(57)【要約】反対側の第一の端と第二の端と、各々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有する、接続された複数のアームセグメントと、位置信号を受け取るように構成された電子回路と、電子回路と通信するための第一のバスであって、第一のバスの少なくとも一部が、光を伝送するように構成された光通信バスであるような第一のバスと、第一の部分と第二の部分を有するロータリカプラであって、第二の部分が第一の部分に関して回転するように構成され、第一の部分が第一のアームセグメントに取り付けられ、第一の部分と第二の部分の間で光通信バスにより信号を伝送するように構成されているようなロータリカプラと、を有するポータブル関節アーム座標測定器（ＡＡＣＭＭ）。
2015528909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブル関節アーム座標測定器（ＡＡＣＭＭ）において、
反対側の第一の端と第二の端を有する、手動で位置決め可能な関節アーム部分であって、アーム部分が、接続された複数のアームセグメントを含み、アームセグメントの各々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み、複数のアームセグメントが第一のアームセグメントを含むようなアーム部分と、
第一の端に連結された測定装置と、
少なくとも１つの位置トランスデューサからの位置信号を受け取り、測定装置の位置に対応するデータを提供するように構成された電子回路と、
測定装置と第一の端の間に配置されたプローブ先端と、
電子回路と通信する第一のバスであって、第一のバスの少なくとも一部が光を伝送するように構成された光通信バスであるような第一のバスと、
第一の部分と第二の部分を有するロータリカプラであって、第二の部分が第一の部分に関して回転するように構成され、第一の部分が第一のアームセグメントに取り付けられ、第一の部分と第二の部分の間で光通信バスにより信号を伝送するように構成されているようなロータリカプラと、
を含むことを特徴とするポータブル関節アーム座標測定器（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項２】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
第一のアームセグメントが第一の軸の周囲で少なくとも３６０°回転し、第一の軸が第一のアームセグメントに実質的に平行であり、第一のアームセグメントが、第一のアームセグメントに取り付けられて、第一の軸の周囲の第一のアームセグメントの第一の回転角度を測定するように構成された第一の位置トランスデューサを含むことを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項３】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
プローブ先端と電子回路の間の電気通信のために連結された第二のバスをさらに含み、第二のバスと光通信バスが同時に動作するように構成されることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項４】
請求項３に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
ロータリカプラが、第二のバスにより第一のアームセグメントと第二のアームセグメントの間で電気信号を伝送するように構成されたハイブリッドカプラであることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項５】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
ロータリカプラが、間にギャップを設けた第一のレンズと第二のレンズを含み、第一のレンズが第一の部分に取り付けられ、第二のレンズが第二の部分に取り付けられ、第一のレンズと第二のレンズが光通信バスに連結され、第一のレンズと第二のレンズがそれらの間で光を伝送するように構成されることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項６】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
光通信バスに連結された付属装置をさらに含むことを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項７】
請求項６に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
付属装置と光通信バスの間の通信のために連結されたトランシーバをさらに含み、トランシーバが、付属装置からの電気信号を光信号に変換して、光信号を光通信バスに乗せるように構成されることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項８】
請求項６に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
付属装置と光通信バスの間の通信のために連結されたトランシーバをさらに含み、トランシーバが、光通信バス上の光信号を電気信号に変換して、電気信号を付属装置に送信するように構成されることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項９】
請求項６に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
付属装置がさらに第二のバスに連結され、第二のバスがプローブ先端と電気回路の間の電気通信のために連結されていることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項１０】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
光通信バス上の光信号を電気信号に変換して、電気信号を電子回路に送信するように構成されることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項１１】
請求項２に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
第一の回転角度がどの数値をとってもよい特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項１２】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
プローブ先端が第二の部分に取り付けられていることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項１３】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
第二の部分が第二のアームセグメントに取り付けられていることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項１４】
ロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
第一の部分と第二の部分を含む機械的アセンブリであって、第一の部分が第二の部分に関して回転するように構成されているような機械的アセンブリと、
第一の部品と第二の部品を有する第一の軸受であって、第一の部品が第一の部分に取り付けられ、第二の部品が第二の部分に取り付けられているような第一の軸受と、
第三の部品と第四の部品を有する第二の軸受であって、第三の部品が第一の部分に取り付けられ、第四の部品が第二の部分に取り付けられているような第二の軸受と、
第一の部分の第二の部分に関する回転角度を測定するように構成されたトランスデューサであって、第一の要素と第二の要素を含み、第一の要素が第一の部分に取り付けられ、第二の要素が第二の部分に取り付けられているようなトランスデューサと、
第一の構成部品と第二の構成部品を有するロータリカプラであって、第一の構成部品が第一の部分に取り付けられ、第二の構成部品が第二の部分に取り付けられ、第一の構成部品が第一の光ファイバの第一の端に取り付けられ、第二の構成部品が第二の光ファイバの第二の端に取り付けられ、第一のファイバと第二のファイバの間で光を伝送するように構成されているロータリカプラと、
を含むことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
第一の要素が測定可能な特性の周期的パターンを含み、第二の要素が、周期的パターンから離間され、これと通信する第一の読取ヘッドを含むことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
第二の要素が、周期的パターンから離間され、これと通信する第二の読取ヘッドをさらに含むことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項１７】
請求項１４に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
回転角度が少なくとも３６０度ずつ変化してもよいことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
回転角度がどの数値をとってもよいことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項１９】
請求項１４に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
第一の構成部品が第一のレンズを含み、第二の構成部品が第二のレンズを含み、第一のレンズと第二のレンズがそれらの間で光を伝送するように構成されることを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項２０】
請求項１４に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
スリップリングをさらに含み、スリップリングが第一の導体と第二の導体を含み、第一の導体が第一の部分に取り付けられ、第二の導体が第二の部分に取り付けられ、スリップリングが第一の導体と第二の導体の間で電気信号を伝送するように構成されることを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項２１】
請求項２０に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
回転角度が少なくとも３６０度ずつ変化してもよいことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項２２】
請求項２１に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
回転角度がどの数値をとってもよいことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標測定器に関し、より詳しくは、座標測定器のプローブ先端に接続された１つまたは複数の高速通信データバスを有するポータブル関節アーム座標測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポータブル関節アーム座標測定器（ＡＡＣＭＭ）は、部品の製造または生産（例えば機械加工）の各種の段階中に部品の寸法を素早く正確に検証することが必要な、部品の製造または生産中に広く用いられている。ポータブルＡＡＣＭＭは、静止した、すなわち固定された、コストのかかる、比較的使用しにくい既知の測定装置を、特に比較的複雑な部品の寸法測定の実行に必要な時間の点で大きく改善させた。一般に、ポータブルＡＡＣＭＭの使用者はプローブを測定対象の部品または物体の表面に沿って誘導するだけでよい。すると、測定データが記録され、使用者に提供される。ある場合には、データは使用者に視覚的形態、例えば三次元（３Ｄ）形態としてコンピュータスクリーン上で提供される。またある場合では、データは使用者に対し数値の形態として提供され、例えば穴の直径を測定する際は、「直径＝１．００３４」というテキストがコンピュータ上に表示される。
【０００３】
先行技術のポータブル関節アームＣＭＭの一例が、本願と同じ譲受人の米国特許第５，４０２，５８２号（以下、「‘５８２号特許」という）において開示されており、同特許の全文を参照によって本願に援用する。‘５８２号特許が開示する３−Ｄ測定システムは、一方の端に支持ベースを、もう一方の端に測定プローブを有する手動式関節アームＣＭＭからなる。同様の完成アームＣＭＭが、本願と同じ譲受人の米国特許第５，６１１，１４７号（以下、「‘１４７号特許」という）に開示されており、同特許の全文を参照によって本願に援用する。‘１４７号特許において、関節アームＣＭＭは多数の特徴を含み、例えば、プローブ端の追加の回転軸により、２−２−２または２−２−３軸のいずれかの構成を有するアームが提供される（後者は７軸アームである）。
