(57)【要約】  第１の位置から第２の位置に可搬型の関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）を移動する方法において、ＡＡＣＭＭは、第１の位置で第１の原点および第１の基準系を有し、第２の位置で第２の原点および第２の基準系を有する、方法であって、可搬型のＡＡＣＭＭが第１の位置および第２の位置のそれぞれにあるようにして、重力ベクトルに対して各方向がほぼ直交する２つの直交方向に沿った可搬型のＡＡＣＭＭの傾斜の量を測定するステップと、可搬型のＡＡＣＭＭが第１の位置にあるようにして第１の目標および第２の目標を測定して、第１の基準系においてｘ、ｙ、およびｚ座標の第１の組ならびにｘ、ｙ、およびｚ座標の第２の組を取得するステップと、可搬型のＡＡＣＭＭが第２の位置にあるようにして第１の目標および第２の目標を測定して、第２の基準系においてｘ、ｙ、およびｚ座標の第３の組ならびにｘ、ｙ、およびｚ座標の第４の組を取得するステップと、第１の基準系に対する第２の原点のｘ、ｙ、およびｚ座標を発見するステップであって、第２の原点のｘ、ｙ、およびｚ座標は、ｘ、ｙ、およびｚ座標の第１、第２、第３、および第４の組を使用するが、第１の位置および第２の位置でＡＡＣＭＭによって測定された第３の目標のさらなるｘ、ｙ、およびｚ座標は使用せずに発見される、ステップとを含む方法。
2013517503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の位置から第２の位置に可搬型の関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）を移動する方法において、前記ＡＡＣＭＭは、前記第１の位置で第１の原点および第１の基準系を有し、前記第２の位置で第２の原点および第２の基準系を有する、方法であって、
前記可搬型のＡＡＣＭＭが前記第１の位置にあるようにして、重力ベクトルに対して各方向がほぼ直交する２つの直交方向の第１の組に沿った前記可搬型のＡＡＣＭＭの傾斜の量を測定するステップと、
前記可搬型のＡＡＣＭＭが前記第２の位置にあるようにして、前記重力ベクトルに対して各方向がほぼ直交する２つの直交方向の第２の組に沿った前記可搬型のＡＡＣＭＭの傾斜の量を測定するステップと、
前記可搬型のＡＡＣＭＭが前記第１の位置にあるようにして第１の目標および第２の目標を測定して、前記第１の基準系においてｘ、ｙ、およびｚ座標の第１の組ならびにｘ、ｙ、およびｚ座標の第２の組を取得するステップと、
前記可搬型のＡＡＣＭＭが前記第２の位置にあるようにして前記第１の目標および前記第２の目標を測定して、前記第２の基準系においてｘ、ｙ、およびｚ座標の第３の組ならびにｘ、ｙ、およびｚ座標の第４の組を取得するステップと、
前記第１の基準系に対する前記第２の原点のｘ、ｙ、およびｚ座標を発見するステップであって、前記第２の原点の前記ｘ、ｙ、およびｚ座標は、ｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第１、第２、第３、および第４の組を使用するが、前記第１の位置および前記第２の位置で前記ＡＡＣＭＭによって測定された第３の目標のさらなるｘ、ｙ、およびｚ座標は使用せずに発見される、ステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の位置における前記ＡＡＣＭＭの第１の重力基準系を、２つの直交方向の前記第１の組に沿った傾斜の測定された量を適用して前記第１の基準系のｘ、ｙ、およびｚ軸を前記第１の重力基準系の変換されたｘ、ｙ、およびｚ軸へと、前記第１の重力基準系の前記変換されたｚ軸が前記重力ベクトルと位置合わせされるようにして回転した結果として得られる基準系として特定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３】
請求項２に記載の方法であって、
前記第２の位置における前記ＡＡＣＭＭの第２の重力基準系を、２つの直交方向の前記第２の組に沿った傾斜の測定された量を適用して前記第２の基準系のｘ、ｙ、およびｚ軸を前記第２の重力基準系の変換されたｘ、ｙ、およびｚ軸へと、前記第２の重力基準系の前記変換されたｚ軸が前記重力ベクトルと位置合わせされるようにして回転した結果として得られる基準系として特定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４】
請求項３に記載の方法であって、
前記第２の位置における前記可搬型のＡＡＣＭＭのヨー角を決定するステップであって、決定されたヨー角は、前記第２の重力基準系の前記変換されたｘ軸および前記変換されたｙ軸を前記第１の重力基準系の前記変換されたｘ軸および前記変換されたｙ軸と平行にするための、前記第２の重力基準系の前記変換されたｚ軸のまわりの回転の量を含む、ステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法であって、
ｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第１の組を、前記第１の重力基準系内の変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の第１の組に変換するステップと、
ｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第２の組を、前記第１の重力基準系内の変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の第２の組に変換するステップと、
ｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第３の組を、前記第２の重力基準系内の変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の第３の組に変換するステップと、
ｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第４の組を、前記第２の重力基準系内の変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の第４の組に変換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６】
請求項５に記載の方法であって、
変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第１の組および変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第３の組からの変換されたｚ座標を用いて、前記第１の基準系における前記第２の原点の前記ｚ座標を計算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７】
請求項６に記載の方法であって、
変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第２の組および変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第４の組からの変換されたｚ座標を用いて、前記第１の基準系における前記第２の原点の前記ｚ座標を計算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８】
