(57)【要約】  電動移動プラットフォームは、ロボット関節アームと、三次元測定を実施する三角測量スキャナとを含み、ロボットアーム及び三角測量スキャナはコネクタと取外し可能に連結される。
2018515774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オブジェクトを測定するシステムであって、
表面を有するオブジェクトと、
１つ以上のプロセッサと、
プラットフォームを並進及び回転させるように構成された複数の電動ホイールを含む移動プラットフォームと、
第１の端部で前記移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結されたロボット関節アームであって、複数の接続されたアームセグメントが前記移動プラットフォームと前記エンドエフェクタとの間にあり、前記エンドエフェクタがアダプタに連結され、前記アダプタが上側アダプタコネクタを含む、ロボット関節アームと、
前記上側アダプタコネクタに分離可能に連結するように構成された第１のデバイス下側コネクタを含む第１の３Ｄ測定デバイスであって、第１の電気信号を前記１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成された、第１の３Ｄ測定デバイスとを備え、
前記１つ以上のプロセッサが、前記電動ホイールの回転を制御し、前記アームセグメントの移動を制御し、前記第１の３Ｄ測定デバイスを動作させるように構成され、前記１つ以上のプロセッサが、少なくとも部分的に前記第１の電気信号に基づいて、前記オブジェクト表面上の第１の点の３Ｄ座標を決定するように更に構成された、システム。
【請求項２】
前記第１の３Ｄ測定デバイスが第１のデバイス上側コネクタを更に含み、
前記システムが、前記第１のデバイス下側コネクタに取外し可能に連結するように構成された、第２のデバイス下側コネクタを有する第２のデバイスを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２のデバイスが、前記第１の３Ｄ測定デバイスが３Ｄ座標を得るのを支援するように構成された、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２のデバイスが、レーザートラッカー及び１つ以上のプロセッサと協働して、前記第１の３Ｄ測定デバイスの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成された、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリである、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のデバイスが、光点の集合を有する６ＤＯＦターゲットアセンブリであり、前記６ＤＯＦターゲットアセンブリが、カメラバー及び１つ以上のプロセッサと協働して、前記第１の３Ｄ測定デバイスの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成され、前記カメラバーが空間を介して固定された２つのカメラを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２のデバイスが、第１のアセンブリカメラを含むカメラアセンブリであり、前記カメラアセンブリが、前記３Ｄ測定デバイス及び前記１つ以上のプロセッサと協働して、第１の例で測定された第１の点及び第２の例で測定された前記第１の点の３Ｄ座標を共通基準系に位置合わせするように構成された、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記カメラアセンブリが第２のアセンブリカメラを更に含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記アダプタが電気回路類を更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記アダプタが、前記ロボット関節アームと前記アダプタとの間で電気信号を渡すように構成された下側アダプタコネクタを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ロボット関節アームが、
継手の集合であって、前記継手の集合からの各継手が対応する回転軸を有し、各継手が、関連するアームセグメント又はエンドエフェクタに連結され、前記継手と前記関連するアームセグメントとの間、又は前記継手と前記エンドエフェクタとの間にアームセグメントが介在しない、継手の集合を更に含み、
前記継手の集合のうち第１の複数の前記継手が、前記対応する回転軸としての旋回軸を有する回り継手であり、前記複数の回り継手のそれぞれが、前記旋回軸を中心とした前記関連するアームセグメントの回転、又は前記旋回軸を中心とした前記エンドエフェクタの回転を生み出すように構成され、
前記継手の集合のうち第２の複数の前記継手が、前記対応する回転軸としてのヒンジ軸を有するヒンジ継手であり、前記複数のヒンジ継手のそれぞれが、前記ヒンジ軸に垂直な方向での前記関連するアームセグメントの回転、又は前記ヒンジ軸に垂直な方向での前記エンドエフェクタの回転を生み出すように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
複数の回り継手のそれぞれ及び複数のヒンジ継手のそれぞれに対するアームモータと、
複数の回り継手のそれぞれ及び複数のヒンジ継手のそれぞれに対する角度変換器とを更に備える、請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１５年５月６日付けの米国仮特許出願第６２／１５７，６７３号、２０１５年５月６日付けの米国仮特許出願第６２／１５７，６７９号、２０１５年５月６日付けの米国仮特許出願第６２／１５７，６８９号、２０１５年５月６日付けの米国仮特許出願第６２／１５７，６９８号、２０１５年５月６日付けの米国仮特許出願第６２／１５７，７０８号、２０１５年５月６日付けの米国仮特許出願第６２／１５７，７１７号、２０１５年５月６日付けの米国仮特許出願第６２／１５７，７２２号、２０１５年５月６日付けの米国仮特許出願第６２／１５７，７３０号、及び２０１６年３月３１日付けの米国仮特許出願第６２／３１５，８６１号の利益を主張し、それら全ての全内容を参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
本開示は、オブジェクトを検査して三次元（３Ｄ）座標を得る自動化方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
今日の寸法測定は、自動化されていない手持ち式の測定機器によって、又は自動化された固定の機器によって行われることがある。かかる手持ち式機器の例としては、構造化光スキャナなどの三角測量スキャナを含む。手持ち式機器の別の例は、オペレータが測定球（spherically mounted retroreflector）（ＳＭＲ）を持ち歩いてＳＭＲと接触している点の３Ｄ座標を判断する、レーザートラッカーである。自動化することができるが、適所で固定される機器の一例は、デカルトＣＭＭである。適所で固定される自動化機器の別の例は、三角測量スキャナなどの測定デバイスを保持するロボットである。
【０００４】
今日、地点間を移動しながら自動化寸法測定を実施する能力を有するシステムが必要とされている。かかる寸法測定は共通基準系において得られるべきである。更に、求められる測定位置へとデバイスが進むことを可能にする方法が必要とされている。
【０００５】
既存のラインスキャナ及びエリアスキャナはそれらの意図される目的に適しているが、自動化された寸法測定を作成する能力を有し、その結果を共通基準系で得るデバイスが必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの態様によれば、オブジェクトを測定するシステムは、表面を有するオブジェクトと、１つ以上のプロセッサと、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された複数の電動ホイールを含む移動プラットフォームと、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結されたロボット関節アームであって、複数の接続されたアームセグメントが移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間にあり、エンドエフェクタがアダプタに連結され、アダプタが上側アダプタコネクタを含む、ロボット関節アームと、上側アダプタコネクタを分離可能に連結するように構成された第１のデバイス下側コネクタを含む第１の３Ｄ測定デバイスであって、第１の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成された、第１の３Ｄ測定デバイスとを含み、１つ以上のプロセッサは、電動ホイールの回転を制御し、アームセグメントの移動を制御し、第１の３Ｄ測定デバイスを動作させるように構成され、１つ以上のプロセッサは、少なくとも部分的に第１の電気信号に基づいて、オブジェクト表面上の第１の点の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０００７】
これら及び別の利点並びに特徴は、以下の説明を図面と併せ読むことによってより明白になるであろう。
【０００８】
次に、図面を参照して実施形態が示されるが、それらの実施形態は、本開示の全範囲に関する限定と解釈されるべきではなく、いくつかの図面において符号は同様の番号が付けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】一実施形態による、移動プラットフォームを示す斜視図である。
【図１Ｂ】一実施形態による、移動プラットフォームを示す左側面図である。
【図１Ｃ】一実施形態による、移動プラットフォームを示す正面図である。
【図１Ｄ】一実施形態による、移動プラットフォームを示す上面図である。
【図２Ａ】一実施形態による、三角測量スキャナを含む移動プラットフォームを示す正投影図である。
【図２Ｂ】一実施形態による、電気及びコンピューティング系統を示すブロック図である。
【図２Ｃ】一実施形態による、自動車ホワイトボディ（ＢＩＷ：body-in-white）の内部を測定する移動プラットフォームを示す斜視図である。
【図３Ａ】一実施形態による、三角測量スキャナを保持するエンドエフェクタの一部分を示す拡大図である。
【図３Ｂ】一実施形態による、移動プラットフォーム上のロボット関節アームのエンドエフェクタ上にある電子部品ボックス及び三角測量スキャナを示す分解組立等角図である。
【図３Ｃ】一実施形態による、三角測量スキャナの拡大図である。
【図４】一実施形態による、光のラインを放射する三角測量スキャナの動作原理を示す概略図である。
【図５Ａ】２つの実施形態による、構造化光三角測量スキャナの動作原理を示す概略図である。
【図５Ｂ】２つの実施形態による、構造化光三角測量スキャナの動作原理を示す概略図である。
【図６Ａ】一実施形態による、６ＤＯＦスキャナの要素を示す概略図である。
【図６Ｂ】一実施形態による、レーザートラッカーの等角図である。
【図７Ａ】一実施形態による、ロボット関節アーム上の三角測量スキャナ及び６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリを示す分解組立等角図である。
【図７Ｂ】一実施形態による、三角測量スキャナ及び６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリを示す等角図である。
【図７Ｃ】一実施形態による、エンドエフェクタ及び６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ上の電子部品ボックスを示す分解組立等角図である。
【図７Ｄ】一実施形態による、エンドエフェクタ及び６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ上の電子部品ボックスを示す等角図である。
【図８Ａ】一実施形態による、カメラバーで見ることができるターゲットを有する触覚プローブを測定するのに使用されるカメラバーを示す図である。
【図８Ｂ】一実施形態による、カメラバーで見ることができるターゲットを有する三角測量エリアスキャナを測定するのに使用されるカメラバーを示す図である。
【図８Ｃ】一実施形態による、カメラバーで見ることができるターゲットを有する三角測量ラインスキャナを測定するのに使用されるカメラバーを示す図である。
【図９】一実施形態による、エンドエフェクタ上の三角測量スキャナ及び６ＤＯＦライトポイントターゲットアセンブリを示す等角図である。
【図１０Ａ】一実施形態による、三角測量スキャナに連結するように構成された分離可能なカメラアセンブリを含む等角図である。
【図１０Ｂ】一実施形態による、三角測量スキャナに取り付けられた分離可能なカメラアセンブリを示す正面図である。
【図１１Ａ】一実施形態による、３Ｄ座標を測定する方法を示す図である。
【図１１Ｂ】一実施形態による、３Ｄ座標を測定する方法を示す図である。
【図１１Ｃ】一実施形態による、３Ｄ座標を測定する方法を示す図である。
【図１１Ｄ】一実施形態による、３Ｄ座標を測定する方法を示す図である。
【図１１Ｅ】一実施形態による、３Ｄ座標を測定する方法を示す図である。
【図１１Ｆ】一実施形態による、３Ｄ座標を測定する方法を示す図である。
【図１１Ｇ】一実施形態による、３Ｄ座標を測定する方法を示す図である。
【図１２Ａ】一実施形態による、移動構造上の外部プロジェクタと協働して３Ｄ座標を測定する三角測量スキャナ及びカメラアセンブリを示す図である。
【図１２Ｂ】一実施形態による、第２の移動プラットフォーム上の外部プロジェクタと協働して３Ｄ座標を測定する三角測量スキャナ及びカメラアセンブリを示す図である。
【図１３Ａ】一実施形態による、移動構造上に搭載されたレーザートラッカーを示す図である。
【図１３Ｂ】一実施形態による、３Ｄプローブの位置及び配向に追随するレーザートラッカーを示す図である。
【図１３Ｃ】一実施形態による、６ＤＯＦターゲットを測定するレーザートラッカーを示す図である。
【図１３Ｄ】一実施形態による、新しい位置へと移動され、６ＤＯＦターゲットを測定して図１３Ｃのトラッカーと共通基準系におけるそのポーズを得る、レーザートラッカーを示す図である。
【図１３Ｅ】一実施形態による、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリを測定すると共に三角測量スキャナを用いてホワイトボディ内部を測定する、レーザートラッカーを示す図である。
【図１４Ａ】構成可能なアクティブランドマークとしての役割を果たすキオスクを示す概略図である。
【図１４Ｂ】実施形態によるキオスクの斜視図である。
【図１４Ｃ】実施形態によるキオスクの斜視図である。
【図１４Ｄ】実施形態によるキオスクの斜視図である。
【図１４Ｅ】実施形態によるキオスクの斜視図である。
【図１４Ｆ】実施形態によるキオスクの斜視図である。
【図１４Ｇ】実施形態によるキオスクの斜視図である。
【図１４Ｈ】実施形態によるキオスクディスプレイ上の画像を示す図である。
【図１４Ｉ】実施形態によるキオスクディスプレイ上の画像を示す図である。
【図１５】一実施形態による、三角測量エリアスキャナの斜視図である。
【図１６】一実施形態による、組立てライン上のオブジェクト、３Ｄ移動測定システム、及びキオスクの配置と相互作用を示す作業現場の平面図である。
【図１７Ａ】一実施形態による、電動プラットフォーム上に搭載された飛行時間（ＴＯＦ）スキャナ、２Ｄスキャナ、及びラップトップコンピュータを含む、３Ｄ移動測定システムを示す斜視図である。
【図１７Ｂ】一実施形態による、電動プラットフォーム上に搭載されたレーザートラッカー、２Ｄスキャナ、及びラップトップコンピュータを含む、３Ｄ移動測定システムを示す斜視図である。
【図１７Ｃ】一実施形態による、移動ロボットプラットフォーム上に搭載された三角測量エリアスキャナを示す斜視図である。
【図１７Ｄ】一実施形態による、移動ロボットプラットフォーム上に搭載された三角測量エリアスキャナのアレイを示す斜視図である。
【図１８Ａ】一実施形態による、ネットワークコンピュータによってリアルタイムで生成される工場の３Ｄ表現と相互作用することによって、遠隔オペレータが移動を制御することによって工場内で駆動される３Ｄ移動測定デバイスを示す平面図である。
【図１８Ｂ】一実施形態による、３Ｄ表現の変化を認識し、更新された３Ｄ情報をネットワークコンピュータに提供する、図１８Ａの３Ｄ移動測定デバイスを示す平面図である。
【図１９Ａ】一実施形態による、オペレータと、タブレットコンピュータ、拡張現実（ＡＲ）ヘッドセット、仮想現実（ＶＲ）ヘッドセット、ＶＲハンドコントローラ、及びＶＲコンソールコントローラを含む３Ｄ移動測定プラットフォームと共に使用されてもよいユーザインターフェースとを示す図である。
【図１９Ｂ】一実施形態による、オペレータと、タブレットコンピュータ、拡張現実（ＡＲ）ヘッドセット、仮想現実（ＶＲ）ヘッドセット、ＶＲハンドコントローラ、及びＶＲコンソールコントローラを含む３Ｄ移動測定プラットフォームと共に使用されてもよいユーザインターフェースとを示す図である。
【図１９Ｃ】一実施形態による、オペレータと、タブレットコンピュータ、拡張現実（ＡＲ）ヘッドセット、仮想現実（ＶＲ）ヘッドセット、ＶＲハンドコントローラ、及びＶＲコンソールコントローラを含む３Ｄ移動測定プラットフォームと共に使用されてもよいユーザインターフェースとを示す図である。
【図１９Ｄ】一実施形態による、オペレータと、タブレットコンピュータ、拡張現実（ＡＲ）ヘッドセット、仮想現実（ＶＲ）ヘッドセット、ＶＲハンドコントローラ、及びＶＲコンソールコントローラを含む３Ｄ移動測定プラットフォームと共に使用されてもよいユーザインターフェースとを示す図である。
【図１９Ｅ】一実施形態による、オペレータと、タブレットコンピュータ、拡張現実（ＡＲ）ヘッドセット、仮想現実（ＶＲ）ヘッドセット、ＶＲハンドコントローラ、及びＶＲコンソールコントローラを含む３Ｄ移動測定プラットフォームと共に使用されてもよいユーザインターフェースとを示す図である。
【図１９Ｆ】一実施形態による、オペレータと、タブレットコンピュータ、拡張現実（ＡＲ）ヘッドセット、仮想現実（ＶＲ）ヘッドセット、ＶＲハンドコントローラ、及びＶＲコンソールコントローラを含む３Ｄ移動測定プラットフォームと共に使用されてもよいユーザインターフェースとを示す図である。
【図２０】一実施形態による、いくつかの３Ｄ移動測定システムのうちいずれかと、組み合わせＶＲ／遠隔ＡＲモードで働くように構成された、ＶＲヘッドセットを着用しているオペレータを示す概略斜視図である。
【図２１】一実施形態による、基本の幾何学要素の集合を示す図である。
【図２２Ａ】一実施形態による、プレートの円筒状穴の代表的な測定を示す斜視図である。
【図２２Ｂ】一実施形態による、プレートの円筒状穴の代表的な測定を示す斜視図である。
【図２２Ｃ】一実施形態による、プレートの円筒状穴の代表的な測定を示す斜視図である。
【図２２Ｄ】一実施形態による、プレートの円筒状穴の代表的な測定を示す上面図である。
【図２２Ｅ】一実施形態による、プレートの円筒状穴の代表的な測定を示す上面図である。
【図２２Ｆ】一実施形態による、プレートの円筒状穴の代表的な測定を示す上面図である。
【図２３Ａ】一実施形態による、２つの分離された幾何学要素が関与する代表的な測定を示す斜視図である。
【図２３Ｂ】一実施形態による、２つの分離された幾何学要素が関与する代表的な測定を示す斜視図である。
【図２４Ａ】一実施形態による、幾何学要素の構築が関与する代表的な測定を示す斜視図である。
【図２４Ｂ】一実施形態による、幾何学要素の構築が関与する代表的な測定を示す斜視図である。
【図２５Ａ】一実施形態による、部品の平面、平面、及び円筒形の測定に基づいた部品上におけるｘ−ｙ−ｚ座標系の生成を示す斜視図である。
【図２５Ｂ】一実施形態による、部品の平面、平面、及び円筒形の測定に基づいた部品上におけるｘ−ｙ−ｚ座標系の生成を示す斜視図である。
【図２５Ｃ】一実施形態による、部品の平面、平面、及び円筒形の測定に基づいた部品上におけるｘ−ｙ−ｚ座標系の生成を示す斜視図である。
【図２５Ｄ】一実施形態による、部品の平面、平面、及び円筒形の測定に基づいた部品上におけるｘ−ｙ−ｚ座標系の生成を示す斜視図である。
【図２６】一実施形態による、幾何公差設計法（ＧＤ＆Ｔ）の一般記号を示す表である。
【図２７Ａ】一実施形態による、データム形体及びＧＤ＆Ｔ表記法を使用して寸法決めされた図２５Ａ〜２５Ｄの部品をそれぞれ示す正面図である。
【図２７Ｂ】一実施形態による、データム形体及びＧＤ＆Ｔ表記法を使用して寸法決めされた図２５Ａ〜２５Ｄの部品をそれぞれ示す右側面図である。
【図２８Ａ】一実施形態による、幾何形体特性の要素を示すブロック図である。
【図２８Ｂ】一実施形態による、検査手順における要素を示すブロック図である。
【図２９】一実施形態による、検査計画の作成及び検査の実行におけるステップを示すブロック図である。
【図３０】測定されるオブジェクトを特定する代替実施形態を示す斜視図である。
【図３１】一実施形態による、タブレット上のカメラを使用して検査計画の要素を教示する方法を示す斜視図である。
【図３２Ａ】一実施形態による、検査計画に含まれる幾何形体特性を選択する代替の方策について説明するブロック図である。
【図３２Ｂ】一実施形態による、検査計画に含まれる幾何形体特性を選択する代替の方策について説明するブロック図である。
【図３３】一実施形態による、測定を手動で実施して検査計画の要素を教示する方法を示す斜視図である。
【図３４】一実施形態による、検査計画の要素を教示するロボットシミュレーションの方法を示す概略斜視図である。
【図３５】一実施形態による、３Ｄ測定方法を示す注釈つき斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明は、例として図面を参照して、利点及び特徴と共に本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１Ａ〜図１Ｄはそれぞれ、移動ベースアセンブリ１１０、アーム電子部品アセンブリ１３０、及びロボット関節アーム１５０を含む、移動測定プラットフォーム１００の斜視図、左側面図、正面図、及び上面図を示している。多くの異なるタイプのホイールが、移動測定プラットフォーム１００を駆動するのに使用されてもよい。一実施形態では、２つの能動ホイールが移動測定プラットフォーム１００を推進するのに使用され、１つ以上の追加のホイールが構造を均衡させるのに使用される。他の実施形態では、追加の能動ホイールが使用されてもよい。使用されてもよいホイールのタイプとしては、単純なホイール、オムニホイール、及びメカーノホイールが挙げられる。一実施形態では、ホイール１１２Ａ、１１２Ｂは単純な能動ホイールであり、ホイール１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃ、及び１１４Ｄは、単純な受動の自動回転ホイールである。一実施形態では、能動ホイール１１２Ａ、１１２Ｂは、独立して動作し、前方に回転、後方に回転、及び適所で静止してもよい。両方のホイールが同じ速度で共に回動する場合、移動ロボットプラットフォーム１００は、ホイール回転方向にしたがって、前方又は後方に推進される。左ホイール１１２Ｂが適所で保持され、右ホイールがプラットフォームを前方に推進した場合、移動ロボットプラットフォーム１００は、上面図から分かるように、左ホイール１１２Ｂを中心にして反時計方向で回動する。左ホイール１１２Ｂが比較的低速で回動し、右ホイール１１２Ａが比較的高速で回動した場合、その作用によって、（上面図から分かるように）反時計方向で、ただし弧を描いてロボットが回動する。ホイール１１２Ａ、１１２Ｂの回転の速度及び方向を調節することによって、移動測定プラットフォーム１００は、任意の所望の経路を追随するように方向付けられてもよい。
【００１２】
一実施形態では、ロボット関節アーム１５０を含む移動測定プラットフォーム１００は、人間の周囲で安全に働くことができるタイプのロボットデバイスである、人に優しいロボットデバイスと見なされる。一実施形態では、移動プラットフォームの速度は１メートル／秒に制限され、この速度は、ドイツ国の法律による、人間を含む工場環境にある自律自動車の最大速度である。それに加えて、移動測定プラットフォーム１００は、障害物検出回避システムを含む。一実施形態では、障害物検出は、二次元（２Ｄ）スキャナ１１６Ａ、１１６Ｂによって提供される。一実施形態では、２Ｄスキャナは、ＳＩＣＫモデルＳ３００Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ安全レーザースキャナである。これらのスキャナは、２７０°の角度範囲にわたって水平面１１７における各角度の距離及び確度を測定する、光の水平面を放射する。２Ｄレーザースキャナ１１６Ａ、１１６Ｂは、移動ベースアセンブリ１１０の対角線方向で対向する角にあるので、スキャナは、３６０°全てにわたって潜在的な障害物に関する次元情報を得る。一実施形態では、水平面１１７は、障害物が最も多く検出される領域である床に近い。障害物が検出された場合、信号がシステム内のプロセッサに送られて、移動プラットフォームの移動を停止させる。それに加えて、人間が緊急停止ボタン１２２Ａを押して、移動プラットフォームの移動を停止してもよい。一実施形態では、ガラス又は他の透明表面が存在する場合、障害を回避するために超音波センサが提供されてもよい。一実施形態では、移動ベースアセンブリ１１０はオンオフスイッチ１２８を含む。また、インジケータ灯１１８Ａ、１１８Ｂ、１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、及び１２０Ｄを含む。
【００１３】
一実施形態では、ロボット関節アーム１５０は人間の周りで安全に使用される。一実施形態では、ロボット関節アーム１５０はＵｎｉｖｅｒｓａｌ  ＲｏｂｏｔｓモデルＵＲ１０である。他の実施形態では、ロボット関節アームは、Ｋｕｋａ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ、ＡＢＢ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ、ＦＡＮＵＣ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、又は別のロボットメーカーによって提供されるものである。ロボット関節アーム１５０は、人間の解剖学的構造に対応する、肩１５２、肘１７０、及び手首１８０を含む。一実施形態では、ロボット関節アーム１５０は、それぞれ角運動１５６、１６０、１７４、１８４、１８８、１９２によって二方向で、軸線１５５、１５９、１７３、１８３、１８７、１９１をそれぞれ中心にして回転するように構成された、６つの継手１５４、１５８、１７２、１８２、１８６、１９０を含む。
【００１４】