【０００４】
現代のＡＡＣＭＭでは、付属装置からのデータを含む測定データを２つの方法、すなわちワイヤに沿って送信されるアナログ電気信号、ワイヤに沿って送信されるデジタル電気データ（ワイヤの集合はバスと呼ばれることが多い）、ワイヤに沿って送信されるアナログおよびデジタル信号の組み合わせ、のうちの１つで収集し、送信してもよい。これらのデータ送信方法の限界は、データが比較的低速で送信されることである。データ速度の限界の理由のひとつは、現代のＡＡＣＭＭの多くが電気スリップリングを使用しており、それによってデータを回転ジョイントを経て送信できるからである。特に付属品（これがある場合）は、比較的大量のデータの高速伝送から利益を得られる。実際、測定機器の使用においては、データ伝送速度の増大の傾向が続いており、現代のＡＡＣＭＭの方法と装置ではこれを扱うことができないかもしれない。既存のＡＡＣＭＭはその所期の目的には適しているが、改良された電気バスを提供する本発明の実施形態の特定の特徴を有するポータブルＡＡＣＭＭが必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ある実施形態は、ポータブル関節アーム座標測定器（ＡＡＣＭ）である。このポータブル関節アーム座標測定器（ＡＡＣＭＭ）は、反対側の第一の端と第二の端を有する、手動で位置決め可能な関節アーム部分であって、アーム部分は接続された複数のアームセグメントを含み、アームセグメントの各々は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み、複数のアームセグメントは第一のアームセグメントを含むようなアーム部分と、第一の端に連結された測定装置と、少なくとも１つの位置トランスデューサからの位置信号を受け取り、測定装置の位置に対応するデータを提供するように構成された電子回路と、測定装置と第一の端の間に配置されたプローブ先端と、電子回路と通信する第一のバスであって、第一のバスの少なくとも一部が光を伝送するように構成された光通信バスであるような第一のバスと、第一の部分と第二の部分を有するロータリカプラであって、第二の部分は第一の部分に関して回転するように構成され、第一の部分は第一のアームセグメントに取り付けられ、第一の部分と第二の部分の間で光通信バスにより信号を伝送するように構成されているようなロータリカプラと、を含む。
【０００６】
他の実施形態によれば、ロータリカプラトランスデューサカートリッジは、第一の部分と第二の部分を含む機械的アセンブリであって、第一の部分が第二の部分に関して回転するように構成されているような機械的アセンブリと、第一の部品と第二の部品を有する第一の軸受であって、第一の部品は第一の部分に取り付けられ、第二の部品は第二の部分に取り付けられているような第一の軸受と、第三の部品と第四の部品を有する第二の軸受であって、第三の部品は第一の部分に取り付けられ、第四の部品は第二の部分に取り付けられているような第二の軸受と、第一の部分の第二の部分に関する回転角度を測定するように構成されたトランスデューサであって、第一の要素と第二の要素を含み、第一の要素は第一の部分に取り付けられ、第二の要素は第二の部分に取り付けられているようなトランスデューサと、第一の構成部品と第二の構成部品を有するロータリカプラであって、第一の構成部品は第一の部分に取り付けられ、第二の構成部品は第二の部分に取り付けられ、第一の構成部品は第一の光ファイバの第一の端に取り付けられ、第二の構成部品は第二の光ファイバの第二の端に取り付けられ、第一のファイバと第二のファイバの間で光を伝送するように構成されているロータリカプラと、を含む。
【０００７】
ここで、図面を参照すると例示的実施形態が示されており、これらは本願の全体的範囲について限定的であると解釈されるべきではなく、複数の図面を通じて、要素には同様の符号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の様々な態様の実施形態をそこに有するポータブル関節アーム座標測定器（ＡＡＣＭＭ）の斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の様々な態様の実施形態をそこに有するポータブル関節アーム座標測定器（ＡＡＣＭＭ）の斜視図である。
【図２】ある実施形態による図１のＡＡＣＭＭの一部として利用される電子部品のブロック図である。
【図２Ａ】ある実施形態による図１のＡＡＣＭＭの一部として利用される電子部品のブロック図である。
【図２Ｂ】ある実施形態による図１のＡＡＣＭＭの一部として利用される電子部品のブロック図である。
【図２Ｃ】ある実施形態による図１のＡＡＣＭＭの一部として利用される電子部品のブロック図である。
【図２Ｄ】ある実施形態による図１のＡＡＣＭＭの一部として利用される電子部品のブロック図である。
【図２Ｅ】ある実施形態による図１のＡＡＣＭＭの一部として利用される電子部品のブロック図である。
【図３】ある実施形態による図２の電子データ処理システムの詳細な機能を説明するブロック図である。
【図３Ａ】ある実施形態による図２の電子データ処理システムの詳細な機能を説明するブロック図である。
【図３Ｂ】ある実施形態による図２の電子データ処理システムの詳細な機能を説明するブロック図である。
【図３Ｃ】ある実施形態による図２の電子データ処理システムの詳細な機能を説明するブロック図である。
【図３Ｄ】ある実施形態による図２の電子データ処理システムの詳細な機能を説明するブロック図である。
【図３Ｅ】ある実施形態による図２の電子データ処理システムの詳細な機能を説明するブロック図である。
【図４】図１のＡＡＣＭＭの斜視図である。
【図５】ハンドル付属品が連結されている、図１のＡＡＣＭＭのプローブ先端の斜視図である。
【図６】ハンドル付属品の一部が取り付けられている、図４のプローブ先端の側面図である。
【図７】図４のハンドル付属品の部分断面斜視図である。
【図８】図６のプローブ先端の一部の拡大図である。
【図９】ある実施形態による、２つのデュアルソケットジョイント間に組み付けられる１対のエンコーダ／軸受カートリッジを示す部分分解図である。
【図１０】ある実施形態による光ロータリジョイントを備える図９のカートリッジの断面図である。
【図１１】他の実施形態による、光ファイバと電気スリップリングが組み込まれた図９のカートリッジの断面図である。
【図１２】図１０の光ロータリジョイントまたは図１１のスリップリングを有する、他の実施形態によるプローブ先端の断面図である。
【図１３】図１０の光ロータリジョイントまたは図１１のスリップリングを有する、他の実施形態によるアームセグメントの断面図である。
【図１４】図１０または図１１の１つまたは複数の光ロータリジョイントまたはスリップリングを有する、他の実施形態による２軸回転接続部の断面図である。
【図１５】図４のプローブ先端の他の実施形態の略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のある実施形態は改良型ＡＡＣＭＭを提供し、これはＡＡＣＭＭ内でデータを送信するために相互に独立して動作する複数のバスを含む。
【００１０】
図１Ａと１Ｂは、本発明の各種の実施形態によるＡＡＣＭＭ１００を斜視図で示しており、関節アームは１種の座標測定器である。図１Ａと１Ｂに示されているように、例示的なＡＡＣＭＭ１００は、プローブ先端４０１を有する６または７軸関節式測定装置を含んでいてもよく、プローブ先端４０１は一方の端においてＡＡＣＭＭ１００のアーム部分１０４に連結された測定プローブ筐体１０２を含む。アーム部分１０４は第一のアームセグメント１０６を含み、これは第一の軸受カートリッジ群１１０（例えば、２つの軸受カートリッジ）を有する回転接続部によって第二のアームセグメント１０８に連結されている。第二の軸受カートリッジ群１１２（例えば、２つの軸受カートリッジ）は、第二のアームセグメント１０８を測定プローブ筐体１０２に連結する。第三の軸受カートリッジ群１１４（例えば、３つの軸受カートリッジ）は第一のアームセグメント１０６を、ＡＡＣＭＭ１００のアーム部分１０４の反対の端に配置されたベース１１６に連結する。各軸受カートリッジ群１１０，１１２，１１４は、関節運動のための複数の軸を提供する。また、プローブ先端４０１は測定プローブ筐体１０２を含んでいてもよく、これはＡＡＣＭＭ１００の第七の軸部分のシャフトを含む（例えば、ＡＡＣＭＭ１００の第七の軸における測定装置、例えば接触プローブ１１８の運動を測定するエンコーダシステムを含むカートリッジ）。この実施形態において、プローブ先端４０１は、測定プローブ筐体１０２の中心を通って延びる軸の周囲で回転してもよい。ＡＡＣＭＭ１００の使用時に、ベース１１６は一般に加工面に取り付けられる。
【００１１】
各軸受カートリッジ群１１０，１１２，１１４の中の各軸受カートリッジは一般に、エンコーダシステム（例えば、光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、それぞれのアームセグメント１０６，１０８およびそれに対応する軸受カートリッジ群１１０，１１２，１１４の位置の指示情報を提供し、これらのすべてがまとまり、ベースに関するプローブ１１８の位置（およびそれゆえ、特定の参照系、例えば局所または全地球参照系におけるＡＡＣＭＭ１００の測定対象物体の位置）の指示情報を提供する。アームセグメント１０６，１０８は適当な剛性材料、例えば炭素複合材料から作製されてもよいが、これに限定されない。関節運動軸（すなわち自由度）が６または７のポータブルＡＡＣＭＭ１００は、オペレータがプローブ１１８をベース１１６の周囲３６０°の領域内の所望の位置に位置決めでき、その一方でオペレータにとって扱いやすいアーム部分１０４が提供されるという利点を提供する。しかしながら、理解すべき点として、２つのアームセグメント１０６，１０８を有するアーム部分１０４の図は例示を目的としているにすぎず、特許請求対象の発明は、そのように限定されるべきではない。ＡＡＣＭＭ１００は、軸受カートリッジによって相互に連結されたアームセグメントをいくつ有していても（それゆえ、関節運動の軸、すなわち自由度が６または７より多くても少なくても）よい。
【００１２】
以下により詳しく述べるように、軸受カートリッジ群１１０，１１２，１１４の各々は、１つまたは複数の光ロータリジョイント５４０またはスリップリング５６０（図１０と図１１）を含んでいてもよい。光ロータリジョイント５４０またはスリップリング５６０によって、電気および光信号をアーム部分１０４の長さに沿って伝送でき、その一方で、軸受カートリッジ群１１０，１１２，１１４の各々が実質的に妨害されずに回転できる。
【００１３】
プローブ１１８は、軸受カートリッジ群１１２に接続された測定プローブ筐体１０２に着脱式に取り付けられる。ハンドル付属品１２６は測定プローブ筐体１０２に関して、例えばクイックコネクト接合等によって取り外し可能である。この例示的実施形態において、クイックコネクト接合は、付属品を筐体１０２に固定する機械的固定部材と、使用者が付属品（例えば、作動ボタン）を通じてプローブ１１８を制御できるようにし、また付属品とベース１１６の間の高速データ通信を可能にする電気的接続の両方を含んでいてもよい。ハンドル１２６は、他の装置（例えば、レーザラインプローブ、バーコードリーダ）に置き換えてもよく、これによってオペレータが同じＡＡＣＭＭ１００で異なる測定器を使用できるという利点が得られる。例示的実施形態において、プローブ筐体１０２には着脱式プローブ１１８が格納され、これは接触測定装置であり、測定対象物体と物理的に接触する各種の先端部品１１８を有していてもよく、例えばボール型、接触感知型、湾曲型、伸縮型プローブが含まれるが、これらに限定されない。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）等の非接触装置によって実行される。ある実施形態において、ハンドル１２６は、クイックコネクト接合を用いてＬＬＰに置き換えてもよい。他の種類の付属装置を着脱式ハンドル１２６の代わりに使用して、追加の機能を提供してもよい。このような付属装置の例には、例えば１つまたは複数の照明ランプ、温度センサ、サーマルスキャナ、バーコードスキャナ、プロジェクタ、塗料噴霧器、カメラ、ビデオカメラ、音声記録システムまたはその他が含まれるが、これらに限定されない。
【００１４】
図１Ａと１Ｂに示されるように、ＡＡＣＭＭ１００は着脱式ハンドル１２６を含み、これにより、測定プローブ筐体１０２を軸受カートリッジ群１１２から取り外さずに付属品または機能を交換できるという利点が得られる。以下に図２に関してより詳しく述べるように、着脱式ハンドル１２６はまた、ハンドル１２６との電力とデータの交換を可能にする１つまたは複数の電気コネクタと、プローブ先端４０１とベース１１６の中に配置される、それらに対応する電子部品も含んでいてよい。
