(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直角をなす二重差動構成を有する４つのオムニホイールに連結された検査ユニットをトラッキングするための方法であって、
前記検査ユニットにフレーム及びハンドルが取り付けられており、
前記オムニホイールは、検査対象の面との接触を維持するように、前記フレームに取り付けられており、
前記方法は、
（ａ）前記オムニホイールが前記検査対象の面に接触している間、前記検査ユニットを移動させること、
（ｂ）前記検査ユニットの移動の間、各オムニホイールの回転をそれぞれのエンコーダデータに変換すること、
（ｃ）前記検査ユニットを用いて検査データを取得すること、
（ｄ）前記エンコーダデータに部分的に基づいて前記面の座標系に対する前記検査ユニットの配向を表す絶対角度を演算すること、
（ｅ）前記エンコーダデータに部分的に基づいて前記面の前記座標系に対する前記検査ユニットのＸとＹの位置における相対的変化を演算すること、及び
（ｆ）前記演算された絶対角度及び前記演算されたＸとＹの位置における相対的変化に部分的に基づいて面の前記座標系に対する前記検査ユニットの絶対位置を演算すること、及び
（ｇ）各検査データが取得されたときの前記検査ユニットのそれぞれの絶対角度及び絶対位置に基づいて、前記検査データが配置される画像を表示すること
を含む方法。
【請求項２】
ステップ（ｂ）から（ｄ）が一定の時間間隔で繰り返され、ある期間にわたって前記検査ユニットの絶対角度及び絶対位置を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
仮想環境で前記検査ユニットの３次元モデルを位置付け且つ配向付けするために、前記演算された絶対角度及び絶対位置を使用することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｄ）から（ｆ）の前記演算では、前記検査ユニットが、４つのオムニホイールのボギー構成を有することが考慮される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記演算された絶対角度及び絶対位置を擬似エンコーダパルスに変換すること、並びに
前記検査データを前記擬似エンコーダパルスに関連付けることを更に含み、
前記関連付けるステップの結果に従って、前記表示するステップが前記検査データを配置する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
フレーム、
検査対象の面との接触を維持するように、前記フレームに回転可能に連結される、互いに直角をなす二重差動構成を有する４つのオムニホイール、
前記複数のオムニホイールにそれぞれ連結され、各オムニホイールの回転の角度をそれぞれ表すエンコーダデータに変換する複数の回転可能なエンコーダ、
前記フレーム及びハンドルに接続され、前記オムニホイールが前記検査対象の面に接触しながら移動する間に検査データを取得する検査ユニット、及び
データ取得デバイスであって、
前記エンコーダデータに部分的に基づいて、面の座標系に対する前記検査ユニットの配向を表す絶対角度及び前記検査ユニットのＸとＹの位置における相対的変化を演算し、
前記演算された絶対角度及び前記演算されたＸとＹの位置における相対的変化に部分的に基づいて面の前記座標系に対する前記検査ユニットの絶対位置を演算し、
各検査データが取得されたときの前記検査ユニットのそれぞれの絶対角度及び絶対位置に基づいて、前記検査データが配置される画像を表示する、データ取得デバイス、
を備える、装置。
【請求項７】
前記複数のオムニホイールが、４つのオムニホイールのボギー構成で配置される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記検査ユニットがセンサアレイを備える、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記センサアレイが多数の超音波トランスデューサを備える、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、自動化ツール（非破壊検査ユニットなど）が対象領域の上を動くにつれて、そのホロノミックモーションをトラッキングするためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
手持ち式センサを利用する携帯式非破壊検査（ＮＤＩ）機器は、製造、並びに複合構造体の選択領域の供用期間中検査において一般的である。航空機構造体のほとんどの供用期間中検査は、手持ち式センサを使用して行われる。小さな部品と領域も同様に製造中にこの方法で時々検査される。
【０００３】
手持ち式センサは、自動化スキャンシステムに比べてコストが安いために一般的に使用されるが、結果として生じる信号を解読するのに専門家が必要とされる。更に、信号の変化を見ながら手を使って損傷や欠陥を探すことは、時間がかかり、オペレータのエラーや疲労に結びつきやすい。損傷を定量化することは、一点一点の測定が行われるため、また時間がかかる。更に、多くの手持ち式ＮＤＩセンサユニットは、損傷を含む領域の画像を生成することができるスキャニングを使用して検出することができる、より小さな損傷／欠陥を検出しないことは、よく知られていることである。この画像ベーススキャニングは、センサデータ自体に関連するセンサ位置情報の相関関係に依存する。手持ち式センサによって獲得された単一点ＮＤＩデータ（ｓｉｎｇｌｅ−ｐｏｉｎｔ  ＮＤＩ  ｄａｔａ）を位置と相関させることは、難しい。更に、一般的な手持ち式センサユニットの損傷検出限度がより高いということは、検査サイクルが本来実現できるサイクルよりも短い（且つ費用がかかる）ことを意味する。
【０００４】
手持ち式スキャニングデバイスのトラッキングに関して現在利用可能なソリューションでは、通常、移動方向における単軸（すなわち、１次元運動）のみがトラッキングされる。この１次元トラッキングは、典型的には、ホイール付きの回転可能なエンコーダを使用して行われる。しかしながら、スキャニングデバイスを移動させる場合、オペレータが手を自由に動かせるとすると、ガイドがないためセンサ（例えば、リニアトランスデューサアレイ）が直線的に移動していることを保証することはできない。結果として、ホイール付きのエンコーダの１次元トラッキングでは、オペレータの手の実際の運動を十分にトラッキングできない場合がある。熟練したオペレータであれば、直線運動を行うことに集中することによって、このことを部分的に補完することができるかもしれないが、人間は、特に長距離においては、直線運動を行うことがあまり得意ではない。１次元スキャンからの出力は直線のように見えるため判断を誤らせる恐れがあり、スキャニング工程の間、オペレータが波形に気づくことはないが、結果は波形のスキャンである場合が多い。