一実施形態では、アーム電子部品アセンブリ１３０はアーム電子部品ハウジング１３２を含む。一実施形態では、ロボット関節アーム１５０は、アームベース要素１５３を通して、ロボット関節アーム１５０のアーム電子部品ハウジング１３２の上面に搭載される。一実施形態では、ロボットアームアセンブリ１５０内部のケーブルは、アームベース要素１５３の外に出て、穴１３４を通り、アーム電子部品アセンブリ１３０に入る。アセンブリ１３０の内部で、ロボット関節アーム１５０からのケーブルは、図２Ｂに示されるように、制御ボックス及び教示ペンダント電子部品２５０へと送られる。
【００１５】
一実施形態では、ロボット関節アームは、第１の端部でアーム電子部品ハウジング１３２の上面に、第２の端部で、更に詳細に後述するような、３Ｄ測定デバイスを含むエンドエフェクタに取り付けられる。第１及び第２の端部の間には、複数の接続されたアームセグメント１６２、１７６がある。各継手アセンブリ１５７、１６１、１７５、１８５、１８９、１９３は、モータと角度測定デバイス、一般的には角度エンコーダとを含む。
【００１６】
ロボット関節アームは継手の集合を含む。各継手は対応する回転軸を有する。各継手は、関連するアームセグメントに連結されるか、又は継手と関連するアームセグメントとの間に介在するアームセグメントがない場合、エンドエフェクタに連結される。継手のいくつかは、対応する回転軸としての旋回軸を有する回り継手である。回り継手はそれぞれ、旋回軸を中心にして関連するアームセグメント又はエンドエフェクタの回転を生み出すように構成される。他の継手は、対応する回転軸としてのヒンジ軸を有するヒンジ継手であり、複数のヒンジ継手はそれぞれ、ヒンジ軸に垂直な方向で関連するアームセグメント又はエンドエフェクタの回転を生み出すように構成される。図２Ｂの例では、回り継手は１５４、１８６、及び１９０であり、対応する旋回軸は１５５、１８７、及び１９１である。ヒンジ継手は１５８、１７２、及び１８２であり、対応するヒンジ軸は１５９、１７３、及び１８３である。
【００１７】
教示ペンダント１４０用の物理的ハードウェアは、ケーブルを通して制御ボックスに接続される。一実施形態では、教示ペンダントハードウェア１４０は、アーム電子部品アセンブリ１３０に固定的に取り付けられる。別の実施形態では、教示ペンダント１４０は、アーム電子部品アセンブリの側面から除去され、オペレータの手で保持されてもよい。教示ペンダントは、ロボットアームアセンブリ１５０に規定の移動を実施する方法を教示するのに使用される。一実施形態では、教示ペンダント１４０は、ロボット関節アームのためのタッチスクリーンディスプレイ１４６と緊急停止ボタン１４２とを含む。ユーザは、緊急停止ボタンを押して、ロボット関節アームの移動を停止させてもよい。アーム電子部品アセンブリ１３０は、通気孔１３１と協働して冷却を行うファンを含んでもよい。
【００１８】
一実施形態では、移動測定プラットフォーム１００の全移動はシステムの１つ以上のプロセッサによって制御される。１つ以上のプロセッサは、ネットワークで利用可能なコンピュータプロセッサ２７０を含む、図２Ｂの要素２２０に示されるプロセッサのいずれかであってもよい。１つ以上のプロセッサはまた、要素２２０にあるもの以外のプロセッサを含んでもよい。一実施形態では、ホイール、ロボット関節アーム、及びエンドエフェクタ測定デバイスの移動を含む、移動測定プラットフォームの移動は全て、自律的に実施される。他の実施形態では、オペレータは、教示ペンダント１４０を使用して、ロボット関節アーム１５０を訓練して所望の移動を実施してもよい。
【００１９】
図２Ａは、電子部品インターフェースボックス２０７及び三角測量スキャナ２１０を含む、エンドエフェクタ２０５が追加されている点を除いて、移動測定プラットフォーム１００と同じである、移動測定プラットフォーム２００全体の等角図である。一実施形態では、三角測量スキャナ２１０は、コネクタ２１２を通して電子部品ボックス２０７に取外し可能に接続される。ロボット関節アーム１５０のモータは、図１Ａ〜図１Ｄとは異なる配向まで、アームセグメント及びエンドエフェクタを回動させている。肩１５２は前記と同じく位置付けられているが、肘はヒンジ軸を中心にして９０°回転させられ、手首は旋回軸を中心にして９０°回転させられている。例えば、比較的複雑な幾何学形状を有するオブジェクトの３Ｄ測定を行う際、図２Ｃに示されるような、自動車ホワイトボディ（ＢｉＷ）の内部。広範囲の３Ｄ測定を実施するため、プラットフォーム２００はほとんどの場合、複数の旋回継手及びヒンジ継手を提供する必要がある。例えば、ヒンジ継手及び回り継手の回転は、図２Ｃにおいて、測定される領域にアクセスするのに必須である。
【００２０】
図２Ｂは、移動測定プラットフォーム２００全体の電気及びコンピューティング系統２２０のブロック図である。移動ベースアセンブリ１１０は産業用ＰＣ（ＩＰＣ）２６２を含む。一実施形態では、ＩＰＣは、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）Ｃｏｒｅ（商標）ｉ７を含む、Ｂｅｃｋｈｏｆｆ  Ｃ６９２０−００５０  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃａｂｉｎｅｔである。電気及びコンピューティング系統２２０の他の電気デバイスとしては、２つのモータコントローラ２６４、入出力（Ｉ／Ｏ）バスカプラ及び端子２６６、マイクロコントローラ２６８、慣性測定ユニット、拡張慣性測定部（ＩＭＵ）２６９、２つの２Ｄスキャナコントローラ２７０、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）アクセスポイント２７２、セルラーゲートウェイ２７４、電池２７６、及び充電器２７８が挙げられる。ＩＰＣは、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス２８４を通じて、モータコントローラ２６４とデジタル情報を交換する。一実施形態では、モータコントローラは、ホイールを前方又は後方へと回動させることを可能にするＨブリッジを含む。モータコントローラ２６４はまた、角度エンコーダからＩＰＣ２６２にデータを送信する。各ホイール車軸に繋がれた角度エンコーダは、比較的正確な走行距離計測読取り値を提供する。一実施形態では、各ホイールは、モータ及びエンコーダを含む密閉部に取り付けられる。
【００２１】
一実施形態では、電池２７６は、図２Ｂに示されるような、系統内の複数のデバイスに２４ボルトを提供する。充電器２７８は、図１Ｂの電源アダプタ１２６を通してアクセスされる。別の実施形態では、別個の電池が、アーム電子部品アセンブリ１３０のロボット制御ボックス及び教示ペンダント２５０に電力を提供する。
【００２２】
Ｉ／Ｏバスカプラは、バス端子と協働してデジタルデータを送受信する。一実施形態では、Ｉ／Ｏバスカプラは、Ｂｅｃｋｈｏｆｆ  ＫＬ１４０８デジタル入力端子及びＢｅｃｋｈｏｆｆ  ＫＬ２４０８デジタル出力端子と協働する、Ｂｅｃｋｈｏｆｆ  ＢＫ５１５０ＣＡＮｏｐｅｎバスカプラである。デジタル入力及びデジタル出力端子は、２４ボルトで動作する８チャネル端子である。一実施形態では、デジタル出力信号は、デジタル出力チャネルを通じて、ブレーキ、信号灯、及び発音器（sound maker）に送信される。
【００２３】
一実施形態では、マイクロコントローラ２６８は、系統内のデジタルトラフィック及びトラブルシューティングの問題を監視するのに使用するウォッチドッグとして提供される。一実施形態では、マイクロコントローラは、オペレータによって使用されるタッチスクリーン又はキーパッドと統合される。
【００２４】
一実施形態では、ヘディング情報を提供する磁力計、並びに従来のＩＭＵに見られる加速度計及びジャイロスコープを含む、拡張ＩＭＵ２６９が提供される。それに加えて、ＩＭＵは、高度情報を提供する圧力センサを含んでもよい。一実施形態では、拡張ＩＭＵ部内に位置するプロセッサは、Ｋａｌｍａｎフィルタ又は他の類似の数学的方法を使用して、様々なセンサから得られた情報を融合して、時間に伴う位置及び配向情報の精度を改善する。一実施形態では、拡張ＩＭＵ２６９は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信リンクを通じて、ＩＰＣ２６２と通信する。一実施形態では、拡張ＩＭＵは、ｘ−ｉｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製のｘ−ＩＭＵである。
【００２５】
ＩＰＣ２６２は、３Ｄ測定デバイスロボット制御ボックス及び教示ペンダント２５０、２Ｄスキャナコントローラ２７０、ＷＬＡＮアクセスポイント２７２、及びセルラーゲートウェイ２７４を含むいくつかのデバイスと、イーサネット２８２を通じて通信する。２Ｄスキャナコントローラは、ＩＰＣに対するインターフェースを提供して、制御信号を２Ｄスキャナ１１６Ａ、１１６Ｂに送信し、水平角度の集合に対する背面距離情報を受信する。
【００２６】
ＷＬＡＮアクセスポイント２７２によって、スマートフォン、タブレット、又はラップトップコンピュータなどの無線デバイスを、通信チャネル２８８を介して、ＩＥＥＥ  ８０２．１１規格又は関連する規格（ＷｉＦｉ）を使用して移動測定プラットフォーム２００の有線ネットワークに接続することが可能になる。無線通信はまた、ブルートゥース（登録商標）送受信器２８７を使用して、ＩＥＥＥ  ８０２．１５１（ブルートゥース）規格を通じて可能である。一実施形態では、携帯電話などのデバイスは、３Ｇ／４ＧＬＴＥなどのセルラー通信チャネルを通じて無線通信を確立してもよい。一実施形態では、通信チャネル２７４はセルラーゲートウェイ２７４を使用して確立される。一実施形態では、セルラーゲートウェイはＳｉｅｒｒａ  ＷｉｒｅｌｅｓｓモデルＧＸ４００である。
【００２７】
いくつかの実施形態では、信号は、有線又は無線ネットワークのどちらかを通じて、３Ｄ測定デバイスからＩＰＣ２６２に直接送信される。一実施形態では、ケーブルは、いくつかの位置でロボット関節アーム１５０に留められ、次に穴１３４を通してＩＰＣ２６２に送られる。一部のロボットは、いくつかの信号を直接ロボットアームを通して送ることを可能にする。一実施形態では、信号は、３Ｄ測定デバイス電子部品２３０から、例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ、ＳＥＲＣＯＳ  ＩＩＩ、ＰＲＯＦＩＮＥＴ、ＰＯＷＥＲＬＩＮＫ、又はＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰであってもよい、リアルタイムバスに送られる。かかるリアルタイムバスは、自動化ネットワークの数十又は数百の他のデバイスに付帯してもよい。
【００２８】
図３Ａ〜図３Ｃは、コネクタ２１２を通して電子部品ボックス２０７に取り付けられた三角測量スキャナ２１０を含む、エンドエフェクタ２０５を有する移動測定システム２００の一部分を示している。エンドエフェクタ２０５は、ロボット関節アーム１５０の手首要素１８０に取り付けられる。三角測量スキャナ２１０は、カメラ５０８とプロジェクタ５１０とを含む。例示的実施形態では、プロジェクタ５１０は、オブジェクト表面上に投射される直線を生成する光源を使用する。光源は、例えば、レーザー、超放射発光ダイオード（ＳＬＤ）、白熱光、発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。投射光は、可視又は不可視であってもよいが、いくつかの事例では可視光の方が便利なことがある。カメラ５０８は、レンズと画像センサとを含む。画像センサは、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）二次元（２Ｄ）エリアセンサ、又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）２Ｄエリアセンサであってもよい感光性アレイであり、又は他の何らかのタイプのデバイスであってもよい。各画像センサは、複数の感光画素（ピクセル）の２Ｄアレイ（即ち、行、列）を備えてもよい。各ピクセルは、一般的に、光を電荷に変換する少なくとも１つの光検出器を含み、電荷はピクセルウェル内に格納され、電圧値として読み出される。電圧値は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）によってデジタル値に変換される。一般的に、ＣＭＯＳセンサチップの場合、ＡＤＣはセンサチップ内に収容される。一般的に、ＣＣＤセンサチップの場合、ＡＤＣは回路基板上のセンサチップ外部に含まれる。
【００２９】
プロジェクタ５１０及びカメラ５０８は、エンクロージャ２１８内に配設された電気回路２１９に電気的に連結される。電気回路２１９は、１つ以上のマイクロプロセッサと、デジタル信号プロセッサと、メモリと、他のタイプの信号調整及び／又は蓄積回路とを含んでもよい。
【００３０】
マーカー光源５０９は、プロジェクタ５１０からの光線と交差する光線を放射する。２つのビームが交差する位置は、スキャナ５００から試験中のオブジェクトまでの最適距離をユーザに示す。一実施形態では、エンドエフェクタ２０５上のカメラは、調査中のオブジェクト表面からの最適距離を特定するのを支援するために設けられる。別の実施形態では、システムは、更に詳細に後述するように、三角測量スキャナ５００をオブジェクト表面からの最適距離に移動するのに、その検査手順において他の情報を使用する。
【００３１】
図４は、プロジェクタ４５２０及びカメラ４５４０を含む、レーザーラインプローブ（ＬＬＰ）４５００の要素を示している。プロジェクタ４５２０は、パターン光源４５２１と投射レンズ４５２２とを含む。パターン光源は、ラインの形態の照明パターンを含む。投射レンズは、プロジェクタ透視中心と、プロジェクタ透視中心を通るプロジェクタ光軸とを含む。図４の例では、光線４５２４の中心放射線はプロジェクタ光軸と整列される。カメラ４５４０は、カメラレンズ４５４２と感光性アレイ４５４１とを含む。レンズは、カメラレンズ透視中心４５４４を通るカメラ光軸４５４３を有する。例示的なシステム４５００では、光束４５２４及びカメラレンズ光軸４５４４と整列されるプロジェクタ光軸は、パターン光源４５２１によって投射される光のライン４５２３に垂直である。換言すれば、ライン４５２３は、図４の紙面に対して垂直な方向である。ラインは、プロジェクタから第１の距離にあるオブジェクト表面４５１０Ａと、プロジェクタから第２の距離にあるオブジェクト表面４５１０Ｂである、オブジェクト表面に突き当たる。図４の紙面の上方又は下方の異なる高さにおいて、オブジェクト表面はプロジェクタから異なる距離にあってもよいことが理解される。光のラインは、表面４５１０Ａ（紙面内）と点４５２６で交差し、表面４５１０Ｂ（紙面内）と点４５２７で交差する。交点４５２６の場合、光線は、点４５２６からカメラレンズ透視中心４５４４を通って進んで、像点４５４６で感光性アレイ４５４１と交差する。交点４５２７の場合、光線は、点４５２７からカメラレンズ透視中心を通って進んで、像点４５４７で感光性アレイ４５４１と交差する。カメラレンズ光軸４５４４の位置に対する交点の位置を記録することによって、プロジェクタ（及びカメラ）からオブジェクト表面までの距離を、三角測量の原理を使用して決定することができる。プロジェクタから、図４の紙面内にはない光のライン上の点である、光のライン４５２６上の他の点までの距離は、同様に見出すことができる。
【００３２】
一実施形態では、感光性アレイ４５４１は、反射したレーザーストライプの方向でアレイの行又は列のどちらかを配置するように整列される。この場合、アレイの一方向に沿った光のスポットの位置は、図４のスポット４５４６及び４５４７の位置の差によって示されるような、オブジェクトまでの距離を決定するのに必要な情報を提供する。アレイ上の直交方向における光のスポットの位置は、レーザーラインの長さに沿って、光の面がオブジェクトとどこで交差するかを決定するのに必要な情報を提供する。
【００３３】
本明細書では、列及び行という用語は、感光性アレイに沿った第１の方向と、第１の方向に直交する第２の方向とを単に指すものと理解される。そのため、行及び列という用語は、本明細書で使用されるとき、感光性アレイ４５４１のメーカーによって提供される文書にしたがった行及び列を必ずしも指さないことがある。以下の考察において、行は、感光性アレイの表面上で紙の平面内にあるものと見なされる。列は、感光性アレイの表面上で、行に直交するものと見なされる。しかしながら、他の配置が可能である。
【００３４】
上述したように、スキャナからの光は、ラインパターンで投射されてライン全体で３Ｄ座標を収集してもよい。あるいは、スキャナからの光は、ある範囲を網羅するように投射されて、オブジェクト表面上のエリア全体で３Ｄ座標を得てもよい。一実施形態では、図３Ｃのプロジェクタ５１０は、ラインプロジェクタよりもむしろエリアプロジェクタである。エリア投射の場合の三角測量に関する説明が、図５Ａのシステム２５６０及び図５Ｂのシステム４７６０を参照して与えられる。最初に図５Ａを参照すると、システム２５６０は、プロジェクタ２５６２とカメラ２５６４とを含む。プロジェクタ２５６２は、ソース面上にあるパターン光源２５７０と投射レンズ２５７２とを含む。投射レンズは、いくつかのレンズ素子を含んでもよい。投射レンズは、レンズ透視中心２５７５とプロジェクタ光軸２５７６とを有する。光線２５７３は、パターン光源上の点２５７１からオブジェクト２５９０上のレンズ透視中心を通って進み、光は点２５７４でオブジェクトを遮る。
【００３５】
カメラ２５６４は、カメラレンズ２５８２と感光性アレイ２５８０とを含む。カメラレンズ２５８２は、レンズ透視中心２５８５と光軸２５８６とを有する。光線２５８３は、オブジェクト点２５７４からカメラ透視中心２５８５を通って進み、点２５８１で感光性アレイ２５８０を遮る。
【００３６】
透視中心を接続するラインセグメントは、図５Ａのベースライン２５８８及び図５Ｂのベースライン４７８８である。ベースラインの長さはベースライン長（２５９２、４７９２）と呼ばれる。プロジェクタ光軸とベースラインとの間の角度は、ベースラインプロジェクタ角（２５９４、４７９４）である。カメラ光軸（２５８３、４７８６）とベースラインとの間の角度は、ベースラインカメラ角（２５９６、４７９６）である。パターン光源（２５７０、４７７１）上の点が、感光性アレイ（２５８１、４７８１）上の点に対応することが分かっている場合、ベースライン長、ベースラインプロジェクタ角、及びベースラインカメラ角を使用して、点２５８５、２５７４、及び２５７５を接続する三角形の辺を決定し、したがって、測定システム２５６０の基準系に対するオブジェクト２５９０の表面上の点の表面座標を決定することが可能である。これを行うため、投射レンズ２５７２とパターン光源２５７０との間の小さい三角形の辺の角度が、レンズ２５７２と面２５７０との間の既知の距離、及び点２５７１と光軸２５７６及び面２５７０の交点との間の距離を使用して見出される。これらの小さい角度は、三角形の所望の角度を得るため、より大きい角度２５９６及び２５９４に対して適宜加算又は減算される。三角形２５７４−２５８５−２５７５の辺の長さを見出すのに等価の数学的方法を使用できること、又はオブジェクト２５９０表面の所望の座標を得るのに他の関連する三角形が使用されてもよいことが、当業者には明白となるであろう。
【００３７】
最初に図５Ｂを参照すると、システム４７６０は、システム４７６０がレンズを含まない点を除いて、図５Ａのシステム２５６０と類似している。システムは、プロジェクタ４７６２とカメラ４７６４とを含んでもよい。図５Ｂに示される実施形態では、プロジェクタは、光源４７７８と光変調器４７７０とを含む。レーザー光源は、図５Ｂの幾何学形状を使用して長距離にわたって焦点が合ったままであり得るので、光源４７７８はかかる光源であってもよい。光源４７７８からの光線４７７３は、点４７７１で光変調器４７７０に突き当たる。光源４７７８からの他の光線は、変調器表面上の他の位置で光変調器に突き当たる。一実施形態では、光変調器４７７０は、ほとんどの場合は光出力をある程度減少させることによって、放射光の出力を変化させる。このように、光変調器は、光変調器４７７０の表面にある、ここではパターン光源と呼ばれる光に対して光学パターンを付与する。光変調器４７７０は、例えば、ＤＬＰ又はＬＣＯＳ素子であってもよい。いくつかの実施形態では、変調器４７７０は反射性ではなく透過性である。光変調器４７７０から発する光は、仮想光透視中心４７７５から発するように見える。光線は、仮想光透視中心４７７５から発し、点４７７１を通過し、オブジェクト４７９０の表面の点４７７４まで進むように見える。
【００３８】
ベースラインは、カメラレンズ透視中心４７８５から仮想光透視中心４７７５まで延在するラインセグメントである。一般に、三角測量方法は、例えば、頂点４７７４、４７８５、及び４７７５を有する三角形の辺の長さを見出すことを伴う。これを行う方法は、ベースラインの長さ、ベースラインとカメラ光軸４７８６との間の角度、及びベースラインとプロジェクタ基準軸線４７７６との間の角度を見出すというものである。所望の角度を見出すため、追加のより小さい角度が見出される。例えば、カメラ光軸４７８６と光線４７８３との間の小さい角度は、レンズから感光性アレイまでの距離及びカメラ光軸からのピクセルの距離に基づいて、カメラレンズ４７８２と感光性アレイ４７８０との間の小さい三角形の角度の解を求めることによって見出すことができる。小さい三角形の角度は、次に、ベースラインとカメラ光軸との間の角度に加算されて、所望の角度が見出される。同様に、プロジェクタの場合、プロジェクタ基準軸線４７７６と光線４７７３との間の角度は、光源４７７７と光学変調の表面との既知の距離、及び基準軸線４７７６と光変調器４７７０の表面との交点からの４７７１におけるプロジェクタピクセルの距離に基づいて、これら２つのライン間における小さい三角形の角度の解を求めることによって見出される。この角度は、ベースラインとプロジェクタ基準軸線との間の角度から減算されて、所望の角度が得られる。
【００３９】
カメラ４７６４は、カメラレンズ４７８２と感光性アレイ４７８０とを含む。カメラレンズ４７８２は、カメラレンズ透視中心４７８５とカメラ光軸４７８６とを有する。カメラ光軸はカメラ基準軸線の一例である。数学的観点から見て、カメラレンズ透視中心を通るいずれの軸線も、三角測量に等しく簡単に使用されてもよいが、レンズに対する対称軸であるカメラ光軸は慣例的に選択される。光線４７８３は、オブジェクト点４７７４からカメラ透視中心４７８５を通って進み、点４７８１で感光性アレイ４７８０を遮る。当業者には明白となるように、他の等価の数学的方法が、三角形４７７４−４７８５−４７７５の辺の長さに対する解を求めるのに使用されてもよい。
【００４０】
本明細書に記載する三角測量方法は良く知られているが、完全を期すため、いくつかの追加の技術情報が以下に与えられる。各レンズ系は入射瞳と射出瞳とを有する。入射瞳は、一次光学系の観点から見て、光がそこから発するように見える点である。射出瞳は、レンズ系から感光性アレイへと進む際に光がそこから発するように見える点である。多重素子レンズ系の場合、入射瞳及び射出瞳は必ずしも一致せず、入射瞳及び射出瞳に対する光線の角度は必ずしも同じではない。しかしながら、透視中心をレンズの入射瞳と見なし、次に、光線が直線に沿って進み続けて光源又は像面を遮るように、レンズから光源又は像面までの距離を調節することによって、モデルを単純化することができる。このように、単純で広く使用されている、図５Ａに示されるモデルが得られる。本明細書は光の挙動の良好な一次近似を提供しているが、図５Ａのモデルを使用して計算された位置に対して光線を僅かに変位させる可能性があるレンズ収差を考慮して、追加の精密補正を行うことができることが理解されるべきである。ベースライン長、ベースラインプロジェクタ角、及びベースラインカメラ角が一般に使用されるが、これらの量が必要とされることは、本明細書で与えられる説明の一般性を損なうことなく、他の類似しているが僅かに異なる公式が適用されてもよいという可能性を排除するものではないことが理解されるべきである。
【００４１】
いくつかの場合、スキャナシステムは、プロジェクタに加えて２つのカメラを備えてもよい。他の場合、三角測量システムは２つのカメラのみを使用して構築されてもよく、その場合、カメラはオブジェクト上又は環境中における光の点を撮像するように構成される。２つのカメラが使用される場合、プロジェクタの有無に関わらず、２つのカメラ間のベースラインを使用して、カメラ画像間で三角測量が実施されてもよい。この場合、三角測量は、図５Ａを参照して、プロジェクタ２５６２をカメラに置き換えて理解されてもよい。
【００４２】
いくつかの場合、有利には、異なるタイプのスキャンパターンが組み合わされて、より良好な性能が少ない時間で得られてもよい。例えば、一実施形態では、高速測定方法は、三次元座標データが一回の撮影で得られてもよい、二次元コード化パターンを使用する。コード化パターンを使用する方法では、例えば、異なる文字、異なる形状、異なる厚さ若しくはサイズ、又は異なる色を使用して、コード化された要素又はコード化された特徴としても知られる特有の要素が提供されてもよい。かかる特徴は、点２５７１と点２５８１の整合を可能にするのに使用されてもよい。パターン光源２５７０上のコード化された特徴は、感光性アレイ２５８０上で特定されてもよい。
【００４３】
コード化パターンを使用することの利点は、オブジェクト表面の点に関する三次元座標が迅速に取得できることである。しかしながら、ほとんどの場合、上述したような正弦移相の方策など、連続的な構造化された光の方策がより正確な結果をもたらす。したがって、ユーザは、有利には、所望の精度にしたがって異なる投射方法を使用して、特定のオブジェクト又は特定のオブジェクトエリア若しくは特徴を測定することを選んでもよい。プログラマブルパターン光源を使用することによって、かかる選択が簡単に行われてもよい。
【００４４】
レーザーラインスキャナによって放射されるラインは、直線状の投射でオブジェクトと交差する。オブジェクト上でトレースされる照明形状は二次元である。対照的に、光の二次元パターンを投射するプロジェクタは、三次元のオブジェクト上に照明形状を作り出す。レーザーラインスキャナと構造化光スキャナとを区別する１つの方法は、構造化光スキャナを、少なくとも３つの非共線パターン要素を含むタイプのスキャナとして規定することである。二次元コード化された光のパターンの場合、３つの非共線パターン要素はそれらのコードによって認識可能であり、それらは二次元で投射されるので、少なくとも３つのパターン要素が非共線でなければならない。正弦繰返しパターンなどの周期的パターンの場合、各正弦周期は複数のパターン要素を表す。複数の周期的パターンが二次元に存在するので、パターン要素は非共線でなければならない。対照的に、光のラインを放射するレーザーラインスキャナの場合、パターン要素の全てが直線上にある。ラインは幅を有し、ライン断面の終わりは信号ピークよりも光出力が少ないことがあるが、ラインのこれらの態様は、オブジェクトの表面座標を見出す際に別々に求められないので、別個のパターン要素を表すものではない。ラインは複数のパターン要素を含むことがあるが、これらのパターン要素は共線である。
【００４５】
上述の説明は、３つ以上のパターン要素が共線であるか否かに基づいて、ラインスキャナとエリア（構造化光）スキャナを区別することに留意すべきであるが、この基準の意図は、エリア及びラインとして投射されるパターンを区別することである点に留意すべきである。結果的に、一次元パターンが曲線状にされてもよいものの、単一の経路のみに沿った情報を有する直線状で投射されるパターンはラインパターンのままである。