【００１５】
各種の実施形態において、以下により詳しく説明するように、各回転接続は軸受カートリッジ群１１０，１１２，１１４を含み、これによってＡＡＣＭＭ１００のアーム部分１０４は複数の回転軸の周囲で移動できる。前述のように、各軸受カートリッジ群１１０，１１２，１１４は対応するエンコーダシステム、例えば光角度エンコーダを含み、その各々が、例えばアームセグメント１０６，１０８の対応する回転軸と同軸に配置される。光エンコーダシステムは、例えばアームセグメント１０６，１０８の各々の対応する軸の周囲での回転（スイベル）または横方向（ヒンジ）運動を検出して、ＡＡＣＭＭ１００の名の電子データ処理システムに信号を送信し、これについては以下により詳しく述べる。個々の未処理のエンコーダカウントの各々は電子データ処理システムに信号として別々に送信され、そこでさらに処理されて、測定データとなる。本願と同じ譲受人の米国特許第５，４０２，５８２号（以下、「‘５８２号特許」という）において開示されているような、ＡＡＣＭＭ１００そのものとは別の位置計算機（例えば、シリアルボックス）は不要となる。
【００１６】
ベース１１６は、取付装置またはマウント装置１２０を含んでいてもよい。マウント装置１２０により、ＡＡＣＭＭ１００を所望の場所、例えば検査台、機械加工センタ、壁または床等に着脱式に取り付けることができる。１つの実施形態において、ベース１１６は取っ手部分１２２を含み、これはＡＡＣＭＭ１００を移動させているときにオペレータが握るのに好都合な場所となる。１つの実施形態において、ベース１１６は可動式カバー部分１２４をさらに含み、これを開くとユーザインタフェース、例えば表示スクリーンが露出する。
【００１７】
ある実施形態によれば、ポータブルＡＡＣＭＭ１００のベース１１６は、２つの主要構成部品を含む電子データ処理システムと、ＡＡＣＭＭ１００の中の各種のエンコーダシステムからのデータのほか、三次元（３−Ｄ）位置計算のもとになるその他のアームパラメータを表すデータを処理するベース処理システムと、オンボード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、外部コンピュータと接続せずにＡＡＣＭＭ１００内で比較的完全な計測機能を実行できるようにする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フェース処理システムと、を含み、または格納する。
【００１８】
ベース１１６の中の電子データ処理システムは、エンコーダシステム、センサ、およびその他、ベース１１６から離れた場所にある周辺ハードウェア（例えば、ＡＡＣＭＭ１００の着脱式ハンドル１２６に、またはその中に取り付けることのできるＬＬＰ）と通信してもよい。これらの周辺ハードウェア装置または機能を支援する電子部品は、ポータブルＡＡＣＭＭ１００の中にある軸受カートリッジ群１１０，１１２，１１４の各々の中に配置されていてもよい。
【００１９】
図２は、ある実施形態によるＡＡＣＭＭ１００の中で利用される電子部分のブロック図である。図２Ａに示される実施形態は電子データ処理システム２１０を含み、これは、ベース処理システムを実現するベースプロセッサボード２０４と、ユーザインタフェースボード２０２と、電源を供給するためのベース電源ボード２０６と、ブルートゥース（登録商標）モジュール２３２と、ベースティルトボード２０８と、を含む。ユーザインタフェースボード２０２は、ユーザインタフェース、ディスプレイおよび本明細書で説明するその他の機能を行うためのアプリケーションソフトウェアを実行するコンピュータプロセッサを含む。
【００２０】
図２Ａ〜２Ｄに示されるように、電子データ処理システム２１０は、１本または複数の電気バス２１８Ａ，２１８Ｂ，２１８Ｃ，２１８Ｄを介して上記の複数のエンコーダシステムと通信する。理解すべき点として、データ処理システム２１０は例えばコネクタ２１１等の追加の構成部品を含んでいてもよく、これは入ってくる、または出ていく信号を光バス２１９Ａ〜２１９Ｄと電気バス２１８Ａ〜２１８Ｄに適応させるように構成される。光および電気信号の間の変換は、例えば図２Ａに関連する回路基板上の、電気および光信号の間の変換を行うように構成された構成部品によって実行されてもよい。明瞭にするために、これらの構成部品のすべてが図２に示されているわけではない。図２に示される実施形態において、各エンコーダシステムは、エンコーダデータを生成し、エンコーダバスインタフェース２１４と、エンコーダデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２１６と、エンコーダ読取ヘッドインタフェース２３４と、温度センサ２１２と、を含む。歪みセンサ等のその他の装置を電気バス２１８または光バス２１９に取り付けてもよい。
【００２１】
図２Ｅにプローブ先端電子部品２３０も示されており、これは電気バス２１８Ｅおよび光バス２１９Ｅと通信する。プローブ先端電子部品２３０は、プローブ先端ＤＳＰ  ２２８と、温度センサ２１２と、ハンドル／ＬＬＰ電気バス２４０と、ある実施形態においてハンドル１２６またはＬＬＰ２４２を、クイックコネクト接合を介して接続するバス２４１と、プローブインタフェース２２６と、を含む。バス２４１は、電気バスでも、光バスでも、または光および電気信号の両方を含むバスでもよい。クイックコネクト接合により、ハンドル１２６は電気バス２４０とＬＬＰおよびその他の付属品のためのバス２４１にアクセスできる。電気バスは、データ線、制御線、電源線を含んでいてもよい。光バスはデータ線と制御線を含んでいてもよい。ある実施形態において、プローブ先端電子部品２３０は、ＡＡＣＭＭ１００に取り付けられた測定プローブ筐体１０２の中に配置される。ある実施形態において、ハンドル１２６をクイックコネクト接合から外してもよく、測定は、ハンドル／ＬＬＰ電気バス２４０または光バス２４１を介してＡＡＣＭＭ１００のプローブ先端電子部品２３０と通信するレーザラインプローブ（ＬＬＰ）２４２によって行われてもよい。理解すべき点として、電気バス２１８と光バス２１９は個別の構成部品であると説明されているが、バス２１８，２１９の各々は、ＡＡＣＭＭ１００の中で信号を伝送するように直列に接続された複数の個々のバスセグメント（例えば、バス２１８Ａ〜２１８Ｅ、バス２１９Ａ〜２１９Ｅ）から構成されていてもよい。以下により詳しく述べるように、各セグメントは、電気スリップリング２２１Ａ〜２２１Ｄと光カプラ２２３Ａ〜２２３Ｄを有するロータリカプラ（図１０と図１１）によって分離されていてもよい。
【００２２】
ある実施形態において、電子データ処理システム２１０は、ＡＡＣＭＭ１００のベース１１６の中にあり、プローブ先端電子部品２３０はＡＡＣＭＭ１００の測定プローブ筐体１０２の中にあり、エンコーダシステムは軸受カートリッジ群１１０，１１２，１１４の中にある。プローブインタフェース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．から市販されている製品等、あらゆる適当な通信プロトコルによってプローブ先端ＤＳＰ  ２２８に接続されてもよい。光バス２１９は、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ（ＵＳＢ）１．０、ＵＳＢ  ２．０、ＵＳＢ  ３．０、ギガビットイーサネット（登録商標  ＩＥＥＥ  ８０２．３−２００８規格）、Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ（ＰＣＩ）Ｅｘｐｒｅｓｓ、ＦｉｒｅＷｉｒｅ、Ｃａｍｅｒａ  Ｌｉｎｋまたはその他の所定のプロトコルをはじめとする標準通信プロトコルに適合するように選択されてもよい。
【００２３】
図３Ａ〜３Ｅは、ある実施形態によるＡＡＣＭＭ１００の電子データ処理システム２１０（図２Ａ）の詳細な特徴を説明するブロック図である。ある実施形態において、電子データ処理システム２１０はＡＡＣＭＭ１００のベース１１６の中にあり、ベースプロセッサボード２０４と、ユーザインタフェースボード２０２と、ベース電源ボード２０６、ブルートゥースモジュール２３２と、ベースティルトモジュール２０８と、を含む。
【００２４】
図３Ａ〜３Ｅに示される実施形態において、ベースプロセッサボード２０４は、その中に示されている各種の機能ブロックを含む。例えば、ベースプロセッサ機能３０２は、ＡＡＣＭＭ１００からの測定データの収集を支援するために利用され、電気バス２１８、光バス２１９およびバス制御モジュール機能３０８を介して生のアームデータ（例えば、エンコーダシステムデータ）を受け取る。メモリ機能３０４は、プログラムと静的ＡＡＣＭＭコンフィギュレーションデータを記憶する。ベースプロセッサボード２０４はまた、外部ハードウェアオプションポート機能３１０も含み、これは何れかの外部ハードウェア装置または付属品と通信し、例えばこれはＨＤＭＩポート３１１を介したグラフィカルモニタまたはテレビ、ポート３１３、ＵＳＢ  ３．０ポート３１５を介したオーディオ装置、ポート３１７を介したフラッシュメモリ（ＳＤ）カード等であるが、これらに限定されない。リアルタイムクロック（ＲＴＣ）およびログ３０６、バッテリパックインタフェース（ＩＦ）３１６、診断ポート３１８もまた、図３に示されるベースプロセッサボード２０４の実施形態の機能に含まれる。
【００２５】
ベースプロセッサボード２０４はまた、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３２８）装置との有線および無線データ通信のすべてを管理する。ベースプロセッサボード２０４は、ギガビットイーサネット機能３２０を介してイーサネットネットワークと（例えば、電気電子技術協会（ＩＥＥＥ）１５８８等のクロック同期規格を使用）、またＬＡＮ機能３２２を介してワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と、またパラレル−シリアル通信（ＰＳＣ）機能３１４を介してブルートゥースモジュール２３２と通信することができる。ベースプロセッサボード２０４はまた、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ  ３．０）装置３１２との接続も含む。
【００２６】
ベースプロセッサボード２０４は、生の測定データ（例えば、エンコーダシステムのカウント、温度の読取値）を送信し、収集して、測定データへと処理し、例えば上記の‘５８２号特許において開示されているようなシリアルボックス等での一切の前処理が不要である。ベースプロセッサ２０４は、処理されたデータをユーザインタフェースボード２０２上の表示プロセッサ３２８にＲＳ４８５インタフェース（ＩＦ）３２６を介して送信する。ある実施形態において、ベースプロセッサ２０４はまた、生の測定データを外部コンピュータに送信する。
【００２７】
次に、図３のユーザインタフェースボード２０２を見ると、ベースプロセッサが受け取る角度および位置データは、ディスプレイプロセッサ３２８上で実行されるアプリケーションによって利用され、ＡＡＣＭＭ１００内の自動測定システムが提供される。ディスプレイプロセッサ３２８上では、例えば、これらに限定されないが、特徴物の測定、誘導および追跡グラフィクス、遠隔診断、温度補正、各種の動作機能の制御、各種のネットワークへの接続、測定対象物の表示等の機能を支援するアプリケーションが実行されてもよい。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）ユーザインタフェースとともに、ユーザインタフェースボード２０２は、メモリ３３２、ＵＳＢホストインタフェース３３４、診断ポート３３６、カメラポート３４０、オーディオ／ビデオインタフェース３４２、ダイアルアップ／セルモデム３４４、全地球測位システム（ＧＰＳ）ポート３４６をはじめとするいくつかのインタフェースオプションを含む。
【００２８】
図３に示される電子データ処理システム２１０はまた、環境データを記録するための環境レコーダ３６２を有するベース電源ボード２０６も含む。ベース電源ボード２０６はまた、ＡＣ／ＤＣ変換器３５８とバッテリチャージャ制御手段３６０に電源供給する。ベース電源ボード２０６は、Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ（Ｉ２Ｃ）シリアルシングルエンドバス３５４を使って、またＤＭＡ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＤＳＰＩ）３５６を介してベースプロセッサボード２０４と通信する。ベース電源ボード２０６は、ベース電源ボード２０６に実装される入力／出力（Ｉ／Ｏ）拡張機能３６４を介して傾きセンサと無線識別（ＲＦＩＤ）モジュール２０８に接続される。