【０００５】
手持ち式スキャンのＮＤＩデータ（ｈａｎｄ−ｓｃａｎ  ＮＤＩ  ｄａｔａ）のリアルタイムイメージングは、幾つかの異なる種類の位置トラッキング方法を使用して現在実行されている。位置トラッキング方法では、単軸の回転可能なエンコーダ、Ｘ−Ｙブリッジ、スキャンアーム、トラックボール、超音波三角測量又は光学三角測量が最も一般的である。単一プローブによる手持ち式スキャンの最も大きな問題は、データの位置合わせ（プローブの運動の方向或いはどこでプローブが止まるかによってシフトが起きる）及びエリアをカバーするために十分なパスを確保することである。ドリフトもまた問題である。フリーハンド運動を使用して獲得された２次元画像は、通常、実際のパスのあまり正確な表現ではない。リニアアレイは、渦流及び超音波流のような幾つかの方法に対しては、各帯域内のデータの相対的位置を正確に表現するデータの帯域を作ることによって画像を改善する。しかしながら、リニアアレイを使用する手持ち式スキャンの最大の問題は、配向を維持又は決定することである（拘束されていない場合）。
【０００６】
手持ち式デバイスを使用したＮＤＩによる面のスキャンの適用例の間、オペレータは、通常、スキャン領域の正確な表現を獲得するために移動方向に対してスキャニングデバイスの一貫した配向を維持することが要求される。加えて、オペレータは、データの見落としを避けるために速さを最高速度未満で維持しなければならない。これらの要件は、オペレータにフィードバックを提供することができる測定システムがなくては、達成することが難しい場合がある。
【０００７】
配向と速さに関するフィードバックの欠如とともに、位置測定におけるこのような不正確さは、パフォーマンスに対して否定的な影響を与える。手持ち式スキャナのオペレータは、移動及び回転における不正確さ、並びにゆっくりと動くことによって速さに関するフィードバックが欠如することを補うことができる。こうした不正確さやフィードバックの欠如があると、利便性の高いスキャン画像データを獲得するのに長い時間を要する場合がある。これにより、スキャンの間に見落とされるアドレス領域に対する再処理を招く場合がある。
【０００８】
自由形状運動の間に獲得されたデータから正確に位置合わせされたＮＤＩ画像を取得するために、センサの位置と配向を決定する方法が必要である。
【発明の概要】
【０００９】
以下で開示された主題は、自己完結型デバイスを使用した面スキャン用途におけるリアルタイムのホロノミックモーショントラッキング（ｈｏｌｏｎｏｍｉｃ  ｍｏｔｉｏｎ  ｔｒａｃｋｉｎｇ）のための方法を対象にする。ホロノミックモーションは、運動束縛を受けない運動であり、自由形状運動（ｆｒｅｅ−ｆｏｒｍ  ｍｏｔｉｏｎ）と呼ばれるときもある。本開示において使用されているように、ビークル又はデバイスは、制御可能な自由度が全自由度に等しい場合、ホロノミックであると考えられる。ホロノミックモーショントラッキングとは、面の上の位置と配向の測定を指す。この面の上で、トラッキングされたデバイス（例えば、スキャニングセンサ又はセンサアレイ）が、任意の方向に移動し、且つ同時に回転することができる。面の上でスキャナを人間が動かすことによって生成される自由形状運動の種類をトラッキングすることを可能にする自己完結型デバイスを有することにより、２次元スキャン画像を生成するためにスキャン画像データを正確に登録することが可能になる。トラッキングされたデバイスの運動がトラッキングシステムによって拘束されないために、この概念は、面クローリングロボット（ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｒａｗｌｉｎｇ  ｒｏｂｏｔ）などの自動化デバイスとの一体化に適用することもできる。以下で詳細に開示されたシステム及び方法により、ホロノミックモーションＮＤＩセンサユニット（ｈｏｌｏｎｏｍｉｃ−ｍｏｔｉｏｎ  ＮＤＩ  ｓｅｎｓｏｒ  ｕｎｉｔ）（手持ち式又は自動式）の位置及び配向を正確にトラッキングすること、並びにＮＤＩスキャンシステムによる処理のために獲得されたトラッキングデータをエンコーダパルス信号に変換することが可能になる。
【００１０】
本明細書に開示された主題の１つの態様は、複数のオムニホイールに連結されたデバイスをトラッキングするための方法であって、（ａ）各オムニホイールの回転をそれぞれのエンコーダデータに変換すること、（ｂ）エンコーダデータに部分的に基づいて面の座標系に対するデバイスの配向を表す絶対角度を演算すること、（ｃ）エンコーダデータに部分的に基づいて面の座標系に対するデバイスのＸとＹの位置における相対的変化を演算すること、及び（ｄ）演算された絶対角度及びＸとＹの位置における演算された変化に部分的に基づいて面の座標系に対するデバイスの絶対位置を演算することを含む方法である。
【００１１】
本明細書に開示された主題の更なる態様は、フレーム、フレームに回転可能に連結される複数のオムニホイール、複数のオムニホイールにそれぞれ連結される複数の回転可能なエンコーダ、及びフレームに接続される検査ユニットを備えるデバイスである。１つの実施形態によると、複数のオムニホイールは、４つのオムニホイールで互いに直角をなす二重差動構成で配置される。第２の実施形態によると、複数のオムニホイールは、互いに対して１２０度の角度の回転軸を有する、同一芯点から等距離にある３つのオムニホイールを備える。第３の実施形態によると、複数のオムニホイールは、４つのオムニホイールのボギー構成で配置される。
【００１２】
更なる態様は、スキャニングデバイス、表示デバイス、及びコンピュータシステムを備える検査システムであり、スキャニングデバイスと表示デバイスは、コンピュータシステムと通信するように連結される。スキャニングデバイスは、フレーム、フレームに回転可能に連結される複数のオムニホイール、各オムニホイールの回転をそれぞれのエンコーダデータに変換するために複数のオムニホイールにそれぞれ連結される複数の回転可能なエンコーダ、及びフレームに接続される検査ユニットを備える。コンピュータシステムは、次の動作を実行するようにプログラムされている：（ａ）エンコーダデータに部分的に基づいて面の座標系に対するデバイスの配向を表す絶対角度を演算すること、（ｂ）エンコーダデータに部分的に基づいて面の座標系に対するデバイスのＸとＹの位置における相対的変化を演算すること、（ｃ）演算された絶対角度及びＸとＹの位置における演算された変化に部分的に基づいて面の座標系に対するデバイスの絶対位置を演算すること、（ｄ）検査データを獲得するために検査ユニットを制御すること、（ｅ）各検査データが獲得されたときに、デバイスのそれぞれの絶対角度及び絶対位置に基づいて検査データが配置される画像を表示するために表示デバイスを制御すること。