【００４６】
上述したように、ＬＬＰ又はエリアスキャナをＡＡＣＭＭと共に使用して、ＬＬＰ又はエリアスキャナの位置及び配向が得られてもよい。ＬＬＰを用いた別の測定方法は、ＬＬＰをＡＡＣＭＭから除去し、それを手で保持するというものである。オブジェクトに対するＬＬＰ又はエリアスキャナの位置及び配向は、共通して観察された特徴に基づいて、複数のスキャンを共に位置合わせすることによって決定されてもよい。
【００４７】
また、ラインスキャナ又はエリアスキャナであってもよいスキャナ２５００を、図６Ａに示されるような６ＤＯＦ（自由度）レーザートラッカー９００と共に使用することが知られている。スキャナ２５０５は、一実施形態では、光の二次元パターン（構造化された光）を投射する、プロジェクタ２５２０を含む。かかる光は、投射レンズ透視中心から発し、オブジェクト２５２８と交差するまで外側に拡張するパターンで進む。このタイプのパターンの例は、上述したようなコード化パターン又は周期的パターンである。あるいは、プロジェクタ２５２０は、光の一次元パターンを投射することによって、ＬＬＰ又はラインスキャナとして挙動してもよい。
【００４８】
図６Ｂに示される例示的なレーザートラッカーシステム４００５は、レーザートラッカー４０１０と、再帰反射器ターゲット４０２６と、光学補助ユニットプロセッサ４０５０と、光学補助コンピュータ４０６０とを備える。レーザートラッカー４０１０の例示的なジンバルで支持されたビームステアリングメカニズム４０１２は、アジマスベース４０１６上に搭載され、アジマス軸線４０２０を中心にして回転する天頂キャリッジ４０１４を備える。ペイロード４０１５は、天頂キャリッジ４０１４上に搭載され、天頂軸線４０１８を中心にして回転する。天頂軸線４０１８及びアジマス軸線４０２０は、トラッカー４０１０の内部で、一般的には距離測定の原点であるジンバル点４０２２で直交して交差する。レーザービーム４０４６は、仮想的にジンバル点４０２２を通り、天頂軸線４０１８に直交して向けられる。換言すれば、レーザービーム４０４６は,天頂軸線４０１８にほぼ直交すると共にアジマス軸線４０２０を通る面内にある。出射するレーザービーム４０４６は、天頂軸線４０１８を中心にしてペイロード４０１５を回転させ、アジマス軸線４０２０を中心にして天頂キャリッジ４０１４を回転させることによって、所望の方向に向けられる。天頂角度エンコーダは、トラッカーの内部にあり、天頂軸線４０１８に対して整列された天頂機械軸線に取り付けられる。アジマス角度エンコーダは、トラッカーの内部にあり、アジマス軸線４０２０に対して整列されたアジマス機械軸線に取り付けられる。天頂及びアジマス角度エンコーダは、天頂及びアジマス回転角を比較的高精度まで測定する。出射するレーザービーム４０４６は、例えば、上述したような測定球（ＳＭＲ）であってもよい、再帰反射器ターゲット４０２６へと進む。ジンバル点４０２２と再帰反射器４０２６との間のラジアル距離、天頂軸線４０１８を中心にした回転角、及びアジマス軸線４０２０を中心にした回転角を測定することによって、再帰反射器４０２６の位置が、トラッカーの球座標系内で見出される。
【００４９】
出射するレーザービーム４０４６は、後述するような１つ以上のレーザー波長を含んでもよい。明瞭かつ単純にするため、以下の考察において、図６Ｂに示される種類のステアリングメカニズムが仮定される。しかしながら、他のタイプのステアリングメカニズムが可能である。例えば、レーザービームを、アジマス軸線及び天頂軸線を中心にして回転するミラーで反射させることが可能である。ステアリングメカニズムのタイプに関わらず、本明細書に記載する技術が適用可能である。
【００５０】
通常の３つではなく６つの自由度を測定するのに、いくつかのレーザートラッカーが利用可能であり、又は提案されてきた。例示的な６自由度（６ＤＯＦ）システムが、Ｂｒｉｄｇｅｓらの米国特許第７，８００，７５８号（７５８号）、Ｂｒｉｄｇｅｓらの米国特許第８，５２５，９８３号（９８３号）、Ｐｅｔｔｅｒｓｅｎらの米国特許第６，１６６，８０９号（８０９号）、Ｌａｕの米国特許出願公開第２０１０／０１４９５２５号（５２５号）に記載されており、これら全ての内容を参照により組み込む。６ＤＯＦシステムは、３つの配向自由度並びに３つの位置自由度（即ち、ｘ、ｙ、ｚ）の測定を提供する。
【００５１】
図６Ａは、６ＤＯＦレーザートラッカー９００と併用される６ＤＯＦスキャナ２５００の一実施形態を示している。６ＤＯＦレーザートラッカー９００は、光線７８４を６ＤＯＦスキャナ２５００上の再帰反射器２５１０、２５１１に送信する。６ＤＯＦトラッカー９００は、トラッカー内の距離計（図示なし）を用いてトラッカー９００からスキャナ２５００までの距離を測定し、距離計は、角度エンコーダ（図示なし）などの２つの角度変換器を使用して、トラッカー９００から６ＤＯＦスキャナ２５００までの２つの角度を測定する。６ＤＯＦスキャナ２５００は、本体２５１４と、１つ以上の再帰反射器２５１０、２５１１と、スキャナカメラ２５３０と、スキャナ光プロジェクタ２５２０と、光電気ケーブル２５４６と、光電池２４４４と、アンテナ２５４８と、電子部品回路基板２５４２とを含む。アンテナ２５４８が存在する場合、６ＤＯＦスキャナ２５００と、レーザートラッカー９００及び外部コンピュータなどの他のコンピューティングデバイスとの間に無線通信を提供する。スキャナプロジェクタ２５２０及びスキャナカメラ２５３０は共に、工作物２５２８の三次元座標を測定するのに使用される。カメラ２５３０は、カメラレンズ系２５３２と感光性アレイ２５３４とを含む。感光性アレイ２５３４は、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳアレイであってもよい。スキャナプロジェクタ２５２０は、投射レンズ系２５２３とパターン光源２５２４とを含む。パターン光源は、光の点、光のライン、又は光の構造化（二次元）パターンを放射してもよい。スキャナ光源が光の点を放射する場合、点は、例えば移動ミラーを用いてスキャンされて、線又は線のアレイが作成されてもよい。スキャナ光源が光のラインを放射する場合、線は、例えば移動ミラーを用いてスキャンされて、ラインのアレイが作成されてもよい。一実施形態では、パターン光源は、ＬＥＤ、レーザー、又は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のデジタル光プロジェクタ（ＤＬＰ）、液晶素子（ＬＣＤ）若しくは液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）素子などのデジタルマイクロミラー素子（ＤＭＤ）で反射される他の光源であってもよく、又は反射モードではなく伝送モードで使用される類似の素子であってもよい。パターン光源はまた、単一パターン又は複数パターンを有してもよいスライドパターン、例えばクロムオンガラススライドであってもよく、スライドは必要に応じて定位置から出し入れされる。レーザートラッカーが様々な方向から６ＤＯＦスキャナを追跡することによって、６ＤＯＦプロジェクタ２５００によって光が投射されてもよい方向の柔軟性を高められるようにするため、再帰反射器２５１１などの追加の再帰反射器が、第１の再帰反射器２５１０に追加されてもよい。
【００５２】
工作物２５２８の三次元座標は、三角測量の原理を使用して、スキャナカメラ２５３０によって測定される。スキャナ光源２５２０によって放射される光のパターン及び感光性アレイ２５３４のタイプに応じて、いくつかの方法で三角測量測定が実現されてもよい。例えば、スキャナ光源２５２０によって放射される光のパターンが、スキャンされてラインの形状になる光のライン又は光の点である場合、また感光性アレイ２５３４が二次元アレイである場合、二次元アレイ２５３４のうち一次元は、工作物２５２８の表面上における点２５２６の方向に対応する。二次元アレイ２５３４の他方の次元は、スキャナ光源２５２０からの点２５２６の距離に対応する。したがって、スキャナ光源２５２０によって放射される光のラインに沿った各点２５２６の三次元座標は６ＤＯＦスキャナ２５００の局所基準系に対して分かる。６ＤＯＦスキャナの６自由度は、７５８号特許に記載されている方法を使用して、６ＤＯＦレーザートラッカーによって分かる。６自由度から、スキャンされた光のラインの三次元座標がトラッカーの基準系で見出されてもよく、それが次に、例えばレーザートラッカーで工作物上の３つの点を測定することによって、工作物２５２８の基準系に変換されてもよい。
【００５３】
６ＤＯＦスキャナ２５００を移動測定プラットフォーム２００のエンドエフェクタ２０５によって移動させた場合、スキャナ光源２５２０によって放射されるレーザー光のラインは、工作物２５２８の表面を「塗る」ことによって、表面全体の三次元座標が得られるような形で移動させられてもよい。また、光の構造化パターンを放射するスキャナ光源２５２０を使用して、工作物の表面を「塗る」ことも可能である。あるいは、光の構造化パターンを放射するスキャナ２５００を使用した場合、６ＤＯＦスキャナを三脚又は器具台上に搭載することによって、より正確な測定値が得られてもよい。例えば、スキャナ光源２５２０によって放射される構造化された光パターンは、工作物２５２８の表面全体で正弦的に変動する照射量をそれぞれ有するフリンジのパターンを含んでもよい。一実施形態では、正弦曲線は３つ以上の位相値でシフトされる。３つ以上の位相値それぞれに対してカメラ２５３０の各ピクセルによって記録される振幅レベルは、正弦曲線上の各ピクセルの位置を提供するのに使用される。この情報は、各点２５２６の三次元座標を決定する助けとするのに使用される。別の実施形態では、構造化された光は、カメラ２５３０が収集した複数ではなく単一の画像フレームに基づいて、三次元座標を決定するのに評価されてもよい、コード化パターンの形態であってもよい。コード化パターンを使用することで、６ＤＯＦスキャナ２５００を妥当な速度において手で移動させながら、比較的正確に測定することが可能になってもよい。
【００５４】
いくつかの場合、６ＤＯＦスキャナ２５００に取り付けられた光触覚プローブ２５５０を使用して、縁部又は穴などの特徴を測定するのが有利である。図６Ａの触覚プローブ２５５０は、プローブ延長アセンブリ２５５０の一部である、プローブ先端２５５４などを含む。一実施形態では、プロジェクタ２５２０はレーザービームを送信して、測定される領域を照明する。
【００５５】
上述したように、レーザートラッカー９００は、距離及び２つの角度を測定して、６ＤＯＦスキャナ２５００の位置自由度（ｘ、ｙ、ｚ）を決定する。６ＤＯＦスキャナ２５００の３つの配向自由度を決定する、多くの可能な方法がある。これらの方法については更に詳細に後述する。
【００５６】
図７Ａ及び図７Ｂはそれぞれ、三角測量スキャナ２１０に連結された分離可能な６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０の、等角分解組立図及び等角図である。図７Ａは、三角測量スキャナ２１０に連結するように構成された、分離可能な６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０の等角図である。連結は、機械的及び電気的インターフェース２１６によって行われる。電気的インターフェース２１６は、この場合は上側スキャナコネクタ２１６Ａである第１の部分２１６Ａと、この場合は下側６ＤＯＦトラッカーアセンブリコネクタ２１６Ｂである第２の部分２１６Ｂという２つの部分を含む。第１の部分及び第２の部分は互いに連結して、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０に対して固定の位置及び配向でスキャナ２１０を保持する。
【００５７】
６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０は、レーザートラッカー４０１０と協働して、アセンブリ７１０の６自由度を決定する。６自由度は、図６Ｂを参照して上述したようにトラッカーが決定する、３つの並進自由度（例えば、ｘ、ｙ、ｚ）を含む。トラッカーはまた、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０との協働作用によって、３つの配向自由度（例えば、ピッチ角、ロール角、及びヨー角）を決定する。かかる６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリは、例えば、全て上記で本明細書に組み込んだ、７５８号、９８３号、８０９号特許、及び５２５号特許出願に記載されているような、様々なタイプのうちのいずれかであってもよい。接続された６ＤＯＦアクセサリ７１０及びスキャナ２１０の６自由度を測定することによって、トラッカーは、オブジェクトに対するスキャナ２１０の位置及び配向を追跡し、それによって、複数のラインスキャン又はエリアスキャンの比較的単純で正確な位置合わせを可能にすることができる。一実施形態では、プローブ先端７１８はプローブカプラー７１９に取り付けられる。トラッカーは、測定された６自由度に基づいて、プローブ先端７１８の３Ｄ座標を決定する。
【００５８】
一実施形態では、レーザートラッカー４０１０は、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０及びプロセッサと協働して、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０の６自由度を決定する。一実施形態では、レーザートラッカー４０１０は、一実施形態ではキューブコーナー再帰反射器である再帰反射器ターゲットを含んでもよい、６ＤＯＦターゲット７１０に光線を送信する。６ＤＯＦターゲットを広範囲の角度から便利に見られるように、複数の６ＤＯＦターゲット７２０の集合が提供されてもよい。再帰反射器から戻ってくる光の第１の部分は、レーザートラッカー４０１０の距離計へと進んで、トラッカーから再帰反射器までの距離を決定し、光の第２の部分は、再帰反射器上における光線の位置を示す電気位置信号を生成する、トラッカー位置検出器へと進む。１つの動作モードでは、位置検出器は、光線を再帰反射器上で中央に保つように操縦するモータを含む制御系に電気信号を提供し、それによって再帰反射器が移動させられるのを追跡することが可能になる。それに加えて、上述したように、トラッカーは、角度エンコーダなどの角度変換器を使用して、レーザービームの方向を指定する２つの角度を提供する。これら２つの角度と、距離計によって提供される距離とを用いて、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０に対する三次元自由度が得られる。６ＤＯＦターゲットからの信号は、データの処理及び同期のため、電気ユニット７３０に送信されてもよい。一実施形態では、電気信号は、コネクタ７１２及びケーブル７１４を通して、電気処理ユニット７３０に、又はそこから電子部品ボックス７０７に送信されてもよい。
【００５９】
上述したように、例えば、７５８号、９８３号、８０９号特許、及び５２５号特許出願で教示されたように、３つの配向自由度を決定する多くの方法が可能である。これらは、（１）トラッカー６ＤＯＦターゲット上における複数の光源の位置を、レーザートラッカー上のカメラで測定して、３つの配向自由度を決定することと、（２）キューブコーナー再帰反射器上でマークされたラインを測定して、３つの配向自由度を決定することと、（３）キューブコーナー再帰反射器の開口部を通る光を測定して、ピッチ角及びヨー角を決定すると共に、傾斜角を測定してロール角を決定することとを含む、方法を開示している。３つの配向自由度を測定する他の多くの方法が可能であり、３つの配向自由度を測定する任意の方法が、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０と共に使用されてもよい。
【００６０】
後述する方法の予備ステップは、スキャナ２１０及び６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０の共通基準系を得るものである。かかる予備ステップは、メーカーの工場で、又はオペレータによって、又はメーカー指定の手順を行うことによって実施されてもよい。共通基準系は、例えば、スキャナ２１０及びカメラアセンブリ７１０を用いて共通の特徴を見て、次に最小二乗最適化手順を行って、観察された特徴を整合することによって得ることができる。かかる方法は当該分野で良く知られており、これ以上は考察しない。
【００６１】
一実施形態では、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０は、インターフェース部７１９を通して６ＤＯＦターゲット７２０の集合に接続する、触覚プローブ７１８を更に含む。インターフェース部は、異なる触覚プローブ７１８の便利な取付け及び取外しを提供してもよい。また、プローブがオブジェクトに触れた瞬間に測定を行う「タッチプローブ」など、特別なタイプのプローブに必要な電気的機能性を提供してもよい。
【００６２】
一実施形態では、三角測量スキャナ２１０は除去され、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０が電子部品ボックス２０７に直接、又はロボット関節アーム１５０の最終継手上の機械的カプラーに直接取り付けられる。この配置は図７Ｃ及び図７Ｄに示されている。
【００６３】
図８Ａは、カメラバー５１１０及びプローブアセンブリ５１４０を含む、三次元触覚プロービングシステム５１００の斜視図である。カメラバーは、装填構造５１１２と少なくとも２つの三角測量カメラ５１２０、５１２４とを含む。また、任意のカメラ５１２２を含んでもよい。カメラはそれぞれ、例えば、図５Ａのレンズ２５６４に示されるように、レンズと感光性アレイとを含む。任意のカメラ５１２２は、カメラ５１２０、５１２４に類似してもよく、又はカラーカメラであってもよい。プローブアセンブリ５１４０は、ハウジング５１４２と、光５１４４の集合と、任意のペデスタル（脚）５１４６と、シャフト５１４８と、スタイラス５１５０と、プローブ先端５１５２とを含む。光５１４４の位置は、プローブ先端５１５２に対して分かっている。光５１４４は、発光ダイオードなどの光源であってもよく、又は外部光源から照明されてもよい反射スポットであってもよい。工場又は現場補正手順が、これらの位置を見出すのに使用されてもよい。シャフトは、オペレータのためのハンドルとして使用されてもよく、又は代替のハンドルが設けられてもよい。
【００６４】
カメラバー５１１０のカメラ５１２０、５１２４によって収集された画像データの三角測量を使用して、カメラバーの基準系内における各光５１４４の点の三次元座標が見出される。本書全体を通して、また特許請求の範囲において、「基準系」という用語は、「座標系」という用語と同義と見なされる。当該分野で良く知られている数学的計算を使用して、カメラバーの基準系内におけるプローブ先端の位置が見出される。プローブ先端５１５２をオブジェクト５１６０と接触させることによって、オブジェクト上の表面点を測定することができる。
【００６５】
電気系統５１０１は、電気回路基板５１０２と外部コンピュータ５１０４とを含んでもよい。外部コンピュータ５１０４はコンピュータのネットワークを備えてもよい。電気系統５１０１は、図８Ａの構成要素の内部又は外部のどちらかに、表面上の点の三次元座標を得るのに必要な測定及び計算を実施する、有線及び無線部分を含んでもよい。一般に、電気系統５１０１は、例えばコンピュータ、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又はデジタル信号処理（ＤＳＰ）ユニットであってもよい、１つ以上のプロセッサを含む。
【００６６】
図８Ｂは、カメラバー５１１０及びスキャナアセンブリ５２４０を含む、三次元エリアスキャニングシステム５２００の斜視図である。カメラバーについては図８Ａを参照して上述した。スキャナアセンブリ５２４０は、ハウジング５１４２と、光５１４４の集合と、任意のペデスタル５１４６と、シャフト５１４８と、プロジェクタ５２５２と、カメラ５２５４とを含む。ハウジング５１４２、光５１４４、任意のペデスタル５１４６、及びシャフト５１４８の特性は、図８Ａを参照して上述した。プロジェクタ５２５２はオブジェクト５１６０上に光を投射する。プロジェクタ５２５２は、様々なタイプ、例えばＬＥＤ、レーザー、又は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のデジタル光プロジェクタ（ＤＬＰ）、液晶素子（ＬＣＤ）若しくは液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）素子などのデジタルマイクロミラー素子（ＤＭＤ）で反射される他の光源であってもよい。投射された光は、単一パターン又は複数パターンを有してもよいスライドパターン、例えばクロムオンガラススライドを通して送信される光から得られるものであってもよく、スライドは必要に応じて定位置から出し入れされる。プロジェクタ５２５２は、光５２６２をオブジェクト５１６０上のエリア５２６６内に投射する。照明されたエリア５２６６の一部分がカメラ５２５４によって撮像されて、デジタルデータが得られてもよい。
【００６７】
デジタルデータは、スキャナアセンブリ５２４０内の電気回路類を使用して部分的に処理されてもよい。部分的に処理されたデータは、電気回路基板５２０２及び外部コンピュータ５２０４を含む電気系統５２０１に提供されてもよい。外部コンピュータ５２０４はコンピュータのネットワークを備えてもよい。電気系統５２０１は、図８Ｂの構成要素の内部又は外部のどちらかに、表面５１６０上の点の三次元座標を得るのに必要な測定及び計算を実施する、有線及び無線部分を含んでもよい。一般に、電気系統５２０１は、例えばコンピュータ、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又はデジタル信号処理（ＤＳＰ）ユニットであってもよい、１つ以上のプロセッサを含む。計算の結果は、カメラバー基準系における一連の座標であり、その基準系は次に、所望に応じて別の基準系へと変換されてもよい。
【００６８】
図８Ｃは、カメラバー５１１０及びスキャナアセンブリ５３４０を含む、三次元ラインスキャニングシステム５３００の斜視図である。カメラバーについては図８Ａを参照して上述した。スキャナアセンブリ５３４０は、ハウジング５１４２と、光５１４４の集合と、任意のペデスタル５１４６と、シャフト５１４８と、プロジェクタ５３５２と、カメラ５３５４とを含む。ハウジング５１４２、光５１４４、任意のペデスタル５１４６、及びシャフト５１４８の特性は、図８Ａを参照して上述した。プロジェクタ５３５２はオブジェクト５１６０上に光を投射する。プロジェクタ５３５２は、光のストライプを生成する光源、例えばシリンダレンズ若しくはパウエルレンズを通して送信されるレーザーであってもよく、又は図８Ｂを参照して上述したような、２Ｄパターンを投射する能力をやはり有するＤＬＰ又は類似のデバイスであってもよい。プロジェクタ５３５２は、ストライプ５３６６状の光５３６２をオブジェクト５１６０上に投射する。オブジェクト上のストライプパターンの一部分がカメラ５３５４によって撮像されて、デジタルデータが得られる。デジタルデータは、例えば電気構成要素５２０１を使用して、図８Ｂを参照して記載したのと同様の方法で処理されてもよい。計算の結果は、カメラバー基準系におけるオブジェクト表面の一連の三次元座標であり、その基準系は次に、所望に応じて別の基準系へと変換されてもよい。
【００６９】
図９は、手持ち式三角測量スキャナ２１０に連結された分離可能な６ＤＯＦターゲットアセンブリ９１０の等角図である。６ＤＯＦターゲットアセンブリ９１０上のターゲットは、図８Ａ〜図８Ｃのカメラバー５１１０などのカメラバーを用いて測定されてもよい。あるいは、６ＤＯＦターゲットアセンブリ上のターゲットは、環境中で別個に装填された、即ち共通のバーに取り付けられていない、２つ以上のカメラを用いて測定されてもよい。カメラバーは、カメラバーベースラインによって離された２つ以上のカメラを含んでもよい。三角測量が、２つのカメラによって得られたターゲットの画像に対して適用されて、６ＤＯＦターゲットアセンブリ及びスキャナ２１０の６自由度が決定される。カメラバーベースライン及びカメラバーにおけるカメラの配向など、追加の幾何学情報が、プロセッサによって三角測量計算で使用される。
【００７０】
一実施形態では、６ＤＯＦターゲットアセンブリ９１０は、光点９２０の集合と、エンクロージャ９３０と、触覚プローブ９１８とを含む。一実施形態では、光点９２０の集合は、構造９１２に直接搭載されたいくつかの点９２２と、ペデスタル９２６に搭載された他の光点９２４とを含む。一実施形態では、光の点９２２、９２４はＬＥＤである。別の実施形態では、光の点９２２、９２４は反射スポットである。一実施形態では、反射スポットは外部光源によって照明される。一実施形態では、光の点は、スキャナ２１０に対する広範囲の視野角から見えるように位置付けられる。
【００７１】
一実施形態では、構造９１２は、データの処理及び同期を提供する電気的エンクロージャ９３０上に置かれる。一実施形態では、インターフェース２１６は、スキャナコネクタ２１６Ａとアセンブリコネクタ２１６Ｂとを含む。コネクタ２１６Ａ及び２１６Ｂは、スキャナ２１０をターゲットアセンブリ９１０に取外し可能に連結するように構成される。プロセッサは、スキャナ２１０及びターゲットアセンブリ９１０からデータを受信して、複数のデータのスキャンを位置合わせしてオブジェクト表面上における点の３Ｄ座標を得る。
【００７２】
一実施形態では、６ＤＯＦターゲットアセンブリは、プローブインターフェース２１６を通して電気的エンクロージャ９３０に接続する触覚プローブ９１８を含む。プローブインターフェース２１６は、タッチプローブ又はアナログプローブ電子部品を提供してもよい。スキャナ２１０は、多数の詳細な情報を迅速に提供してもよいが、所望されるであろうよりも縁部又は穴に関する情報の提供は少ないことがある。触覚プローブ９１８をオペレータが使用して、この所望の情報を得ることができる。
【００７３】
図１０Ａは、三角測量スキャナ又は他の３Ｄ測定デバイスに取り付けるように構成されたカメラアセンブリ１８５０を示している。一実施形態では、カメラアセンブリ１８１０は少なくとも１つのカメラを含む。別の実施形態では、カメラアセンブリ１８５０は２つのカメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂを含む。カメラ１８５３Ａは、レンズアセンブリ１８５４Ａと、感光性アレイ（図示なし）を含む電子部品ボックス１８５６Ａとを含む。カメラ１８５３Ｂは、レンズアセンブリ１８５４Ｂと、感光性アレイを含む電子部品ボックス１８５６Ｂとを含む。一実施形態では、カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂは部分的に重複する視野（ＦＯＶ）を有し、それによってステレオ撮像を提供する。かかる撮像によって、上述したように三角測量方法を使用して、ターゲットの３Ｄ座標を決定することができる。いくつかの実施形態では、それらカメラは、一緒になって、カメラ５０８よりも広いＦＯＶを提供する。他の実施形態では、それらカメラは、一緒になって、カメラ５０８よりも狭いＦＯＶを提供する。いくつかの実施形態では、単一のワイドＦＯＶカメラがアセンブリ１８５０に提供される。他の場合、いくつかのワイドＦＯＶの、ただし重複しないカメラがカメラアセンブリ１８５０に提供される。