【００２９】
別の構成部品として示されているが、他の実施形態では、これらの構成部品の全部または一部は、図３に示されているものとは異なる場所に物理的に配置されても、および／または機能が異なる方法で組み合わされてもよい。例えば、１つの実施形態において、ベースプロセッサボード２０４とユーザインタフェースボード２０２を組み合わせて１つの物理ボードにしてもよい。
【００３０】
ここで図１と４を参照すると、ディスプレイが内蔵されたＡＡＣＭＭ１００のある実施形態が示されている。ＡＡＣＭＭ１００はベース１１６を含み、その中に電子データ処理システム２１０があり、これは光バス２１９と１本または複数の電気バス２１８と通信するように配置される。光バス２１９または電気バス２１８によって運ばれるデータは、軸受カートリッジ群１１０，１１２，１１４に関連するエンコーダからのものであっても、アームの付属品からのものであってもよい。ベース１１６は、一方の端にマウント装置１２０を有する筐体３９９と、反対の端に軸受カートリッジ群１１４とアーム部分１０４を含む。片側において、筐体３９９は凹部４０３を含む。凹部は、内壁４０５、第一の側壁４０７、第二の側壁４０９、端壁４１１によって画定される。側壁４０７，４０９は、ＡＡＣＭＭ１００の取付面に関して斜めに配置され、それによって凹部４０３にはマウント装置１２０に隣接する端からアーム部分１０４に隣接する端へとテーパがついている。端壁４１１に隣接して、筐体３９９は、オペレータがＡＡＣＭＭ１００を運びやすくなるような大きさの取っ手部分１２２を含む。
【００３１】
１つの実施形態において、凹部４０３はバッテリ４１４を受ける大きさの開口部を含む。バッテリ４１４は筐体３９９の中に着脱式に配置され、壁４０５に可動式に配置されたラッチ４１５によって固定される。ラッチ４１５は、バッテリ４１４の表面と係合して、意図せずに外れるのを防止するタブ部分を含んでいてもよい。バッテリ４１４は、バッテリパックインタフェースに連結されて、ＡＡＣＭＭ１００が外部電源（例えば壁コンセント）に接続されていないときに、ＡＡＣＭＭ１００に電源供給してもよい。この例示的実施形態において、バッテリ４１４は、電子データ処理システム２１０と通信して信号を送信する回路を含み、この信号にはバッテリ充電レベル、バッテリの種類、型番号、製造者、特性、放電率、予測残量、温度、電圧、ＡＡＣＭＭを制御された方法で停止できるような放電直前アラームが含まれていてもよいが、これらに限定されない。
【００３２】
壁４０５には、電子データ処理システム２１０に連結される１つまたは複数の外部ポートが配置されていてもよく、例えばフラッシュメモリカードポート３１７、ＵＳＢ  ３．０ポート３１５、ＨＤＭＩポート３１１、オーディオポート３１３である。外部ポートは、可動式カバー部分１２４を閉位置（図１）から開位置（図４）に動かした時に使用者がアクセスできるように配置される。
【００３３】
可動式カバー部分１２４は、可動式カバー部分１２４を端壁４１１に連結するヒンジに取り付けられた筐体部材４２３を含む。この例示的実施形態において、開位置にあるとき、可動式カバー部分１２４は、内壁４０５に関して鈍角で配置される。理解すべき点として、可動式カバー部分１２４は連続的に回転可能であり、開位置はオペレータが表示スクリーンにアクセスし、これを利用できるいずれの位置であってもよい。
【００３４】
可動式カバー部分１２４は、片側に配置され、筐体部材４２３に連結された面部材４２４をさらに含む。面部材４２４は、ディスプレイ４２８を見ることのできる大きさの開口部４２５を含む。筐体部材４２３と面部材４２４は一般に薄壁構造であり、例えば射出成形によるプラスチック材料から形成され、中空の内側部分が画定される。１つの実施形態において、筐体部材４２３または面部材４２４はその他の材料から形成されてもよく、例えばスチールまたはアルミニウムのシートメタルが含まれるがこれらに限定されない。
【００３５】
可動式カバー部分１２４の中に、ディスプレイ４２８が配置されている。ディスプレイ４２８は面部材４２４に取り付けられる。ディスプレイ４２８は、オペレータが外部ホストコンピュータを利用または接続せずにＡＡＣＭＭ１００と対話し、これを操作できるユーザインタフェースを提供する。ディスプレイ４２８は接触を検出する素子を有する接触感知スクリーンを含んでいてもよく、この素子は例えば、抵抗素子、弾性表面波素子、容量性素子、表面型容量性素子、投射型容量性素子、赤外線光検出素子、歪みゲージ素子、光イメージング素子、分散信号素子、または音響パルス認識素子が含まれるが、これらに限定されない。ディスプレイ４２８は、ユーザインタフェースボード２０２およびベースプロセッサボード２０４と双方向に通信するように構成され、オペレータがディスプレイ４２８を操作することによって、１つまたは複数の信号がディスプレイ４２８に、またはそこから送信されてもよい。１つの実施形態において、ディスプレイ４２８はデータ、例えば光バス２１９を介して送信される高解像度ビデオ画像を表示するように構成される。
【００３６】
ここで図５〜８を参照すると、プローブ先端４０１のある例示的実施形態が示されており、これはクイックコネクト式の機械的および電気的接合を有する測定プローブ筐体１０２を有し、これによって着脱式で交換可能装置な装置４００をＡＡＣＭＭ１００に連結することができる。この例示的実施形態において、装置４００は収容部４０２を含み、これは例えばピストルグリップ等、オペレータが手で持つ大きさと形状である。収容部４０２は、空洞４０６を有する薄壁構造である（図７）。空洞４０６は、コントローラ４０８を受ける大きさと構成である。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っても、アナログ回路であってもよい。１つの実施形態において、コントローラ４０８は電子データ処理システム２１０と非同期双方向通信する（図２と３）。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、無線、有線（例えば、バス２１８を介する）または光（例えば、バス２１９を介する）接続であってもよい。通信接続はまた、直接または間接無線接続（例えば、ブルートゥースまたはＩＥＥＥ  ８０２．１１）、または有線、光、無線接続の組み合わせを含んでいてもよい。この例示的実施形態において、収容部４０２は２つの二等分部分４１０，４１２で、例えば射出成形プラスチック材料から形成される。二等分部分４１０，４１２は、例えばねじ４１３等の固定具によって相互に固定されていてもよい。他の実施形態において、収容部の二等分部分４１０，４１２は、例えば接着剤または超音波溶接によって相互に固定されてもよい。
【００３７】
ハンドル部分４０４はまた、オペレータが手で作動できるボタンまたはアクチュエータ４１６，４１７も含む。アクチュエータ４１６，４１７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に連結される。この例示的実施形態において、アクチュエータ４１６，４１７は、プローブ筐体１０２の上の、装置４００と反対に配置されたアクチュエータ４２２の機能を実行する。理解すべき点として、装置４００は、装置４００、ＡＡＣＭＭ１００を制御する、またはその逆のために使用してもよい他のスイッチ、ボタンまたはその他のアクチュエータを有していてもよい。また、装置４００は、指示手段、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、音声発生器、メータ、ディスプレイまたはゲージ等を含んでいてもよい。１つの実施形態において、装置４００はデジタルボイスレコーダを含んでいてもよく、これは言葉によるコメントを測定地点と同期させることができる。また別の実施形態では、装置４００はマイクロフォンを含み、これによってオペレータは、音声でアクティベートされたコマンドを電子データ処理システム２１０に送信できる。
【００３８】
１つの実施形態において、ハンドル部分４０４は、オペレータのどちらかの手で使用されるように、すなわち特定の手に合わせて（例えば、左利き用または右利き用）に構成されてもよい。ハンドル部分４０４はまた、障害のあるオペレータ（指を失ったオペレータまたは義手のオペレータ）を助けるように構成されていてもよい。さらに、隙間空間が限られている場合は、ハンドル部分４０４を取り外して、プローブ筐体１０２そのものを使用してもよい。前述のように、プローブ先端４０１はまた、ＡＡＣＭＭ１００の第七の軸のシャフトを含んでいてもよい。この実施形態において、装置４００はＡＡＣＭＭの第七の軸の周囲で回転するように配置されてもよい。
【００３９】
１つの実施形態において、プローブ先端４０１は、プローブ筐体１０２上の第二のコネクタと協働する機械的および電気的接合部を含む。コネクタは、装置４００をプローブ筐体１０２に連結できるようにする電気的および機械的機能を含んでいてもよい。１つの実施形態において、接合部４２６は第一の面４３０を含み、その上に機械的カプラ４３２、第一の電気コネクタ４３４、第二の電気コネクタ４３５がある。収容部４０２はまた、第一の表面４３０の付近に、そこからずらして位置付けられた第二の面４３６を含む。この例示的実施形態において、第二の面４３６は、第一の面４３０から約０．５インチの距離だけずらされた平面である。以下により詳しく述べるように、このずれによってカラー４３８等の固定手段を締め、または緩める際にオペレータが指を入れる隙間が得られる。接合部４２６は、装置４００とプローブ筐体１０２の間の比較的素早く、確実な電気接続を提供し、コネクタピンを整列させる必要がなく、また別のケーブルやコネクタも不要である。
【００４０】
第一の電気コネクタ４３４は第一の面４３０から延び、１つまたは複数のコネクタピン４４０を含み、これらは例えば１本または複数のバス２１８を介して、電子データ処理システム２１０（図２と３）と非同期双方向通信するように電気的に連結される。双方向通信接続は、有線（例えば、バス２１８を介する）でも、無線（例えば、ブルートゥースまたはＩＥＥＥ  ８０２．１１）でも、有線および無線接続の組み合わせでもよい。１つの実施形態において、第一の電気コネクタ４３４はコントローラ４２０に電気的に連結される。コントローラ４２０は、例えば１本または複数の電気バス２１８を介して電子データ処理システム２１０と非対称双方向通信してもよい。
【００４１】
同様に、第二の電気コネクタ４３５は、第一の面４３０から電気コネクタ４３４に隣接して延びる。第二の電気コネクタ４３５は、１つまたきは複数のコネクタピンを含んでいてもよく、これらは光バス２１９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ように電気的に連結される。この例示的実施形態において、第二の電気コネクタ４３５によって高速データ送信が可能となる。１つの実施形態において、第二の電気コネクタを介したデータ送信は１２メガバイト毎秒より早く、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ規格に適合する。他の実施形態では、第二の電気コネクタ４３５を介したデータ送信は最高６２５メガバイト毎秒であり、ＵＳＢ  ３．０規格に適合する。また別の実施形態において、第二の電気コネクタ４３５を介したデータ送信は最高１２５メガバイト毎秒であり、ギガビットイーサネット（ＩＥＥＥ  ８０２．３−２００８）規格に適合する。
【００４２】
以下により詳しく述べるように、第二の電気コネクタ４３５は、プローブ筐体１０２の中のトランシーバ４２１を介して電子データ処理システム２１０に連結される。トランシーバ４２１は、コネクタ４３５からの電気信号を光信号に変換するように構成される。トランシーバは、光通信媒体と電気通信媒体の間の双方向通信を提供する。この例示的実施形態において、トランシーバ４２１は、第二の電気コネクタ４３５を介して装置４００との電気信号の受信と送信を行い、光バス２１９を介して光信号の受信、送信を行う。１つの実施形態において、トランシーバ４２１はコントローラ４０９に組み込まれる。また別の実施形態において、第二の電気コネクタ４３５は光コネクタであり、トランシーバ４２１を省いてもよい。１つの実施形態において、バス２４１はまた、電気および光信号線の両方を含んでいてもよく、この場合、トランシーバ４２１は電気信号を光信号に変換するためだけに使用され、光信号を通過させることができる。理解すべき点として、バス２４１が光バスだけである実施形態において、トランシーバ４２１は省いてもよい。
【００４３】
電気コネクタ４３４，４３５は、プローブ筐体１０２上の対応する電気コネクタと比較的素早く、確実に電気接続するように位置付けられる。電気コネクタは、装置４００がプローブ筐体１０２に取り付けられた時に相互に接続される。電気コネクタの各々は、金属で囲まれたコネクタ筐体を含み、これは電磁干渉を遮断するほか、装置４００をプローブ筐体１０２に取り付けている際にコネクタピンを保護し、ピンの位置合わせを助ける。