請求項７に記載の方法であって、
請求項６で計算された前記ｚ座標と請求項７で計算された前記ｚ座標との平均を取ることによって、前記第１の基準系における前記第２の原点の前記ｚ座標を計算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９】
請求項５に記載の方法であって、
２つの式を連立させて解くことによって前記第１の基準系における前記第２の原点の前記ｘ座標および前記ｙ座標を発見するステップであって、第１の式は、変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第１の組および前記第３の組からの変換されたｘおよびｙ座標を含み、第２の式は、変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第２の組および前記第４の組からの変換されたｘおよびｙ座標を含む、ステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項４に記載の方法であって、
前記第１の位置および前記第２の位置で前記ＡＡＣＭＭによって収集された座標データを共通の大域的な基準系に変換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１１】
コンピュータによって実行されるときに、第１の位置から第２の位置に可搬型の関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）を移動する方法を前記コンピュータに実施させるコンピュータ可読プログラムコードを具現化するストレージ媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、前記ＡＡＣＭＭは、前記第１の位置で第１の原点および第１の基準系を有し、前記第２の位置で第２の原点および第２の基準系を有し、前記方法は、
前記可搬型のＡＡＣＭＭが前記第１の位置にあるようにして、重力ベクトルに対して各方向がほぼ直交する２つの直交方向の第１の組に沿った前記可搬型のＡＡＣＭＭの傾斜の量を測定するステップと、
前記可搬型のＡＡＣＭＭが前記第２の位置にあるようにして、前記重力ベクトルに対して各方向がほぼ直交する２つの直交方向の第２の組に沿った前記可搬型のＡＡＣＭＭの傾斜の量を測定するステップと、
前記第１の位置における前記ＡＡＣＭＭの第１の重力基準系を、２つの直交方向の前記第１の組に沿った傾斜の測定された量を適用して前記第１の基準系のｘ、ｙ、およびｚ軸を前記第１の重力基準系の変換されたｘ、ｙ、およびｚ軸へと、前記第１の重力基準系の前記変換されたｚ軸が前記重力ベクトルと位置合わせされるようにして回転した結果として得られる基準系として特定するステップと、
前記第２の位置における前記ＡＡＣＭＭの第２の重力基準系を、２つの直交方向の前記第２の組に沿った傾斜の測定された量を適用して前記第２の基準系のｘ、ｙ、およびｚ軸を前記第２の重力基準系の変換されたｘ、ｙ、およびｚ軸へと、前記第２の重力基準系の前記変換されたｚ軸が前記重力ベクトルと位置合わせされるようにして回転した結果として得られる基準系として特定するステップと、
前記可搬型のＡＡＣＭＭが前記第１の位置にあるようにして第１の目標および第２の目標を測定して、前記第１の基準系においてｘ、ｙ、およびｚ座標の第１の組ならびにｘ、ｙ、およびｚ座標の第２の組を取得するステップと、
前記可搬型のＡＡＣＭＭが前記第２の位置にあるようにして前記第１の目標および前記第２の目標を測定して、前記第２の基準系においてｘ、ｙ、およびｚ座標の第３の組ならびにｘ、ｙ、およびｚ座標の第４の組を取得するステップと、
前記第１の基準系に対する前記第２の原点のｘ、ｙ、およびｚ座標を発見するステップであって、前記第２の原点の前記ｘ、ｙ、およびｚ座標は、ｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第１、第２、第３、および第４の組を使用するが、前記第１の位置および前記第２の位置で前記ＡＡＣＭＭによって測定された第３の目標のさらなるｘ、ｙ、およびｚ座標は使用せずに発見される、ステップと、
前記第２の位置における前記可搬型のＡＡＣＭＭのヨー角を決定するステップであって、決定されたヨー角は、前記第２の重力基準系の前記変換されたｘ軸および前記変換されたｙ軸を前記第１の重力基準系の前記変換されたｘ軸および前記変換されたｙ軸と平行にするための、前記第２の重力基準系の前記変換されたｚ軸のまわりの回転の量を含む、ステップとを含むことを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品であって、前記方法は、
変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第１の組および変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第３の組からの変換されたｚ座標を用いて、前記第１の基準系における前記第２の原点の前記ｚ座標を計算するステップをさらに含むことを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項１３】
請求項１２に記載のコンピュータプログラム製品であって、前記方法は、
変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第２の組および変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第４の組からの変換されたｚ座標を用いて、前記第１の基準系における前記第２の原点の前記ｚ座標を計算するステップをさらに含むことを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンピュータプログラム製品であって、前記方法は、
請求項１２で計算された前記ｚ座標と請求項１３で計算された前記ｚ座標との平均を取ることによって、前記第１の基準系における前記第２の原点の前記ｚ座標を計算するステップをさらに含むことを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品であって、前記方法は、
２つの式を連立させて解くことによって前記第１の基準系における前記第２の原点の前記ｘ座標および前記ｙ座標を発見するステップであって、第１の式は、変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第１の組および前記第３の組からの変換されたｘおよびｙ座標を含み、第２の式は、変換されたｘ、ｙ、およびｚ座標の前記第２の組および前記第４の組からの変換されたｘおよびｙ座標を含む、ステップをさらに含むことを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項１６】
請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品であって、前記方法は、