【００７４】
三角測量スキャナ２１０がラインスキャナである場合、３Ｄ座標がライン上に投射され、つまり、３Ｄ座標はプロジェクタ５１０からオブジェクト上に送信された光のラインに見出される。スキャナ２１０がエリアスキャナである場合、３Ｄ座標はオブジェクトの表面上の２Ｄエリアに投射される。スキャナ２１０による個々のスキャンによって得られた３Ｄ座標の複数の集合を位置合わせすることが必要である。ラインスキャナ２１０の場合、位置合わせされる個々のスキャンはラインスキャンである。エリアスキャナ２１０の場合、位置合わせされる個々のスキャンはエリアスキャンである。
【００７５】
次に、スキャナ２１０と組み合わせてカメラアセンブリ１３５０を使用して、スキャナ２１０によって得られる複数のスキャンを位置合わせすることによって、６ＤＯＦ測定デバイスが追跡することなくスキャンを得ることが可能になる方法について記載する。
【００７６】
後述する方法全てに関して、予備ステップは、スキャナ２１０及びカメラアセンブリ１８５０の共通基準系を得ることである。かかる予備ステップは、メーカーの工場で、又はオペレータによって、又はメーカー指定の手順を行うことによって実施されてもよい。共通基準系は、例えば、スキャナ２１０及びカメラアセンブリ１８５０を用いて共通の特徴を見て、次に最小二乗最適化手順を行って、観察された特徴を整合することによって得ることができる。かかる方法は当該分野で良く知られており、これ以上は考察しない。
【００７７】
図１１Ａは、カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂを使用して、ラインスキャナ２１０によるラインスキャンから得られた複数の３Ｄ座標を、自然特徴の整合に基づいて位置合わせする、第１の方法を示している。第１の例では、第１の光のライン１８１０は、プロジェクタ５１０によってオブジェクト１８０１上に投射される。いくつかの領域では、オブジェクト１８０１は、特徴１８０２及び１８０３のように、いくつかの微細な詳細を含んでもよく、他の領域では、オブジェクト１８０１は、特徴をほとんど有さない大きい領域１８０４を含んでもよい。第１の光のライン１８１０は、カメラ５０８が撮像するオブジェクトの領域１８１５において、カメラ５０８の２Ｄ画像センサ（たとえは、感光性アレイ）によって見られる。図４を参照して上述したように、カメラ５０８の２Ｄ画像センサにおける第１の光のライン１８１０の見た目は、スキャナ２１０の基準系内で与えられる、オブジェクト１８０１上における第１の光のラインの３Ｄ座標をシステムのプロセッサが決定するのに必要な情報を提供する。
【００７８】
第２の例では、第２の光のライン１８１２は、プロジェクタ５１０によってオブジェクト１８０１上に投射される。カメラ５０８の２Ｄ画像センサにおける第２の光のライン１８１２の見た目は、スキャナ２１０内のプロセッサが、やはりスキャナ２１０の基準系内で、第２の光のラインの３Ｄ座標を決定するのに必要な情報を提供する。第１の光のライン及び第２の光のラインの３Ｄ座標が、共通基準系に入れられるように、第１の例及び第２の例におけるスキャンを位置合わせする方法が必要とされている。
【００７９】
自然特徴を使用する第１の位置合わせ方法では、カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂはオブジェクトの領域１８２０を撮像する。図示される例では、詳細な特徴１８０６、１８０７、及び１８０８がカメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂによって撮像される。三角測量を使用して、システム内のプロセッサは、カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂを使用して、スキャナ２１０の基準系内におけるそれらの詳細な特徴の３Ｄ座標を見出す。上述したように、かかる三角測量は、カメラ１８５３Ａ及び１８５３Ｂ間のベースライン距離と、ベースラインに対するそれらのカメラの相対配向とを要する。カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂによって捕えられる詳細な特徴の３Ｄ座標は、オブジェクト１８０１のラインだけでなくエリアを網羅するので、２Ｄの特徴を整合することによって、第１の光のライン１８１０及び第２の光のライン１８１２を同じ基準系に配置するのに必要な座標変換を決定するのが可能なことがある。図１１Ａの３つの面１８０９の交点など、いくつかの自然特徴は、３Ｄ空間内で明白な位置を有する。かかる特徴は、複数のカメラ画像で整合することが比較的簡単であり、したがって、自然ターゲットに基づいて画像を位置合わせする際に特に有用である。
【００８０】
図１１Ｂは、カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂを使用して、ラインスキャナ２１０によるラインスキャンから得られた複数の３Ｄ座標を、自然ターゲットではなく物理ターゲットの整合に基づいて位置合わせする、第２の方法を示している。図１１Ｂは、図１１Ｂが、オブジェクト１８０１上のマーカー１８３２及び／又はオブジェクト上ではなくオブジェクト近傍のマーカー１８３４を更に含む点を除いて、図１１Ｂと同じである。一実施形態では、ターゲットは反射ターゲット、例えば、写真測量ターゲットと呼ばれることがある白い円形ターゲットである。一実施形態では、かかるターゲットは、図１０Ａ及び図１０Ｂの光源１８５８Ａ、１８５８Ｂによって照明される。他の実施形態では、ターゲット１８３２、１８３４は、周囲光源によって、又はカメラアセンブリ１８５０から離れて位置する他の光源によって照明される。一実施形態では、ターゲット１８３２、１８３４はそれら自体が光源、例えばＬＥＤである。一実施形態では、ターゲット１８３２、１８３４は、写真測量ターゲットとＬＥＤの組み合わせである。
【００８１】
第１の例では、プロジェクタ５１０は、第１の光のライン１８１０をオブジェクト１８０１上に投射する。第２の例では、プロジェクタ５１０は、第２の光のライン１８１２をオブジェクト１８０１上に投射する。一実施形態では、第１及び第２の例それぞれにおいて、カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂはそれぞれ、１８３２、１８３４であってもよい３つの共通の非共線ターゲットを撮像する。これら３つの点によって、システム内のプロセッサが、第１及び第２の光のラインから得られた３Ｄ座標を共通基準系に配置することができる。この位置合わせ手順は、オブジェクト１８０１を横切ってスキャナ２１０を移動させながら繰返し実施され、それによってプロセッサがオブジェクト１８０１の表面の３Ｄ座標を決定することができる。別の実施形態では、物理的ターゲットによって提供される画像情報は、自然ターゲットによって提供される画像情報と組み合わされて、ラインスキャンからの３Ｄ座標を共に位置合わせして、オブジェクト１８０１の表面全体の３Ｄ座標が得られる。
【００８２】
図１１Ｃは、カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂを使用して、ラインスキャナ２１０によるラインスキャンから得られた複数の３Ｄ座標を、物理ターゲット又は自然ターゲットではなく投射された光のスポットの整合に基づいて位置合わせする、第３の方法を示している。スキャナ２１０及びカメラアセンブリ１３５０とは別個の外部プロジェクタ１８４０が、光のスポット１８３２をオブジェクト上に投射し、並びに／あるいはオブジェクトから離れるがオブジェクトの近傍で光のスポット１８３４を投射する。カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂは、これらの光のスポットを、図１１Ｂで物理的ターゲットを撮像したのと同じ方法で撮像し、プロセッサは、それぞれの場合において同じ方法でオブジェクト表面の３Ｄ座標を決定する。
【００８３】
図１１Ｄは、カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂを使用して、エリアスキャナ２１０によるエリアスキャンから得られた複数の３Ｄ座標を、自然特徴の整合に基づいて位置合わせする、第１の方法を示している。第１の例では、第１の光のエリア１８１０Ｂは、プロジェクタ５１０によってオブジェクト１８０１上に投射される。第１の光のエリア１８１０Ｂの一部分は、カメラ５０８が撮像するオブジェクトの領域１８１５において、カメラ５０８の２Ｄ画像センサ（例えば、感光性アレイ）によって見られる。投射された光の領域１８１０Ｂと撮像された領域１８１５の重複は、重複領域１８１７である。この重複領域１８１７で、プロセッサは、オブジェクト１８０１の表面の３Ｄ座標を決定してもよい。これらの３Ｄ座標は、スキャナ２１０の基準系で見出される。
【００８４】
第２の例では、第２の光のエリア１８１２Ｂ及びカメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂによって撮像されるエリアは、プロジェクタ５１０によるオブジェクト１８０１上の第１の光のエリアの右側にあり、それによって、第１の重複領域１８１７の右側に第２の重複領域１８１７Ｂを作り出す。いくつかの場合、第１及び第２の重複領域内に、第１及び第２の例におけるスキャナ２１０の基準系にある３Ｄ座標の位置合わせを共通基準系に入れるのに十分な、共通の自然特徴の詳細がある。しかしながら、オブジェクト１８０１が重複領域１８１７及び１８１７Ｂに比較的少ない特徴を有する場合、スキャンデータのみに基づいて第１及び第２のエリアスキャンを正確に位置合わせするのは不可能なことがある。
【００８５】
一実施形態では、カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂは、カメラ５０８よりも広いＦＯＶを有するので、図１１Ａ、図１１Ｂ、及び図１１Ｃに関して記載した方法を使用して、上述したように３Ｄ特徴を整合することによって、１８０６、１８０７、及び１８０８などの追加の特徴で位置合わせを改善することができる。領域１８０４のように、オブジェクト１８０１に明確な特徴がない場合、位置合わせされた３Ｄ画像は最終的にワーピングすることがある。例えば、領域１８０４の平坦な特徴は最終的にサドルのように見えることがある。この効果は、「ポテトチップ」又は「ポテトクリスプ」効果と呼ばれることがある。
【００８６】
ほとんど特徴がない領域がスキャンされた場合、オブジェクト１８０１の上又は外にターゲットを提供することによって位置合わせを改善することができる。図１１Ｆは、カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂを使用して、エリアスキャナ２１０によるエリアスキャンから得られた複数の３Ｄ座標を、自然ターゲットではなく物理ターゲットの整合に基づいて位置合わせする、第２の方法を示している。図１１Ｆは、図１１Ｆが、オブジェクト１８０１上のマーカー１８３２及び／又はオブジェクト上ではなくオブジェクト近傍のマーカー１８３４を更に含む点を除いて、図１１Ｄと同じである。図１１Ｂを参照して記載した方法を使用することによって、連続するエリアスキャンから得られる３Ｄ座標の改善された位置合わせが、多くの場合で得られてもよい。
【００８７】
図１１Ｇは、カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂを使用して、エリアスキャナ２１０によるエリアスキャンから得られた複数の３Ｄ座標を、物理ターゲット又は自然ターゲットではなく投射された光のスポットの整合に基づいて位置合わせする、第３の方法を示している。スキャナ２１０及びカメラアセンブリ１８５０とは別個の外部プロジェクタ１８４０が、光のスポット１８３２をオブジェクト上に投射し、並びに／あるいはオブジェクトから離れるがオブジェクトの近傍で光のスポット１８３４を投射する。カメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂは、これらの光のスポットを、図１１Ｆで物理的ターゲットを撮像したのと同じ方法で撮像し、プロセッサは、それぞれの場合において同じ方法でオブジェクト表面の３Ｄ座標を決定する。
【００８８】
「マーク」という用語は、カメラアセンブリ１８５０と組み合わせてスキャナ２１０によって得られた複数の３Ｄ座標組の位置合わせを支援するのに使用される、物理特徴のいずれかを指すのに使用されてもよい。上記の考察で４つのマークについて記載した。（１）オブジェクト表面の自然特徴（又はオブジェクトに近接した固定表面上の特徴）、（２）オブジェクト上又はオブジェクトの近傍のＬＥＤマーカー（ターゲット）、（３）オブジェクト上又はオブジェクトの近傍の反射マーカー（ターゲット）、並びに（４）スキャナ２１０又はカメラアセンブリ１８５０上に位置しない外部プロジェクタによって、オブジェクト上又はオブジェクトの近傍に投射された光のスポット。
【００８９】
上記の考察のほとんどで、スキャナ２１０によって表面点の３Ｄ座標をそれぞれ一回で決定することに関して、可能な位置合わせの改善について記載してきたが、３つ以上のマークが、少なくとも３つの共通の点を有する任意の二回の連続するスキャンを用いて、カメラアセンブリ１３５０上の２つのカメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂによってみられる。しかしながら、いくつかの場合、カメラアセンブリの単一のカメラによって、またカメラで見られる３つよりも少ないマークによって得られる情報に基づいて、位置合わせが可能である。例えば、プロジェクタ５１０から投射された光（光のライン又は光のエリア）はまた、１つ以上のカメラ１８５３Ａ、１８５３Ｂによって見られ、連続した画像の少なくとも１つのマークと共に整合されてもよく、それによって、いくつかの場合、マークのみよりも多くの位置合わせ情報が提供される。更に、位置合わせ全体が、カメラアセンブリの１つ以上のカメラによって得られる２つの２Ｄ画像の整合に基づくのではなく、多数の２Ｄ画像に対して、またスキャナ２１０によって得られた対応する多数の３Ｄ画像に対して得られた、１つ以上のカメラによって得られる複数の２Ｄ画像の整合に基づくように、データを処理することが可能である。
【００９０】
図１２Ａは、三角測量スキャナ２１０及びカメラアセンブリ１８５０を含むエンドエフェクタを有する、移動測定プラットフォーム２００を示す。移動測定プラットフォームは、自動車ＢｉＷ１２０２の後部部分を測定している。外部プロジェクタは、光のスポット１２１２を広い測定領域上に投射して、カメラアセンブリ１８５０がシステムの１つ以上のプロセッサに情報を提供してスキャナ２１０からの複数のスキャンの位置合わせを支援することを可能にしている。一実施形態では、外部プロジェクタ１２１０は、自律的に又はユーザの指示であちこち移動して、必要に応じて投射されたスポットを提供する、移動式三脚１２２０上にある。
【００９１】
図１２Ｂは、三角測量スキャナ２１０及びカメラアセンブリ１８５０を含むエンドエフェクタを有する、移動測定プラットフォーム２００を示す。移動測定プラットフォームは、ＢｉＷ１２０２の内部部分を測定している。この場合、窓のうち１つの外側に位置するプロジェクタは、内部領域に投射されるスポットの入射角により、細長い楕円形のスポットを投射する傾向にある。それに加えて、移動プラットフォーム２００がそのエンドエフェクタをあちこち移動させるので、スポットのいくつかを遮断する傾向になる。いくつかの場合、これが問題になる可能性がある。この潜在的な困難を避ける方法は、プロジェクタ１８１０を移動プラットフォーム１００上に配置するというものである。ロボット関節アームは、外部プロジェクタ１８１０を、その状況に対して最適と見なされる位置及び配向に位置付けることができる。
【００９２】
図１３Ａは、移動構造１２２０上に装填されたレーザートラッカー４０１０を含む装置１３１０を示している。一実施形態では、移動構造１２２０は、三脚の脚１２２４と電動ドリー（台車）１２２２とを含む。
【００９３】
図１３Ｂ〜図１３Ｅは、多量に収集された測定値を共通基準系に入れる手順を示している。図１３Ｂは、ＢｉＷ１２０２の後部部分の３Ｄ座標を測定している移動測定プラットフォームを示している。移動プラットフォームのロボット関節アームのエンドエフェクタは、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリに連結されたスキャナ２１０を含む。６ＤＯＦレーザートラッカー４０１０は、光線を６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０に送信し、スキャナ２１０の自由度の６ＤＯＦを決定する。また、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ７１０上の触覚プローブ７１８を用いて測定を行うことも可能である。
【００９４】
移動プラットフォーム２００はここで、追加の測定を行うのに新しい位置へと移動しようとする。新しい位置で、ＢｉＷはレーザートラッカーからの光線を遮断する。したがって、レーザートラッカーを移動させる必要があるが、ただし共通基準系にある各位置で３Ｄ測定を行えるようにして移動させられる。レーザートラッカーのこの再配置を実施する手順は、図１３Ｃに示されるような第１の例で、１つ以上の６ＤＯＦターゲット１３４０を測定し、次に図１３Ｄに示されるような第２の例で、同じ６ＤＯＦターゲットを測定するというものである。
【００９５】
共通の６ＤＯＦターゲットのこれらのトラッカー測定によって、変換行列を計算することが可能になり、それによって測定を共通基準系に入れることができる。図１３に示されるステップでは、移動プラットフォームは次にＢｉＷの内部を測定し続け、一方でトラッカーはスキャナ２１０の６自由度をモニタし、スキャナの移動に対する補正を行い、つまりスキャナ読取り値を共通基準系に入れる。単一の６ＤＯＦターゲットを測定して変換行列を得るのに加えて、３つの標準の（３ＤＯＦ）再帰反射器をレーザートラッカーで測定することによって変換行列を得ることも可能である。６ＤＯＦレーザートラッカーを使用するこの再配置方法は、６ＤＯＦ光点ターゲットアセンブリと組み合わせて使用されるカメラバーデバイスで実施することもできる。
【００９６】
上述したエンドエフェクタデバイスの任意の組み合わせを含む移動測定プラットフォーム２００が、自動検査を実施するのに使用されてもよい。一実施形態では、自動検査は、集中生産スケジューリングソフトウェアによって提供されてもよい。検査命令は、検査されるデバイスのタイプにしたがって変更されてもよい。一実施形態では、検査命令は、近距離通信（ＮＦＣ）タグ、無線認証（ＲＦＩＤタグ）、バーコード、クイックレスポンス（ＱＲ）コード、又は情報を便利に搬送することができる他の任意のタイプの記憶デバイスであってもよい、タグ上に置かれる。一実施形態では、タグは、試験中のオブジェクトと共に進み、移動測定プラットフォームによって読み取られる。一実施形態では、検査計画は、測定が行われる場所、並びに集められる情報及び実施される分析の種類に関する情報を含む。３Ｄ測定システムは、点座標、直径、長さ、角度などを含む、多種多様な寸法特性を評価してもよい。検査計画は、実施される特定の測定及び評価される寸法特性を含んでもよい。一実施形態では、測定される寸法特性それぞれに対する公称値が提供される。誤差は、測定値から公称値を減算したものとして計算される。一実施形態では、誤差の絶対値が許容値を上回った場合に警告が与えられる。一実施形態では、許容値は検査計画の一部として含まれる。一実施形態では、試験結果はデータベースに入れられ、統計プロセス制御（ＳＰＣ）ソフトウェアで評価される。一実施形態では、移動プラットフォームの移動及び測定をガイドする、ＣＡＤモデルが１つ以上のプロセッサに提供される。ＣＡＤモデルにおけるオブジェクトの寸法に関する情報は、移動プラットフォームの移動をガイドするのに使用されてもよい。代替実施形態では、移動プラットフォームは、移動プラットフォームに繋がれた２Ｄスキャナ及び他のセンサで観察された、オブジェクトの寸法に基づいて経路を選択する。
【００９７】
２つのタイプのナビゲーションが使用されてもよい。第１のタイプのナビゲーションでは、移動プラットフォームの内部センサが、プラットフォームの移動をガイドするのに使用される。この方法は、通常、１〜５センチメートルの移動精度を提供する。使用されてもよい内部センサは、通常は床の近くで、光の水平面を放射する２Ｄスキャナセンサを含む。保持されるかかるスキャナは衝突を防ぐが、ナビゲーションにはデータも使用することができる。走行距離計測センサ、この場合はホイールアセンブリ内の角度エンコーダは、ＩＭＵ及びヘディングセンサのようにナビゲーションに使用することができる情報を提供する。移動プラットフォームの周囲に搭載された２Ｄ及び３Ｄカメラも、ナビゲーションを支援することができる。
【００９８】
第２のタイプのナビゲーションでは、レーザートラッカー又はカメラバー（分離され安定しているが実際のバーによって接続されていない、２つのカメラであってもよい）などの６ＤＯＦ測定デバイスが、移動プラットフォーム及びロボットアームの移動を指示するのに使用される。かかるナビゲーションは、移動プラットフォームの速度及び他の因子に応じて、いくつかの場合では１００マイクロメートルよりも良好であることができる。
【００９９】
柔軟な工場環境では、多数の自律性移動デバイスが同時に稼働してもよい。工場自体が、壁、在庫品、及び環境内で頻繁に動かされる機械類などの障害物を有し、場合によってはトラフィックパターンの混乱及び相反をもたらすことがある。柔軟な工場では、工場全体に分布する自律性移動ユニット及びスマートコンピューティングデバイスの作業の計画及び実行を分散させるのが望ましいことがある。環境内の自律性移動システムに場所のガイダンスを提供するのが望ましいことがある。構成可能なアクティブランドマークとしての役割を果たすキオスクが、柔軟な工場環境におけるこれらの必要性を満たす助けとなることがある。
【０１００】
キオスク１４００のいくつかの可能な要素が、図１４Ａ〜図１４Ｉに示されている。図１４Ａに示されるように、キオスク１４００は、電動ロボット３Ｄ測定システム１７００、電動レーザートラッカー１３１０、及び電動飛行時間（ＴＯＦ）レーザースキャナ１７５０などの、様々な移動デバイスと相互作用してもよい。これらのデバイスの更なる説明が以下に与えられる。
【０１０１】
実施形態では、キオスク１４００は、図１４Ｂ〜図１４Ｇに示されるような、キオスク１４００Ｂ、１４００Ｃ、１４００Ｄ、１４００Ｅ、１４００Ｆ、又は１４００Ｇであってもよい。これらの実施形態では、キオスクは移動デバイスによって見えるように配置される。一実施形態では、キオスクは、床にしっかり装填されるか、又は必要に応じて環境内で移動するように配置されてもよい、エンクロージャ１４０５を含む。キオスクは、移動デバイスがキオスクを配置するのを助けるため、移動デバイスによって遠くから見えるように設計された、ＬＥＤなどの１つ以上のライト１４２０を含んでもよい。キオスクは、電子ディスプレイ１４１０を含んでもよい。
【０１０２】
一実施形態では、キオスクは、移動デバイスによって３Ｄで測定されてもよい３つ以上のマーカーを含む。移動デバイスの局所基準系におけるこれら３つ以上のマーカーの３Ｄ座標は、移動デバイスを工場の全体基準系内で配置するのに使用されてもよい。一実施形態では、３つ以上のマーカーは、ＬＥＤなどの光源１４３２である。別の実施形態では、３つ以上のマーカーは、ディスプレイ１４１０上に位置するディスプレイマーカー１４３４である。一実施形態では、ディスプレイマーカー１４３４は、移動デバイスが特定のキオスクを工場内のキオスクの集合内で配置できるようにコード化される。ディスプレイマーカー１４３４のコード化はまた、工場内での一般的な位置を特定するのに使用されてもよく、ディスプレイ上におけるマーカーの位置は、より高解像度の３Ｄ座標を提供してもよい。マーカー１４３２又は１４３４が、工場の全体基準系内の３Ｄ座標を移動デバイスに提供する場合、マーカー１４３２又は１４３４の３Ｄ座標は、別個のステップで先に決定される。様々な方法が３Ｄ座標を決定するのに使用されてもよい。例えば、レーザートラッカー又は写真測量システムが、マーカー１４３２、１４３４の座標を決定するのに使用されてもよく、又は表示デバイスの３Ｄ座標は、表示ピクセルのサイズ及びマーカー中心間のピクセル数に少なくとも部分的に基づいて決められてもよい。
【０１０３】
ディスプレイ１４１０はまた、移動３Ｄ測定デバイスに情報を提供してもよい。一実施形態では、かかる情報は、移動３Ｄ測定デバイスのカメラによって見ることができるディスプレイ１４１０上に画像を提供することによって、移動３Ｄ測定デバイスに対して視覚的に提示されてもよい。別の実施形態では、かかる情報は、イーサネット（登録商標）を通したＩＥＥＥ８０２．３通信又はブルートゥースを通したＩＥＥＥ８０２．１５などの、無線通信チャネル１４４０（図１４Ａ）を通じて送信される。かかる無線通信は、電気無線モジュール１４４２によって生成され、アンテナ１４４４から伝送されてもよい。無線モジュール１４４２及びアンテナ１４４４はまた、ネットワーク化された工場コンピューティングシステムと、ソフトウェア１４４６がキオスク１４００に埋め込まれたマイクロコントローラとの間で、二方向無線通信を可能にする。セルラー通信など、他の形態の通信も可能である。キオスク１４００は、スマートフォン、スマートタブレット、ラップトップコンピュータなどの移動コンピューティングデバイスとの、又は１７００、１３１０、若しくは１７５０などの移動３Ｄ測定デバイスとの二方向通信用に構成されてもよい。一実施形態では、かかる二方向通信は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５（ブルートゥース）を使用して実施されてもよい。一実施形態では、移動コンピューティングデバイスは移動コンピューティングソフトウェア１４５２を含む。かかるソフトウェアは、必要に応じて情報をキオスク１４００にダウンロードするのに使用されてもよい。キオスク１４００はまた、マネージャソフトウェア１５５０を有する、ネットワーク化されたコンピュータなどの外部コンピュータとの通信用に構成されてもよい。マネージャソフトウェア１５５０は、命令を送信し、更新をキオスク１４００から受信してもよい。一実施形態では、命令は、移動コンピューティングソフトウェア１４５２を通してキオスクに提供される。キオスク１４００は、無線モジュール、ディスプレイ、及びマイクロコントローラに電力を提供する電源１４４５を含んでもよい。
【０１０４】