【００４４】
機械的カプラ４３２は、装置４００とプローブ筐体１０２の間の比較的硬く機械的に連結し、ＡＡＣＭＭ１００のアーム部分１０４の端における装置４００の位置が変位または移動しないことが好ましい、比較的精密な用途に対応できる。このような移動は一般に、測定結果の精度の望ましくない低下の原因となる。上記のような好ましい結果は、本発明のある実施形態のクイックコネクト式の機械的および電気的接合の機械的取付構成部分の様々な構造的特徴を使って実現される。
【００４５】
１つの実施形態において、機械的カプラ４３２は、一方の端４４８（装置４００の前端または「前」）に位置付けられた第一の突起４４４を含む。第一の突起４４４は、鍵状部、ノッチ、または傾斜を有する接合部を含んでいてもよく、これが第一の突起４４４から延びる縁部４４６を形成する。縁部４４６は、プローブ筐体１０２から延びる突起４６２により画定されるスロット４５０の中に受けられる大きさである（図８）。理解すべき点として、第一の突起４４４とスロット４５０は、カラー４３８とともに、縁部４４６がスロット４５０の中に位置付けられると、スロット４５０がプローブ筐体１０２に取り付けられた時の装置４００の長手方向および横方向の移動の両方を制限するために使用できるようなカプラ構成を形成する。以下により詳しく述べるように、カラー４３８の回転を使って、スロット４５０内に縁部４４６を固定してもよい。
【００４６】
第一の突起４４４の反対側に、機械的カプラ４３２は第二の突起４５４を含んでいてもよい。第二の突起４５４は、鍵状の、ノッチを有する縁部または傾斜接合面４５６を有していてもよい（図６）。第二の突起４５４は、プローブ筐体１０２に関連する固定手段、例えばカラー４３８と係合するように位置付けられる。機械的カプラ４３２は、突起４３０から突出する隆起面を含み、これは電気コネクタ４３４に隣接するか、その周囲に配置されて、接合部４２６のための旋回点となる。これは、装置４００とプローブ筐体１０２の間の、装置４００をそこに取り付けたときの機械的接触の３点のうちの第三のものとなる。
【００４７】
プローブ筐体１０２は、一方の端に同軸的に配置されるカラー４３８を含む。カラー４３８は、第一の位置（図５）と第二の位置（図７）の間で移動可能なねじ切り部分を含む。カラー４３８を回転させることによって、カラー４３８を装置４００の着脱に使用してもよく、外部の道具が不要となる。カラー４３８を回転させると、カラー４３８は比較的粗い方形のねじ山を有する円筒４７４に沿って移動する。このような、比較的大きな方形のねじ山の、高低差のある表面を使用することにより、最小限の回転トルクで大きな締め付け力を提供できる。さらに、円筒形４７４のねじ山の粗いピッチにより、カラー４３８を小さい回転で締め、または緩めることが可能となる。
【００４８】
装置４００をプローブ筐体１０２に連結するには、縁部４４６をスロット４５０に挿入し、装置を旋回させて、第二の突起４５４を矢印４６４によって示されるように面４５８に向かって回転させる（図６）。カラー４３８を回転させると、カラー４３８は矢印４６２によって示される方向に移動または並進運動し、面４５６と係合する。カラー４３８の傾斜面４５６と接した状態での移動は、機械的カプラ４３２を隆起面４６０に沿って駆動する。これは、装置４００をプローブ筐体１０２にしっかりと取り付ける際に障害となりうる、接合部の歪み、または接合部の表面上の異物の問題の可能性を解消するのに湯役立つ。カラー４３８が第二の突起４５４に力をかけるため、機械的カプラ４３２が前方に移動して、縁部４４６をプローブ筐体１０２の上の台座に押し込む。カラー４３８を締め続けると、第二の突起４５４がプローブ筐体１０２に向かって押し上げられ、旋回点に圧力をかける。これはシーソー型の構成を提供し、圧力を第二の突起４５４に加えると縁部４４６と中央の旋回点によって装置４００の変位または揺れが縮小または排除される。旋回点はプローブ筐体１０２の底に直接押し付けられ、縁部４４６は下向きの力をプローブ筐体１０２の端にかける。図６は矢印４６２，４６４を踏み、これらは装置４００とカラー４３８の移動方向を示す。理解すべき点として、装置４００の面４３６のずれの距離は、カラー４３８と面４３６の間にギャップとなる（図７）。このギャップにより、オペレータはカラー４３８をよりしっかりと握ることができ、その一方でカラー４３８を回している時に指を挟む危険性が低下する。１つの実施形態において、プローブ筐体１０２は十分に硬く、カラー４３８を締める時の歪みが縮小され、または防止される。
【００４９】
プローブ先端４０１をアーム部分１０４に連結することにより、光学バス２１９とトランシーバ４２１の間の通信接続が確立する。この連結によって、バス２１８とコントローラ４２０の間の通信接続も確立する。このようにして、信号は両方のバス２１８，２１９で送受信されうる。理解すべき点として、アーム部分１０４のセグメント１０６，１０８とプローブ先端４０１は、複数の回転軸の周囲で回転させて所望の測定を行うようにプローブ先端４０１を位置づけ、使用者に制限を与えないことが望ましい。その結果、１つまたは複数の電気および光接続は、各回転ジョイントのための軸受カートリッジ群１１０，１１２，１１４の各々においてなされる。これらの接続により、アーム部分１０４を、導電体や光導体に妨害されずに、移動および回転させることができる。
【００５０】
ここで、図９〜１１を参照すると、軸受カートリッジ群、例えば軸受カートリッジ群１１０を使用するアーム回転接続のある例示的実施形態が示されており、これは、アームセグメントの回転を可能にし、その一方で光ファイバまたは導電体をアームに通すことができるようにするスリップリングアセンブリを含む。前述のように、関節アームの回転接続の各々はモジュール式の軸受／エンコーダカートリッジ、例えばカートリッジ５００またはカートリッジ５０２を使用する。これらのカートリッジ５００、５０２はデュアルソケットジョイント５０４、５０６の開口部に取り付けられる。各ソケットジョイント５０４、５０６は、第一の凹部またはソケット５１０を有する第一の円筒形延長部５０８と、第二の凹部またはソケット５１４を有する第二の円筒形延長部５１２を含む。一般的なソケット５１０、５１４は相互に対して９０°に位置付けられるが、その他の相対的角度構成も利用できる。カートリッジ５０２はデュアルソケットジョイント５０４、５０６の各ソケット５１４の中に位置付けられて、ヒンジジョイントが構成され、その一方で、カートリッジ５００はジョイント５０４のソケット５１０の中に位置付けられ、長手方向のスイベルジョイントが構成される。モジュール式軸受／エンコーダカートリッジ５００、５０２により、事前に応力を与えた、または前負荷をかけた二重軸受カートリッジを別に製造でき、その上にモジュール式エンコーダ構成部品を取り付けられるという利点が得られる。すると、この軸受エンコーダカートリッジは、関節アーム部分１０４の外部の骨格部品、例えばデュアルソケットジョイント５０４、５０６に固定結合することができる。このようなカートリッジを使用することは、関節アーム部分１０４のこれらの高機能の従属部品を高品質で迅速に生産できるという点で有利である。
【００５１】
いくつかの実施形態において、４種類のカートリッジがあってもよく、スイベル回転を可能にする２つの「長い」軸のカートリッジと、ヒンジジョイントを提供する２つの「短い」カートリッジである。各カートリッジは、前負荷をかけた軸受構成と、デジタルエンコーダを含んでいてもよいトランスデューサを含む。カートリッジの長さは異なっていてもよいが、例示を目的として、カートリッジ５００に関するすべての種類のカートリッジを説明する。
【００５２】
図１０に示されるように、カートリッジ５００Ａは、内側スリーブ５２２と外側スリーブ５２４によって分離された１対の軸受５１８、５２０を含む。軸受５１８、５２０には前負荷がかけられていることが望ましい。この実施形態において、そのような前負荷は長さの異なるスリーブ５２２、５２４によって生成され、締めた時に事前に選択された前負荷の力が軸受５１８、５２０に発生する。軸受５１８、５２０は、シール材５２６を使って密閉されていてもよく、このアセンブリがシャフト５２８に回転可能に取り付けられる。シャフト５２８は、その上面において、シャフト上側筐体５３０で終わる。環状部５３２がシャフト５２８とシャフト上側筐体５３０の間に画定される。このアセンブリ全体が外側カートリッジ筐体５３４の中に位置付けられ、シャフト５２８とその軸受アセンブリは、内側ナット５２７と外側ナット５２９の組み合わせを使用して筐体５３４にしっかりと取り付けられる。上側アセンブリ、すなわち外側筐体５３４の上側部分が環状部５３２の中に受けられることになる点に留意されたい。当然のことながら、前負荷は、内側および外側ナットを締めた時に軸受５１８、５２０に加えられ、これが軸受に圧縮力を付与し、内側および外側スペーサ５２２、５２４の間の長さの違いにより、所望のレベルの前負荷が得られる。
【００５３】
１つの実施形態において、軸受５１８，５２０は組み合わせ玉軸受である。所望の前負荷を得るには、軸受面が平行であることが重要である。平行性は、軸受の円周に沿った前負荷の均等さに影響を与える。不均等な負荷によって、軸受は粗い不均等に発生するトルクの感覚を受け、その結果、望ましくない半径方向の逃げが発生するか、エンコーダの性能が低下する可能性がある。スペーサ５２２，５２４は軸受の分離性を高めるために使用される。この例示的実施形態において、カートリッジ筐体５３４とスペーサ５２２，５２４はアルミニウムで作製され、所望の長さと平行性となるように機械加工されてもよい。内側および外側スペーサに共通の材料が使用されるため、温度変化があっても、前負荷を損ないかねない膨張の差が生じない。シール材５２６を使用することにより、密閉された軸受が提供され、これは、それが少しでも汚れると、すべての回転運動と実現可能なエンコーダの精度が影響を受けうるからである。
【００５４】
この例示的実施形態において、カートリッジ５００Ａは１対の軸受を含んでいるが、カートリッジ５００Ａは、１つの軸受または３つまたはそれ以上の軸受を含んでいてもよい。それゆえ、各カートリッジは少なくとも１つの軸受を含む。１つの実施形態において、光エンコーダシステムは端５５４に配置されてもよい。エンコーダシステムは、ディスク５６２と１つまたは複数の読取ヘッド５６３を含む。エンコーダシステムは、測定可能な特性のバターンを含む。読取ヘッドの中の光源は光をディスクパターンに送り、読取ヘッドから反射された、または透過された光が読取ヘッド上の光デコーダにより受け取られる。この情報は、回転角度の測定に使用される。
【００５５】
カートリッジは、無制限に回転してもよく、または限定的にのみ回転できるようにしてもよい。限定的な回転の場合、ある実施形態において、筐体５３４の外面上のフランジ５３８にある溝５３６は円筒形の軌道を提供し、これがシャトル（図示せず）を受ける。シャトルは軌道５３６の中で走り、最終的に回転ストッパ位置決めねじ等の着脱式のシャトルストッパに当たり、それ以上回転できなくなる。
【００５６】
ある例示的実施形態において、カートリッジ５００は図１０に示されるカートリッジ５００Ａである。カートリッジは、無制限に回転するように自由に移動できる。この実施形態において、ロータリカプラ、例えば光ロータリジョイント５４０を使って、光ファイバケーブル２１９Ｃ、２１９Ｄ上で送られる信号がジョイントを横切ることができるようにする。シャフト５２８は、それを通る開口部５４２を有する。開口部５４２の中に光ロータリジョイント５４０が位置付けられる。光ファイバケーブル２１９Ｃが、上側筐体５３０の中の通路５４４を介してカートリッジ５００Ａに入る。光ファイバケーブル２１９は、開口部５４２の上部の中の肩部５４８に固定されたブッシュ５４６に入る。ブッシュ５４６の端の付近に屈折率分布型ロッドレンズ５５０が平らに取り付けられ、これは光ファイバケーブル２１９Ｃの端に連結される。
【００５７】
同様に、光ファイバケーブル２１９Ｄは筐体５３４の端５５４の通路５２２を介してカートリッジ５００Ａに入る。光ファイバケーブル２１９Ｄは、下側部分５５４に固定されたブッシュ５５６の中に入る。ブッシュ５５６の端の付近に別の屈折率分布型ロッドレンズ５５８が平らに取り付けられる。屈折率分布型ロットレンズ５５８は光ファイバケーブル２１９Ｄの端に連結される。
【００５８】
