサとしての第３センサモジュール２４は、マルチセクタを有するBasler acA2500-14gm, 5-MPデジタルカメラと、緑色LEDリング照明２８と、カメラの前に配置され周囲光へのカメラの感受性を低減するバンドパスフィルター（５００〜５５０ｎｍ）を備えることができる。このカメラは、855 Springdale Drive, Suite 203, Exton, PA 19341所在のBasler, Inc.社から入手可能である。
【００２４】
各センサモジュールは測定軸線を含み、各センサの測定軸線に沿って中央測定位置、すなわち共通座標系内にあると認識される測定位置が定められる。タッチプローブ針１２としての第１センサモジュール１２は、プローブチップを貫いて延びる測定軸線３２を有する。深度検知レーザとしての第２センサモジュール２２は、放射されるレーザビームの光軸に沿って延びる測定軸線３４を有する。視覚センサとしての第３センサモジュール２４は、その対物画像光学系の光軸に沿って延びる測定軸線３６を有する。リング照明２８は測定軸線３６と同軸に配置されている。
【００２５】
第２センサモジュール２２と第３センサモジュール２４はハウジング２０内に搭載されている。それらの測定軸線３４、３６は、関節式手首１６の旋回軸線１８周りの全回動範囲にわたり、第１センサモジュール１２の測定軸線３２に対して一定の角度方向に維持される。好ましくは、この測定軸線３４、３６の固定された角度方向は、測定軸線３２から２０度以内に保たれている。より好ましくは、図示のように、測定軸線３２、３４、３６はすべて平行に延びる。測定軸線３２、３４、３６は、これら測定軸線に沿った測定位置をそれぞれ含む。測定軸線３２、３４、３６間の一定のオフセット関係は、関節式センサヘッド１０の移動（変位）によって較正可能であり、これにより、テスト対象物３０の同一箇所を３つのセンサモジュールのいずれかによって速やかに測定できるようになっている。要求される関節式センサヘッド１０の移動は、座標測定機の１以上の運動軸又は、関節式センサヘッドを貫くその他の運動軸によって実現される。ただし、関節式センサヘッド１０のあらゆる角度変位を計算に入れる。このようにして、３つのセンサモジュールの各々によってテスト対象物３０の同一箇所を速やかに測定することができ、センサモジュールのいずれも取り替えられたりテスト対象物３０から遠ざけられることなく、異なる種類の測定を提供できる。
【００２６】
異なる方法でテスト対象物を測定するためのさらなる柔軟性を提供するために、好ましくは、第１センサモジュールは代替のセンサモジュールと交換可能である。例えば、第１カプリング４０は、シャンク１４の自由端に取り付けられたカプリング部材４２と、第１センサモジュール１２に取り付けられた嵌め合い関係にあるカプリング部材４４とを有している。この第１カプリング４０は、第１センサモジュール１２を、類似のカプリング部材を有する代替のセンサモジュールと交換可能することができる。この交換は、第２、第３のセンサモジュールから独立して行うことができる。代替のセンサモジュールは、異なるタッチプローブ針又は異なる種類の測定を行うためのセンサモジュールであってよく、座標測定機の移動範囲内のドッキングステーションにストアされ、公知の方法で自動交換できるようにしてよい。
【００２７】
第２、第３のセンサモジュールは、着脱可能なクランプ２６を介して、一緒に延長シャンク１４に取り付けたり、又は延長シャンク１４から取り外すことができる。このクランプ２６は、クランプ２６を締め付けることによって延長シャンク１４の中間部に取り付けることができ、クランプ２６を緩めることによって延長シャンク１４の中間部から解放することができる。ハウジング２０を取り外せば、ハウジング２０の重量および体積を搭載することなく、第１センサモジュール１２によって測定を行うことができる。あるいは、さらなる測定を行うために、１つまたはそれ以上の異なるセンサモジュールを搭載した別のハウジングを、シャンクにクランプしたり、着脱可能に固定することができる。代替のハウジング内において、第２センサモジュール２２は、所望の測定を行うように構成された別の深度検知レーザにすることができ、第３センサモジュール２４は、所望の測定を行うよう構成なされた別の視覚センサにすることができる。あるいは、第２、第３のセンサモジュールのいずれか一方または両方を、異なる種類の測定を行うように構成することもできる。