図１４Ｈ、図１４Ｉに見られるものなどの視像（視覚像）１４１２は、移動３Ｄ測定デバイスのカメラで見るために、ディスプレイ１４１０上に提示されてもよい。一実施形態では、視像１４１２は、照明されたＱＲコード（登録商標）１４１４又はバーコード１４１５を含んでもよい。視像１４１２はまた、人間が読取り可能なテキストボックス１４１６を含んでもよい。かかる人間が読取り可能なテキストボックスは、人間の観察者がキオスクを通り過ぎるのに役立つ。人間が読取り可能なテキストボックスはまた、カメラを含む遠隔の移動プラットフォームから無線でオペレータに送信されてもよい。一実施形態では、人間が読取り可能なテキストボックス１４１６は、キオスクの近傍内における製造プロセスの現在の状態を示してもよい。
【０１０５】
ディスプレイ１４１０上で視覚的に、又は無線信号を通してキオスクによって提示される情報は、多くのタイプの情報を移動デバイスに、又は人間の観察者に提供してもよい。かかる情報は、（１）場合によっては３つ以上のキオスクマーカー１４３２又は１４３４に対する、キオスクの場所、（２）移動に対する経路の利用可能性、（３）実施が求められる作業、（４）実施される測定及び測定されるオブジェクト、並びに（５）支援が必要な工場内の他のエリアのうちいずれか又は全てを含んでもよい。他のタイプの情報も提供されてもよい。
【０１０６】
図１４Ａは、例示的な電動ロボット３Ｄ測定システム１７００の使用を示している。システム１７００は、図１５に示される３Ｄ測定デバイス１５００に取り付けられたロボットアームを備える。３Ｄ測定デバイス１５００は、本体１５０５と、プロジェクタ１５１０と、第１のカメラ１５２０と、第２のカメラ１５３０とを有する三角測量エリアスキャナである。他の実施形態では、第１のカメラ１５２０は含まれるが、第２のカメラは含まれない。一実施形態では、プロジェクタ１５１０は、エリアを網羅する光のパターンを投射する。一実施形態では、プロジェクタは、カメラによって認識可能な１つ以上の光のパターンを投射するので、投射されたパターンとカメラによって撮像されたパターンとの対応が決定されてもよい。別の実施形態では、プロジェクタは、例えば、投射された光の点が連続する画像間で正弦的に変調される光出力を有する、パターンのシーケンスを投射する。かかる画像から光を捕えることによって、計算された位相値に基づいて表面上の点までの距離を決定することができる。オブジェクト上の点までの距離を決定するのに必要なコンピューティングは、例えば、３Ｄ測定デバイス１５００内のプロセッサによって、又は３Ｄ測定デバイス１５００外部のコンピュータによって実施されてもよい。三角測量の原理は、図５Ａ、図５Ｂを参照して上述したように、オブジェクト上の点の３Ｄ座標を決定するのに使用される。他の実施形態では、電動ロボット３Ｄ測定システム１７００上の三角測量スキャナ１５００は、図３Ａ〜図３Ｃに示されるラインスキャナ２１０などの別の３Ｄ測定デバイスと置き換えられる。図７Ａ及び図７Ｂに示される６ＤＯＦスキャニングデバイスなどの他のタイプの３Ｄ測定デバイス、又は図９若しくは図１０Ｂに示されるものなどの多重素子デバイスも使用されてもよい。
【０１０７】
上述したように、キオスク１４００は、移動３Ｄ測定デバイスが位置する場所、移動３Ｄ測定デバイスが利用可能な経路、及びキオスクの付近で実施する必要がある測定作業に関して、情報を移動３Ｄ測定デバイスに提供するのに使用されてもよい。移動３Ｄ測定デバイスがかかる情報を使用することができる方法の一例が、図１６に示されている。一実施形態では、工場領域の平面図１６００は、オブジェクト１６１０Ａ、１６１０Ｂ、及び１６１０Ｃがコンベヤトラック１６０５Ａ、１６０５Ｂに載せられる、２つの組立てラインを含む。一実施形態では、オブジェクト１６１０Ａ、１６１０Ｂ、１６１０Ｃは自動車のホワイトボディ（ＢｉＷ）である。一実施形態では、キオスク１４００Ａ、１４００Ｂ、１４００Ｃ、１４００Ｄは、経路１６１５Ａ、１６１５、１６１５Ｃ、１６１５Ｄの交点に配置される。電動３Ｄ測定システム１７００Ａ〜１７００Ｇなどの移動測定デバイスは、オブジェクト１６１０Ａ〜１６１０Ｃの３Ｄ座標を測定するように、経路に配置される。図１６の例では、２つの電動３Ｄ測定システム１７００Ａ及び１７００Ｂがキオスクと相互作用して、測定支援が必要か否か、どの経路に移動デバイス１７００Ａ、１７００Ｂがアクセス可能か、どのタイプの測定が実施されるか、及びどのオブジェクトを測定する必要があるかを学習している。他の電動３Ｄ測定システム１７００Ｃ、１７００Ｄ、１７００Ｅ、１７００Ｆ、１７００Ｇは、オブジェクト１６１０Ａ、１６１０Ｂ、及び１６１０Ｃの３Ｄ測定を実施している。
【０１０８】
次に、図１７Ａ〜図１７Ｄで、拡張ナビゲーション能力を有する電動３Ｄ測定システムの例が与えられている。図１７Ａは、飛行時間（ＴＯＦ）スキャナ３７１０を有する電動３Ｄ測定システム３７００Ａを示している。一実施形態では、ＴＯＦスキャナ３７１０は、レーザー光を送受信部３７１２から、光をオブジェクト上に反射させるミラー３７１４に投射している。オブジェクトから散乱した光は、ミラーに戻り、送受信部に戻されて、そこで光学素子を通過した後、光検出器に突き当たる。光検出器によって受信された散乱レーザー光は、電気的に処理されて、照明点におけるオブジェクトまでの距離が決定される。様々な距離測定方法が、ＴＯＦスキャナ３７１０と共に使用されてもよい。一実施形態では、ＴＯＦスキャナは、レーザー光を、異なる周波数をそれぞれ有する複数の信号で変調する。受信光は、次に、電気的に評価されて、変調周波数それぞれに対する位相が決定される。スキャナからオブジェクトまでの距離は、これらの測定された位相に基づいて決定される。別の実施形態では、レーザー光はパルス化され、パルス化の発射から光検出器によるパルスの受信までの経過時間が測定されて、オブジェクト点までの距離が決定される。別の実施形態では、レーザー光の光波長が掃引（チャープ）され、発射光と受信光との周波数差が測定されて、オブジェクト点までの距離が決定される。放射光及び受信光のＴＯＦに依存する、多くの代替の距離測定方法が可能であり、使用されてもよい。
【０１０９】
一実施形態では、ミラー３７１４は、比較的高速で水平軸線を中心にして回転し、同時に比較的低速で垂直軸線を中心にして回転する。このようにして、レーザービームは大きいボリュームをスキャンしてもよい。角度エンコーダなどの角度変換器は、水平軸線及び垂直軸線に取り付けられ、それらを中心にしてミラー３７１４が回転する。角度変換器からの角度読取り値を、光検出器及び処理電子部品から得られた距離読取り値と組み合わせることによって、ＴＯＦスキャナ３７１０はオブジェクト上の点の３Ｄ座標を決定する。回転するミラーを使用するビーム操縦方法に加えて、ＴＯＦスキャナからのビームを操縦する他の多くの方法が可能であり、使用されてもよい。
【０１１０】
一実施形態では、ＴＯＦスキャナはスタンド３７２０上に置かれる。一実施形態では、スタンドは、三脚であってもよい保持構造３７２２を含む。一実施形態では、保持構造３７２２は支持フレーム３７２４を更に含む。一実施形態では、支持フレーム３７２４はホイール３７２６に取り付けられ、それによって、手で、又は電動ホイール３７２６を使用することによってコンピュータ制御下で、スタンド３７２０をあちこちに動かすことが可能になる。一実施形態では、ホイールの挙動は制御ボックス３７２８によって更に決定される。
【０１１１】
一実施形態では、二次元（２Ｄ）スキャナ３７３２は、光線３７３３を水平面内で反復して掃引するように構成される。２Ｄスキャナ３７３２は、各掃引方向で投射された光線３７３３の角度を測定する角度変換器を含む。２Ｄスキャナ３７３２は、２Ｄスキャナから、投射された光線３７３３が交差するオブジェクトまでの距離を決定する、距離計を更に含む。したがって、２Ｄスキャナは２Ｄ値の集合を取得し、２Ｄ値はそれぞれ角度及び距離を含む。２Ｄスキャナ３７３２によって提供されるこれらの２Ｄ値は、環境を通してＴＯＦスキャナ３７１０の移動をモニタするのに使用されてもよい。一実施形態では、２Ｄスキャナからのデータはコンピューティングデバイス３７３４に送信される。一実施形態では、コンピューティングデバイス３７３４は、例えば、床に沿ったスキャナの位置（ｘ、ｙ）の相対変化、及び例えば垂直軸を中心にした角度の相対変化を追跡する。一実施形態では、コンピューティングデバイス３７３４はまた、環境の自然特徴、又は位置合わせプロセスを支援するために意図的に提供される人工ターゲットであってもよい、位置合わせターゲットを特定するように構成される。一実施形態では、ＴＯＦスキャナは第１の位置へと移動され、位置合わせターゲットのスキャンを含むスキャンが行われる。次に、ＴＯＦスキャナは第２の位置へと移動され、第２のスキャンが行われる。コンピューティングデバイス３７３４は、十分な共通の位置合わせターゲットが第１及び第２のスキャンで特定されたかを判断する。次に、３Ｄ位置合わせ計算を完了してもよく、又は３Ｄ位置合わせを別のコンピューティング要素によって実施させてもよい。コンピューティングデバイス３７３４は、第１及び第２の位置における３Ｄスキャンから得られたオブジェクト点の位置合わせされた３Ｄ座標を更に決定してもよい。あるいは、第１及び第２のスキャンを組み合わせることによって得られた、位置合わせされた３Ｄ点クラウドの生成が、外部コンピュータ、ネットワークコンピュータ、クラウドコンピュータ、又はＴＯＦスキャナ３７１０内の埋込みコンピュータによって実施されてもよい。一実施形態では、コンピューティングデバイスは、システム３７００Ａの移動をモニタし、第１及び第２のスキャンで十分な共通の位置合わせターゲットが捕えられたかを検証し、次に生の３Ｄ点クラウドデータを別のコンピュータシステムに送信して、第１及び第２のスキャンの３Ｄ位置合わせを完了し、一方でシステム３７００Ａは第２の位置から第３の位置へと移動する。この方策は、一連の３Ｄ測定を完了し、結果として得られる３Ｄ座標を得るのに要する時間を最小限に抑える。
【０１１２】
コンピューティングシステム３７４０は更に、オペレータが３Ｄレーザースキャナシステムと相互作用できるようにするのに使用されてもよい。例えば、オペレータは、コンピューティングシステム３７４０のキーボード上で、所望の測定のタイプを示してもよい。コンピューティングシステム３７４０のディスプレイは更に、３Ｄスキャニングシステムによって得られた結果を表示し、オペレータが結果を直ぐにチェックする、例えば測定された寸法をチェックし、予期されなかった結果を検証する能力を提供してもよい。ＴＯＦスキャナ３７１０によって捕えられた点クラウドデータを処理するアプリケーションソフトウェアは、コンピューティングシステム３７４０にロードされて、実施される操作及び計算における柔軟性をオペレータに提供してもよい。コンピューティングシステム３７４０は、通信チャネル３７３５及び３７４１などの有線又は無線通信によって、他のプロセッサと通信してもよい。
【０１１３】
２Ｄスキャナ３７３２は、オブジェクトがいつシステム３７００Ａの近くにあるかを検出することによって、オブジェクトとの衝突を回避するのを助ける。いくつかの場合、２Ｄスキャナ又は類似のデバイスを使用することが、電動３Ｄ測定システムの自律的動作に対して法的に求められることがある。
【０１１４】
別の実施形態では、２Ｄスキャナ３７３２は使用されない。その代わりに、ＴＯＦスキャナに切り替えられて、２Ｄスキャナ３７３２と同じ方法で水平面内での測定が可能になる。これは、例えば、ミラー３７１４がレーザー光線を水平方向で投射すると同時に、スキャナアセンブリを比較的高速で垂直軸線を中心にして回転させるようにして、ミラー３７１４を定位置で係止することによって行われてもよい。この動作モードでは、ＴＯＦスキャナは２Ｄスキャナと同じ情報を提供する。換言すれば、このモードでは、ＴＯＦスキャナは、環境内の特定の位置で３Ｄスキャンを、またそれらの位置の間を進むときに２Ｄスキャンを実施する。
【０１１５】
図１７Ｂは、図１３Ａの移動構造上に搭載されたレーザートラッカーに類似したレーザートラッカー４０１０を有する、電動３Ｄレーザートラッカーシステム３７００Ｂを示している。電動３Ｄレーザートラッカーシステム３７００Ｂは、ＴＯＦスキャナ３７１０がレーザートラッカー４０１０に置き換えられる点を除いて、図１７Ａの電動３Ｄ  ＴＯＦスキャナシステムに類似している。１つの動作モードでは、レーザートラッカー４０１０は再帰反射器ターゲットの３Ｄ座標を測定する。別の動作モードでは、レーザートラッカー４０１０は、例えば、図７Ａ及び図７Ｂを参照して記載したように、６ＤＯＦターゲットの６自由度（ＤＯＦ）を決定する。一実施形態では、レーザートラッカー４０１０は、図１７Ａ、図１７Ｃ、及び図１７Ｄに示される３Ｄ測定デバイスなどの電動３Ｄ測定デバイスに取り付けられた、三角測量スキャナの６ＤＯＦ位置のモニタリングを支援するのに使用されてもよい。かかるモニタリングの例は、図１３Ｂ〜図１３Ｅを参照して上述されている。２Ｄスキャナ３７３２は、レーザートラッカーシステム３７００Ｂが、ＴＯＦスキャナシステム３７００Ａと同じ方法で、その位置を安全にナビゲーションすることを可能にする。
【０１１６】
図１７Ｃの電動３Ｄ測定システム３７００Ｃは、三角測量スキャナ２１０が三角測量スキャナ１５００と置き換えられる点を除いて、図１７Ａの電動３Ｄ測定システム２００と類似している。図１７Ａの２Ｄスキャナ３７３２のナビゲーション及び安全の機能性は、２Ｄスキャナ１１６Ａ、１１６Ｂによって提供される。移動プラットフォーム内のコンピューティングデバイス３７６２、及びユーザインターフェースデバイス３７６３は、図１７Ａのコンピューティング及びユーザインターフェースデバイス３７３４及び３７４０の機能性を提供してもよい。したがって、電動３Ｄ測定システム３７００Ｃは、自律的に又はオペレータの指示下でナビゲートすることができる。
【０１１７】
電動３Ｄ測定システム３７００Ｄは、三角測量スキャナ１５００が、スキャナ１５００の集合及び搭載構造３８７２を含むスキャニングアレイ３７８０と置き換えられる点を除いて、図１７Ｄの３Ｄ測定システム３７００Ｄに類似している。単一の測定で、スキャニングアレイ３７８０は、単一のスキャナ１５００が可能であるよりも相対的に高い解像度で、オブジェクトの比較的大きいエリアの３Ｄ座標を測定してもよい。
【０１１８】
一実施形態では、例えば、図１７ＡのＴＯＦスキャナシステム３７００Ａを用いて、場合によっては図１７Ｂ〜図１７Ｄのシステム３７００Ｂ、３７００Ｃ、３７００Ｄなどの他のシステムと組み合わせて、環境の３Ｄ座標を測定することによって、環境に対して３Ｄ表現が得られる。例えば、３Ｄで捕えられる環境は、工場の全ての領域を含んでもよい。一実施形態では、環境の３Ｄ表現は、ネットワークコンピュータ又はクラウドコンピュータに格納される。例えば、ＩＥＥＥ８０２．３（イーサネット）などの有線通信チャネル又はＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）などの無線通信チャネルを通して、ネットワークに接続されたシステムは、環境内の任意の位置から３Ｄ環境に関する情報にアクセスしてもよい。
【０１１９】
１つの可能性は、移動測定システム上のカメラで、無線ネットワークを通じて遠隔端末のオペレータにカメラ画像をストリームすることである。オペレータは、ジョイスティックなどの制御部を用いて、移動測定システムの移動を制御してもよい。しかしながら、この方策に関する潜在的な問題は、カメラ画像をカメラアレイからダウンロードすること、及び無線ネットワークを通じてカメラ画像を伝送することに関連する待ち時間である。待ち時間によって、移動測定システムの制御が更に困難になり、衝突の可能性が高くなる。より良い代替例について次に記載する。
【０１２０】
図１８Ａ及び図１８Ｂは、移動測定システムの遠隔ナビゲーション方法を示している。図１８Ａは、環境３８００内の経路をナビゲートする電動測定システム３７００Ａを示している。一実施形態では、環境３８００は、壁３８０２と島３８０４の集合とを含む。島３８０４は、経路列３８１０Ａ〜３８１０Ｄ及び経路行３８２０Ａ〜３８２０Ｄを有する経路によって分離される。
【０１２１】
一実施形態では、システム３８０５は、３Ｄ移動測定システム３７００と、ユーザステーション３７４９と、コンピューティングデバイス３７４４とを含む。３Ｄ移動測定システム３７００は、移動ベースと３Ｄ測定デバイスとを含む。移動ベースは、図１〜図５に示されるようなベース１１０、図１３Ａのような電動三脚１２２０、図１７Ａのようなスタンド３７２０、又は他の任意のタイプの移動ベースであってもよい。３Ｄ測定デバイスは、図１７Ｃに示されるような三角測量エリアスキャナ１５００、図１０Ｂのような三角測量レーザーラインスキャナ１８５０、図１４ＡのようなＴＯＦスキャナ１７５０、又は他の任意のタイプの３Ｄ測定デバイスであってもよい。図１８Ａに示される一実施形態では、３Ｄ移動測定システム３７００Ａが使用される。
【０１２２】
３Ｄ移動測定システム３７００は更に、３Ｄ移動測定システムの局所位置を示す無線フィードバック信号を生成するように構成される。かかるフィードバック信号は、３Ｄ移動測定システム３７００の様々なセンサのいずれかから提供されてもよい。一実施形態では、無線フィードバック信号３７４２は、前述のパラグラフに記載したようなデバイスのいずれかであってもよい、３Ｄ測定デバイスによって提供される。一実施形態では、無線フィードバック信号３７４２は、図１７Ｃの２Ｄスキャナ１１６Ａ又は図１７Ａの２Ｄスキャナ３７３２などの２Ｄスキャナによって提供される。一実施形態では、無線フィードバック信号３７４２は、３Ｄ移動測定システム３７００に取り付けられたカメラによって提供される。一実施形態では、カメラは２Ｄ画像を提供する２Ｄカメラである。別の実施形態では、カメラはいくつかのタイプのうち任意のものであってもよい３Ｄカメラである。例えば、赤−緑−青−デプス（ＲＧＢ−Ｄ）カメラとも呼ばれるデプスカメラであってもよい。一実施形態では、３Ｄカメラは、ベースライン距離によって分離された２つの２Ｄカメラを含むステレオセンサシステムである。一実施形態では、３Ｄカメラは、ベースライン距離によって分離されたプロジェクタ及びカメラを含む、三角測量スキャナである。
【０１２３】
一実施形態では、ユーザステーション３７４９は、３Ｄ移動測定システムから分離している。一実施形態では、図１８Ａに示されるユーザステーション３７４９は、ユーザ制御デバイス３７５１とユーザディスプレイ３７５０とを含む。一実施形態では、ユーザ制御デバイス３７５１はジョイスティックである。他の実施形態では、ユーザ制御デバイス３７５１は、タッチスクリーン、キーボード、マウス、ジェスチャーセンサ、又は他のデバイスである。一実施形態では、ユーザディスプレイ３７５０は、例えばタッチスクリーンディスプレイであってもよい、１つ以上のモニタである。一実施形態では、ユーザステーション３７４９は、無線信号３７５４を送受信することができる無線送受信器を含む。
【０１２４】
一実施形態では、コンピューティングデバイス３７４４は、３Ｄ移動測定システムから分離している。一実施形態では、コンピューティングデバイス３７４４は、ネットワークコンピュータ又はクラウドコンピュータである。一実施形態では、コンピューティングデバイス３７４４は、第１のプロセッサ３７４５Ａと第１のメモリ３７４５Ｂとを含む。一実施形態では、第１のメモリ３７４５Ｂは、例えば環境３８００の全ての要素を含んでもよい、全体環境の全体３Ｄ表現を格納するように構成される。全体３Ｄ表現は、例えば点クラウドの形態で、八分木形式で、又は他の任意の形態で格納されてもよい。第１のプロセッサ３７４５Ａは、ユーザディスプレイ３７５０に、３Ｄ移動測定システム３７００の局所環境の視覚表現を送るように構成される。局所視覚表現は、全体３Ｄ表現、ユーザ制御信号、及び無線フィードバック信号に少なくとも部分的に基づいて、第１のプロセッサ３７４５Ａによって決定される。例えば、一実施形態では、無線フィードバック信号３７４２は、３Ｄ測定デバイスに取り付けられた２Ｄカメラによって提供される２Ｄ画像である。３Ｄ移動測定デバイス３７００があちこち移動する際に、２Ｄカメラは、捕えられた２Ｄ画像の無線画像を送信する。しかしながら、２Ｄ画像の獲得、処理、及びコンピューティングデバイス３７４４への伝送と関連するいくらかの待ち時間がある。３Ｄ移動測定デバイス３７００がユーザ制御信号３７４６又は３７５４に迅速に応答できるようにするため、第１のプロセッサ３７４５Ａは、第１のメモリ３７４５Ｂに格納された全体３Ｄ表現を変換して、無線ユーザ制御信号に応答して３Ｄ移動測定システム３７００が移動した後の、予期される局所３Ｄ表現を決定する。かかる変換は、プロセッサ３７４４によって迅速に実施することができ、したがって待ち時間に関する問題が大幅に低減される。ここで与えられる例では、ユーザディスプレイ３７５０は、３Ｄ移動測定システム３７００によってコンピューティングデバイス３７４４に提供された、ただし待ち時間のほとんどが除去された無線フィードバック信号と一致する、局所３Ｄ環境の画像を示すことが予期される。コンピューティングデバイスは、無線移動制御信号３７４６を３Ｄ移動測定デバイス３７００に送信して、ユーザ制御信号にしたがって３Ｄ移動測定デバイスの移動を指示する。
【０１２５】
コンピューティングデバイス３７４４は更に、３Ｄ移動測定システム３７００に、３Ｄ移動測定システム３７００の移動を決定する無線移動制御信号３７４６を伝送するように構成される。無線移動制御信号は、全体３Ｄ表現、ユーザ制御信号、及び無線フィードバック信号に少なくとも部分的に基づく。
【０１２６】
一実施形態では、環境の３Ｄ表現は、システムと共に進むコンピューティングデバイス又はメモリデバイスに格納される。この方策の利点は、コンピューティングデバイス３７４４又はユーザステーション３７４９が利用可能でない場合に、ナビゲーションを支援するのに局所情報が使用されても良いことである。一実施形態では、システムは、３７００Ａ、３７００Ｂ、３７００Ｃ、又は３７００Ｄなどの電動移動３Ｄ測定システムである。他の任意のタイプの移動測定システムが使用されてもよい。一実施形態では、環境の３Ｄ表現を格納するのに使用されるコンピューティングデバイス又はメモリは、ＴＯＦスキャナ３７１０、レーザートラッカー３７５０、三角測量スキャナ１５００、三角測量スキャナアレイ３７８０、又は他の任意のタイプの移動測定デバイス.内のコンピューティングデバイスを含んでもよい。あるいは、３Ｄ表現は、コンピューティングデバイス３７３４、３７６２、３７４０、又は３７６３に格納されてもよい。移動測定デバイスと共に移動するように構成された、任意のタイプのコンピューティングデバイス又はメモリデバイスが、３Ｄ表現を格納するのに使用されてもよい。
【０１２７】
図１８Ａに示される実施形態では、オペレータは、ディスプレイモニタ３７５０上で３Ｄカメラ又は２Ｄカメラ３７０２によって見られるような、３Ｄ環境の仮想表現を見る。ディスプレイモニタ３７５０及びジョイスティック３７５１は、ＩＥＥＥ８０２．３（イーサネット）などの有線通信チャネル３７５２を通してコンピュータ３７４４と通信するように取り付けられる。コンピュータ３７５１は、チャネル３７５２を通じて、ジョイスティック３７５１の移動を示すデータを受信する。コンピュータ３７４４は、受信したジョイスティック移動データを適用して、メモリに格納している３Ｄ表現を回転、並進、及び拡大縮小する。コンピュータ３７４４は、変換された３Ｄデータを、移動測定システム３７００Ａの３Ｄ／２Ｄカメラ３７０２の視野の予期された画像を提示する、ディスプレイモニタ３７５０に転送する。今日入手できる標準的なコンピュータを用いて利用可能な高速変換により、３Ｄ表現は、顕著な応答の遅れなしにモニタに表示される。オペレータによるジョイスティック３７５１の移動は、無線通信チャネルを通じて移動３Ｄ測定デバイス３７００に送信される。
【０１２８】
工場環境における一実施形態では、図１８Ａは、ルートセグメント３８３０Ａ、３８３０Ｂ、及び３８３０Ｃに沿って最初は開いている経路を示している。一実施形態では、図１８Ｂにおいて、２つの島が組み合わされて、経路列３８１０Ｃ、３８１０Ｄの間の経路行３８２０Ｂを遮断しているため、経路はもう開いていない。移動測定デバイス３７００Ａは、コンピュータ３７４４によって生成される仮想３Ｄ表現に対する構造の変化を観察する。３Ｄカメラ３７０２の観察によって、２Ｄスキャナ３７３２の観察によって、又は移動測定デバイス３７００Ａの他の一部のセンサによって行われた観察によって、このことが行われてもよい。一実施形態では、コンピュータ３７４４は更に、移動測定デバイス３７００Ａのカメラからの画像を、変換された３Ｄ表現と比較するように構成されている。カメラからの画像と変換された３Ｄ表現における画像の大きな違いは、環境の変化、又はシステムの問題を示し、またしたがって、オペレータの一部又はコンピュータ３７４４に対する更なる動作を促すことである。
【０１２９】
それに応答して、コンピュータ３７４４は、移動３Ｄ測定デバイス３７００Ａに、変化したエリアの３Ｄ測定を実施するように指示してもよい。移動３Ｄ測定デバイスは、改訂された３Ｄ表現をそのローカルメモリに格納し、無線通信チャネル３７４６を通して新しい３Ｄ表現をネットワークコンピュータ３７４４に送信する。移動測定システムは、システム３７００Ａではなく、３７００Ｂ、３７００Ｃ、又は３７００Ｄなどの異なる３Ｄ測定システムであってもよい。
【０１３０】
一実施形態では、オペレータは、ユーザインターフェース（ＵＩ）デバイスを通して、移動測定システムと相互作用する。図１９Ｂ〜図１９Ｆは、図１９Ａのオペレータ１９００が相互作用してもよい、ＵＩデバイスを示している。
【０１３１】
図１９Ｂは、タッチスクリーンディスプレイなどのディスプレイ１９１２を含む、表示デバイス１９１０を示している。他の実施形態では、表示デバイス１９１０は異なるユーザ入力特徴を含む。一実施形態では、オペレータは、３Ｄ測定システムの近傍に立ち、３Ｄ測定の結果をディスプレイ１９１２上で見て、表示デバイス１９１０上の入力特徴を通して命令を与える。別の実施形態では、オペレータ及び表示デバイスは、１つ以上の３Ｄ測定システムから離れて位置する。一実施形態では、各３Ｄ測定デバイスはそれ自体の表示デバイスを含む。かかるディスプレイのバンクは、３Ｄ測定デバイスの集合の活動にかかる概観を、オペレータに提供してもよい。
【０１３２】
図１９Ｃは、拡張現実（ＡＲ）表示デバイス１９２０を示している。ほとんどのＡＲデバイスは、オペレータが、局所環境を見ると同時に、デジタル表現を局所環境の上に重ね合わせることを可能にする。デジタル重畳は、多数の異なる方法を使用して得られてもよい。１つの方策では、プロジェクタは、片目又は両目によって捕えられた、デジタルパターンをガラス上に投射するのに使用される。同時に、周囲からの光はガラスを通り抜け、見る者によって目視される。別の方策では、ガラスは、いくつかの場合では高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）カメラであってもよい、カメラによって周囲を捕えるデジタルガラスである。デジタル画像は、カメラによって得られたデジタル表現上に重ね合わされる。更に別の方策では、デジタル画像は、観察者の片目又は両目上に直接投射される。この方策の一実現例では、コンタクトレンズは、周囲からの光を通すと共に、コンタクトレンズからのデジタル画像を重ね合わせるように構成される。一実施形態では、ＡＲ表示デバイス１９２０は、ネットワーク化コンピュータ又はスタンドアロン型コンピュータなどの外部コンピュータとインターフェース接続する。別の実施形態では、全てのコンピューティング能力が表示デバイスに含まれる。
【０１３３】