レンズ５５０，５５８はオプトカプラを形成し、これによって光ファイバケーブル２１９Ｃ、２１９Ｄからの信号がレンズ間のギャップを横切ることができる。レンズ５５０，５５８の焦点距離は、各レンズがファイバからの光信号をコリメートして、他方のレンズに軸方向に向けられる平行な光ビームまたはコラムとするように選択される。受け取り側のレンズはコリメートビームをピックアップして、これをそれぞれの光ファイバ２１９Ｃ、２１９Ｄの端に合焦させる。レンズ５５０，５５８の対向面の直径は、光ファイバケーブル２１９Ｃ、２１９Ｄの対応する直径より実質的に大きい。それゆえ、レンズ５５０，５５８が軸方向に整合しない場合のカットオフが、何も用いないファイバの端の同じ軸方向の不整合の場合より大幅に小さくなる。さらにロータリカプラ内での光信号のコリメーションにより、同等の光結合伝送を維持するのに、レンズギャップを直接ファイバ間ロータリジョイントのファイバ間のギャップより格段に大きくすることができる。１つの実施形態において、レンズギャップは１／１０インチ未満である。１つの実施形態において、光学ロータリジョイント５４０はＭＯＯＧ，Ｉｎｃ．により製造されるモデルＦＯ２２８光ファイバロータリジョイントである。
【００５９】
理解すべき点として、光学ロータリジョイント５４０を備えるカートリッジ５００Ａは回転接合を形成し、これによってシャフト５２８は筐体５３４と独立して回転でき、その一方で、信号を、回転接続部を通じて送信することができる。この例示的実施形態において、シャフト５２８と筐体５３４は無制限に回転して移動できる。光ロータリジョイント５４０は信号伝送機能だけを果たし、構造的ではなく、これは、それが回転接続のための機械的機能を提供しないことを意味する。理解すべき点として、これにより、アーム部分１０４の長さに沿って信号を伝送でき、その一方で、アーム部分１０４の個々の部分またはセグメントは自由に回転できるという利点が得られる。
【００６０】
ここで図１１を参照すると、カートリッジ５００の他の実施形態であるカートリッジ５００Ｂが示され、これはハイブリッドロータリカプラ、例えばスリップリング５６０を有する。ハイブリッドスリップリング５６０は、開口部５４２の中に肩部５４８と接触するように取り付けられたブッシュ５４６を含む。光ファイバケーブル２１９Ｃは通路５４４を通ってカートリッジ内に入り、ブッシュ５４６の中に延びる。屈折率分布型ロッドレンズ５５０がブッシュ５４６の端に平らに取り付けられる。この実施形態において、少なくとも１つの導電体を含む電気ケーブル２１８Ｃもまた通路５４４の中に入り、ブッシュ５４６に入る。少なくとも１つのコンタクトリング５６４が電気ケーブル２１８Ｃの中の導体に連結され、開口部５４２の中のブッシュ５４６の端に取り付けられる。
【００６１】
ハイブリッドスリップリング５６０は光ファイバケーブル２１９Ｄをさらに含み、これは通路５５２を介して筐体５３４の端５５４に入り、ブッシュ５５６の中に延びる。屈折率分布型ロッドレンズ５５８がブッシュ５５６の端に平らに取り付けられる。第二の電気ケーブル２１９Ｄは通路５５２を介して筐体５３４の中に入り、ブッシュ５５６に入る。少なくとも１つの伝達部材５６８はコンタクトリングであってもよく、これが電気ケーブル２１８Ｄの中の導体に連結され、開口部５４２の中のブッシュ５５６の端に取り付けられる。コンタクトリング５６４と伝達部材５６８は、動作中に相互に摺動接触して、電気信号がそれらの間で通過するように配置される。伝送部材５６８は適当な材料、例えば金属またはグラファイト等で作製してもよい。他の実施形態において、伝達部材５６８はコンタクトリング５６４の外径と接触するように配置された１つまたは複数のブッシュであってもよい。動作中、光ファイバケーブル２１９Ｃ、２１９Ｄ上で伝送される信号は、前述のように、レンズ５５０，５５８を介してジョイントを通過する。信号は電気ケーブル２１８Ｃ、２１８Ｄ上で送信され、コンタクトリング５６４と伝送部材５６８を介してジョイントを通過する。１つの実施形態において、一体のアセンブリとして電気および光信号の両方の伝送を提供するように構成されたハイブリッドスリップリング５６０は、Ｍｏｏｇ．Ｉｎｃ．から入手可能なモデルＨ１８であってもよい。
【００６２】
理解すべき点として、カートリッジ５００Ｂの中で使用されるスリップリングには複数の導電体が収容されてもよい。スリップリングを通じた通信は、一方向でも、両方向でも、同期でも、非同期でもよい。１つの実施形態において、バス２１８によって、バスを通じたデータ信号と電力の伝送が可能となる。
【００６３】
光ロータリジョイント５４０とスリップリング５６０は、図９のカートリッジ５００，５０２以外のジョイント構成において使用してもよい。図１２は、軸５７０の周囲で回転可能なプローブ先端４０１を示している。この実施形態において、プローブ先端４０１は１対の軸受５７２，５７４を含む。軸受５７２，５７４によって、プローブ先端４０１はシャフト５７６の周囲で、アーム部分１０４の端に連結された筐体５７８に関して回転できる。筐体５７８内には、ロータリカプラ５８０が配置され、これは図１０に示されるロータリカプラ５４０であっても、図１１に示されるロータリカプラ５６０であってもよく、ロータリカプラ５４０，５６０は、信号がプローブ先端４１０からアーム部分１０４に伝送されるように構成される。光バス２１９Ｅはプローブ先端４０１のコントローラ（図示せず）からシャフト５７６を通ってロータリカプラ５８０へと延びる。同様に、バス２１８Ｅはコントローラからシャフト５７６を通ってロータリカプラ５８０へと延びる。バス２１８Ｄ、２１９Ｄは一方の端でロータリカプラ５８０に連結され、アーム部分１０４の中を通る。それゆえ、ロータリカプラ５８０は、バス２１８，２１９によるプローブ先端４０１とアーム部分１０４の間の信号伝達機能を提供する。
【００６４】
ここで図１３を参照すると、光ロータリジョイント５４０とスリップリング５６０はさらに、アームセグメント、例えばアームセグメント１０６の中で使用してもよい。この実施形態において、アームセグメント１０６は内側シャフト５８２と外側筐体５８４を含む。内側シャフト５８２は、外側筐体５８４から独立して回転するように構成される。内側シャフト５８２は、内側シャフト５８２のそれぞれの端に配置された第一の軸受５８６と第二の軸受５８８の上で回転する。上述の実施形態と同様に、軸受５８６，５８８は、前負荷がかけられ，５８４に押し嵌めされる。アームセグメント１０６の一方の端には、ロータリカプラ５９０が配置される。この実施形態において、ロータリカプラ５９０は図１０のようなロータリカプラ５４０であっても、図１１のようなロータリカプラ５６０であってもよく、ロータリカプラ５９０は、内側シャフト５８２の端５９２に配置されたバス２１８Ａ、２１９Ａと内側シャフト５８２に連結されたバス２１８Ｂ、２１９Ｂの間で信号が伝送されるように構成される。それゆえ、信号は内側シャフト５８２の回転を妨害せずに伝送される。
【００６５】
また別の実施形態が図１４に示されており、これは２つの回転軸を有する回転接続を提供し、接続の一方が３６０度を超える回転を提供する。この実施形態において、回転接続は、エンコーダアセンブリ５９６を受けるような大きさの筐体５９４を有する。エンコーダアセンブリ５９６は１対の軸受５９８，６００有し、これはシャフト６０２が筐体５９７に関してその周囲で回転する回転軸を画定する。ロータリエンコーダ６０４がシャフト６０２の周囲に配置され、これはシャフト６０２の回転に応答して信号を生成する。１つの実施形態において、回転エンコーダ６０４は、シャフト６０２および、筐体５９７に連結された読取ヘッド６０７と共に回転するように連結されたエンコーダディスク６０５を含む。エンコーダディスクは、複数の測定可能な特性を含み、これが読取ヘッドによって照明される。ディスクで反射され、またはそこを透過した光は読取ヘッドによって受け取られ、角度読取値を取得するために使用される。カバー５９９は、筐体５９７内のエンコーダアセンブリ５９６を取り囲むように構成される。
【００６６】
シャフト６０２は、その中に延びる穴６０３を含む。穴６０３は、少なくとも部分的にその中に配置されるロータリカプラ６０６を受ける大きさである。バス５１８Ｂ，５１９Ｂの第一の区間が穴６０３の一方の端で受けられ、ロータリカプラ６０６の第一の二等分部分６０９に連結される。第一の二等分部分６０９は、筐体５９７に関して固定される。バスの第二の区間５１８Ｃ，５１９Ｃは、ロータリカプラ６０６の第二の二等分部分６１１に連結される。第二の二等分部分６１１は穴６０３に固定され、シャフト６０２と共に回転する。ロータリカプラ６０６は、光学ロータリジョイント５４０，５６０と実質的に同様に動作し、それによって信号がバス５１８Ｂ，５１９Ｂとバス５１８Ｃ，５１９Ｃの間で伝送され、シャフト６０２のエンコーダアセンブリ５９６に関する回転を妨害しない。
【００６７】
バス２１８，２１９により、データ処理システム２１０とプローブ先端４０１の間の信号の双方向非対称伝送が可能となる。いくつかの用途において、プローブ先端４０１の上の複数の装置また付属品を図１５に示されるように接続することが望ましいかもしれない。例えば、レーザラインプローブ２４２と高解像度カメラの両方を別々にプローブ先端に接続することが望ましいかもしれない。１つの実施形態において、複数の接続点が別々の光バスによって電子データ処理システム２１０に連結される。他の実施形態において、プローブ先端４０１は単独の光バス２１９Ｅを含み、これはトランシーバ４２１に連結される。トランシーバ４２１によって、光および電気通信媒体間の双方向通信が可能となる。光バス２１９Ｅの反対側において、トランシーバ４２１はルーティング装置４９５、例えばハブ（ＵＳＢ  ３．９接続の場合）またはスイッチ（ギガビットイーサネット接続の場合）等に接続される。ルーティング装置４９５によって、複数の付属装置を単独の光バス２１９Ｅで連結することができる。
【００６８】
本発明の他の実施形態において、ＡＡＣＭＭ１００に連結された装置４００は、光バス２１９Ｅの高い伝送速度を利用してデータを電子データ処理システム２１０に送信する機能装置を含んでいてもよい。装置４００は、高解像度スチルカメラ、高解像度ビデオカメラ（例えば、１２８０×７２０画素を超える）、バーコードスキャナ、サーマルスキャナ、音声記録システム、画像プロジェクタ、飛行時間スキャナ、フライングスポットスキャナ、構造化光スキャナおよび赤外線放射温度計であってもよいが、これらに限定されない。１つの実施形態において、装置４００は複数のビデオカメラを含んでいてもよく、これには「ピコ」カメラ、「超小型」カメラ、または三次元画像カメラ等があるが、これらに限定されない。１つの実施形態において、装置４００は、本願と同じ譲受人の、“Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｒｅｌｏｃａｔｉｎｇ  ａｎ  Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ−Ａｒｍ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ”（関節アーム座標測定器を移動させるための装置と方法）と題する米国特許第７，８０４，６０２号に記載されているような再帰反射器ホルダを含んでいてもよく、同特許の全文を参照によって本願に援用する。また別の実施形態において、装置４００は、本願と同じ所有者の、“Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ  ａ  ３−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｍａｐ  ｏｆ  ａ  Ｍｅａｓｕｒａｂｌｅ  Ｑｕａｎｔｉｔｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｔｈｒｅｅ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ”（３次元座標測定装置を用いて測定可能数量の立体マップを構築する方法）と題する米国特許第５，４１２，８８０号に記載されているような超音波プローブを含んでいてもよく、同特許の全文を参照によって本願に援用する。ある実施形態において、装置４００は、画像プロジェクタおよびレーザラインプローブ等の複数の機能を含む。画像（例えばＣＡＤ）データは、バス２１８Ｅを介して画像プロジェクタに送信されてもよく、その一方で、ＬＬＰイメージセンサによって取得されたデータは、光バス２１９Ｅを介して送信されてもよい。理解すべき点として、これらの装置を統合することによって、オペレータは測定値をより速く、より高い信頼度で取得することができるという利点が得られる。例えば、スチルカメラまたはビデオカメラ機器を取り付けると、オペレータは、その装置による測定対象物体の高解像度画像（複数の場合もある）を記録することができる。画像データは光バス２１９を介して送信されてもよく、その一方で測定データはバス２１８を介して同時に送信される。これらにデータは、ディスプレイ３２８上に表示されても、ＨＤＭＩポート３１１を介してビデオモニタに出力されても、例えば検査報告書に取り込まれてもよい。１つの実施形態において、オペレータはユーザインタフェースボード２０２を介して、表示された画像にグラフィックによるマーカを付けて、測定点を決定してもよい。このようにして、オペレータはマークアップされた画像を後でメモリから読み出して、どこで測定するべきかをすぐに判断することができる。他の実施形態において、測定対象物体のビデ���が撮影される。するとビデオは、ユーザインタフェースボード２０２を介して再生され、オペレータが検査対象の次の物体について複数の測定を繰り返すのを支援し、または新人のオペレータのための訓練ツールにもなる。