前記第１の位置および前記第２の位置で前記ＡＡＣＭＭによって収集された座標データを共通の大域的な基準系に変換するステップをさらに含むことを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【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、可搬型の関節アーム座標測定機上に、または可搬型の関節アーム座標測定機内に配置され、異なる位置の間の可搬型の関節アーム座標測定機の移動の精度を改善するために使用され得る１つ以上の傾斜計を有する可搬型の関節アーム座標測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２０１０年１月２０日に出願した仮出願第６１／２９６，５５５号の利益を主張するものであり、この仮出願の内容は、そ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において広く使用されていることが分かっており、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。可搬型のＡＡＣＭＭは、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時間に関して、知られている据え付け式のまたは固定式の、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（３−Ｄ）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ＣＣＭ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、多端に測定プローブを有する手動操作式の関節アームＣＣＭを備える３−Ｄ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】
必要とされるのは、１つ以上の傾斜計を含む可搬型のＡＡＣＭＭである。この傾斜計は、可搬型のＡＡＣＭＭ上に、または可搬型のＡＡＣＭＭ内に配置される。この傾斜計は、可搬型のＡＡＣＭＭによる比較的大きな部品の測定が、測定を完了するために可搬型のＡＡＣＭＭが異なる位置の間を物理的に動かされることを必要とするときに、可搬型のＡＡＣＭＭの移動の精度を改善するために使用されることができ、さらに／あるいは、可搬型のＡＡＣＭＭがその可搬型のＡＡＣＭＭ自体の移動を完了するために必要とされる目標（例えば、ネスト（ｎｅｓｔ）、台座、または固定具）の数を削減するために使用されることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の位置から第２の位置に可搬型の関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）を移動する方法において、ＡＡＣＭＭは、第１の位置で第１の原点および第１の基準系を有し、第２の位置で第２の原点および第２の基準系を有する、方法であって、可搬型のＡＡＣＭＭが第１の位置および第２の位置のそれぞれにあるようにして、重力ベクトルに対して各方向がほぼ直交する２つの直交方向に沿った可搬型のＡＡＣＭＭの傾斜の量を測定するステップと、可搬型のＡＡＣＭＭが第１の位置にあるようにして第１の目標および第２の目標を測定して、第１の基準系においてｘ、ｙ、およびｚ座標の第１の組ならびにｘ、ｙ、およびｚ座標の第２の組を取得するステップと、可搬型のＡＡＣＭＭが第２の位置にあるようにして第１の目標および第２の目標を測定して、第２の基準系においてｘ、ｙ、およびｚ座標の第３の組ならびにｘ、ｙ、およびｚ座標の第４の組を取得するステップと、第１の基準系に対する第２の原点のｘ、ｙ、およびｚ座標を発見するステップであって、第２の原点のｘ、ｙ、およびｚ座標は、ｘ、ｙ、およびｚ座標の第１、第２、第３、および第４の組を使用するが、第１の位置および第２の位置でＡＡＣＭＭによって測定された第３の目標のさらなるｘ、ｙ、およびｚ座標は使用せずに発見される、ステップとを含む方法。
【０００８】
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】
【０００９】
【図１】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２】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３】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】本発明の実施形態による、２つの目標を使用した可搬型のＡＡＣＭＭの移動の方法の実行中の、第１のまたは最初の位置の図１の可搬型のＡＡＣＭＭを示す図である。
【図５】本発明の実施形態による、２つの目標を使用した移動の方法の実行中の、第２の位置の図１の可搬型のＡＡＣＭＭを示す図である。
【図６】本発明の実施形態による、２つの目標を使用した移動の方法の実行中の、図４の第１のまたは最初の位置の図１の可搬型のＡＡＣＭＭの数学的座標の正面図である。
【図７】本発明の実施形態による、２つの目標を使用した移動の方法の実行中の、図５の第２の位置の図１の可搬型のＡＡＣＭＭの数学的座標の正面図である。
【図８】本発明の実施形態による、２つの目標を使用した移動の方法の実行中の、図４の第１のまたは最初の位置の図１の可搬型のＡＡＣＭＭの数学的座標の上面図である。
【図９】本発明の実施形態による、２つの目標を使用した移動の方法の実行中の、図５の第２の位置の図１の可搬型のＡＡＣＭＭの数学的座標の上面図である。
【図１０】可搬型のＡＡＣＭＭが比較的大きな部品を測定している間に、少なくとも２つの異なる物理的位置の間の可搬型のＡＡＣＭＭの移動を実行するための方法のステップの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態は、１つ以上の傾斜計を含む。この傾斜計は、可搬型のＡＡＣＭＭ上に、または可搬型のＡＡＣＭＭ内に配置される。この傾斜計は、可搬型のＡＡＣＭＭによる比較的大きな部品の測定が、測定を完了するために可搬型のＡＡＣＭＭが異なる位置の間を物理的に動かされることを必要とするときに、可搬型のＡＡＣＭＭの移動の精度を改善するために使用されることができ、さらに／あるいは可搬型のＡＡＣＭＭがその可搬型のＡＡＣＭＭの移動を完了するために必要とされる目標（例えば、ネスト、台座、または固定具）の数を削減するために使用されることができる。
【００１１】
図１Ａおよび１Ｂは、本発明のさまざまな実施形態による可搬型の関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）１００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を有する６または７軸有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、測定プローブ筐体１０２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）を含み得る。ＡＡＣＭＭ１００を使用する際、基部１１６は、通常、作業台に固定される。