【００１３】
別の態様は、可動デバイス及びコンピュータシステムを備えるトラッキングシステムであり、可動デバイスは、コンピュータシステムと通信するように連結される。可動デバイスは、フレーム、フレームに回転可能に連結される複数のオムニホイール、及び各オムニホイールの回転をそれぞれのエンコーダデータ及び何らかの形の運動の作動（駆動モータ及び駆動ホイールなど）に変換するために複数のオムニホイールにそれぞれ連結される複数の回転可能なエンコーダを備える。コンピュータシステムは、次の動作を実行するようにプログラムされている：（ａ）エンコーダデータに部分的に基づいて面の座標系に対するデバイスの配向を表す絶対角度を演算すること、（ｂ）エンコーダデータに部分的に基づいて面の座標系に対するデバイスのＸとＹの位置における相対的変化を演算すること、及び（ｃ）演算された絶対角度及びＸとＹの位置における演算された変化に部分的に基づいて面の座標系に対するデバイスの絶対位置を演算すること。幾つかの実施形態では、コンピュータは、運動の作動を制御するためにも使用されてもよい。
【００１４】
自己完結型ホロノミックモーショントラッキングの方法及び装置の他の態様は、以下において開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】１つの実施形態に係る、エンコーダを備えるホロノミックモーションデバイスの幾つかのコンポーネントの上平面図である。このデバイスは、ＮＤＩセンサユニット（図示せず）に接続することができる。
【図２】図１で図解されている種類のエンコーダを備えるホロノミックモーションデバイスに接続されているＮＤＩセンサユニットを備える手持ち式スキャニングデバイスの上平面図及び前面図である。
【図３】代替的な実施形態に従って、３つのオムニホイールを有する手持ち式スキャニングデバイスの上平面図である。
【図４】代替的な実施形態に従って、３つのオムニホイールを有する手持ち式スキャニングデバイスの上平面図である。
【図５】別の実施形態に従って、エンコーダを備えるホロノミックモーションデバイスに接続されているＮＤＩセンサユニットを備える手持ち式トラッキングデバイスの上平面図及び前面図である。この代替的な実施形態では、ホロノミックモーションデバイスは、ボギー構成で配置される４つのオムニホイールを有する。
【図６】フレームに対するオムニホイールの垂直変位のみを許容するスプリング搭載リニアモーションガイドによってフレームに取り付けられるオムニホイールを示す図である。
【図７】１つの実施形態に従って、リアルタイムでホロノミックモーションＮＤＩセンサユニットをトラッキングするためのシステムの主要コンポーネントを示すブロック図である。
【図８】１つの実施形態に従って、リアルタイムでホロノミックモーションＮＤＩセンサユニットをトラッキングするためのプロセスを示すフロー図である。
【図９】小さなスキャニングセンサアレイを使用して大きな検査領域の正確な連続表現を生成するために互いから微妙にオフセットされた複数のパスからのスキャンデータの小片の融合を示す図である。
【００１６】
以下で図を参照するが、異なる図の中の類似の要素には同一の参照番号が付される。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下で詳細に開示されるシステムは、手持ち式又は自動式のホロノミックトラッキングデバイスのフレームに回転可能に取り付けられるオムニホイールの幾つかの配向のうちの１つを使用して、真正のホロノミック面トラッキング（ｔｒｕｅ  ｈｏｌｏｎｏｍｉｃ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｒａｃｋｉｎｇ）（すなわち、同時に起こる多次元の位置及び配向のトラッキング）を可能にする多次元差動走行距離計ベースのソルーション（ｍｕｌｔｉ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｏｄｏｍｅｔｒｙ−ｂａｓｅｄ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）である。オムニホイールは、周囲に小さなローラを有するホイールである。ローラは、軸の周りを回転可能である。この軸は、ローリングする間に主要ホイールが周りを回転し、且つ主要ホイールの外端に正接する軸（主要ホイール軸としても知られる）に対して直角をなす。（これらのローラは円筒状ではない。代わりに、これらのローラは、ホイールの半径全体に対応する形状を有し、真ん中部分においてより大きい。ローラの曲率半径は、より大きな主要ホイールの真ん中にある。）この効果は、抵抗なく主要ホイール軸の周りをオムニホイールが前方にローリングし、面と接触する小さなローラでローリングすることにより、更にたやすく横方向に摺動することである。本明細書に開示される幾つかの実施形態では、ホロノミックトラッキングデバイスは、ＮＤＩセンサアレイ又は他のメンテナンスツールに接続される。それぞれのエンコーダは、ホロノミックモーションの間の各オムニホイールの回転を測定する。コンピュータシステムは、関連するホイール位置をセンサの位置及び配向に変換するルーチンでプログラムされている。本明細書に開示されるトラッキング方法は、手持ち式ＮＤＩスキャニング及び自動式ＮＤＩスキャニングの両方に適用することができる。開示されたホロノミックトラッキングデバイスは、マーキング機器（塗装）、ドリル、バーコードスキャナ、洗浄機器、照明、視覚カメラ及び赤外線カメラ、並びにオーディオスピーカなどのＮＤＩセンサユニット以外のツールと関連して使用することもできる。
【００１８】
標準的な２つのホイールの差動走行距離計は、平面位置トラッキングに対してよく知られる方法であるが、これは非ホロノミックであり、１つ又は複数の方向における運動を制限することを意味する。これは、手持ち式の種類のスキャニングの適用において使用される自由形状運動を制限する。
【００１９】
それとは対照的に、本明細書に開示されるシステムは、オムニホイールベースの差動走行距離計を使用して、面の上のデバイスのホロノミック運動をトラッキングする能力を有する。１つの実施形態によると、データ獲得デバイスは、複数のエンコーダ、各オムニホイールにつき１つからエンコーダカウントを受信する。データ獲得デバイスは、次いで、ＮＤＩスキャンソフトウェアによる処理に適切な擬似エンコーダパルスを使用して、エンコーダ入力を導出するためにそれらのエンコーダカウントを処理する。
【００２０】