図１９Ｄは、仮想現実（ＶＲ）表示デバイス１９３０を示している。ＶＲデバイスは、オペレータが環境の仮想表現と相互作用することを可能にする。一実施形態では、ＶＲデバイス１９３０は、仮想環境を表示するヘッドセットデジタルディスプレイ１９３２を含む。一実施形態では、例えば、３７００Ａ、３７００Ｃ、又は３７００Ｄなどの３Ｄ測定機器を使用して捕えられるような、環境の３Ｄ表現がヘッドセットデジタルディスプレイ１９３２に提示される。
【０１３４】
一実施形態では、オペレータは、ＵＩデバイスを使用して、ＡＲ環境内のオペレータの移動を制御する。１つのかかるＵＩ制御デバイスは、図１９Ｅの手持ち式デバイス１９４０である。かかる制御デバイス１９４０は、位置移動及び回転移動に応答する慣性測定部１９４６を含んでもよい。制御デバイスはまた、表示される３Ｄ画像に対する見かけのオペレータ位置の移動を制御する、制御ボタン及び制御ジョイスティックを含んでもよい。かかる制御はまた、表示される情報のタイプ又は行われる他の動作を選ぶのに用いることができる、メニューを活性化するのに使用されてもよい。一実施形態では、オペレータは、ＡＲ環境内の動作を制御する制御部１９５２を有するコンソール型のＵＩ制御デバイスを使用する。
【０１３５】
一実施形態では、オペレータは、ＵＩデバイスではなく、又はそれに加えてジェスチャーを使用する。例えば、オペレータは、ジェスチャーを使用して、前後に移動し、左右に移動し、左右に回動し、上を向き、又は下を向いてもよい。オペレータはまた、ジェスチャーを使用してメニューを開き、選択を行ってもよい。
【０１３６】
一実施形態では、ＶＲ表示デバイス１９３０は、ネットワーク化コンピュータ又はスタンドアロン型コンピュータなどの外部コンピュータとインターフェース接続する。別の実施形態では、全てのコンピューティング能力が表示デバイスに含まれる。外部コンピュータは、例えば工場であってもよい、環境の完全な３Ｄ表現を含んでもよい。
【０１３７】
一実施形態では、ＶＲ表示デバイスは、例えばカメラから、ビデオ情報を更に受信する。これにより、ヘッドセットデジタルディスプレイ１９３２が、リアルタイム遠隔ＡＲデータを統合してＶＲ表現とすることが可能になる。例えば、かかるリアルタイムＡＲデータは、移動測定デバイスを環境内の位置へと移動することによって、オペレータによって提供されてもよい。移動測定デバイス上のカメラは遠隔ＡＲ情報を捕え、それをシステムに送信して、表示されたＶＲ情報と統合する。
【０１３８】
一実施形態では、環境の３Ｄ表現は３Ｄで捕えられ、コンピュータ３７４４などの遠隔コンピュータに格納されている。一実施形態では、オペレータは、ＶＲ表示デバイス１９３０と１９４０又は１９５０などの制御デバイスとを使用して、環境を通して仮想的に移動する。一実施形態では、オペレータは、例えば、生産ラインに沿って通り、局所仮想領域の３Ｄ表現を見るのに停止してもよい。仮想経路に沿った点で、オペレータは、ＶＲオブジェクトに関する情報を見るのに停止してもよい。例えば、オペレータは、生産ラインの特定部分の生産性に興味を示してもよい。オペレータは、例えば不具合データと共に、生産ラインのその部分に対する生産出力を指摘する、遠隔制御部上のメニューを活性化させてもよい。
【０１３９】
別の実施形態では、オペレータは、図２０に示されるように、移動測定デバイスを遠隔で制御してもよい。一実施形態では、オペレータは、移動測定デバイス１９３０によって提供されるＡＲ画像を投射するように更に構成される、ＡＲヘッドセットを着用する。一実施形態では、遠隔２Ｄ画像又は３Ｄ画像は、図２０に示されるようなデバイス３７００Ａ、３７００Ｂ、３７００Ｃ、又は別の移動測定デバイスであってもよい、移動測定デバイスによって提供される。一実施形態では、３Ｄ測定デバイスのポーズは、移動測定デバイスによって提供される２Ｄ又は３Ｄ画像が３Ｄ表現に対して整列されるようにして決定される。オペレータは、移動測定システムを制御し、移動測定システムが壁２０００Ａ、２０００Ｂ、及び２０００Ｃによって見えないように遮断されている場合であっても、それらの測定結果を見てもよい。一実施形態では、オペレータは、環境内の３Ｄ領域に仮想的に移動し、次に２Ｄ又はＲＧＢＤ（３Ｄ）カメラを用いて同じ領域を見て、組み合わせのＶＲ／ＡＲディスプレイを得てもよい。この方法は、例えば、生産ラインの隣にある貯蔵棚の在庫品における部品の数を遠隔で決定するのに使用されてもよい。ＶＲ／ＡＲディスプレイを使用して、オペレータは、複数の移動測定システムの動作を指示しモニタすることによって、工場環境の現在の状態の正確な３Ｄ像を迅速に得てもよい。
【０１４０】
一実施形態では、オペレータは、ＵＩデバイスの代わりに、又はそれに加えてジェスチャーを使用して、環境を動き回り、移動測定デバイスに対して、対象のエリアへ移動して２Ｄ又は３Ｄ検査を行うように命令してもよい。メニューでは、オペレータは、環境の平面図を要求し、利用可能な移動測定デバイスを位置決めし、所望の動作を要求してもよい。図１８Ａ及び図１８Ｂを参照して上述したように、３Ｄ測定システムは、全体環境の３Ｄ表現が格納されるメモリを備えてもよい。この３Ｄ表現を使用して、３Ｄ測定システムは、それ自体をオペレータによって指示される任意の場所へとナビゲートしてもよい。
【０１４１】
一実施形態では、システムは、上述したように、メモリに格納された全体環境の３Ｄ表現を有するコンピュータを備える。一実施形態では、システムは、移動ベース及び第１のカメラを有する移動測定システムを更に備え、第１のカメラは、より大きい全体環境内の局所環境を見るように構成される。一実施形態では、仮想現実／拡張現実（ＶＲ／ＡＲ）ディスプレイは、第１のコンピュータと通信している。ＶＲ／ＡＲディスプレイの例は、移動測定システムと共に進むカメラから得られる画像に対して更に構成された、ＶＲディスプレイ１９３０である。一実施形態では、ＶＲ／ＡＲディスプレイは、全体３Ｄ表現に少なくとも部分的に基づいたＶＲモードである第１のモード、第１のカメラからのデジタル画像に少なくとも部分的に基づいたＡＲモードである第２のモード、並びにＶＲ及びＡＲモードをＶＲ／ＡＲディスプレイ上に重畳したＶＲ／ＡＲモードである第３のモードの、少なくとも３つのモードで動作するように構成される。一実施形態では、注釈などの追加情報をＶＲ／ＡＲディスプレイ上に投射する第４のモードが含まれる。一実施形態では、システムは、ユーザインターフェースコマンドに応答するユーザインターフェースを更に備える。カメラは、デプス（ＲＧＢＤ）カメラ、ステレオカメラ、又は三角測量スキャナなど、２Ｄカメラ又は３Ｄカメラであってもよい。一実施形態では、ユーザインターフェースコマンドは、ＶＲ／ＡＲディスプレイに、第１のモード、第２のモード、又は第３のモードのうち１つで動作するように指示する。更なる実施形態では、ユーザインターフェースコマンドは、移動ベースに移動するように指示する。様々な実施形態では、ユーザインターフェースコマンドは、ＵＩデバイスにおけるジェスチャー、ヘッド移動、キー打ち、マウス移動、ジョイスティック移動、及びセンサ移動から選択される。一実施形態では、ＵＩデバイス内のセンサは、加速度計（傾斜計と等価）、ジャイロスコープ、磁力計、及び圧力センサ（高度を測定する）を含んでもよい。一実施形態では、ＶＲ／ＡＲディスプレイは、図１９Ａのヘッドセット１９３０又はヘッドセット１９２０などのヘッドセットを含む。一実施形態では、オペレータは、第１のカメラからの局所環境の像に少なくとも部分的に基づいて、システムの移動を指示する。別の実施形態では、オペレータは、３Ｄ環境の仮想表現に少なくとも部分的に基づいて、システムの移動を指示し、３Ｄ環境の仮想表現は、全体環境の全体３Ｄ表現に少なくとも部分的に基づく。かかる指示がどのように適用されてもよいかについては、図１８Ａ及び図１８Ｂを参照して考察した。一実施形態では、３Ｄ環境の仮想表現は、移動測定システムによって提供されるフィードバック信号に更に基づく。かかるフィードバックシステムも、図１８Ａ、図１８Ｂを参照して考察した。一実施形態では、第１のコンピュータは、ＶＲ／ＡＲディスプレイと、また第１の移動測定システムと無線通信している。一実施形態では、システムは、例えば、三角測量スキャナ又は飛行時間スキャナによってもよい、３Ｄ測定デバイスを更に含む。一実施形態では、ＶＲ及びＡＲ画像はＶＲ／ＡＲディスプレイで整列される。かかる整列を実施する方法は、図１８Ａ、図１８Ｂに関連して上述した。一実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、オブジェクトの３Ｄ測定を行うのに使用される。一実施形態では、寸法特性は３Ｄ測定データに少なくとも部分的に基づいて決定され、決定された寸法特性の注釈はＶＲ／ＡＲディスプレイに表示される。
【０１４２】
オブジェクトの３Ｄ検査では、図２１に示されるような基本の幾何学要素を使用して、測定された要素を説明するのが便利である。幾何学要素の図示される例としては、平面、線、点、円筒、円環、管、放物面、規定表面、円、楕円、丸いスロット、長方形のスロット、及びポリラインが挙げられる。３Ｄ測定を通した各幾何学要素の特性化は、少なくとも規定の最小数の点を測定することを要する。例えば、平面を表すには少なくとも３つの点が測定されなければならず、線を表すには少なくとも２つの点が測定されなければならず、点を表すには少なくとも１つの点が測定されなければならず、円筒を表すには少なくとも６つの点が測定されなければならず、円環を表すには少なくとも９つの点が測定されなければならず、その他も同様である。
【０１４３】
いくつかの場合、単一の幾何学要素の測定は、幾何学特性がＣＡＤ描画においてそれに対して指定された許容差内にあるか否かを判断するのに求められる、全ての情報を提供する。図２２Ａ〜図２２Ｆは、平面プレート２２１０の円筒状穴２２００を示している。図２２Ａの斜視図で斜線を付けて図示されている平坦な上面２２２０は、図２２Ｄの側から見たときに小さいリップル２２２２を有して示される。これらのリップルの範囲は、面の形状誤差２２２４又は平坦性と呼ばれる。円筒２２３０は、図２２Ｂの斜視図において斜線を付けて示されている。円筒２２３０の測定された直径２２３２は、図２２Ｅの上面図に示されている。面２２１０と円筒２２３０の交点は、図２２Ｃに二次元特徴として示される円２２４０である。図２２Ｆは、円内の小さいリップル２２４２を示す上面図である。これらのリップルの範囲は、円の形状誤差２４４４又は円形性である。
【０１４４】
他の場合、２つ以上の幾何学要素の測定は、幾何学特性がＣＡＤ描画においてそれに対して指定された許容差内にあるか否かを判断するのに求められる。図２３Ａは、平坦な上面２３０５、円筒状穴２３１０、及び円筒状穴２３１５を有する平面プレート２３００を示している。円筒２３１０、２３１５はそれぞれ、円２３２０、２３２５で平面２３０５と交差する。平坦な上面２３０５及び２つの円筒状穴２３１０、２３１５は、２つの穴の中心間の距離２３３０を決定するのに測定される。図２３Ｂは、平坦な上面２３４５、平坦な側面２３５０、及び円筒状穴２３５５を含む、平面プレート２３４０を示している。上面２３４５と側面２３５０の交点は横線２３５５である。上面２３４５と円筒２３５５の交点は円２３６０である。上面２３４５、側面２３５０、及び円筒２３５５は、円中心から横線までの垂直距離２３６５を決定するのに測定される。
【０１４５】
更に他の場合、測定は、幾何学的構造に少なくとも部分的に基づく。図２４Ａは、角度２４３５が２つの構造線２４２５と２４３０との間に見出される場合を示している。プレート２４００は、平坦面２４１０、２４１５、及び２４２０を含む。面２４１０及び２４１５の交点は線２４２５である。面２４１０及び２４２０の交点は線２４３０である。構造線２４２５及び２４３０は、角度２４３５を決定するのに使用される。図２４Ｂは、平面プレート２４６０の８つの円筒状穴２４７０Ａ〜２４７０Ｈの中心に最適に適合する構造円２４９０が見出される場合を示している。これを行うため、円は、面２４６０を円筒状穴２４７０Ａ〜２４７０Ｈのそれぞれと交差させて、８つの円２４８０Ａ〜２４８０Ｈを見出すことによって形成される。円は８つの円それぞれに対して見出され、構造円２４９０は、８つの中心に対する構造円の最適な適合に基づいて決定される。一実施形態では、最小二乗方法が最適な適合を決定するのに使用される。
【０１４６】
図２５Ａは、一例の部品３５００を示している。第１のステップで、線３５１０内の平坦な上面３５０５が３Ｄで測定される。図２５Ｂに示される第２のステップで、平坦面３５１５が３Ｄで測定される。面３５０５及び３５１５の交点は線３５２５である。図２５Ｃに示される第３のステップで、円筒３５３０が測定される。円筒３５３０と面３５０３の交点は円３５３５である。ここで与えられる例では、原点３５４０は円３５３５の中心に設定される。一実施形態では、ｚ軸線３５４５は原点３５４０を通り、測定された面３５０５に対して垂直である。ｘ軸線は、原点３５４０を通り、線３５２０に平行な線３５５０である。ｙ軸線は、やはり原点を通る、ｚ及びｙ軸線に垂直な線である。ｙの方向は右手の規則を満たすように選択される。
【０１４７】
幾何公差設計法（ＧＤ＆Ｔ）は、工学許容差を規定し通信するためのシステムである。図２６は、ＧＤ＆Ｔで一般に使用されるいくつかの記号を示している。形状公差は、真直度としても知られる線の形状、平面度としても知られる面の形状、真円度としても知られる円の形状、及び円筒度としても知られる円筒の形状である。図２６の表は、ＧＤ＆Ｔ記号の一部のみの表現である。例えば、形状の別の基準は、球形度としても知られる球の形状である。プロファイルは、線のプロファイル及び表面のプロファイルを含む。線のプロファイルは、規定の曲線の面内における偏差である。表面のプロファイルは、規定の二次元表面からの偏差である。配向（方向公差）は、傾斜度、直角度、及び平行度を含む。傾斜度は、例えば、２つの線又は２つの面の間の角度基準に関する。直角度は、２つの特徴が垂直である範囲に関する。例えば、直角度は、９０°の公称角度分離を有する２つの面に適用されてもよい。また、基準面から９０°の線からの偏差にも適用してもよい。平行度は、ゼロ角度からの２つの面又は２つの線の偏差に関する。場所（定位公差）は、位置、同心度、及び対称度を含む。位置は特徴の位置に関する。同心度は、基準軸線に対する基準特徴の中央軸線の偏差に関する。対称性は、基準面を中心にした２つの特徴の偏差に関する。心振れは、円の心振れ及び全体の心振れを含む。円の心振れは、基準軸線を中心にして部分を３６０°回転させたときの、別の基準に対する所与の基準特徴の面内における偏差である。全体の心振れは、基準軸線を中心にして部分を３６０°回転させたときの、基準に対する全体の特徴又は表面の偏差である。
【０１４８】
図２７Ａは、図２５Ａ〜図２５Ｄを図２７Ａの正面図及び図２７Ｂの右側面図で示すＣＡＤ描画である。図２７Ｂは、基準面Ａを図２５Ａに示される面３５０５として特定している。図２７Ａは、基準軸線Ｂを図２７Ｂの線３５２５として特定している。図２７Ｃは、円筒３５３０の軸線をデータ軸線Ｃとして特定している。図２５Ｄに示される割り当てられた座標系ｘ、ｙ、ｚを、図２５Ｄ、図２７Ａ、及び図２７Ｂで行われているように、基準参照面及び軸線と整列させるのが便利である。
【０１４９】
図２７Ａ及び図２７ＢのＧＤ＆Ｔ記号の意味は、図２６の考察から理解することができる。図２７Ｂに示されるように、基準面Ａに対する形状許容差は０．５ｍｍである。図２７Ａに示されるように、基準軸線Ｂに対する直線度許容差は０．５ｍｍであり、基準軸線Ｃに対する直角度許容差は０．５ｍｍである。図２５Ｂの線３５２２に対する平行度許容差は、図２７Ａに示される、基準軸線Ｂに対して０．５ｍｍである。図２５Ｄの内側円筒３５５７に対する同心度許容差は、図２７Ａに示される、基準軸線Ｃに対して０．５ｍｍである。円３５３５を取り囲む８つの円筒状穴に対するＧＤ＆Ｔ許容差は、いくつかの部分を有するように図２７Ａに示されている。８つの円筒はそれぞれ、＋０．２５ｍｍ／−０．１ｍｍの許容差で２０ｍｍの直径を有する。それに加えて、８つの円筒は、１４０ｍｍの直径を有する参照円上で等しく間隔を空けられる。また、８つの円筒はそれぞれ、示される位置において直径１ｍｍ以内で心出しされなければならず、位置は、基準Ａ、次に基準Ｂ、次に基準Ｃを参照することによって決定される。
【０１５０】
図２８Ａは、オブジェクトの寸法測定を行う方法を指している。本出願では、「幾何形体特性」という用語は、幾何的記述２８１０とそれに対応するオブジェクト測定２８２０の組み合わせを指す。オブジェクトの視覚表現は、ＣＡＤファイル２８２２又は紙上の図として幾何的記述に含まれてもよい。幾何的記述は、ＣＡＤファイル又は図面の各幾何形体に対する、少なくとも１つの公称値２８１４とそれに対応する許容差２８１６を更に含む。オブジェクト測定２８２０は、物理的オブジェクト２８２２を特定することと、少なくとも１つの公称値２８１４に対応するオブジェクトの３Ｄ点座標２８２４を測定することと、測定された３Ｄ点座標に基づいて測定値２８２６を計算することとを含む。更なるステップ２８２７で、公称値２８１４が測定値２８２６から減算されて、誤差２８２８が得られる。誤差の絶対値が許容差２８１６未満の場合、幾何形体は合格２８３０とされる。幾何的記述２８１０の全ての幾何が合格した場合、オブジェクト２８２２は規定の許容差内にあるものとされる。
【０１５１】
図２９Ｂは、検査計画２８５０にしたがった測定を完了するのに必要な要素２８４０を指している。かかる検査計画は、図２８Ａを参照して記載したような幾何形体特性を決定する。ブロック２８４１は、検査を完了するのに必要なことがある、測定及び支持要素のいくつかを示す。ブロック２８６１は、測定結果２８６８に至る一連の測定値を得るのに実施されるステップのいくつかを示す。
【０１５２】
測定及び支持要素は、１つ以上の３Ｄ測定機器２８４２と、ＣＡＤモデル２８４４と、移動デバイス２８４６と、位置決め補助器２８４８とを含む。３Ｄ測定デバイスは、３Ｄ座標を測定することができる任意のデバイスである。３Ｄ測定デバイスの例としては、レーザートラッカー４０１０、三角測量スキャナ２１０及び１５００、ＴＯＦスキャナ３７１０、並びに関節アーム座標測定機（ＣＭＭ）が挙げられる。関節アームＣＭＭは、手で移動されるものであって、ＣＭＭの測定端部に触覚プローブ又は三角測量スキャナのどちらかを含む、ロボットアームである。
【０１５３】
ＣＡＤモデル２８４４（又は紙上の図面）について、図２８Ａを参照して上述した。移動デバイスは、３Ｄ測定デバイスを移動させるデバイスである。移動デバイスの例は移動測定プラットフォーム１００である。移動デバイスの別の例は移動測定構造１２２０である。
【０１５４】
補助器は、３Ｄ測定機器２８４２の移動を追跡するデバイスである。６ＤＯＦ触覚プローブ又は６ＤＯＦスキャナは、レーザートラッカーからある距離で追跡されてもよい。この場合、６ＤＯＦプローブ又はスキャナが３Ｄ測定機器であり、レーザートラッカーが補助器である。三角測量スキャナは、様々な方法で追跡されてもよい。６ＤＯＦプローブは、６ＤＯＦレーザートラッカー補助器による追跡のため、三角測量スキャナに取り付けられてもよい。３つ以上の再帰反射器ターゲットが、レーザートラッカー補助器による追跡のため、三角測量スキャナに取り付けられてもよい。光源又は反射スポットの集合が、１つ以上の校正済みカメラシステム補助器による追跡のため、三角測量スキャナに取り付けられてもよい。三角測量スキャナは、試験中のオブジェクト上又はその付近における照明されたターゲット点の集合（補助）を測定することによって、それ自体の位置を決定してもよい。照明されたターゲット点の３Ｄ座標は、いくつかの場合、三角測量スキャナによる測定の前に分かっていることがある。この場合、写真測量カメラ補助器が、校正済みの縮尺バーと共に、ターゲットの大きい集合（補助）の画像を捕えて、共通基準系におけるターゲット補助の３Ｄ座標を決定するのに使用されてもよい。照明されたターゲット補助の決定された３Ｄ座標は、三角測量スキャナで見ることができ、三角測量スキャナの複数の測定値を共通基準系に置くのに使用されてもよい。
【０１５５】
検査計画２８５０は、測定及び支持要素２８４１の動作を、測定及び支持要素２８４１によって得られた測定値、並びに最終結果２８６８を得るのに必要な計算と組み合わせる計画である。
【０１５６】
測定及び分析ステップ２８６１は測定及び分析ステップを含む。ステップ２８６２で、測定デバイスは、上述したような移動デバイスによって定位置へと移動される。いくつかの場合、移動デバイスの移動は、上述したように、補助器によって提供される情報に更に基づく。ステップ２８６４で、３Ｄ測定デバイスはオブジェクト表面の３Ｄ点座標を測定する。いくつかの場合、３Ｄ測定デバイスは、ステップ２８６６で移動デバイスが新しい位置へと移動させる前に、いくつかの３Ｄ座標を測定してもよい。これは、測定ステップ２８６４と移動ステップ２８６６との間の破線によって示される。３Ｄ点座標の収集に続いて、評価２８６６が実施される。ほとんどの場合、１つ以上の数学的計算が評価２８６６において実施される。いくつかの場合、収集された情報の単一の評価が、ＣＡＤモデルに示されるような公称値の測定には十分である。例えば、いくつかの場合、単一の位置に位置付けられた三角測量エリアスキャナによって、平坦面の形状誤差が測定されてもよい。他方で、比較的遠く離された２つの平坦面間の平行度を測定するには、三角測量エリアスキャナを用いた第１の平坦面の第１の測定と、三角測量エリアスキャナを用いた第２の平坦面の第２の測定とにしたがうことが必要なことがある。いずれの場合も、３Ｄ測定デバイスによる第１の位置での測定が完了した後、検査計画の測定が全て完了していない限り、移動デバイスは、３Ｄ測定デバイスを別の場所へと移動させることが必要になる。測定結果の取得に成功すると、測定結果が得られたものと見なされる。
【０１５７】
３Ｄ座標を測定する検査方法２９００について、図２９を参照して更に考察し、検査計画２８５０について更に記載する。検査２９００の任意の第１の要素は、測定されるオブジェクトの特定２９１０である。いくつかの場合、移動３Ｄ測定デバイスは、多くの異なるタイプのオブジェクトを測定するか、又は複数のタイプの試験を所与のオブジェクトに対して実施する可能性を有してもよい。この場合、特定ステップ２９１０が必要である。他の場合、３Ｄ検査オブジェクト及び手順は不変であってもよく、それによって特定ステップの必要がなくなる。
【０１５８】
タグ、キオスク１４００、２Ｄ画像、３Ｄ画像、及びネットワークコンピュータなどの外部コンピュータからの命令を使用することを含む、測定されるオブジェクト及び実施される測定を特定する、いくつかの可能な方法がある。タグは、無線認証（ＲＦＩＤ）タグ、近距離通信（ＮＦＣ）タグ、バーコードタグ、又はＱＲタグを含む、いくつかのタイプのものであってもよい。図３０は、測定されるオブジェクト１２０２、及びオブジェクト１２０２に対して実施される測定のタイプを特定する、方法３０００を示している。一実施形態では、３Ｄ移動測定システム３０１０Ａはタグ３０２０を読み取る。３Ｄ移動測定システム３０１０Ａ、３０１０Ｂ、３０１０Ｃは、オブジェクトの３Ｄ座標を決定することができる任意のタイプの移動測定システムであってもよい。かかる３Ｄ移動測定システムの例としては、システム２００、１７００、１７５０、３７００Ａ、３７００Ｃ、及び３７００Ｄが挙げられる。他の多くのタイプの３Ｄ移動測定システムが可能であり、使用されてもよい。タグ３０２０がＲＦＩＤ又はＮＦＣタグである場合、３Ｄ移動測定システム３０１０Ａは、ＲＦＩＤ読取り機又はＮＦＣ読取り機をそれぞれ含んでもよい。あるいは、ＲＦＩＤ又はＮＦＣ読取り機は、３Ｄ移動測定システム３０１０Ａから離れて、ただしタグ３０２０を読み取ることが可能になる位置で工場の床に位置してもよい。タグ３０２０がバーコード又はＱＲタグの場合、３Ｄ移動測定システム３０１０Ａは、システム３０１０Ａに既に存在しているカメラを使用してもよい。あるいは、専用バーコード読取り機又はＱＲコード読取り機が使用されてもよい。図３０は、オブジェクト１２０２に取り付けられたタグ３０１０を示しているが、タグ３０１０はそれと同等に、オブジェクト１２０２と共に進む要素に取り付けることもできる。
【０１５９】
図３０は、キオスク１４００と相互作用する３Ｄ移動測定デバイス３０１０Ｂの使用を示している。キオスク１４００は、オブジェクト１２０２の識別情報、及びオブジェクト１２０２に対して実施される測定を分かっている。一実施形態では、キオスクは、情報を、例えばオブジェクト１２０２の識別情報及び実施される測定に関する情報を含むバーコード又はＱＲタグを、ディスプレイ１４１０に表示する。情報は、外部コンピュータ、例えばネットワーク化コンピュータ３０３０からキオスクに送信されてもよい。コンピュータ３０３０とキオスクとの間の通信は、無線通信チャネル３０３２又は有線通信チャネルを通じてであってもよい。
【０１６０】
移動測定デバイス３０１０Ｃに取り付けられた２Ｄカメラ又は３Ｄカメラも、図３０に示されるように、オブジェクト１２０２の識別情報及び実施される測定を決定するのに使用されてもよい。いくつかの場合、オブジェクト１２０２は比較的大きいので、３Ｄ移動測定デバイスは、２Ｄカメラ又は３Ｄカメラで得られた画像間を移動しなければならなくなる。オブジェクト１２０２に対する３Ｄ移動測定システム３０１０Ｃの移動量を認識するのを支援するため、マーカー３０４０がオブジェクト１２０２に取り付けられてもよい。別の方法として、又はそれに加えて、マーカー３０４２は、オブジェクト１２０２から離れて、ただし移動測定デバイス３０１０Ｃの２Ｄカメラ又は３Ｄカメラの視野内に位置してもよい。別の方法として、又はそれに加えて、移動測定システム３０１０Ｃが２Ｄカメラ又は３Ｄカメラを用いて画像を捕える際の移動を追跡するのに、補助器が使用されてもよい。一実施形態では、補助器は移動レーザートラッカーシステム１３１０である。レーザートラッカーは、３つ以上の再帰反射器ターゲット３０５０又は少なくとも１つの６ＤＯＦターゲットを測定してもよい。図２８Ａ及び図２８Ｂを参照して上述したような他のタイプの補助器が、移動レーザートラッカーシステム１３１０の代わりに使用されてもよい。
【０１６１】
ネットワーク化コンピュータはまた、オブジェクト１２０２の識別情報、オブジェクト１２０２に対して実施される測定を、ＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）などの無線接続を通して、３０１０Ａ、３０１０Ｂ、又は３０１０Ｃなどの移動３Ｄ測定システムに直接送信してもよい。
【０１６２】
図２９の検査計画２８５０は少なくとも、図２８Ａに関連して記載した幾何形体特性２８００の要素を含み、つまり、検査計画２８５０は少なくとも、測定されるオブジェクトの幾何的記述２８１０、及び幾何的記述２８１０に対応する測定ステップ２８２０を含む。それに加えて、移動３Ｄ測定デバイスが１つを超えるポーズで、つまりオブジェクト１２０２に対する１つを超える位置又は１つを超える配向で測定を行う場合、いくつかの場合、オブジェクト１２０２に対する３Ｄ測定デバイスのポーズを決定することも重要である。したがって、検査計画２８５０は、３Ｄ測定デバイス２９２４のポーズを決定する方法も含んでもよい。
【０１６３】
図２９に示される検査計画に対する３つの入力要素は、ＣＡＤモデル２９３０を含めること、いくつかの場合は試験中のオブジェクト２９４０上又はその周りに、フィデューシャル（基準）マーカーを配置すること、並びに３Ｄ検査２９５０を実施する方法を教示することである。図２８Ａ及び図２８Ｂに関連して上述したように、ＣＡＤモデルは、視覚的幾何学要素、公称値２８１４、及び許容差２８１６を提供する。