【００１２】
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）をすべ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のまわりの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ことに利点をもたらす。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。
【００１３】
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ことに利点をもたらす。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。
【００１４】
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ことに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。
【００１５】
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が複数の回転軸のまわりを動くことを可能にする。述べられように、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、対応する軸のまわ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。
【００１６】
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、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が動か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画面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。
【００１７】
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（３−Ｄ）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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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している。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に接続され得る。
【００２１】
さらに図２に示されているのは、アームバス２１８と通信しているプローブ端電子機器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を具現化する、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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）デバイスとのすべ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、さまざまなオペレーションの特徴の制御、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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すべてまたは一部は、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。
【００２９】
図４〜１０を参照すると、本発明の実施形態は、例えば、部品の測定を適切に完了するために可搬型のＡＡＣＭＭ１００が異なる位置の間を動かされることを必要とする比較的大きな部品または物体（例えば、自動車）の測定中に可搬型のＡＡＣＭＭ１００をより正確に物理的に移動させるために、図１Ａおよび１Ｂの可搬型のＡＡＣＭＭ１００内に１つ以上の傾斜計を組み込むことを含む。図１Ａおよび１Ｂの可搬型のＡＡＣＭＭ１００は、図４〜５においては簡略化された形態で示される。傾斜計は、比較的大きな部品の測定が、可搬型のＡＡＣＭＭ１００が可搬型のＡＡＣＭＭ１００によって測定されている部品に対して２つ以上の異なる位置の間を物理的に動かされることを必要とするときに、可搬型のＡＡＣＭＭ１００の移動の精度を改善するために使用されることができ、および／または可搬型のＡＡＣＭＭ１００がその可搬型のＡＡＣＭＭ１００自体の移動を完了するために必要とされる目標（例えば、ネスト、台座、または固定具）の数を削減するために使用されることができる。
【００３０】
例示的な実施形態において、少なくとも１つの測定軸を有する可能性があるが、例示的な実施形態においては２つの測定軸を有する傾斜計が、可搬型のＡＡＣＭＭ１００内に、または可搬型のＡＡＣＭＭ１００上に配置され得る。傾斜計は、可搬型のＡＡＣＭＭ１００内、または可搬型のＡＡＣＭＭ１００上の任意の場所に配置され得るが、基部１１６の上に配置された軸受カートリッジの群１１４内に配置される可能性がある。別の代替的な実施形態は、傾斜計を可搬型のＡＡＣＭＭ１００の基部１１６内に配置することである。したがって、これらの例示的な実施形態では、傾斜計は、図４または５においては見えない。傾斜計は、可搬型のＡＡＣＭＭの移動の精度を改善するために、および／または可搬型のＡＡＣＭＭ１００がその可搬型のＡＡＣＭＭ１００自体の移動を完了するために必要とされる目標の数を削減するために使用されることができる。
【００３１】
概して、移動は、可搬型のＡＡＣＭＭ１００が、測定プロセス中に同じ大域的な基準系を維持しながら、測定されている部品に対する最初のまたは第１の物理的な位置から、測定されている部品に対する１つ以上の後続の異なる物理的な位置に動かされる手順であると定義される。移動を実行することによって、可搬型のＡＡＣＭＭ１００は、測定のために、比較的大きな物体（例えば、自動車の）のより大きな部分（好ましくは、すべてまたは全体）に到達することができる。移動を実行しないと、唯１つの物理的な位置に留められている可搬型のＡＡＣＭＭ１００は、アームセグメント１０６、１０８がいっぱいに伸ばされた状態の可搬型のＡＡＣＭＭ１００の測定プローブ１１８と基部１１６との間の総距離が、概して、部品全体を測定するには不十分であることがある、現在の可搬型のＡＡＣＭＭ１００でよくある数フィートに過ぎない可能性があるので、部品または物体の全体に到達し、ひいてはそれを測定することができない可能性がある。加えて、従来の移動方法を使用すると、最低で３つの目標が、移動を実行するために必要とされた。本発明の実施形態による、本明細書において説明される方法で２軸傾斜計を使用すると、可搬型のＡＡＣＭＭ１００の移動が、２つの目標だけを用いて得られる可能性がある。
【００３２】