幾つかの実施形態によると、データ獲得デバイスは、モーション制御ソフトウェアによって指示され、デバイスのＸとＹのモーションにおける変化に対応する直角位相パルス（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｐｕｌｓｅ）を生成する。例えば、超音波検査の場合、これらの擬似エンコーダパルスは、データ獲得デバイスによって、超音波パルサー／受信機に送信される。パルサー／受信機は、擬似エンコーダパルスをＮＤＩスキャンソフトウェアに送信する。ＮＤＩスキャニングソフトウェアアプリケーションは、擬似エンコーダパルスを現在のＸ−Ｙ座標位置に変換する。現在のＸ−Ｙ座標位置は、スキャン画像データを適切な位置に配置するのに使用される。
【００２１】
図１は、４つのオムニホイールで互いに直角をなす二重差動構成に従って、エンコーダを備えるホロノミックモーション手持ち式トラッキングデバイスの幾つかのコンポーネントの上平面図である。このトラッキングデバイスは、ＮＤＩセンサユニット（図示せず）に接続することができる。図１に示されるデバイスは、長方形のフレーム４、並びにそれぞれの車軸６ａ−６ｄ及び車軸受け（図示せず）によってフレーム４に回転可能に取り付けられる４つの二列式オムニホイール４ａ−４ｄを備える。この特定の実装形態では、車軸６ａと６ｃは同軸であり、車軸６ｂと６ｄは同軸であり、車軸６ａと６ｃは車軸６ｂと６ｄに対して直角をなす。それぞれのエンコーダ８ａ−８ｄは、オムニホイール４ａ−４ｄの回転を測定する。オムニホイールが面の上をローリングするにつれて、エンコーダ８ａ−８ｄは、各オムニホイールのそれぞれのインクリメンタル回転の後に、それぞれのエンコーダカウントを表すエンコーダパルスをエンコーダケーブル（図１には図示しないが、図６のアイテム３６を参照）を介してオペレーション制御センターに送信する。これらのエンコーダパルスは、デバイスのＸとＹの座標を導出するコンピュータシステム（図１に図示せず）によって受信されることになる。この実施形態では、二列式オムニホイール（ある条件ではローリングの滑らかさを改善することができる）が示されるが、単列式オムニホイールも使用してもよい。
【００２２】
図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、図１で図解されている種類のエンコーダを備えるホロノミックモーションデバイスに強固に接続されているＮＤＩセンサユニット１０を備える手持ち式スキャニングデバイスの上平面図及び前面図である。ホロノミックモーションデバイスは、ＮＤＩセンサユニットによって運搬される。ＮＤＩセンサユニット１０は、それに取り付けられたハンドル１２を有する。このハンドル１２によって、オペレータは、任意の方向に、回転を有して又は回転を有しないでスキャニングデバイスを手動で動かすことができる。オムニホイール／エンコーダアセンブリの１つ又は複数は、支持フレームとホイール‐エンコーダアセンブリ（例えば、リニアガイド及びスプリングを使用する）の間の適合性を可能にするように取り付けられ得る。これにより、面が完全に平らではない場合、ホイールが面との接触を維持することが可能になる。手動スキャニングの間、エンコーダ８ａは、オムニホイール４ａの回転の角度に比例するエンコーダカウントｅ０を出力し、エンコーダ８ｂは、オムニホイール４ｂの回転の角度に比例するエンコーダカウントｅ１を出力し、エンコーダ８ｃは、オムニホイール４ｃの回転の角度に比例するエンコーダカウントｅ２を出力し、及びエンコーダ８ｄは、オムニホイール４ｄの回転の角度に比例するエンコーダカウントｅ３を出力する。
【００２３】
図１に示される４つのオムニホイールで互いに直角をなす二重差動構成の配向及び位置を画定するモーションの運動学方程式は、これより図１に示される次元に関連して説明される。この処理は、各アップデートステップにおける絶対角度θ並びに相対的位置における変化ΔＰｘ及びΔＰｙを演算すること、次いで、以下で示されるようにデバイス上の一点（例えば、同一芯点）の絶対位置Ｐｘ及びＰｙを演算するために絶対角度及び相対的位置における変化を使用することを含む：
0006456346.tif 000002
ここで、Ｒはオムニホイールの半径であり、ｅｉは開始位置に関連する各エンコーダカウント（ｉ＝０から３）であり、ｃは回転ごとのエンコーダカウントの数、Ｗは幅（すなわち、一組のオムニホイール間の距離）、及びＬは長さ（別の一組のオムニホイール間の距離）である。
0006456346.tif 000003
0006456346.tif 000004
ここで、
0006456346.tif 000005
である。方程式（２）及び（３）は、すべてのアップデータサイクルで演算される。次いで、θ、ΔＰｘ、及びΔＰｙを使用して、絶対位置は、次の回転行列式を使用して演算されることができる：
0006456346.tif 000006
【００２４】
図３及び図４は、代替的な実施形態に従って、３つの二列式オムニホイール４ａ−４ｃを有するそれぞれの手持ち式スキャニングデバイスの上平面図である。図３に示されるデバイスは、６面フレーム１４を備え、図４に示されるデバイスは、多面フレーム１６を備える。両方の実施形態において、３つの二列式オムニホイール４ａ−４ｃが、それぞれの車軸６ａ−６ｃ及び車軸受け（図示せず）によってフレームに回転可能に取り付けられる。各実装形態では、車軸６ａ−６ｃの軸は、互いに対して１２０度で配置される。それぞれのエンコーダ８ａ−８ｃは、各オムニホイール４ａ−４ｄのインクリメンタル回転をエンコードする。両方の実施形態において、フレームは、オペレータが掴むことができるハンドル１２を有するＮＤＩセンサユニット１０に接続されている。次いで、オペレータは、任意の方向に、回転を有して又は回転を有しないでスキャニングデバイスを手動で動かすことができる。４つのホイールの設計では、必要に応じて二列式オムニホイールの代わりに単列式オムニホイールを使用することができる。オムニホイール／エンコーダサブアセンブリとフレームとの間の適合性を可能にする機構を含めることができるが、システムが非常に起伏のある表面上で使用されない限り、３つのホイールの構成においては必要性がより少ない。
【００２５】
同様に、４つのオムニホイールで互いに直角をなす二重差動構成を有するデバイスで上述で行われたように、動学方程式は、図３及び図４で示されるように円形のタンジェント構成で配置される３つの均等間隔のオムニホイールを有するプラットフォームに対して導出されることができる：
0006456346.tif 000007
変数Ｄは、各ホイールから同一芯点への距離である（図３参照）。
0006456346.tif 000008
0006456346.tif 000009
３つのホイールシステムに対する絶対位置は、方程式（４）を用いて演算される。
【００２６】