【０１６４】
いくつかの実施形態では、フィデューシャルマーカーは、試験中のオブジェクト１２０２上又はその周りに配置される。フィデューシャルマーカーの例は、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｆ、図１１Ｇ、図１２Ａ、及び図１２Ｂを参照して考察される。フィデューシャルターゲットは、例えば、上述したように、写真測量カメラを使用することによって既知の３Ｄ座標を有するグリッドを確立する、他の多くの方法で使用されてもよい。
【０１６５】
検査計画にしたがって３Ｄ測定を完了するように３Ｄ移動測定システムに指示する方法は、システム２９５０の教示として本明細書で言及される。教示２９５０は、画像に基づく教示、３Ｄ手動測定に基づく教示、及びロボットシミュレーションに基づく教示を含んでもよい。
【０１６６】
一実施形態では、教示方法は、オペレータ又は管理者によって捕えられた画像に基づいて実施される。図３１に示される実施形態では、方法３１００は、タブレット３１１０を使用して、測定されるオブジェクト１２０２の画像を捕える。タブレット３１１０は、ケース３１１２と、背面に面するカメラ３１１４と、タッチスクリーンディスプレイ３１１８とを含む。カメラは２Ｄカメラ又は３Ｄカメラであってもよい。カメラが３Ｄカメラの場合、三角測量画像装置、ステレオカメラ、又は距離を決定すると共に各ピクセルの色を記録する能力を有する感光性アレイを使用するカメラ（ＲＧＢＤカメラ）であってもよい。他の実施形態では、タブレット３１１２は、ラップトップコンピュータ又はスマートフォンなど、異なるタイプの電子デバイスに置き換えられる。いくつかの実施形態では、カメラはタブレット３１１２に統合されず、その代わりにそこから分離される。
【０１６７】
一実施形態では、マーカーは、オブジェクト１２０２上又はその付近に配置されて、オペレータがカメラ画像に記録される特定の領域を特定するのを支援する。３つのタイプのマーカー３０４０、３０４２、及び３０４４が図３１に示されている。マーカー３０４０は、オブジェクト１２０２上に位置する反射スポット又は照明光であってもよい。マーカー３０４２は、オブジェクト１２０２から離れて位置する反射スポット又は照明光であってもよい。マーカー３０４４は、オブジェクト上に、又はオブジェクトから離れて位置してもよい、コード化マーカーである。図３１で、マーカー３０４４はオブジェクト１２０２上で示されている。一実施形態では、マーカーは、図１４Ｂ〜図１４Ｇのマーカー１４３４に類似している。これらのマーカーは、規定された中央位置、並びに各マーカーを他のものと区別するコードを含む。他の多くのタイプのコード化パターンが利用可能であり、使用されてもよい。
【０１６８】
一実施形態では、オペレータは、カメラがカメラディスプレイ部分３１２０にオブジェクト１２０２の対象領域を表示する位置まで、タブレット３１１０を移動させる。一実施形態では、カメラディスプレイ部分３１２０はディスプレイ３１１６の一区画のみを占める。図３２Ａに示されるように、オペレータが利用可能であってもよい２つの動作モードがある。図３２Ａの方法３２００は、幾何学特性、公称値、及び許容差を含むＣＡＤモデルが、３Ｄ移動測定システムによる測定において所望であるよりも多数の要素を含むことから、選択ベースのＣＡＤモデルと呼ばれるものを示している。したがって、ソフトウェア又はオペレータのどちらかが、含まれるべき測定を選択しなければならない。ステップ３２０４で、ソフトウェアは幾何学特性及び許容差を得る。これらの幾何学特性及び許容差は、ほとんどの場合、ＣＡＤモデルで利用可能であるが、３Ｄ移動測定システムに送信される幾何学特性及び許容差に全てが含まれないことがある。ユーザベースの選択における１つの可能なステップ３２０６で、オペレータ（又は管理者）は行われる測定を決定する。例えば、所望の測定がそこから選択されてもよい、可能な幾何的記述がオペレータに提示されてもよい。図３１の例では、オペレータに、オブジェクト１２０２の一部分の画像が提示され、ＣＡＤモデルにしたがって行われる１つの可能な３Ｄ測定が提示される。ディスプレイは、この場合の幾何形体が、文字Ａによって示される２つの点間の距離３１２２であることを示している。また、（距離の）公称値及び許容差３１２６も示される。オペレータには、この測定を検査計画３１２７に含めることを承認するか、又はこの測定を検査計画３１２８に含めることをスキップするかの選択が提供される。別の実施形態では、オペレータに、表のディスプレイを通して、３Ｄ測定機器に対する完全な計測学測定プログラムの機能性が提示されてもよい。この場合、相対的に更に複雑な測定が、ステップ３２０６に続いてオペレータによって入力されてもよい。
【０１６９】
規則ベースの選択ステップ３２０８では、ソフトウェアは、オペレータによって得られた画像の幾何形体にしたがって、行われる測定を決定する。換言すれば、検査計画においてどの３Ｄ測定が決定されるかを決定する規則は、前もって決定されるが、完全なＣＡＤモデルが評価のためにソフトウェアに対して提示される。オペレータの視点からは、前もって確立されたものを示す画像を捕えること以外に、行うべき選択はない。この手順の変形例では、オペレータは、３Ｄ測定を行うことが望ましい捕えられた画像の領域をマークすることが可能にされる。選択された領域は、例えば、マウスを用いて示されてもよい。
【０１７０】
ステップ３２０６又は３２０８で行われる選択は、検査計画３２１０の選択された幾何学要素に供給される。一実施形態では、オブジェクト１２０２の測定中、３Ｄ移動測定デバイスは、その位置と、その３Ｄ測定デバイスのポーズを変更する。一例では、３Ｄ移動測定デバイスは、図１７Ａ〜図１７Ｄに示されるように２Ｄスキャナの読取り値に基づいて、又は移動ベースのホイールに取り付けられた走行距離計を使用することによって、移動ベースの近似位置を決定することができてもよい。同様に、３Ｄ移動測定デバイスは、自然特徴又はフィデューシャルターゲットのどちらかである、オブジェクトの局所特徴に注目することによって、測定される１つ以上の特徴に対するその位置を決定することができてもよい。３Ｄ測定機器は、３Ｄ測定を完了するのに適切なポーズにあるか否か、及び求められるポーズの変更に対する所与の命令を、比較的迅速に決定することができてもよい。これらの場合、測定される幾何学特性の近似位置を提示するので十分なことがある。あるいは、ＣＡＤモデル上の所望の場所を単に電子的にマークするので十分なことがある。それにより、インテリジェントソフトウェアは、一連の測定において各特徴の近似位置を決定してもよい。
【０１７１】
ほとんどの場合、マーカー３０４０及び３０４４は、検査される各オブジェクト１２０２に対して利用可能ではなくなるか、又は少なくとも、マーカー３０４０及び３０４４は正確に同じ位置にはなくなる。したがって、測定デバイスが、測定結果及び対応する誤差を得る前に、２つの異なるポーズで幾何学要素を測定する必要がある場合、自然特徴を使用する位置合わせ方法は十分な精度を提供しないことがある。この場合、上述したような追跡補助器の使用が必要なことがある。この状況では、オペレータは、ステップ３２１４で、補助器２８４８が３Ｄ測定デバイスの移動及びポーズを追跡できるようにする、更なる情報３２１８の提供を必要とすることがある。移動及びポーズの用件３２１４に結び付けられた検査計画３２１０の幾何学要素を用いて、検査計画３２１６が完了する。
【０１７２】
一実施形態では、教示方法は、オペレータによって実施される手動測定に基づく。一実施形態では、３Ｄ移動測定デバイスは手動であちこち移動される。一実施形態では、オペレータは、３Ｄ測定デバイス３０１０を押して、経路Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤに沿った多数の位置に至らせる。各位置で、３Ｄ測定デバイスは、文字Ｅ、Ｆ、及びＧによって提案されているように、必要に応じて上下又は左右に移動させられる。オペレータは、３Ｄ移動測定デバイス３０１０のロボットアームに取り付けられた３Ｄ測定デバイスを移動させて、３Ｄ測定デバイスを所望のポーズに配置してもよい。各位置で、例えば、図２８Ａを参照して説明したような、幾何形体特性を決定する計測学ソフトウェアを使用して、３Ｄ座標の集合が後の分析のために収集される。３Ｄ移動測定デバイス３０１０の移動ベースの位置、及び各測定位置における３Ｄ測定デバイスのポーズが記録される。３Ｄ移動測定デバイス３０１０の位置に関する近似値は、２Ｄスキャナ、ホイール走行距離計、又は類似のセンサの読取り値に基づいて決定される。３Ｄ測定デバイスのポーズに関する近似値は、３Ｄ移動測定デバイスの位置に基づき、更に、ロボットアーム角度エンコーダの読取り値に基づいたロボットアームの近似ポーズに基づく。いくつかの場合、求められる測定それぞれに対する３Ｄ測定デバイスの近似ポーズは、オブジェクト２１０２の３Ｄ測定を完了するのに十分な情報を提供する。これは特に、上述したように、フィデューシャルマーカー又は投射されたフィデューシャルスポットが提供される場合に当てはまる。他の場合、追跡補助器を使用する別の追跡方法が必要とされてもよい。かかる追跡補助器の一例は、３Ｄ測定デバイス上の６ＤＯＦターゲット３０５０の１つを測定するのに使用される、６ＤＯＦレーザートラッカーアセンブリ１３１０である。複数のかかる６ＤＯＦターゲットが、３Ｄ測定デバイスを異なる方向から測定できるようにするために使用されてもよい。あるいは、エリア三角測量スキャナ１５００などの３Ｄ測定デバイスは、６ＤＯＦ測定デバイスに統合されてもよい。上述したような他の追跡補助器が使用されてもよい。
【０１７３】
データを分析して幾何形体特性が決定された後、決定された移動、３Ｄ測定、及び測定計算が、コンピュータプログラムで組み合わされて、所望に応じて測定が実施されてもよい。
【０１７４】
一実施形態では、教示方法はロボットコンピュータシミュレーションに基づく。方法では、幾何学特性及び許容差は、測定全体で必要とされる量のみを抽出することによって決定される。図３２Ｂの方法３２５０は、３Ｄ移動測定システムによる測定において所望である幾何学特性、公称値、及び許容差のみが保持されることから、必須ＣＡＤモデルの方策と呼ばれるものを示している。したがって、この方策は、要素３２０６のユーザベースの選択、及び要素３２０８の規則ベースの選択が除去されていることを除いて、図３２Ａの方策３２００と同様である。
【０１７５】
ロボットシミュレーションに基づく教示方法３４００が、図３４に示されている。この方法では、移動プラットフォーム、ロボットアーム、及び３Ｄ測定機器を含む３Ｄ移動測定システムの挙動をシミュレートする、ソフトウェア３４００が生成される。必須ＣＡＤモデルにおいて望ましい幾何学特性、公称値、及び許容差が抽出され、シミュレーションに含まれる。補助器による任意の追跡もプログラムに含まれる。
【０１７６】
図２９に示されるように、検査計画は、３Ｄ測定デバイス２９６４がロボット２９６２又は移動デバイスと協働して、また必要に応じて追跡補助器２９６６と協働して動作することによって実施される。検査計画にしたがって全ての結果が得られ分析されると、最終結果２９７０が得られる。
【０１７７】
上述した教示方法の延長は、３Ｄ移動測定デバイスが、測定されるオブジェクトの識別情報及び実施される所望の測定を決定し、次に、必要に応じてソフトウェア要素を組み合わせることによって、３Ｄ測定を実施し続けるというものである。各タイプの幾何形体特性に対して、適切なソフトウェアが呼び出されて、求められる点の収集を指示し、求められる計算を実施する。追跡補助器による支援が必要な場合、補助器が支援に入れられてもよい。３Ｄ移動測定システム、追跡補助器、ネットワークコンピュータ、及び他の任意のシステム要素の間の通信は、有線通信チャネル又は有線通信チャネルを通じて実施されてもよい。この方策は、工場向けの完全に柔軟な３Ｄ移動試験システムをもたらす。
【０１７８】
図３５に示される実施形態では、自動化３Ｄ測定は、オブジェクト１２０２の第１の領域の測定と、それに続く測定された幾何学値の決定、及びこれらの値と幾何学量の公称値の比較に基づいて確立され実施される。一実施形態では、移動３Ｄ測定システム３０１０は、３Ｄ測定デバイス及び電動ベースに取り付けられた電動ロボットアームを含む。一実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、スキャナ１５００などのエリアスキャナ又はスキャナ２００などのレーザーラインスキャナであってもよい、三角測量スキャナである。一実施形態では、電動ロボットアームは複数の接合されたアームセグメントを含む。一実施形態では、オブジェクト３４５５の３Ｄ表現が提供される。３Ｄ表現３４５５は、例えば、ＣＡＤモデルであることができる。あるいは、例えば、三角メッシュ表面又は非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）として、３Ｄ測定から得られる表現であってもよい。一実施形態では、公称値及び許容差を有する幾何学量３４６０がオブジェクトの３Ｄ表現と関連付けられる。かかる幾何学量の例としては、図２２Ｄ及び図２２Ｆのような形状誤差、図２２Ｅのような直径、図２３Ａのような２つの中心間の距離、図２３Ｂのような中心から垂直縁部までの距離、図２４Ａ又は図２４Ｂのような構造特徴、図２５Ａ〜図２５Ｄのような１つ以上の基準を参照した特徴、又は図２６〜図２７に示されるような任意のＧＤ＆Ｔ量が挙げられる。任意のタイプの幾何学量が使用されてもよい。
【０１７９】
一実施形態では、第１の領域は第１のオブジェクト上で選択される。いくつかの場合、第１の領域はオブジェクト全体であってもよい。他の場合、片側若しくはオブジェクトのみ、又はオブジェクト全体の小さい部分であってもよい。３Ｄ移動測定システムのシミュレーションモデルを実行する、プロセッサが提供される。一実施形態では、シミュレーションモデルは、移動シミュレーションモデルと、ロボットシミュレーションモデルと、スキャナシミュレーションモデルとを含む。移動シミュレーションモデルは、移動ベースの並進又は回転を含んでもよい、移動ベースの移動をシミュレートする。ロボットシミュレーションモデルは、ロボットアームセグメントの移動をシミュレートする。一実施形態では、ロボットアームセグメントは、ヒンジ作用（ヒンジ継手を用いる）又は旋回作用（回り継手を用いる）によって移動される。一実施形態では、ロボットアームのエンドエフェクタはスキャナの回転を可能にする。多くの場合、三角測量スキャナを、試験中の表面から好ましい距離に、また表面に対して所望の角度で位置付けることが重要である。多くの場合、スキャナは、最良には、測定されている表面にほぼ平行に回転される。スキャナシミュレーションモデルは、エリアスキャナによる３Ｄ点クラウドデータの収集、又はラインスキャナからの３Ｄデータの収集をシミュレートする。
【０１８０】
一実施形態では、プロセッサは、第１の領域にわたる３Ｄ座標を決定する３Ｄ測定プロトコルにおけるステップを更に決定する。そのプロトコルでは、３Ｄ座標の決定は複数のシミュレーションの実行に基づく。シミュレーションステップは、人間のオペレータが実施してもよい機能と同様の機能を実施する。複数のシミュレーションステップの各ステップは、（１）移動シミュレーションモデルにしたがった、電動移動ベースのシミュレートされた移動、（２）ロボットシミュレーションモデルにしたがった、電動ロボットアームのシミュレートされた移動、及び（３）第１のオブジェクトの表面の一部分における３Ｄ座標のシミュレートされた収集であってもよい、シミュレーションステップの１つ以上を含む。３Ｄ測定プロトコルのステップは格納される。
【０１８１】
更なるステップで、３Ｄ測定プロトコルのステップは、実際の３Ｄ移動測定デバイスを使用して実行される。結果は、第１の領域にわたる３Ｄ座標の測定である。一実施形態では、第１の領域は複数の下位領域を含み、それらはそれぞれスキャナによって測定される。例えば、三角測量エリアスキャナは限定されたエリアのみを網羅するので、第１の領域がスキャナによって網羅される限定されたエリアよりも大きい場合、スキャナの移動が必要になる。この場合、複数の下位領域に対して測定された３Ｄ座標を互いに位置合わせして、共通基準系内の３Ｄ座標の集合とするのに、位置合わせ方法が使用される。かかる位置合わせを実施する１つの方法は、連続する下位領域をある程度重ね合わせ、次にオブジェクト１２０２の共通の観察された自然特徴を使用して、複数のフレームを共に位置合わせするというものである。複数の下位領域の位置合わせを実施する別の方法は、反射性の貼付けドット（stick-on dots）などの反射マーカー、コード化マーカー、ＬＥＤなどの光源マーカー、又は外部プロジェクタから投射された光のスポットを含んでもよい、マーカーを使用するものである。マーカーは、試験中のオブジェクト上又はその近傍にあってもよい。一実施形態では、写真測量システムが、前もって各マーカーの３Ｄ座標を決定するのに使用される。一実施形態では、写真測量カメラは、カメラを少なくとも一回回転させて、様々なポーズからマーカーの画像を捕える。一実施形態では、校正済みの縮尺バーが写真測量カメラ画像のそれぞれに含まれる。写真測量カメラを使用して、全体基準系にターゲットの３Ｄ座標を確立することの利点は、必要なターゲットの数が低減され、３Ｄ移動測定システムの三角測量スキャナから得られた連続する画像を重ね合わせる必要性が低減されることである。一実施形態では、３Ｄ移動測定システムのポーズは、レーザートラッカーなどの３Ｄ測定デバイスで追跡される。レーザートラッカーは、３Ｄ測定デバイス上で３つ以上の再帰反射器ターゲットの３Ｄ座標を測定するのに使用されてもよく、又は３Ｄ測定デバイス上で６ＤＯＦターゲットの６自由度（６ＤＯＦ）を測定するのに使用されてもよい。上述したような、他の追跡方法も可能である。
【０１８２】
図３５に示される実施形態では、方法は、測定される幾何学量の集合を提供することを含む。これらの幾何学量３４６０、並びに関連する公称値及び許容差については上述した。一実施形態では、プロセッサは、シミュレーション段階又は測定段階のどちらかで収集されるような、スキャナによって測定される３Ｄ座標３４６２を取得し、これらの３Ｄ座標から、形状誤差、ＧＤ＆Ｔ値、又は公称値を有する任意の数の他の幾何学量として説明されるような、測定された幾何学値３４６５を抽出する。測定された幾何学値３４６５を、対応する幾何学量に対する公称値と比較して、所望の幾何学値の誤差が得られる。これらの誤差の絶対値を規定の許容差と比較して、所与の幾何学値がその規格内にあるか否かを判断するが、これは、決定された量が指定の許容差内にあるということと同じである。一実施形態では、これによって、測定されたデバイスがステップ３４７０で合格か不合格かを判断する。
【０１８３】
一実施形態では、オブジェクト表面の三次元（３Ｄ）座標を測定するシステムは、１つ以上のプロセッサと、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された、複数の電動ホイールを含む移動プラットフォームと、プロジェクタ及びカメラを含む三角測量スキャナであって、カメラが感光性アレイを有し、プロジェクタ及びカメラがベースラインによって分離され、ベースラインがベースライン長を有するラインセグメントであり、プロジェクタが第１の光をオブジェクト表面上に投射するように構成され、カメラが感光性アレイでオブジェクト表面上の第１の光を撮像し、それに応答して第１の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成された、三角測量スキャナと、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結されたロボット関節アームであって、移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間に複数の接続されたアームセグメントがあり、スキャナがエンドエフェクタに連結され、ロボット関節アームがアームセグメントの少なくとも１つの旋回回転を生みだすように構成された第１のモータを含む、ロボット関節アームとを含み、１つ以上のプロセッサは、電動ホイールの回転を制御し、アームセグメントの移動を制御し、スキャナを動作させるように構成され、１つ以上のプロセッサは、第１の光、第１の電気信号、及びベースライン長に少なくとも部分的に基づいて、オブジェクト表面の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０１８４】
更なる実施形態では、ロボット関節アームは、アームセグメントを移動させるように構成された複数のアームモータを更に含む。
【０１８５】
更なる実施形態では、ロボット関節アームは、継手の集合を更に含み、継手の集合からの各継手は対応する回転軸を有し、各継手は関連するアームセグメント又はエンドエフェクタに連結され、継手と関連するアームセグメントとの間、又は継手とエンドエフェクタとの間にはアームセグメントが介在せず、継手の集合からの第１の複数の継手は、対応する回転軸としての旋回軸を有する回り継手であり、複数の回り継手はそれぞれ、旋回軸を中心にした関連するアームセグメントの回転又は旋回軸を中心にしたエンドエフェクタの回転を生み出すように構成され、継手の集合からの第２の複数の継手は、対応する回転軸としてのヒンジ軸を有するヒンジ継手であり、複数のヒンジ継手はそれぞれ、ヒンジ軸に垂直な方向での関連するアームセグメントの回転又はヒンジ軸に垂直な方向でのエンドエフェクタの回転を生み出すように構成される。
【０１８６】
更なる実施形態では、システムは、複数の回り継手のそれぞれ及び複数のヒンジ継手のそれぞれに対するアームモータと、複数の回り継手のそれぞれ及び複数のヒンジ継手のそれぞれに対する角度変換器とを更に含む。
【０１８７】
更なる実施形態では、プロジェクタは、第２の光をオブジェクト表面上に投射するように更に構成され、カメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光を撮像し、それに応答して第２のプロジェクタ電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成され、第２の光はオブジェクト表面上に光のラインとして投射され、１つ以上のプロセッサは、第２の光、第２のプロジェクタ電気信号、及びベースライン長に少なくとも部分的に基づいて、プローブ基準系においてオブジェクト表面上の複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０１８８】
更なる実施形態では、プロジェクタは、第２の光をオブジェクト表面上に投射するように更に構成され、カメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光を撮像し、それに応答して第２のプロジェクタ電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成され、第２の光はオブジェクト表面上に光のエリアとして投射され、１つ以上のプロセッサは、第２の光、第２のプロジェクタ電気信号、及びベースライン長に少なくとも部分的に基づいて、プローブ基準系においてオブジェクト表面上の複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０１８９】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサは、第１の例では、第２の３Ｄ座標の第１の組を取得し、１つ以上の画像位置合わせマークの第１の組を特定するように構成される。
【０１９０】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサは、第１の例とは異なる第２の例では、第２の３Ｄ座標の第２の組を取得し、１つ以上の画像位置合わせマークの第２の組を特定するように構成される。
【０１９１】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサは、画像位置合わせマークの第１の組及び画像位置合わせマークの第２の組から共通の画像位置合わせマークを特定するように構成され、共通の画像位置合わせマークは、第１の例及び第２の例では、オブジェクト表面上の共通の要素から形成されるような、１つ以上のプロセッサによって認識される画像位置合わせマークである。
【０１９２】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサは、第２の３Ｄ座標の第１の組及び第２の３Ｄ座標の第２の組を共通基準系へと変換して、第１の例の第１の電気信号、第２の例の第１の電気信号、及び共通の位置合わせマークに少なくとも部分的に基づいて、３Ｄ座標の組み合わされた組を得るように構成される。
【０１９３】
更なる実施形態では、第１の組及び第２の組の画像位置合わせマークは、オブジェクト表面又はオブジェクト表面に近接したオブジェクト上の、自然特徴に少なくとも部分的に基づいている。
【０１９４】
更なる実施形態では、第１の組及び第２の組の画像位置合わせマークは、照明マーカーである。
【０１９５】
更なる実施形態では、照明されたマーカーは発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【０１９６】
更なる実施形態では、照明されたマーカーは反射スポットである。
【０１９７】
更なる実施形態では、画像位置合わせマークは、スキャナに連結されていない拡張光プロジェクタによって、オブジェクト上に又はオブジェクトに近接して投射される光スポットである。
【０１９８】
更なる実施形態では、第１の例と第２の例との間で、１つ以上のプロセッサは、オブジェクト表面上における第２の光の有効範囲に少なくとも部分的に基づいて、アームモータの１つ以上を活性化することによって、エンドエフェクタの位置又は配向を変更するように構成される。
【０１９９】
更なる実施形態では、第１の例と第２の例との間で、１つ以上のプロセッサは、オブジェクト表面上における第２の光の有効範囲に少なくとも部分的に基づいて、電動ホイールを回動するように構成される。
【０２００】
更なる実施形態では、ロボット関節アームは少なくとも６自由度で調節可能である。
【０２０１】
更なる実施形態では、プロジェクタは、第２の光を光のコード化パターンとしてそこから投射するプロジェクタ面を有し、１つ以上のプロセッサは、感光性アレイ上における画像の点とプロジェクタ面における第２の光の点との対応を決定するように更に構成され、１つ以上のプロセッサは、その対応に更に基づいて、プローブ基準系内でオブジェクト表面における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２０２】