可搬型のＡＡＣＭＭ１００の移動のよくある方法は、通常、「蛙飛び（ｌｅａｐｆｒｏｇ）」法と呼ばれる。この方法では、３つ以上の目標が、動かない物体の上に配置される。第１のまたは最初の位置に配置された可搬型のＡＡＣＭＭ１００が、これらの３つ以上の目標の座標を測定するために使用される。次に、可搬型のＡＡＣＭＭ１００が第２の位置に動かされ、その第２の位置で、可搬型のＡＡＣＭＭ１００は、３つ以上の目標の座標を測定するために再び使用される。第２の位置４３０における可搬型のＡＡＣＭＭ１００の基準系を、第１の位置における可搬型のＡＡＣＭＭ１００の基準系に、または何らかのその他の大域的な基準系に調整するための、数学的な方法が使用される。
【００３３】
可搬型のＡＡＣＭＭの移動の関連の方法は、可搬型のＡＡＣＭＭ１００が使用される近傍のグリッドに恒久的に装着された目標を使用する。しかし、通常、床は、熱膨張およびその他の不都合を被る。別の関連の方法は、比較的低い熱膨張係数（ＣＴＥ）の材料で作製され得る小さな角錐の頂点を可搬型のＡＡＣＭＭ１００に測定させる。そのような人工物は、小さく、高価であるという望ましくない特質を有する。上記の方法のすべては、蛙飛び演算が実行される度に誤差が大きくなるという欠点を有する。移動が実行される度に６つの自由度（３つの回転を含まない一様な動きの自由度および３つの向きの自由度）が（すなわち、可搬型のＡＡＣＭＭ１００の６つの軸に関して）取得されなければならないという事実のために、大域的な基準系における結果的に得られる誤差は、可搬型のＡＡＣＭＭ１００自体の誤差とほぼ同じぐらい大きいことが多い。それぞれの引き続く蛙飛び演算で、大域的な基準系における誤差が増加する。上述の方法の別の欠点は、それらの方法が時間がかかる傾向にあることである。通常、多くの目標が、１回の移動のために必要とされる情報を得るために測定されなければならない。
【００３４】
本発明の実施形態において、利点は、改善された精度および削減された測定時間を含む。例示的な実施形態において、２軸傾斜計が使用され得る。この場合、傾斜計の両方の軸は、可搬型のＡＡＣＭＭ１００がその上に、またはそこに向かって取り付けられている床またはその他の表面（例えば、テーブルの上面）にほぼ平行な平面内にある。傾斜計は、可搬型のＡＡＣＭＭ１００の基部１１６の上に配置された軸受カートリッジの群１１４内に配置される可能性がある。そのとき、この軸を回転させることによって、傾斜計の読み取り値が、回転角に応じて取得され得る。この情報を使用することによって、傾斜計のセンサにおける系統誤差を補正することができる。この補正を実行した後、一部の比較的安価な傾斜計を用いたとしても、通常、傾斜計の読み取り値の誤差を１秒角未満に抑えることができる。
【００３５】
２軸傾斜計を使用することによって、６つの自由度のうちの２つが、移動の計算から除外され得る。移動を実行するために使用され得る多くの知られている数学的な方法が存在する。最もよくある方法は、収集されたデータを、測定された座標を関連付ける式に適合させる。この種の計算は、最適化または最良適合計算として知られ、可搬型のＡＡＣＭＭ１００が２つ以上の異なる位置に動かされる特定の場合に関しては、「バンドル調整」と呼ばれることが多い。
【００３６】
本発明の実施形態によれば、比較的単純な数学的な方法が、可搬型のＡＡＣＭＭ１００が双軸傾斜計を備えている場合について、本明細書において上で説明されたような通常の３つ（以上）の目標ではなく２つの目標を使用して可搬型のＡＡＣＭＭ１００の移動の性能を発揮する。図４は、本明細書において「第１の位置」４００と呼ばれる可搬型のＡＡＣＭＭ１００の最初の物理的な位置の可搬型のＡＡＣＭＭ１００を示す。可搬型のＡＡＣＭＭ１００は、本明細書において「ネストＡ」４１０と呼ばれる目標を測定しており、可搬型のＡＡＣＭＭ１００が、図５に示されるように「第２の位置」４３０に動かされる前に、本明細書において「ネストＢ」４２０と呼ばれる別の目標も測定する。本明細書において使用されるとき、「第１の位置」および「第２の位置」は、可搬型のＡＡＣＭＭ１００の全体、または通常の部品測定プロセスを実行する、可搬型のＡＡＣＭＭ１００の一部の異なる物理的な位置を指す（例えば、アーム自体は異なる物理的な位置に移動されるが、ラップトップコンピュータは終始同じ位置にある）ことを理解されたい。すなわち、「第１の位置」および「第２の位置」は、可搬型のＡＡＣＭＭ１００の１つ以上の部分（例えば、アーム部１０４、プローブ１１８など）がユーザによって異なる位置に動かされる間、可搬型のＡＡＣＭＭ１００が１つの物理的な位置に留められることには当てはまらない。
【００３７】
目標４１０、４２０は、それぞれ、ネスト、台座、または固定具などの比較的剛性のあるデバイスを含み得る。可搬型のＡＡＣＭＭ１００のプローブチップ１１８は、本発明の実施形態の方法の実行中、比較的安定した方法で各ネスト、台座、または固定具（ネストＡ４１０、ネストＢ４２０）内に配置される可能性がある。ＡＡＣＭＭ１００は、ＡＡＣＭＭ１００が第１の位置４００にあり、プローブ１１８が初めはネストＡ４１０に載せられ、次にネストＢ４２０に載せられているときに、（例えば、基部１１６に位置付けられる可能性がある）ＡＡＣＭＭ１００の原点に対するプローブ１１８の位置を測定する。
【００３８】
可搬型のＡＡＣＭＭ１００が図５に示されるように第２の位置４３０に動かされた後、可搬型のＡＡＣＭＭ１００は、ネストＡ４１０にあるプローブ１１８の位置、および次にネストＢ４２０にあるプローブ１１８の位置を測定する。可搬型のＡＡＣＭＭ１００は、第１および第２の位置に配置されたＡＡＣＭＭ１００によって測定されたこれらの２つの測定されたネスト４１０、４２０の座標を双軸傾斜計からの情報と一緒に使用して、第２の位置４３０で行われたＡＡＣＭＭの測定を、この場合は第１の位置４００における可搬型のＡＡＣＭＭ１００の基準系である大域的な基準系内に位置付ける。
【００３９】
本発明のこの態様の実施形態によりこの結果を得るための方法が、図６〜９を参照して説明される。計算の目的は、４つの量、すなわち、第１の位置４００に対する第２の位置４３０における可搬型のＡＡＣＭＭ１００の原点の座標［座標Ｘ、Ｙ、およびＺ］と、第２の位置４３０における可搬型のＡＡＣＭＭ１００のヨー角θとを得ることである。ヨー角は、（重力基準系（ｇｒａｖｉｔｙ  ｆｒａｍｅ  ｏｆ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）内の）第２の位置４３０における可搬型のＡＡＣＭＭ１００のこれらの軸の角度または回転である。この角度または回転は、第２の位置４３０における可搬型のＡＡＣＭＭ１００のｘおよびｙ軸を第１の位置４００におけるｘおよびｙ軸と平行にするための角度または回転である。本発明の実施形態において、Ｚ軸は、可搬型のＡＡＣＭＭ１００の基部１１６に対して直交する方向である。概して、可搬型のＡＡＣＭＭ１００は、使用中（および、したがって、本発明の実施形態の移動方法の間）、まっすぐに立った位置にある。したがって、Ｚ軸は、重力ベクトルにほぼ対応する。ｘ、ｙ、およびｚ軸ベクトルは、図６および７の正面図、ならびに図８および９の上面図でやはり見られることができる。
【００４０】