図５Ａ及び図５Ｂに示されるボギー構成、並びに他の多くの似たような構成などの他のホイール構成も可能である。配向及び相対的並進移動に対する方程式が異なるが、絶対位置の演算は、上述の２つの構成のように同じプロセスに従い、相対位置及び絶対角度を初期的に演算すること、次いで、絶対位置を演算するために方程式（４）を用いることが関わる。
【００２７】
二列式オムニホイールが使用される、図２Ａ、図３、及び図４に示される実施形態とは対照的に、図５Ａ及び図５Ｂに示される実施形態では、一列式オムニホイール２２ａ−２２ｄが使用される。二列式ホイールは、比較的平らな面の上をより円滑にローリングするという利点があるが、幅が増し加わっていることにより、狭い空間又は曲率の大きな面などの幾つかの状況において不利である場合がある。
【００２８】
図５Ａ及び図５Ｂに示される実施形態は、対向する端部において一対の軸取付ブラケット２０ａ、２０ｂを有する長方形のフレーム２を備える。これらの取付ブラケット２０ａ、２０ｂは、それぞれ、各ボギーの旋回軸２４ａ、２４ｂを、ＮＤＩセンサユニット１０に取り付けられるフレーム２に取り付ける。それぞれのキャリッジ１８ａ、１８ｂは、旋回軸２４ａ、２４ｂの端部に付けられ、それにより、ボギー（キャリッジとしても知られる）１８ａ、１８ｂがフレーム２に相対して回転することが可能になる。一対のオムニホイールが、１つのキャリッジに取り付けられ、別の一対のオムニホイールが、他のキャリッジに取り付けられる。オムニホイール２２ａは、キャリッジ１８ａの１つのアームに取り付けられる回転可能なエンコーダ８ａのシャフトに取り付けられ、オムニホイール２２ｂは、キャリッジ１８ａの他のアームの取り付けられる回転可能なエンコーダ８ｂのシャフトに取り付けられる。オムニホイール２２ａ、２２ｂが非平面状の面に乗り上げるとき、キャリッジ１８ａは、オムニホイール２２ａ、２２ｂが非平面状の面との接触を保つために、必要に応じて自由に回転する。回転可能なキャリッジ１８ｂに対しても同じことを言うことができ、その１つのアームが回転可能なエンコーダ８ｃ及びオムニホイール２２ｃを支持し、その他のアームが回転可能なエンコーダ８ｄ及びオムニホイール２２ｄを支持する。好適には、オムニホイール２２ａ、２２ｂの回転軸は、互いに直角をなすが、オムニホイール２２ｃ、２２ｄの回転軸は、オムニホイール２２ａ、２２ｂの回転軸に対して相対的に平行である。
【００２９】
エンコーダ出力をデータ獲得デバイスに、並びにセンサ出力をＮＤＩプロセッサに送信するための電気接続は、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３、図４、図５Ａ、及び図５Ｂのいずれの図にも示されていない。この代替形態では、エンコーダデータは、無線を介して送信することができる。
【００３０】
代替的な実施形態によると、各オムニホイールは、フレームに対して垂直方向に摺動可能である取付ブラケットに枢転可能に取り付けることができる。図６は、オムニホイール２２ｂを示す。このオムニホイール２２ｂは、スライダ３０及びレール３２を備えるスプリング搭載再循環玉軸受けリニアモーションガイド（ｓｐｒｉｎｇ−ｌｏａｄｅｄ  ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ−ｂａｌｌ−ｂｅａｒｉｎｇ  ｌｉｎｅａｒ  ｍｏｔｉｏｎ  ｇｕｉｄｅ）によって、フレーム２８に対して垂直方向に摺動可能である取付ブラケット２６に枢転可能に取り付けられる。この実装形態では、取付ブラケット２６は、スライダ３０に取り付けられるが、スライダ３０が摺動するレール３２は、フレーム２８に取り付けられる。これにより、エンコーダ／オムニホイールサブアセンブリ（８ｂ／２２ｂ）が、フレーム２８に対して垂直に変位することが可能になる。スプリング３４は、取付ブラケット２６とフレーム２８との間に取り付けられ、オムニホイール２２ｂを、スキャンされているオブジェクトの上面と接触するように下方に付勢する。オブジェクトの上面は、非平面状であってもよい。エンコーダ８ｂは、電気ケーブル３６を介して、エンコーダカウントをデータ獲得デバイス（図６に図示せず）に出力する。
【００３１】
図７は、複数のオムニホイール４に連結されるフレーム２を備えるホロノミックモーションデバイスのリアルタイムトラッキングのためのシステムの主要コンポーネントを示す。図７に示される実施形態によると、フレーム２は、ＮＤＩセンサユニット１０に接続されている。上述のように、各オムニホイール４の回転は、それぞれのエンコーダ８によって測定される。エンコーダデータ（すなわち、カウント）は、電気信号ケーブル（図７に図示せず）を介して、エンコーダ８からデータ獲得デバイス３８に出力される。データ獲得デバイス３８は、モーションプロセッサ４０に電気的に接続されている。モーションプロセッサ４０は、データ獲得デバイス３８からエンコーダデータを受信し、上述の運動学方程式を使用してＸとＹの絶対位置データ（スキャンされている部分の座標系において画定される）を計算し、それによりＮＤＩセンサユニット１０の絶対位置を導出する。モーションプロセッサ４０は、次いで、ＸとＹの絶対位置データのみを直角位相パルスの形（高い値（１）又は低い値（０）の連続２相変位を備える）に変換する。任意選択的に、モーションプロセッサ４０は、表示画面４２上に位置及び配向の情報を示すことができる。代替的な実施形態では、モーションプロセッサは、データ獲得デバイスに一体化させることができる。
【００３２】
データ獲得デバイス３８は、モーションプロセッサ４０からの直角位相パルス指示を、エンコーダパルスを擬似生成する電気信号に変換する。擬似エンコーダパルスは、信号配線を介してＮＤＩプロセッサ４４に送信される。擬似エンコーダパルスは、ＮＤＩプロセッサ４４によって受信される。ＮＤＩプロセッサ４４は、擬似エンコーダパルスを、スキャンされている部分の座標系に関連するＮＤＩセンサユニット１０の位置を表示する位置データにデコードする。ＮＤＩプロセッサ４４は、更にＮＤＩセンサ１０からＮＤＩスキャン画像データを受信する。このＮＤＩスキャン画像データは、擬似エンコーダパルスとして受信されたＸとＹの位置データを使用して共通座標系に位置合わせされる。ＮＤＩプロセッサ４４は、更に表示画面４６上にスキャン画像を表示することができ、及び／又は結果として位置合わせされたＮＤＩスキャン画像データをデータストレージデバイス４８に保存することができる。
【００３３】