【００２８】
ハウジング２０に類似のカプリング４８を備え、このカプリング４８により、第２センサモジュール２２を第１、第３のセンサモジュールから独立して、同様に連結可能な代替センサモジュールと交換可能にすることができる。座標測定機の移動範囲内のドッキングステーションは、１以上の代替の第２センサモジュールを保持して、第２センサモジュールの自動交換をサポートすることができる。１以上の代替のハウジングも、ハウジング２０の交換に便利な位置に配置されたドッキングステーションにストアすることができる。第１のカプリング４０と同様に、カプリング４８は、ハウジングに取り付けられたカプリング部材と、第２センサモジュール２２に取り付けられた嵌め合い関係にあるカプリング部材とを含む。類似のカプリング部材を有する代替のセンサモジュールを、第１、第３のセンサモジュールから独立して、第２センサモジュールと交換することができる。
【００２９】
旋回軸線１８の周りの全範囲或いは所望の範囲の運動ができるように、ハウジング２０は、延長シャンク１４の中間部に沿って旋回軸線１８から距離Ｄだけ離れた位置に取り付けるのが好ましい。この位置で取り付けることにより、ハウジング２０が関節式手首１６や座標測定機への接続部と干渉するのを回避することができる。例えば、Renishaw PH10MQ電動プローブヘッドを用いる場合には、ハウジングは、プローブ軸線１８から約６５ｍｍの距離にクランプするのが好ましい。
【００３０】
関節式センサヘッド１０でテスト対象物３０を測定するために、３つのセンサモジュール１２、２２、２４各々の基準測定位置が、関節式センサヘッド１０の相対変位として、互いに対して較正される。テスト対象物３０の所定点について、３つのセンサモジュール１２、２２、２４のうちの第１のセンサモジュールで第１測定を行なわれる。上記所定点は、第１のセンサモジュールによって捉えられた複数個所の１つであってよい。テスト対象物３０の上記所定点について、３つのセンサモジュール１２、２２、２４のうちの第２のセンサモジュールでテスト対象物３０の第２測定を行うために、関節式センサヘッド１０は、第１のセンサモジュールと第２のセンサモジュールの基準測定位置間の較正変位量だけ変位される。テスト対象物３０の所定点について、３つのセンサモジュール１２、２２、２４のうちの第３のセンサモジュールでテスト対象物３０の第３測定を行うために、関節式センサヘッド１０は、第２のセンサモジュールと第３のセンサモジュールの基準測定位置の間の較正変位量だけ変位される。３つのセンサモジュール１２、２２、２４の各測定軸線３２、３４、３６を平行に配置することで、較正変位を単純化することができ、関節式センサヘッド１０の平行移動によって実現することができる。基準測定位置は、所定の方向における共通のテストフィーチャーを３つのセンサモジュールの各々で測定し、これらセンサモジュール間の相対的変位（これらセンサモジュールによって測定された点の集合を、測定の再現性と関連した公差範囲内にするために求められる相対的変位）を記録することによって、較正することができる。
【００３１】
図７および図８は第２、第３のセンサモジュールを搭載したハウジング２０を延長シャンク１４に取り付けるための別の方法を示す。図７では、ハウジング２０は延長シャンク１４の中間部５４に固定（例えば、クランプ）されている。例えば、ハウジング２０を別のハウジングと交換する必要性を超えた利便性のために、クランプ２６は延長シャンク１４の中間部５４に着脱可能にまたは永久に固定されていてもよい。その代わりに、延長シャンク１４の中間部５４が、カプリング６０を介して延長シャンク１４の上部５２に連結され、カプリング４０を介して延長シャンクの下部５６に連結されている。延長シャンク１４の上部５２は、関節式手首１６に連結されており、延長シャンクの下部５６は第１センサモジュール１２の一部を構成している。カプリング６０はカプリング４０と似ており、延長シャンク１４の上部５２に取り付けられたカプリング部材６２と、延長シャンク１４の中間部５４に取り付けられた嵌め合い関係にあるカプリング部材６４とを含む。カプリング６０の分割により、第１センサモジュール１２と、第二、第三のセンサモジュール２２、２４を搭載したハウジング２０の両方を、延長シャンク１４の上部から取り外すことができるが、第１センサモジュール１２を交換することなく、ハウジング２０を別のハウジング（異なる第２または第３のセンサモジュールを搭載し、類似の中間部に固定されたハウジング）で置き換えてもよい。つまり、異なるハウジングを固定した代替の中間部を延長シャンク１４の上部５２に結合し、第１センサモジュール１２の一部としての最初の延長シャンク１４の下部５６を、代替の中間部に連結してもよい。第１センサモジュール１２が、第２、第３のセンサモジュール２２、２４を搭載したハウジング２０の重さや容積から解放された状態で動作できるように、そのようなハウジングに固定されていない、代替の中間部を提供することもできる。