ＡＡＣＭＭ１００は，関節アームの測定が属する基準系である局所的な基準系を有する。例えば、局所的な基準系において、（第１の位置４００のＡＡＣＭＭに関して図６および８で示される）簡単な選択は、局所的な基準系がｘ、ｙ、ｚ座標（０，０，０）を有することである。本明細書において上で述べられたように、ほとんどの場合、ＡＡＣＭＭ１００は、局所的な基準系のｚ軸が重力ベクトルとほぼ位置合わせされ、ｘおよびｙ軸がほぼ水平な平面内にあるように、まっすぐに立てて取り付けられる。ＡＡＣＭＭ１００のｘおよびｙ軸は、アームが垂直方向のまわりに回転されるときに回転する。
【００４１】
ＡＡＣＭＭ１００が第２の位置４３０に動かされるとき、新しい局所的な基準系のｚ軸は、やはり重力ベクトルとほぼ位置合わせされ、ｘおよびｙ軸は、やはりほぼ水平な平面内にある。第２の位置４３０における局所的な基準系のｘおよびｙ軸は、おそらく、第１の位置４００における局所的な基準系の対応するｘおよびｙ軸と平行にならない。ＡＡＣＭＭ１００によって位置１および２で収集された座標データを変換するために、測定されたデータを同じ基準系で示すための方法が必要とされる。換言すれば、収集された座標データが、共通の基準系に変換される必要がある。
【００４２】
そのような変換を行うための多くの方法が存在する。単純な方法は、最初に、第１の位置４００におけるＡＡＣＭＭ１００の局所的な基準系を、第１の位置４００における重力基準系に変換することである。これは、ｚ軸を重力ベクトルと位置合わせするようにしてｚ軸を回転させることによって行われる。そのような数学的な回転を実行するために必要とされる情報が、２軸傾斜計によって与えられる。同様に、第２の位置４３０におけるＡＡＣＭＭ１００の局所的な基準系が、傾斜計によって与えられる情報を用いることによって、第２の位置４３０における重力基準系に変換され得る。第１の位置４００におけるＡＡＣＭＭ１００の局所的な基準系を第１の位置４００における重力基準系まで回転させるために使用される回転行列は、第１の位置４００においてＡＡＣＭＭ１００によって測定された座標のすべてにも適用され得る。結果は、測定された点のすべてが、第１の位置４００におけるＡＡＣＭＭ１００の重力基準系内に移されることである。
【００４３】
第２の位置４３０におけるＡＡＣＭＭ１００の局所的な基準系を第２の位置４３０における重力基準系まで回転させるために使用される回転行列は、第２の位置４３０においてＡＡＣＭＭ１００によって測定された点のすべてにも適用され得る。結果は、測定された点のすべてが、第２の位置４３０におけるＡＡＣＭＭ１００の重力基準系内に与えられることである。第２の位置４３０においてＡＡＣＭＭ１００によって測定されたデータを第１の位置４００におけるＡＡＣＭＭ１００の基準系に動かすためには、２つのさらなる変換が必要とされる。第１に、第２の位置４３０においてＡＡＣＭＭ１００によって収集された座標データのすべてが、第２の位置４３０におけるＡＡＣＭＭ１００の原点を第１の位置４００における原点に一致させる量だけ、第１の位置４００におけるＡＡＣＭＭ１００の重力基準系のｘ、ｙ、およびｚ方向に沿って平行移動されるか、またはずらされる必要がある。第２に、座標データのすべてが、第２の位置４３０におけるＡＡＣＭＭ１００の重力基準系のｘおよびｙ軸を第１の位置４００におけるＡＡＣＭＭ１００の重力基準系の対応するｘおよびｙ軸と平行にする量だけ、重力ベクトルのまわりに回転させられる必要がある。重力ベクトルのまわりの回転の量は、ヨー角と呼ばれる。
【００４４】
要約すると、データが共通の基準系で比較され得るようにデータを変換するための１つの方法は、最初に、傾斜計によって測定された傾斜角を使用して、座標データを、組み合わされたデータに対する共通の基準系である第１の位置４００の重力基準系へと回転させることである。次に、傾斜計によって測定された傾斜角が、座標データを、第２の位置４３０の重力基準系へと回転させるために使用される。データはｘ、ｙ、およびｚ方向に適切な量だけ平行移動され、ｘおよびｙデータはｚ軸のまわりに回転させられる。
【００４５】
座標データの回転および平行移動を行うための方法は、当業者に周知である。３次元空間における回転は、３×３回転行列に３要素の座標ベクトルを掛けることによって得られる可能性がある。平行移動および回転のステップは、１つの４×４行列にまとめられ得る。これらの方法は周知であるので、これらの方法は、本明細書においてはさらに検討されない。
【００４６】
異なる種類の変換を用いることによって、２つの異なる位置においてＡＡＣＭＭ１００によって収集されたデータを動かすこともできる。例えば、第２の位置４３０においてＡＡＣＭＭ１００によって収集されたデータを、第１の位置４００におけるＡＡＣＭＭ１００の重力基準系ではなく、第１の位置４００におけるＡＡＣＭＭ１００の局所的な基準系と比較することができる。１つの行列の回転が、重力基準系のデータを局所的な基準系に変換するのに十分である。同様に、座標データを任意の大域的な基準系に変換することができる。この場合、好適なさらなる回転および平行移動が、第１および第２の位置におけるＡＡＣＭＭ１００からの座標データに適用される。さらに、第３の位置、第４の位置などへのさらなる移動が可能であることは当業者に明らかであろう。同じ数学的な方法が、それぞれの引き続く移動に対して使用される。
【００４７】
本発明の方法の実施形態は、例えば、ユーザインターフェース基板２０２のメモリ３３２（図３）内に記憶された、またはＡＡＣＭＭ１００の内部もしくは外部の何らかのその他のメモリもしくはその他のデバイス内に記憶された命令のような、ＡＡＣＭＭ１００の内部に記憶される可能性があるソフトウェアまたはファームウェアで具現化され得る。そのとき、ソフトウェアは、例えば、ディスプレイプロセッサ３２８または別のプロセッサによって実行されることができ、ユーザへの指示が、方法の結果と一緒に、ＡＡＣＭＭ１００に搭載されたカラーＬＣＤ３３８（図３）によってユーザに対して視覚的に表示されることができるか、または視覚的なもしくはそれ以外の何らかのその他の手段によってユーザに伝えられることができる。代替的に、方法は、当技術でよくあるようにＡＡＣＭＭ１００に接続された外部コンピュータ（例えば、ラップトップ）によってソフトウェアとして記憶および実行されることができ、指示および結果は、ラップトップコンピュータのスクリーン上に表示されることができる。どちらの場合も、本発明の方法を具現化するソフトウェアは、ユーザが呼び出して本発明の実施形態の方法を実行することができるＡＡＣＭＭ１００のためのユーティリティアプリケーションとして具現化され得る。
【００４８】
さらに図１０を参照すると、本発明の実施形態によれば、方法１０００は、以下のステップを含む。
【００４９】
ステップ１０１０で、第１および第２の位置におけるｘおよびｙ方向に沿った可搬型のＡＡＣＭＭ１００の傾斜を測定するために傾斜計が使用される。次に、ステップ１０２０で、ＡＡＣＭＭの読み取り値のそれぞれが、重力基準系内にあるように修正され、新しいＡＡＣＭＭの基準系のｚが、重力ベクトルと一致する。新しいｘおよびｙベクトルは、重力ベクトルに対して直交する。
【００５０】