図８は、１つの実施形態に従って、リアルタイムでホロノミックモーションＮＤＩセンサユニットをトラッキングするためのプロセスのステップを示すフロー図である。このプロセスは、手持ち式デバイス又は電動式履帯ビークルなどの自動式デバイスのいずれかによって生成される自由形状運動に適用することができる。ステップの順序は、連続ループを含む。第１に、ＮＤＩセンサユニットは、オペレータによって、又は自動化プロセスによって動かされる（ステップ５０）。ＮＤＩセンサユニットが動くにつれて、エンコーダデータは、データ獲得デバイスによって受信される（ステップ５２）。次いで、モーションプロセッサは、そのエンコーダデータを使用して、ＮＤＩセンサユニットの位置及び配向を演算する（ステップ５４）。ＮＤＩセンサユニットの位置及び配向は、表示画面上に表示されることができる（ステップ５６）。次いで、モーションプロセッサは、ステップ５４で演算された絶対位置データに対応するＸとＹの位置のエンコーダパルスを演算する（ステップ５８）。データ獲得デバイスは、次いで、そのＸとＹの位置データをＮＤＩプロセッサに許容される擬似エンコーダパルスに変換する（ステップ６０）。その間、ＮＤＩプロセッサは、ＮＤＩセンサユニットが動かされている間にＮＤＩセンサユニットからスキャン画像データを集める（ステップ６４）。ＮＤＩプロセッサは、データ獲得デバイス及びスキャン画像データセンサシステムから擬似エンコーダパルスを受信するＮＤＩアプリケーションを実行（ステップ６２）し、且つ擬似エンコーダパルスによって運ばれるＸとＹの位置情報を使用してスキャン画像データを位置合わせする（ステップ６４）。任意選択の表示画面をセンサプラットフォーム又はオペレータがアクセスすることができる他の位置に取り付け、ＮＤＩスキャン画像を表示することによって、システムの動作の間に位置及び配向に関するフィードバックを提供することができる（ステップ６８）。
【００３４】
図８を参照して概して説明されたプロセスは、これより図７を参照してより詳細に説明される。１つの実装形態では、データ獲得デバイス３８は、ＡＰＩ関数呼び出しを通して、エンコーダデータをモーションプロセッサ４０に送信する。１つの実装形態によると、データ獲得デバイスは、ＵＳ  Ｄｉｇｉｔａｌ（ワシントン州バンクーバー所在）から市販されているＵＳＢ４エンコーダデータ獲得ＵＳＢデバイス（ＵＳＢ４  ｅｎｃｏｄｅｒ  ｄａｔａ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ＵＳＢ  ｄｅｖｉｃｅ）であってもよい。１つの実装形態によると、データ獲得デバイス３８は、ＵＳＢインターフェース（ＵＳＢケーブルを介して）を通してデータを送信するが、他のデータ獲得デバイスは、他の通信インターフェース（例えば、コンピュータ内のＰＣＩスロット、シリアルコミュニケーションズインタフェース、エクスプレスカード、ＰＣＭＣＩＡ、又はイーサネット（登録商標）インタフェース）を使用してもよい。データ獲得デバイス３８がモーションプロセッサ４０上で実行されるアプリケーションに送信する信号は、エンコーダデータの形に変換される。典型的には、これは、通信インターフェースを介してモーションプロセッサ４０に送信され、ＡＰＩによって整数又は浮動小数点数に変換されるデータパケットへの変換を意味する。モーションプロセッサ４０上で実行されるアプリケーションは、データ獲得デバイス３８からのデータをリクエストし、整数又は浮動小数点数を取り戻す（例えば、エンコーダに対しては、アプリケーションは、特定のエンコーダに対して現在のカウントの数をリクエストし、そのエンコーダに関連付けられるデータ獲得デバイス３８内のメモリ登録におけるカウントの数を表す整数を取り戻す）。
【００３５】
モーションプロセッサ４０は、更にデータ獲得デバイス３８が電気信号を電圧の形で生成するようにリクエストすることもできる。これらの電気信号は、次いで、データ獲得デバイス３８によってＮＤＩプロセッサ４４に送信される。ＮＤＩプロセッサは、エンコーダからのパルスを期待する種類であるため、モーションプロセッサ４０上で実行されるアプリケーションは、要求されるパルスの数及び周波数を演算し、次いで、データ獲得デバイス３８が、高電気電圧及び低電気電圧に関して、擬似エンコーダパルスを送出することをリクエストするようにプログラミングされている。
【００３６】
ＮＤＩプロセッサ４４は、以下の方程式に従って、擬似エンコーダパルスを現在のＸとＹの位置に変換する。
Ｘ位置  ＝  受信されたｘパルスの数  ＊  Ｘスケール係数
Ｙ位置  ＝  受信されたｙパルスの数  ＊  ｙスケール係数
各スケール係数は、小さな数である（例えば、パルスごとに０．０１インチの順序で）。このＸとＹの位置は、秒ごとに何度も更新される。
【００３７】
同時に、ＮＤＩセンサユニット１０は、検査データ（例えば、スキャン画像データ）を獲得する。超音波検出を利用する場合、超音波素子のリニアアレイの各素子からのデータを獲得することができる。これらの素子は、コンピュータモニタ上のピクセル列に類似するアレイをつくる（第１ピクセルのＸとＹの開始位置を画定することによって、各列は次の列からオフセットされ、すべての列が適切な順序で表示されたとき、完全な画像が表示されることができる）。超音波素子のリニアアレイが所定の距離で動かされる度に（どのくらいの距離であるかはオペレータによってリクエストされる解像度による）、ＮＤＩプロセッサ４４は、電気ケーブル（図７においてＮＤＩセンサ１０からＮＤＩプロセッサ４４への矢印の付いた線で示される）を介して、ＮＤＩセンサユニット１０から新しいスキャンデータの小片（ピクセルデータの「列」を表す）を受信する。スキャンデータの小片は、メモリ（すなわち、データストレージデバイス４８）に保存される。ＮＤＩプロセッサは、データ獲得デバイス３８から受信されたパルスデータから導出された現在のＸ位置及びＹ位置データを使用するプログラムを実行し、ピクセルの列を配置する画像における開始点を見付ける。ＮＤＩプロセッサ４４は、位置データとスキャン画像データを関連付け、次いで、その関連付けられたデータを使用して、表示画面４６上で表示するためにスキャンされるオブジェクトの２次元画像を組み立てる。
【００３８】
ＸとＹの次元がトラッキングされたとき、スキャンの間にオペレータが生成したモーションのより正確な表現が達成される。図９で示されるように、これにより、スキャニングアプリケーションが、小さなスキャニングセンサアレイを使用して大きな検査領域の正確な連続表現を生成するために互いから微妙にオフセットされた複数のパスからのスキャンデータの小片７２を融合することが更に可能になる。
【００３９】
ＮＤＩセンサユニット１０が超音波トランスデューサのアレイを備える場合、ＮＤＩプロセッサ４４は、超音波トランスデューサに活性パルスを提供し、この場合、１つの方向におけるパルスの流れと他の方向における獲得されたスキャン画像データとを示すために、図７のブロック１０とブロック４４との間にある矢印は両頭矢印である。ＮＤＩプロセッサ４４は、電気パルスをトランスデューサに送信し、電気パルスは超音波パルスに変換される。戻ってくる超音波パルスは、アレイにおいて電気パルスに変換され、測定のためにＮＤＩプロセッサ４４に戻される。
【００４０】