【００３２】
図８では、ハウジング２０は、ハウジング２０とクランプ２６との間に配置されたカプリング７０を介して、延長シャンク１４の中間部に連結されている。ここでも、ハウジング２０を別のハウジングと交換する必要性を超えた利便性のために、クランプ２６は延長シャンク１４の中間部に着脱可能にまたは永久に固定されていてもよい。カプリング７０は、カプリング４０と似た構成にすることができ、クランプ２６に取り付けられたカプリング部材７２と、ハウジング２０に取り付けられた嵌め合い関係のカプリング部材７４とを含む。ハウジング２０は、第２、第３のセンサモジュール２２、２４と共に、カプリング７０を介して延長シャンク１４に着脱可能である。カプリング７０の一方のカプリング部材７２がクランプ２６に取り付けられ、嵌め合い関係にあるカプリング部材７４がハウジング２０に取り付けられている。ハウジング２０を取り外すと、第１センサモジュール１２によって、ハウジング２０の重さや容積から解放された状態で、測定を行うことができる。あるいは、追加の測定をするために、別のハウジング（１以上の異なるセンサモジュールを搭載し、同様の嵌め合い関係のカプリング部材を有する別のハウジング）を、クランプ２６に取り付けられたカプリング部材７２を介して、延長シャンク１４に連結することができる。
【００３３】
好ましくは、カプリング４０、４８、６０、７０はキネマティックカプリングであり、それにより、各センサモジュールまたは各ハウジングは、正確さと確実さを維持しながら結合または再結合が可能であり、再較正の必要性を最小化することができる。視覚センサと共に用いられる光源は、所望の視覚測定に求められる照明（所望の波長域内で、所望の作動距離における所望の入射角範囲と適切な大きさの領域に、光を向けることを含む）を提供するように構成することができる。
【００３４】
図９には、視覚センサの一部としての第３センサモジュール２４が、可変焦点レンズ８０と共に示されている。可変焦点レンズ８０は、センサモジュール２４の端面８２と可変焦点レンズ８０の焦点面との間の作動距離を調節する。例えば、第１作動距離Ｗ１は第１焦点距離について示され、第２作動距離Ｗ２は第２焦点距離について示されている。可変焦点レンズは様々な公知の方法で構成できるが、図示の可変焦点レンズ８０は電極８４を有している。電極の電圧を制御することにより、電気反応性の液体充填レンズの形を変えることができる。
【００３５】
可変焦点レンズによって達成される可変作動距離、例えばＷ１、Ｗ２に対応するために、第３センサモジュール２４は調節可能な光源９０を含むことができる。この光源９０は、所望の作動距離での所望の入射角範囲および適切な大きさの領域を維持するように調節可能である。調節可能な光源９０は、矢印９２で示す線形アクチュエータにより、測定軸線３６に沿った作動距離の変化に応じて測定軸線３６に沿って平行移動するように調節可能である。あるいは、異なる作動距離においてテスト部品の所望の領域を照らすために、光源によって発射される光ビームの測定軸線に対する角度方向を、調節することができる。横径又は開口サイズの異なる可変照明パターンを用いてもよい。
【００３６】
以上、特定の実施形態について詳述したが、これら実施形態の変形および他の特徴、機能およびその代替を組合せて他の多くの異なるシステム又は用途への適用が可能であることが理解されよう。したがって、現時点では予期、予測していなかった代替、変更、変形又は改善が、後に当業者によって成されるかも知れないが、それらも以下の特許請求の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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