【００６９】
また別の実施形態において、装置はノズルを有する塗料噴霧装置として構成される。この実施形態では、装置４００は電子データ処理システム２１０から信号を受け取り、１種または複数の色を、各々が１色につき１つのタンクに接続された１つまたは複数の噴霧ノズルから（例えば、赤、緑、青）選択的に噴霧する。理解すべき点として、噴霧ノズルはまた、インクジェット型の噴霧機構であってもよく、これは塗料、インク、顔料または染料の小滴を面上に着弾させる。インクジェットノズルは、連続インクジェット、サーマルインクジェット、圧電インクジェットを含んでいてもよいが、これらに限定されない。電子データ処理システムはプローブ筐体１０２の位置と方向が分かるため、装置は命令を受け取って、特定の色を特定の場所に噴霧して、メモリ内に記憶された貯蔵画像とマッチさせることができる。それゆえ、オペレータが装置４００を所望の面（例えば壁）に沿って移動させると、装置４００によって画像または絵が再生されてもよい。この実施形態はまた、製造環境において、例えばシートメタル等、ある成形品の上にレイアウトマーキングを付けることができるという利点を提供できる。
【００７０】
他の実施形態において、ＡＡＣＭＭ１００は、例えば手術室で使用してもよい。医師はポータブルＡＡＣＭＭを使って、切開位置にマークを付け、または腫瘍を発見するための位置を決定でき、プローブまたは測定装置１１８の位置をコンピュータＸ線体軸断層撮影データからの３Ｄデータと相関させる。この場合、装置４００のプロジェクタは出力バスを介して画像信号を受け取り、画像を患者に投影し、マーカまたはＣＡＴスキャン画像を実際に複製した物を提供して外科医を誘導する。手動式ロボットにより遠隔的に行われる手術も上記と同じ方法で投影システムを使用できる。
【００７１】
ＡＡＣＭＭが製造環境で使用される用途において、プロジェクタを有する装置４００は、３Ｄ  ＣＡＤまたは画像ファイルから駆動される位置決めを必要とする様々な作業のための誘導情報を提供できる。これには、例えばリベット、機器、付属品のための穴をあけること、自動車、航空機、バスまたは大型部品にデカールまたは接着面付ストライプを貼り付けること、文字、ディテールまたは画像の塗装を行うこと、図面または要求事項に適合するまで表面または溶接部を研磨、サンディングすること、釘またはねじ位置のために被覆材料の背後にスタッドまたは構造部材を位置決めすることが含まれる。
【００７２】
本発明のこの態様の実施形態は、壁、遮断壁、床の中やロックされたドアの背後にある配管、配線、ダクトまたはその他の物体等、隠れた特徴物を視覚化し、どこであれば安全に切ることができるかを判断するのに役立てることができる。これらの実施形態は、爆発物の穿孔、切断および重要部品へのアクセスのための視覚情報と誘導情報を投影させることが可能となる（例えば、装置の３Ｄ  ＣＡＤデータが入手できる場合）。
【００７３】
本発明のこの態様の実施形態によれば、ＡＡＣＭＭのための投射システムは、誘導情報および部品データ（例えば、構造ＣＡＤデータ）を部品の表面に投影する。これはまた、壁、構造物または人体の内部にあるものの画像を投影して、建物の改造、手術またはその他の侵襲的手順で使用できるようにしてもよい。アームに取り付けられた１つまたは複数の小型プロジェクタが、画像またはデータを部品または表面に投影するか、オペレータに誘導情報を提供することができる。アームとプロジェクタの組み合わせにより、壁で隠された、人体の内部にある、爆発装置の中にある、等の特徴物を視覚化できる。物体の３Ｄ記録（例えば、ＣＡＤ図面、ＣＡＴスキャン等）がある場合は、プロジェクタとアームの組み合わせが画像を投影でき、これは特徴物の位置を、あたかも壁を通して見ているかのように示す。
【００７４】
本明細書において、バス２１８に関連する「バス」、「ワイヤ」、「導体」という用語は、同期パルス等の信号および／またはデータを伝送するための伝送媒体を指すために互換的に使用される。
【００７５】
技術的効果と利点には、１本のバス上でのアーム位置信号と、高速バス、例えば光バス等上での付属機器データを同時に送信できる点が含まれる。これは、各々の捕捉信号に応答してより多くのデータを収集できるため、システムの性能とスループットの増大につながりうる。これに加えて、ＡＡＣＭＭ１００は、すべての付属機器が必ずしも位置データ収集に利用される内部バスと適合していなくてもよくなるため、幅広い付属機器に対応できる可能性がある。
【００７６】
当業者であればわかるように、本発明の態様は、システム、方法、コンピュータプログラム製品として具現化してもよい。したがって、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの形態（ファームウェア、レジデントソフトウェア、マイクロコード等を含む）、またはソフトウェアとハードウェアの態様を複合させた実施形態の形をとってもよく、これらを本明細書においては概して「回路」、「モジュール」または「システム」と呼ぶことがある。さらに、本発明の態様は、コンピュータ読取可能プログラムコードがその上に具現化されている１つまたは複数のコンピュータ読取可能媒体として具現化されたコンピュータプログラム製品の形をとることができる。
【００７７】
１つまたは複数のコンピュータ読取可能媒体の何れの実施形態を利用してもよい。コンピュータ読取可能媒体は、コンピュータ読取可能信号媒体またはコンピュータ読取可能記憶媒体であってもよい。コンピュータ読取可能記憶媒体は、例えば電子、磁気、光、電磁、赤外線、または半導体システム、装置、または機器、あるいはこれらのあらゆる適当な組み合わせであってもよい。コンピュータ読取可能媒体のより具体的な例（ここに挙げるものがすべてではない）には、１本または複数のワイヤを有する電気接続、ポータブル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）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、イレーサブルプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶装置、磁気記憶装置、またはこれらのあらゆる適当な組み合わせが含まれる。本明細書の文脈において、コンピュータ読取可能記憶媒体は、命令実行システム、装置または機器によって、またはこれに関連して使用するためのプログラムを含むか、記憶していてもよいあらゆる有形媒体であってもよい。
【００７８】
コンピュータ読取可能信号媒体は、その中、例えばベースバンドの中または搬送波の一部としてコンピュータ読取可能プログラムコードが埋め込まれた伝播データ信号を含んでいてもよい。このような伝播信号は、様々な形態のうちの何れをとってもよく、これには電磁、光またはそれらのあらゆる適当な組み合わせがあるが、これらに限定されない。コンピュータ読取可能信号媒体は、コンピュータ読取可能記憶媒体ではなく、命令実行システム、装置または機器によって、またはこれに関連して使用されるプログラムを通信、伝播または転送できる、何れのコンピュータ読取可能媒体であってもよい。
【００７９】
コンピュータ読取可能媒体に埋め込まれたプログラムコードは、あらゆる適当な媒体を使って送信されてもよく、これには無線、ワイヤライン、光ファイバケーブル、ＲＦ等、またはこれらのあらゆる適当な組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
【００８０】
本発明の態様のための動作を実行するコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋、Ｃ＃等のオブジェクト指向プログラミング言語や“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等の従来の手続型プログラミング言語を含む１つまたは複数のプログラミング言語の何れかの組み合わせで書かれていてもよい。プログラムコードは、完全に使用者のコンピュータ上で、一部を使用者のコンピュータ上で、独立型ソフトウェアパッケージとして、一部を使用者のコンピュータ上と一部をリモートコンピュータ上で、または完全にリモートコンピュータまたはサーバ上で実行されてもよい。後者の場合、リモートコンピュータは、あらゆる種類のネットワーク、例えばローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）等を通じて使用者のコンピュータに接続されていてもよく、または接続は、外部コンピュータと（例えばインターネットサービス事業者を使ってインターネットを通じて）行われてもよい。
【００８１】
本発明の態様は、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フローチャート図および／またはブロック図に関連して説明した。当然のことながら、フローチャート図および／またはブロック図の中の各ブロックとフローチャート図および／またはブロック図の中のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実装されてもよい。
【００８２】
これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ、または機械を生産するためのその他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに供給されてもよく、それによってコンピュータまたはその他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサを介して実行された命令が、フローチャートおよび／またはブロック図のブロック（複数の場合もある）に明記された機能／動作を実行する手段を創出する。これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ読取可能媒体の中に記憶されていてもよく、これは、コンピュータ、その他のプログラマブルデータ処理装置、またはその他の機器に対し、特定の方法で機能するように指示してもよく、それによってコンピュータ読取可能媒体内に記憶された命令が、フローチャートおよび／またはブロック図のブロック（複数の場合もある）に明記された機能／動作を実行する命令を含む製品を生成する。
【００８３】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、その他のプログラマブルデータ処理装置、またはその他の機器にロードされて、一連の動作ステップがコンピュータ、その他のプログラマブルデータ処理装置、またはその他の機器で実行されるコンピュータ実装プロセスが生成されるようにしてもよく、それによってコンピュータ、その他のプログラマブルデータ処理装置、またはその他の機器のうえで事項される命令が、フローチャートおよび／またはブロック図のブロック（複数の場合もある）に明記された機能／動作を実行するためのプロセスが提供される。
【００８４】
図面中のフローチャートとブロック図は、本発明の各種の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考えうる実施例のアーキテクチャ、機能、動作を示している。この点に関して、フローチャートまたはブロック図内の各ブロックは、モジュール、セグメントまたはコードの一部を表していてもよく、これには明記された論理機能を実行するための１つまたは複数の実行可能命令が含まれる。また、いくつかの代替的実施例において、ブロック中に記載された機能は、図中に示された順番で行われなくてもよい点にも留意するべきである。例えば、連続して示されている２つのブロックは、実際には実質的に同時に実行されてもよく、また関係する機能に応じてブロックが逆の順番で実行されることがあってもよい。また、ブロック図および／またはフローチャート図の中の各ブロックおよびブロック図および／またはフローチャート図の中のブロックの組み合わせは、指定された機能または動作を実行する特定用途ハードウェアベースシステム、または特定用途ハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせによって実装されてもよいことがわかるであろう。
【００８５】