この場合、傾斜センサが、重力ベクトルに対する２つの方向の傾斜を測定するために使用される。これは、基部の２軸傾斜センサを使用することによって行われ得る。代替的に、１軸傾斜センサが、軸受カートリッジの群１１４の回転部に配置される可能性がある。後者の場合、傾斜計は、オペレータが適切な方法でアームを回転させるときに、２つ以上の位置で傾斜角を測定するために使用される。
【００５１】
次に、ステップ１０３０で、（重力基準系における）ネストＡおよびＢ４１０、４２０の座標が、第１の位置４００において可搬型のＡＡＣＭＭ１００で読み取られる。これらの座標は、（ｘＡ，ｙＡ，ｚＡ）および（ｘＢ，ｙＢ，ｚＢ）と表され得る。ステップ１０４０で、座標（ｘＡ’，ｙＡ’，ｚＡ’）および（ｘＢ’，ｙＢ’，ｚＢ’）を得るために、第２の位置４３０において可搬型のＡＡＣＭＭ１００を用いてステップ１０３０が繰り返される。
【００５２】
第１の位置４００における可搬型のＡＡＣＭＭ１００の原点の座標は、（０，０，０）である。次に、ステップ１０５０で、図５および６に示されたように、大域的な基準系における第２の位置４３０での可搬型のＡＡＣＭＭ１００の原点の座標Ｚが、式Ｚ＝ｚＡ’−ｚＡによりネストＡ４１０だけを用いて、または代替的に、式Ｚ＝ｚＢ’−ｚＢによりネストＢ４２０だけを用いて計算され得る。より高い精度を得るために、これら２つの量の平均が取られる可能性がある。
【００５３】
図８および９の上面図に示されるように、第１および第２の位置における可搬型のＡＡＣＭＭ１００の原点からネストＡ４１０またはネストＢ４２０までの変位は、２次元ベクトルとして表され得る。ステップ１０６０で、ベクトル成分ＸおよびＹが、図８および９から直ちにもたらされる以下の２つの連立方程式を解くことによって見つけられることができる。
【００５４】
2013517503.tif 000003
【００５５】
2013517503.tif 000004
【００５６】
式１および２に対する解析的解法は、多くの項を含む。これらの式を解くための数値的な方法は、比較的高速であり、好ましい。これらの式からＸおよびＹについて２つのあり得る解が存在するが、これらの解のうちの１つだけが妥当であり、他方のあり得る解は除外されることができる。
【００５７】
ネストＢ４２０からネストＡ４１０へのベクトルのｘおよびｙ成分は、それぞれｘＡ−ｘＢおよびｙＡ−ｙＢである。次に、ステップ１０７０で、第２の位置４３０における可搬型のＡＡＣＭＭ１００のヨー角θが、これらのベクトルのｘおよびｙ成分に合うように選択される。ｘおよびｙ成分の誤差が、以下の式によって与えられる。
【００５８】
2013517503.tif 000005
【００５９】
2013517503.tif 000006
【００６０】
θについて相対的に最良の値を見つけるために、これらの２つの項の誤差の２乗を最小化する標準的な方法が、ステップ１０７０で使用され得る。言い換えると、θは、Ｅｘ２＋Ｅｙ２の誤差を最小化することによって見つけられることができる。
【００６１】
図１０の動作の順序は変更され得ることに留意されたい。例えば、ステップ１０１０は、第１および第２の位置におけるｘおよびｙ方向に沿ったＡＡＣＭＭ１００の傾斜を測定することである。しかし、ステップ１０１０は、第１の位置４００に関してのみｘおよびｙ方向に沿ったＡＡＣＭＭ１００の傾斜を測定するように修正され得る。そして、第２の位置４３０におけるｘおよびｙ方向の測定は、ステップ１０３０と１０４０の間で実行され得る。
【００６２】
可搬型のＡＡＣＭＭ１００での傾斜計の使用が、本発明の実施形態にしたがって２つの目標だけを用いて可搬型のＡＡＣＭＭ１００を移動することを可能にすることを示すために、詳細な手順が本明細書において上で与えられたが、本明細書において説明された計算の特定の方法は、第２の位置４３０における可搬型のＡＡＣＭＭ１００の座標についておよびヨー角についての４つの関連するパラメータを数学的に導き出すためにその他の方法が使用され得るので、単に例示的であるに過ぎない。さらに、第３の異なる位置、第４の異なる位置などに可搬型のＡＡＣＭＭ１００を動かすまたは移動するために同等の方法が使用されることができ、これに関して詳細なステップは与えられていないが、しかし、これらのステップは当業者には明らかであるはずである。本発明のこの態様の実施形態は、それらの実施形態が移動プロセスの精度を改善するという点で、およびそれらの実施形態が移動プロセスを実行するために必要とされる時間を削減するという点で有益である。
【００６３】
上述の数学的な方法は、４つの量Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびθを発見するための高速で正確な方法を提供する。しかし、これら４つの量は、その他の数学的な方法で発見される可能性がある。例えば、４つの変数すべてに対する反復最適化手順を使用して解かれ得る式を記述することができる。したがって、数学的な計算は、式（１）〜（４）で示された計算に限定されるべきでない。
【００６４】
技術的な効果および利点は、可搬型のＡＡＣＭＭ上に、または可搬型のＡＡＣＭＭ内に配置され、可搬型のＡＡＣＭＭ１００による大きな部品の測定が、可搬型のＡＡＣＭＭ１００が異なる位置の間を物理的に動かされることを必要とするときに、可搬型のＡＡＣＭＭの移動の精度を改善するために使用されることができる、および／または可搬型のＡＡＣＭＭ１００がその可搬型のＡＡＣＭＭ１００自体の移動を完了するために必要とされる目標（例えば、ネスト、台座、または固定具）の数を削減するために使用されることができる１つ以上の傾斜計の包含を含む。
【００６５】
当業者に理解されるであろうように、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品として具現化され得る。したがって、本発明の態様は、すべてハードウェアの実施形態、すべてソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、またはすべてが概して本明細書において「回路」、「モジュール」、もしくは「システム」と呼ばれることがあるソフトウェアの態様とハードウェアの態様とを組み合わせる実施形態の形態をとる可能性がある。さらに、本発明の態様は、コンピュータ可読プログラムコードを具現化する１つ以上のコンピュータ可読媒体で具現化されるコンピュータプログラム製品の形態をとる可能性がある。
【００６６】
１つ以上のコンピュータ可読媒体の任意の組合せが、利用され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読ストレージ媒体である可能性がある。コンピュータ可読ストレージ媒体は、これらに限定されないが、例えば、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線、もしくは半導体システム、装置、もしくはデバイス、またはこれらの任意の好適な組合せである可能性がある。コンピュータ可読媒体のより具体的な例（非網羅的なリスト）は、以下、すなわち、１つ以上の配線を有する電気的な接続、持ち運び可能なコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ｅｒａｓａｂｌｅ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）（ＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリ）、光ファイバ、持ち運び可能なコンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学式ストレージデバイス、磁気式ストレージデバイス、またはこれらの任意の好適な組合せを含む。本明細書の文脈においては、コンピュータ可読ストレージ媒体は、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによる使用のための、または命令実行システム、装置、もしくはデバイスに関連するプログラムを含むかまたは記憶することができる任意の有形の媒体である可能性がある。