上述の擬似エンコーダパルスの方法によって、ＮＤＩスキャンアプリケーションへの修正なく、ＸとＹのモーションデータが、エンコーダ入力を受け入れる任意のＮＤＩスキャニングアプリケーションに入力されることが可能になる。位置更新プロセスは、ユーザ又は自動化システムがＮＤＩセンサユニットをスキャンされたオブジェクトの上を動かすにつれて、連続的に起きる。
【００４１】
図１に示される４つのホイールの二重差動構成では、システムが配向の変化が起きることを防ぐことに対して物理的制約を有する場合、データ獲得デバイスを使用する必要なく、２つの隣接するエンコーダを使用することによって、ＸとＹのモーションの近似値を取得することが可能であることに留意されたい。ビークルの配向が変化する場合、この方法では、配向が変化するにつれて蓄積するエラーが生じる結果となる。
【００４２】
任意の推測航法ソルーション（ｄｅａｄ−ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）（例えば、本明細書で説明される走行距離計ベースのソルーション）は、時間の経過とともに蓄積する小さなエラーに起因して不正確な測定を有することになる。これらのことは、デバイスにおけるシステマチックなエラー（例えば、１つのオムニホイールが完全に位置合わせされていないなど）又は環境における予期せぬ変化によってもたらされる中断によって引き起こされる場合がある。ループクロージャ較正プロセス（ｌｏｏｐ−ｃｌｏｓｕｒｅ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）をこのシステムとともに使用して、システマチックなエラーを減少させることができる。それは、更にランタイムにおいても使用し、オペレータにエラーの推定値を与えることができる。例えば、トラッキングデバイスは、開始位置に配置され、次にそこから離され、次に開始位置に戻される。システムが、最終位置が開始位置と異なると演算した場合、この差は、トラッキングデータ内のエラーを補うために使用することができる。絶対位置のトラッキングを改善するために外部参照測定値を使用する追加的な修正を使用することができる。
【００４３】
ＮＤＩセンサユニットは、構造体の位置又は領域から検査データを収集する任意のセンサであってもよい。ＮＤＩセンサユニットは、構造体に接触又は接近してもよい（超音波、過電流、磁気、マイクロ波、Ｘ線後方散乱、等）。ＮＤＩセンサユニットは、単一のトランスデューサ又はアレイ（直線次元又は多次元）であってもよい。
【００４４】
以上で開示されたホロノミックトラッキングデバイスは、マーキング機器（塗装）、ドリル、バーコードスキャナ、洗浄機器、照明、視覚カメラ及び赤外線カメラ、並びにオーディオスピーカなどのＮＤＩセンサユニット以外のツールのホロノミックモーションをトラッキングするために使用することもできる。
【００４５】
以上で詳細に説明されたホロノミックモーショントラッキングの方法論は、自動式のホロノミック又は非ホロノミックの履帯ビークルに対しても等しく適用できる。ホロノミックビークル構成の１つのよくある種類では、車両を駆動させるのにメカナム（Ｍｅｃａｎｕｍ）ホイールと呼ばれる種類のホイールが使用される。メカナムホイールは、複数の個別ローラを有する種類のホイールであり、これらのローラは一対で使用されると、あらゆる方向のビークルのモーション（すなわち、ホロノミックモーション）を可能にする。１つの既知の実装形態では、履帯ビークルは、メカナムホイールの前方の一対及びメカナムホイールの後方の一対を含む４つのメカナムホイールを有するフレームを備え、メカナムホイールのそれぞれの一対のそれぞれの軸が、互いに対して平行である。他の実施形態では、フレームに対するホイールの配向は、非平面状の面に対処するためにキャンバーを有するように構成されてもよい（この場合、対向するホイールの車軸は互いに対して平行ではない）。本明細書の教示に従って、履帯ビークルのフレームは、ビークルのモーションをトラッキングするために４つのオムニホイールを一組有してもよく、ビークルをコンピュータの制御の下で駆動させるために４つのメカナムホイールを一組有してもよい。
【００４６】
メカナムホイールを備えるビークルは、回転すると同時にあらゆる方向に動くことができる。これは、ホイールの形状により可能である。メカナムホイールを備えるビークルの標準的な構成は、４つのメカナムホイール（２つの種類「Ａ」と２つの種類「Ｂ」）を有する。メカナムホイールは、一方の対角線上に「Ａ」の一対及び他方の対角線上に種類「Ｂ」の一対を有するように構成され、対角線がビークルの中心を通る。種類「Ａ」のメカナムホイール上のローラの軸は、種類「Ｂ」のメカナムホイール上のローラの軸に対して直角をなす。
【００４７】
このようなメカナムホイールを備えるビークルは、各ホイールの速度及び回転方向を変化させることにより、あらゆる方向に動かすことができ、且つ旋回させることができる。例えば、４つのホイールすべてを同じ速度で同じ方向に回転させることにより、前後運動が生じ、片側のホイールを同じ速度で回転させ、反対側のホイールを反対方向に回転させることによりビークルが回転し、さらには種類「Ａ」のホイールを同じ速度で回転させ、種類「Ｂ」のホイールを反対方向に回転させることにより横方向への移動が生じる。
【００４８】
メカナムホイールを備えるビークルは、スキャンされるために面の上を動くように駆動されるが、オムニホイールに連結される回転可能なエンコーダは、上述の態様でビークルのモーションをトラッキングするのに使用できるエンコーダデータを提供する。
【００４９】
他の種類のビークルの位置と配向もホロノミックなオムニホイールベースのシステムを使用してトラッキングすることができる。これは、スキッドステア車両（タンク）及びアッカーマンステアリング車両（自動車）などの非ホロノミックデバイスを含む。二脚、四脚、六脚などの脚型システムも、少なくとも大きな障害物のない面の上では、この種類のシステムによってトラッキングすることができる。
【００５０】
以上で開示されたシステムは、ホロノミックオムニホイールトラッキングをＮＤＩと組み合わせる。これらのシステムは、自己完結型（すなわち、追加のハードウェアの設定を必要としない）であり、リアルタイムで動作する。システムは、ループクロージャ技法を用いて自動較正することができる。オムニホイールに連結される回転可能なエンコーダは、ホロノミックモーションデバイスの位置、配向、及び速度を導出するために使用することができる角度測定データを提供する。このデータは、他の解析システム及びオペレータに提供することができる。
【００５１】