本発明を例示的実施形態に関連して説明したが、当業者であればわかるように、本発明の範囲から逸脱することなく、各種の変更を加えてもよく、その中の要素をそれと均等のものと置き換えてもよい。これに加えて、特定の状況や材料を本発明の教示に適合させるために、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、多くの改変を加えてもよい。したがって、本発明は本発明を実行するために企図される最良の態様として開示された特定の実施形態に限定されるものではない。さらに、第一の、第二の、等の用語の使用は、いかなる順番または重要性も示しておらず、第一の、第二の、等の用語は、１つの要素を他の要素と区別するために用いられている。さらに、冠詞（ａ、ａｎ等の用語）の使用は、数量の限定を示しているのではなく、記載された品目が少なくとも１つ存在することを示している。
【図１Ａ】
2015528909.tif 000003
【図１Ｂ】
2015528909.tif 000004
【図２】
2015528909.tif 000005
【図２Ａ】
2015528909.tif 000006
【図２Ｂ】
2015528909.tif 000007
【図２Ｃ】
2015528909.tif 000008
【図２Ｄ】
2015528909.tif 000009
【図２Ｅ】
2015528909.tif 000010
【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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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】
2015528909.tif 000021
【図９】
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【図１０】
2015528909.tif 000023
【図１１】
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【図１２】
2015528909.tif 000025
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年5月27日(2015.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブル関節アーム座標測定器（ＡＡＣＭＭ）において、
反対側の第一の端と第二の端を有する、手動で位置決め可能な関節アーム部分であって、アーム部分が、接続された複数のアームセグメントを含み、アームセグメントの各々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み、複数のアームセグメントが第一のアームセグメントおよび第二のアームセグメントを含むようなアーム部分と、
第一の端に連結された測定装置と、
前記第二の端に連結されたベースと、
少なくとも１つの位置トランスデューサそれぞれからの位置信号を受け取り、前記ベースに対する測定装置の三次元座標を決定するように構成された電子回路と、
測定装置と第一の端の間に配置されたプローブ先端と、
電子回路と通信する第一のバスであって、第一のバスの少なくとも一部が光を伝送するように構成された光通信バスであるような第一のバスと、
第一の部分と第二の部分を有するロータリカプラであって、第二の部分が第一の部分に関して第一の軸の周囲で回転するように構成され、第一の部分と第二の部分の間で光通信バスを通過した透過光を伝送するように構成されているようなロータリカプラと、
を含み、
第一の軸受が、前記第一の部分に取り付けられる第一の部品、および、前記第二の部分に取り付けられる第二の部品を有し、
第二の軸受が、前記第一の部分に取り付けられる第三の部品、および、前記第二の部分に取り付けられる第四の部品を有し、
前記第一の部分が、前記第一のアームセグメントに取り付けられ、
前記第二の部分が、前記第二のアームセグメントに連結され、
前記ロータリカプラは、前記第一のアームセグメントの前記少なくとも一つの位置トランスデューサであって、前記第一軸の周囲での前記第二の部分の回転を測定するとともに、第一の要素および第二の要素を含む少なくとも一つの位置トランスデューサを含み、
前記第一の要素は、前記第一の部分に取り付けられ、前記第二の要素は、前記第二の部分に取り付けられ、
前記第一の要素は、測定可能数量の周期的パターンおよび第一の読取ヘッドの一方であり、
前記第二の要素は、測定可能数量の周期的パターンおよび第一の読取ヘッドの他方であり、
前記第一の読取ヘッドは、前記測定可能数量の周期的パターンから離間されるとともに、これと通信可能である、
ことを特徴とするポータブル関節アーム座標測定器（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項２】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
第一のアームセグメントが前記第一の軸の周囲で少なくとも３６０°回転することを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項３】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
プローブ先端と電子回路の間の電気通信のために連結された第二のバスをさらに含み、第二のバスと光通信バスが同時に動作するように構成されることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項４】
請求項３に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
ロータリカプラが、第二のバスにより第一の部分と第二の部分の間で電気信号を伝送するように構成されたハイブリッドカプラであることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項５】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
ロータリカプラが、間にギャップを設けた第一のレンズと第二のレンズを含み、第一のレンズが第一の部分に取り付けられ、第二のレンズが第二の部分に取り付けられ、第一のレンズと第二のレンズが光通信バスに連結され、第一のレンズと第二のレンズがそれらの間で光を伝送するように構成されることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項６】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
光通信バスに連結された付属装置をさらに含むことを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項７】
請求項６に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
付属装置と光通信バスの間の通信のために連結されたトランシーバをさらに含み、トランシーバが、付属装置からの電気信号を光信号に変換して、光信号を光通信バスに乗せるように構成されることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項８】
請求項６に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
付属装置と光通信バスの間の通信のために連結されたトランシーバをさらに含み、トランシーバが、光通信バス上の光信号を電気信号に変換して、電気信号を付属装置に送信するように構成されることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項９】
請求項６に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
付属装置がさらに第二のバスに連結され、第二のバスがプローブ先端と電気回路の間の電気通信のために連結されていることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項１０】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
光通信バス上の光信号を電気信号に変換して、電気信号を電子回路に送信するように構成されることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項１１】
請求項２に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
前記第一の軸の周囲での前記回転がどの数値をとってもよい特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項１２】
請求項１に記載のポータブルＡＡＣＭＭにおいて、
プローブ先端が第二の部分に取り付けられていることを特徴とするポータブルＡＡＣＭＭ。
【請求項１３】
ロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
第一の部分と第二の部分を含む機械的アセンブリであって、第一の部分が第二の部分に関して第一の軸の周囲で回転するように構成されているような機械的アセンブリと、
第一の部品と第二の部品を有する第一の軸受であって、第一の部品が第一の部分に取り付けられ、第二の部品が第二の部分に取り付けられているような第一の軸受と、
第三の部品と第四の部品を有する第二の軸受であって、第三の部品が第一の部分に取り付けられ、第四の部品が第二の部分に取り付けられているような第二の軸受と、
第一の部分の前記第一の軸の周囲での回転角度を測定するように構成されたトランスデューサであって、第一の要素と第二の要素を含み、第一の要素が第一の部分に取り付けられ、第二の要素が第二の部分に取り付けられ、前記第一の要素は、測定可能な特性の周期的パターンを含み、前記第二の要素は、前記周期的パターンから離間するとともに、これと通信する第一の読取ヘッドを含むようなトランスデューサと、
第一の構成部品と第二の構成部品を有するロータリカプラであって、第一の構成部品が第一の部分に取り付けられ、第二の構成部品が第二の部分に取り付けられ、第一の構成部品が第一の光ファイバの第一の端に取り付けられ、第二の構成部品が第二の光ファイバの第二の端に取り付けられ、前記ロータリカプラトランスデューサカートリッジが、第一のファイバと第二のファイバの間で光を伝送し、前記回転角度を測定するように構成されているロータリカプラと、
を含むことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
第二の要素が、周期的パターンから離間され、これと通信する第二の読取ヘッドをさらに含むことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項１５】
請求項１３に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
回転角度が少なくとも３６０度ずつ変化してもよいことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
回転角度がどの数値をとってもよいことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項１７】
請求項１３に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
第一の構成部品が第一のレンズを含み、第二の構成部品が第二のレンズを含み、第一のレンズと第二のレンズがそれらの間で光を伝送するように構成されることを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項１８】
請求項１３に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
スリップリングをさらに含み、スリップリングが第一の導体と第二の導体を含み、第一の導体が第一の部分に取り付けられ、第二の導体が第二の部分に取り付けられ、スリップリングが第一の導体と第二の導体の間で電気信号を伝送するように構成されることを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
回転角度が少なくとも３６０度ずつ変化してもよいことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のロータリカプラトランスデューサカートリッジにおいて、
回転角度がどの数値をとってもよいことを特徴とするロータリカプラトランスデューサカートリッジ。
【国際調査報告】
2015528909.tif 000029
2015528909.tif 000030
2015528909.tif 000031
2015528909.tif 000032
2015528909.tif 000033