【００６７】
コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドで、または搬送波の一部としてコンピュータ可読プログラムコードを具現化する伝播されるデータ信号を含み得る。そのような伝播される信号は、電磁的、光学的、またはこれらの任意の好適な組合せを含むがそれらに限定されないさまざまな形態のうちの任意の形態をとり得る。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体ではなく、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによる使用のための、または命令実行システム、装置、もしくはデバイスに関連するプログラムを伝達、伝播、または搬送することができる任意のコンピュータ可読媒体である可能性がある。
【００６８】
コンピュータ可読媒体上に具現化されたプログラムコードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなど、またはこれらの任意の好適な組合せを含むがこれらに限定されない任意の適切な媒体を用いて送信され得る。
【００６９】
本発明の態様のオペレーションを実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋、Ｃ＃などのオブジェクト指向プログラミング言語と、「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの通常の手続き型プログラミング言語とを含む１つ以上のプログラミング言語の任意の組合せで記述され得る。プログラムコードは、すべてユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンのソフトウェアパッケージとしてユーザのコンピュータ上で部分的に、ユーザのコンピュータ上で部分的にかつ遠隔のコンピュータで部分的に、またはすべて遠隔のコンピュータもしくはサーバ上で実行され得る。後者の場合、遠隔のコンピュータが、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）もしくは広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを介してユーザのコンピュータに接続され得るか、または外部コンピュータへの接続が（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）行われ得る。
【００７０】
本発明の態様が、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータプログラム製品の流れ図および／または構成図を参照して説明されている。流れ図および／または構成図の各ブロックと、流れ図および／または構成図のブロックの組合せとは、コンピュータプログラム命令によって実装され得ることが理解されるであろう。
【００７１】
これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたはその他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、流れ図および／または構成図の１つのブロックまたは複数のブロックで規定された機能／動作を実施するための手段をもたらすように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または機械を製造するためのその他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに与えられ得る。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ可読媒体に記憶された命令が、流れ図および／または構成図の１つのブロックまたは複数のブロックで規定された機能／動作を実施する命令を含む製品をもたらすように、コンピュータ、その他のプログラム可能なデータ処理装置、またはその他のデバイスを特定の方法で機能させることができるコンピュータ可読媒体に記憶される可能性もある。
【００７２】
コンピュータプログラム命令は、コンピュータまたはその他のプログラム可能な装置で実行される命令が、流れ図および／または構成図の１つのブロックまたは複数のブロックで規定された機能／動作を実施するためのプロセスを提供するように、コンピュータで実施されるプロセスを生成するために一連のオペレーションのステップがコンピュータ、その他のプログラム可能な装置、またはその他のデバイスで実行されるようにするために、コンピュータ、その他のプログラム可能なデータ処理装置、またはその他のデバイスにロードされる可能性もある。
【００７３】
図面の流れ図および構成図は、本発明のさまざまな実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品のあり得る実装のアーキテクチャ、機能、およびオペレーションを示す。その際、流れ図または構成図の各ブロックは、（１つ以上の）規定された論理的な機能を実装するための１つ以上の実行可能命令を含むモジュール、セグメント、またはコードの一部を表す可能性がある。一部の代替的な実装において、ブロックで示された機能が、図面に示された順番とは異なる順序で行われ得ることにも留意されたい。例えば、連続で示された２つのブロックが、実際には実質的に同時に実行される可能性があり、またはそれらのブロックは、関連する機能に応じて逆順に実行される場合もあり得る。構成図および／または流れ図の各ブロックと、構成図および／または流れ図のブロックの組合せとは、規定された機能もしくは動作を実行する専用のハードウェアに基づくシステム、または専用のハードウェアとコンピュータ命令の組合せによって実装され得ることも認識されるであろう。
【００７４】
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すべ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。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図１０】
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【国際調査報告】
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