上述の方法論の利点は多様である。位置及び配向の同時トラッキングは、スキャンユニットがどこに位置するかに関するより正確な表現を提供し、これにより、（１）ＸとＹのデータを受信するハードウェアへの入力、（２）スキャンされた面の上のスポットを見落としたときに、ユーザに警告を与えるアプリケーション、及び（３）適切な配向を有しないときにユーザに警告を与えるアプリケーションが可能になる。加えて、共通座標系システムを用いてスキャンシステムを登録することにより、（１）スキャンの小片を位置合わせすること、及び（２）２次元又は３次元の視覚化表示を使用することが可能になる。
【００５２】
ＸとＹの次元がトラッキングされたとき、スキャンの間にオペレータが生成したモーションのより正確な表現が達成される。これにより、スキャニングアプリケーションが、小さなスキャニングセンサアレイを使用して大きな検査領域の正確な連続表現を生成するために互いから微妙にオフセットされた複数のパスからのスキャンデータの小片を融合することが更に可能になる。
【００５３】
様々な実施形態を参照しながらホロノミックモーショントラッキングの方法論が説明されてきたが、当業者は、本明細書の教示の範囲から逸脱することなく、様々な変形例が可能であること、及びその要素を同等物に置換できることを理解するだろう。加えて、その範囲から逸脱することなく、多数の修正を行い、本明細書の教示を特定の状況に適合させることができる。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に開示された特定の実施形態に限定されないことが意図される。
【００５４】
特許請求の範囲で使用されるように、「コンピュータシステム」という用語は、少なくとも１つのコンピュータ又はプロセッサを有し、且つネットワーク又はバスを介して通信する複数のコンピュータ又はプロセッサを有し得るシステムを包含するように広く解釈するべきである。前文で使用されるように、「コンピュータ」及び「プロセッサ」という用語は、両方とも処理ユニット（例えば、中央処理装置）及び処理ユニットによって読み取り可能なプログラムを記憶するための何らかの形のメモリ（すなわち、コンピュータ可読媒体）を備えるデバイスを指す。
【００５５】
特許請求の範囲で使用されるように、「位置」という用語は、固定２次元座標系における位置、及び座標系に対する配向を包含する。
【００５６】
以下に明記されている、方法の特許請求は、そこに列挙されたステップがアルファベット順に実行されること（特許請求の範囲の中のアルファベット順序は、単に従前に列挙されたステップを参照する目的にのみ使用される）、又は列挙されている順番で実行されることが必要であると、解釈されるべきではない。またそれらは、２つ以上のステップのいかなる部分も、同時に、又は入れ替えて実行することを排除すると解釈されるべきでもない。
【００５７】
以下の段落は、本発明の更なる態様を説明していることに留意されたい。
【００５８】
Ａ１  スキャニングデバイス、表示デバイス、及びコンピュータシステムを備える検査システムであって、前記スキャニングデバイスと前記表示デバイスが、前記コンピュータシステムと通信するように連結されており、
前記スキャニングデバイスが、フレーム、前記フレームに回転可能に連結される複数のオムニホイール、各オムニホイールの回転をそれぞれのエンコーダデータに変換するために前記複数のオムニホイールにそれぞれ連結される複数の回転可能なエンコーダ、及び前記フレームに接続される検査ユニットを備え、
前記コンピュータシステムが、次の動作、すなわち、
（ａ）前記エンコーダデータに部分的に基づいて面の座標系に対するデバイスの配向を表す絶対角度を演算すること、
（ｂ）前記エンコーダデータに部分的に基づいて面の前記座標系に対するデバイスのＸとＹの位置における相対的変化を演算すること、
（ｃ）前記演算された絶対角度及びＸとＹの位置における前記演算された変化に部分的に基づいて面の前記座標系に対するデバイスの絶対位置を演算すること、
（ｄ）検査データを獲得するために前記検査ユニットを制御すること、
（ｅ）各検査データが獲得されたときに、デバイスのそれぞれの絶対角度及び絶対位置に基づいて検査データが配置される画像を表示するために前記表示デバイスを制御すること
を実行するようにプログラムされている、検査システム。
【００５９】
Ａ２  前記コンピュータシステムが、次の動作、すなわち、
演算された絶対角度及び絶対位置を擬似エンコーダパルスに変換すること、並びに
検査データを擬似エンコーダパルスに関連付けること
を実行するように更にプログラムされており、
前記関連付ける動作の結果に従って、前記表示する動作が検査データを配置する、段落Ａ１に記載の検査システム。
【００６０】
Ａ３  前記コンピュータシステムが、動作（ａ）から（ｃ）を一定の時間間隔で繰り返し、ある期間にわたってデバイスの絶対角度及び絶対位置を提供するようにプログラムされている、段落Ａ１に記載の検査システム。
【００６１】
Ａ４  前記検査ユニットがセンサアレイを備える、段落Ａ１に記載の検査システム。
【００６２】
Ａ５  前記センサアレイが多数の超音波トランスデューサを備える、段落Ａ４に記載の検査システム。
【００６３】
Ａ６  可動デバイス及びコンピュータシステムを備えるトラッキングシステムであって、前記可動デバイスが、前記コンピュータシステムと通信するように連結されており、
前記可動デバイスが、フレーム、前記フレームに回転可能に連結される複数のオムニホイール、各オムニホイールの回転をそれぞれのエンコーダデータに変換するために前記複数のオムニホイールにそれぞれ連結される複数の回転可能なエンコーダを備え、
前記コンピュータシステムが、次の動作、すなわち、
（ａ）前記エンコーダデータに部分的に基づいて面の座標系に対するデバイスの配向を表す絶対角度を演算すること、
（ｂ）前記エンコーダデータに部分的に基づいて面の前記座標系に対するデバイスのＸとＹの位置における相対的変化を演算すること、
（ｃ）前記演算された絶対角度及びＸとＹの位置における前記演算された変化に部分的に基づいて面の前記座標系に対するデバイスの絶対位置を演算すること、
を実行するようにプログラムされている、トラッキングシステム。
【００６４】
Ａ７  前記複数のオムニホイールが、４つのオムニホイールで互いに直角をなす二重差動構成で配置される、段落Ａ６に記載のトラッキングシステム。
【００６５】
Ａ８  前記複数のオムニホイールが、互いに対して１２０度の角度の回転軸を有する、同一芯点から等距離にある３つのオムニホイールを含む、段落Ａ６に記載のトラッキングシステム。
【００６６】
Ａ９  前記複数のオムニホイールが、４つのオムニホイールのボギー構成で配置される、段落Ａ６に記載のトラッキングシステム。
【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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