更なる実施形態では、第１の例では、プロジェクタは、第２の光の第１のパターンをオブジェクト表面上に投射するように更に構成され、カメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光を撮像し、それに応答して第２の電気信号の第１の例を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成され、第２の例では、プロジェクタは、第２の光の第２のパターンをオブジェクト表面上に投射するように更に構成され、第２のパターンは第１のパターンに対して位相がシフトされ、カメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光を撮像し、それに応答して第２の電気信号の第２の例を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成され、１つ以上のプロセッサは、第２の光の第１のパターン、第２の光の第２のパターン、第２の電気信号の第１の例、及び第２の電気信号の第２の例に少なくとも部分的に基づいて、プローブ基準系内でオブジェクト表面における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２０３】
一実施形態では、オブジェクト表面の三次元（３Ｄ）座標を測定するシステムは、１つ以上のプロセッサと、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された、複数の電動ホイールを含む移動プラットフォームと、プロジェクタを含む三角測量スキャナであって、第１のカメラが第１の感光性アレイを有し、第２のカメラが第２の感光性アレイを有し、第１のカメラ及び第２のカメラがベースラインによって分離され、カメラベースラインがカメラベースライン長を有するラインセグメントであり、プロジェクタが第１の光をオブジェクト表面上に投射するように構成され、第１のカメラが、感光性アレイでオブジェクト表面上の第１の光の第１の例を撮像し、それに応答して第１の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成され、第２のカメラが、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光の第２の例を撮像し、それに応答して第２の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成された、三角測量スキャナと、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結されたロボット関節アームであって、移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間に複数の接続されたアームセグメントがあり、スキャナがエンドエフェクタに連結され、ロボット関節アームがアームセグメントの少なくとも１つの旋回回転を生み出すように構成された第１のモータを含む、ロボット関節アームとを備え、１つ以上のプロセッサは、電動ホイールの回転を制御し、アームセグメントの移動を制御し、スキャナを動作させるように構成され、１つ以上のプロセッサは、第１の光、第１の電気信号、第２の電気信号、及びカメラベースライン長に少なくとも部分的に基づいて、オブジェクト表面の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２０４】
更なる実施形態では、プロジェクタはプロジェクタ光軸を更に含み、第１のカメラは第１のカメラ光軸を更に含み、第２のカメラは第２のカメラ光軸を更に含み、プロジェクタ、第１のカメラ、及び第２のカメラは三角形に配置され、三角形は第１の面上にある３つの非共線点を含み、第１の面は、第１のカメラ光軸、第２のカメラ光軸、又はプロジェクタ軸線を含まない。
【０２０５】
一実施形態では、オブジェクト表面の三次元（３Ｄ）座標を測定するシステムは、１つ以上のプロセッサと、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された、複数の電動ホイールを含む移動プラットフォームと、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結されたロボット関節アームであって、移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間に複数の接続されたアームセグメントがあり、エンドエフェクタに連結された３Ｄ測定デバイスであって、３Ｄ測定デバイスが３Ｄプローブと６自由度（６ＤＯＦ）トラッカーターゲットアセンブリとを含み、３Ｄプローブが６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリに連結され、３Ｄ測定デバイスが、１つ以上のプロセッサと協働して、プローブ基準系内でオブジェクト表面における第１の点の第１の３Ｄ座標を決定するように構成され、プローブ基準系が３Ｄプローブに繋がれた、ロボット関節アームと、トラッカー基準系内に配置されたレーザートラッカーであって、１つ以上のプロセッサと協働して、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成された、レーザートラッカーとを備え、１つ以上のプロセッサは、電動ホイールの回転を制御し、接続されたアームセグメントの移動を制御し、３Ｄ測定デバイスを動作させるように構成され、１つ以上のプロセッサは、プローブ基準系における第１の点の３Ｄ座標、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリの３つの並進自由度、及び６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリの３つの配向自由度に少なくとも部分的に基づいて、トラッカー基準系における第１の点の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２０６】
更なる実施形態では、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリは再帰反射器を更に備える。
【０２０７】
更なる実施形態では、再帰反射器はキューブコーナー再帰反射器である。
【０２０８】
一実施形態では、レーザートラッカーは、第１のトラッカー光線を再帰反射器に送信するように構成され、再帰反射器が第１のトラッカー光線の一部分を第２のトラッカー光線として返す、第１のトラッカー光源と、共に第１のトラッカー光線を第１の方向に向ける第１のモータ及び第２のモータであって、第１の方向が、第１の軸線を中心にした第１の回転角と、第２の軸線を中心にした第２の回転角とによって決定され、第１の回転角が第１のモータによって生み出され、第２の回転角が第２のモータによって生み出される、第１のモータ及び第２のモータと、第１の回転角を測定する第１の角度測定デバイス、及び第２の回転角を測定する第２の角度測定デバイスと、第１の光検出器が受信する第２の光線の第１の部分に少なくとも部分的に基づいて、座標測定デバイスからの再帰反射器までの第１のトラッカー距離を測定する距離計と、位置検出器上における第２の部分の位置に応答して、第１の位置検出器信号を生成するように構成された位置検出器を含む、位置検出器アセンブリと、第２の位置検出器信号を第１のモータに送信し、第３の位置検出器信号を第２のモータに送信する制御系であって、第２の位置検出器信号及び第３の位置検出器信号が第１の位置検出器信号に少なくとも部分的に基づき、制御系が、再帰反射器に対する第１のトラッカー光線の第１の方向を調節するように構成された、制御系とを更に備える。
【０２０９】
一実施形態では、１つ以上のプロセッサは、第１のトラッカー距離、第１の回転角、及び第２の回転角に少なくとも部分的に基づいて、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリの３つの並進自由度を決定するように更に構成される。
【０２１０】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、球状プローブ端部を有する触覚プローブを更に含み、レーザートラッカーは、１つ以上のプロセッサと協働して、トラッカー基準系における球状プローブ端部の中心の３Ｄ座標を決定するように構成される。
【０２１１】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、１つ以上のプロセッサと協働して第１の距離を決定するように構成された非接触式距離計を含み、第１の距離は、空気中における光の速度に少なくとも部分的に基づく。
【０２１２】
更なる実施形態では、非接触式距離計は、絶対飛行時間（ＴＯＦ）距離計及び絶対干渉計から成る群から選択される。
【０２１３】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、１つ以上のプロセッサと協働して第１の距離を決定するように構成された非接触式距離計を含み、非接触式距離計は、色集束計（chromatic focusing meter）、コントラスト集束計、及び集束計のアレイから成る群から選択される。
【０２１４】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、１つ以上のプロセッサと協働して第１の距離を決定するように構成された非接触式距離計を含み、非接触式距離計は、コノスコピックホログラフィの原理に基づいて距離を測定する。
【０２１５】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、プロジェクタ及びカメラを含む三角測量スキャナであり、カメラは感光性アレイを有し、プロジェクタ及びカメラはベースラインによって分離され、ベースラインはベースライン長を有するラインセグメントであり、プロジェクタは第１の光をオブジェクト表面上に投射するように構成され、カメラは感光性アレイでオブジェクト表面上の第１の光を撮像し、それに応答して第１の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成され、１つ以上のプロセッサは、第１の光、第１の電気信号、及びベースライン長に基づいて、プローブ基準系における第１の点の第１の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２１６】
更なる実施形態では、プロジェクタは、第２の光をオブジェクト表面上に投射するように更に構成され、カメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光を撮像し、それに応答して第２の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成され、第２の光が光のラインとしてオブジェクト表面上に投射され、１つ以上のプロセッサは、第２の光、第２の電気信号、及びベースライン長に少なくとも部分的に基づいて、プローブ基準系でオブジェクト表面上の複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成され、１つ以上のプロセッサは、トラッカー基準系における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成され、第２の３Ｄ座標は、プローブ基準系における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリの３つの並進自由度、及び６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリの３つの配向自由度に少なくとも部分的に基づく。
【０２１７】
更なる実施形態では、プロジェクタは、第２の光をオブジェクト表面上に投射するように更に構成され、カメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光を撮像し、それに応答して第２の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成され、第２の光が光のエリアとしてオブジェクト表面上に投射され、１つ以上のプロセッサは、第２の光、第２の電気信号、及びベースライン長に少なくとも部分的に基づいて、プローブ基準系でオブジェクト表面上の複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成され、１つ以上のプロセッサは、トラッカー基準系における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成され、第２の３Ｄ座標は、プローブ基準系における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリの３つの並進自由度、及び６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリの３つの配向自由度に少なくとも部分的に基づく。
【０２１８】
更なる実施形態では、ロボット関節アームは、アームセグメントを移動させるように構成された複数のアームモータを更に含む。
【０２１９】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサは、複数のアームモータを活性化して、３つの決定された配向自由度及び３つの決定された並進自由度に少なくとも部分的に基づいて、エンドエフェクタを第１のエンドエフェクタ位置及び配向から、第２のエンドエフェクタ位置及び配向へと移動させるように更に構成される。
【０２２０】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサは、３つの決定された配向自由度及び３つの決定された並進自由度に少なくとも部分的に基づいて、複数の電動ホイールの回転を制御するように更に構成される。
【０２２１】
更なる実施形態では、ロボット関節アームは、継手の集合を更に含み、継手の集合からの各継手は対応する回転軸を有し、各継手は関連するアームセグメント又はエンドエフェクタに連結され、継手と関連するアームセグメントとの間、又は継手とエンドエフェクタとの間にはアームセグメントが介在せず、継手の集合からの第１の複数の継手は、対応する回転軸としての旋回軸を有する回り継手であり、複数の回り継手はそれぞれ、旋回軸を中心にした関連するアームセグメントの回転又は旋回軸を中心にしたエンドエフェクタの回転を生み出すように構成され、継手の集合からの第２の複数の継手は、対応する回転軸としてのヒンジ軸を有するヒンジ継手であり、複数のヒンジ継手はそれぞれ、ヒンジ軸に垂直な方向での関連するアームセグメントの回転又はヒンジ軸に垂直な方向でのエンドエフェクタの回転を生み出すように構成される。
【０２２２】
更なる実施形態では、システムは、複数の回り継手のそれぞれ及び複数のヒンジ継手のそれぞれに対するモータと、複数の回り継手のそれぞれ及び複数のヒンジ継手のそれぞれに対する角度変換器とを更に備える。
【０２２３】
更なる実施形態では、ロボット関節アームは少なくとも６自由度で調節可能である。
【０２２４】
更なる実施形態では、プロジェクタは、第２の光を光のコード化パターンとしてそこから投射するプロジェクタ面を有し、１つ以上のプロセッサは、感光性アレイの画像上の点とプロジェクタ面における第２の光の点との対応を決定するように更に構成され、１つ以上のプロセッサは、その対応に更に基づいて、プローブ基準系内でオブジェクト表面における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２２５】
更なる実施形態では、第１の例では、プロジェクタは、第２の光の第１のパターンをオブジェクト表面上に投射するように更に構成され、カメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光を撮像し、それに応答して第２の電気信号の第１の例を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成され、第２の例では、プロジェクタは、第２の光の第２のパターンを投射するように更に構成され、第２のパターンは第１のパターンに対して位相がシフトされ、カメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光を撮像し、それに応答して第２の電気信号の第２の例を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成され、１つ以上のプロセッサは、第２の光の第１のパターン、第２の光の第２のパターン、第２の電気信号の第１の例、及び第２の電気信号の第２の例に少なくとも部分的に基づいて、プローブ基準系内でオブジェクト表面における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２２６】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、プロジェクタ及び第１のカメラ及び第２のカメラを有する三角測量スキャナであり、第１のカメラは第１の感光性アレイを有し、第２のカメラは第２の感光性アレイを有し、第１のカメラ及び第２のカメラはカメラベースラインによって分離され、カメラベースラインはカメラベースライン長を有するラインセグメントであり、プロジェクタは第１の光をオブジェクト表面上に投射するように構成され、第１のカメラは第１の感光性アレイでオブジェクト表面上の第１の光を撮像し、それに応答して第１の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成され、第２のカメラは第２の感光性アレイでオブジェクト表面上の第１の光を撮像し、それに応答して第２の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成され、１つ以上のプロセッサは、第１の光、第１の電気信号、第２の電気信号、及びカメラベースライン長に少なくとも部分的に基づいて、プローブ基準系における第１の点の第１の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２２７】
更なる実施形態では、プロジェクタはプロジェクタ光軸を更に含み、第１のカメラは第１のカメラ光軸を更に含み、第２のカメラは第２のカメラ光軸を更に含み、プロジェクタ、第１のカメラ、及び第２のカメラは三角形に配置され、三角形は第１の面上にある３つの非共線点を含み、第１の面は、第１のカメラ光軸、第２のカメラ光軸、又はプロジェクタ軸線を含まない。
【０２２８】
一実施形態では、オブジェクト表面の三次元（３Ｄ）座標を測定するシステムは、１つ以上のプロセッサと、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された、複数の電動ホイールを含む移動プラットフォームと、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結されたロボット関節アームであって、移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間に複数の接続されたアームセグメントがある、ロボット関節アームと、エンドエフェクタに連結された３Ｄ測定デバイスであって、３Ｄプローブと６自由度（６ＤＯＦ）ターゲットアセンブリとを含み、３Ｄプローブが６ＤＯＦターゲットアセンブリに連結され、６ＤＯＦターゲットアセンブリが光点の集合を含み、３Ｄ測定デバイスが１つ以上のプロセッサと協働して、プローブ基準系内でオブジェクト表面の第１の点の第１の３Ｄ座標を決定するように構成され、プローブ基準系が３Ｄプローブに繋がれた、３Ｄ測定デバイスと、カメラバー基準系に位置するカメラバーデバイスであって、カメラバーデバイスが、カメラバーベースライン距離によって分離された第１のカメラ及び第２のカメラを含み、第１のカメラ及び第２のカメラが空間を介して固定され、第１のカメラが光点の集合の第１の光点画像を形成し、それに応答して第１の電気的光点信号をプロセッサに送信するように構成され、第２のカメラが光点の集合の第２の光点画像を形成し、それに応答して第２の電気的光点信号をプロセッサに送信するように構成され、カメラバーデバイスが、１つ以上のプロセッサと協働して、第１の電気的光点信号、第２の電気的光点信号、及びカメラバーベースライン距離に少なくとも部分的に基づいて、６ＤＯＦターゲットアセンブリの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成された、カメラバーデバイスとを備え、１つ以上のプロセッサは、電動ホイールの回転を制御し、接続されたアームセグメントの移動を制御し、３Ｄ測定デバイスを動作させるように構成され、１つ以上のプロセッサは、プローブ基準系における第１の点の３Ｄ座標、６ＤＯＦターゲットアセンブリの３つの並進自由度、及び６ＤＯＦターゲットアセンブリの３つの配向自由度に少なくとも部分的に基づいて、カメラバー基準系における第１の点の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２２９】
更なる実施形態では、６ＤＯＦターゲットアセンブリにおける光点の集合は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。
【０２３０】
更なる実施形態では、６ＤＯＦターゲットアセンブリにおける光点の集合は、反射スポットを含む。
【０２３１】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、球状プローブ端部を有する触覚プローブを含み、カメラバーデバイスは、１つ以上のプロセッサと協働して、カメラバー基準系における球状プローブ端部の中心の座標を決定するように構成される。
【０２３２】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、１つ以上のプロセッサと協働して第１の距離を決定するように構成された非接触式距離計を含み、第１の距離は、空気中における光の速度に少なくとも部分的に基づく。
【０２３３】
更なる実施形態では、非接触式距離計は、絶対飛行時間（ＴＯＦ）距離計及び絶対干渉計から成る群から選択される。
【０２３４】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、１つ以上のプロセッサと協働して第１の距離を決定するように構成された非接触式距離計を含み、非接触式距離計は、色集束計、コントラスト集束計、及び集束計のアレイから成る群から選択される。
【０２３５】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、１つ以上のプロセッサと協働して第１の距離を決定するように構成された非接触式距離計を含み、非接触式距離計は、コノスコピックホログラフィの原理に基づいて距離を測定する。
【０２３６】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、プロジェクタ及びスキャナカメラを有する三角測量スキャナを含み、スキャナカメラは感光性アレイを有し、プロジェクタ及びスキャナカメラはベースラインによって分離され、ベースラインはベースライン長を有するラインセグメントであり、プロジェクタは第１の光をオブジェクト表面上に投射するように構成され、スキャナカメラは感光性アレイでオブジェクト表面上の第１の光を撮像し、それに応答して第１の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成され、１つ以上のプロセッサは、第１の光、第１の電気信号、及びベースライン長に基づいて、プローブ基準系における第１の点の第１の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２３７】
更なる実施形態では、プロジェクタは、第２の光をオブジェクト表面上に投射するように更に構成され、スキャナカメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光を撮像し、それに応答して第２の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成され、第２の光が光のラインとしてオブジェクト表面上に投射され、１つ以上のプロセッサは、第２の光、第２の電気信号、及びベースライン長に少なくとも部分的に基づいて、プローブ基準系でオブジェクト表面上の複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成され、１つ以上のプロセッサは、カメラバー基準系における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成され、第２の３Ｄ座標は、プローブ基準系における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標、６ＤＯＦターゲットアセンブリの３つの並進自由度、及び６ＤＯＦターゲットアセンブリの３つの配向自由度に少なくとも部分的に基づく。
【０２３８】
更なる実施形態では、プロジェクタは、第２の光をオブジェクト表面上に投射するように更に構成され、スキャナカメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光を撮像し、それに応答して第２の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成され、第２の光が光のエリアとしてオブジェクト表面上に投射され、１つ以上のプロセッサは、第２の光、第２の電気信号、及びベースライン長に少なくとも部分的に基づいて、プローブ基準系でオブジェクト表面上の複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成され、１つ以上のプロセッサは、トラッカー基準系における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成され、第２の３Ｄ座標は、プローブ基準系における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標、６ＤＯＦターゲットアセンブリの３つの並進自由度、及び６ＤＯＦターゲットアセンブリの３つの配向自由度に少なくとも部分的に基づく。
【０２３９】
更なる実施形態では、ロボット関節アームは、アームセグメントを移動させるように構成された複数のアームモータを更に含む。
【０２４０】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサは、複数のアームモータを活性化して、３つの決定された配向自由度及び３つの決定された並進自由度に少なくとも部分的に基づいて、エンドエフェクタを第１のエンドエフェクタ位置及び配向から、第２のエンドエフェクタ位置及び配向へと移動させるように更に構成される。
【０２４１】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサは、３つの決定された配向自由度及び３つの決定された並進自由度に少なくとも部分的に基づいて、複数の電動ホイールの回転を制御するように更に構成される。
【０２４２】
更なる実施形態では、複数の接続されたアームセグメントはそれぞれ、その長軸に平行な旋回軸とその長軸に垂直なヒンジ軸とを有し、ロボット関節アームは、それが連結されるアームセグメントがアームセグメントの旋回軸を中心にして回転できるように構成された、複数の回り継手を更に含み、ロボット関節アームは、それが連結されたアームセグメントがアームセグメントのヒンジ軸を中心にして回転できるように構成された、複数のヒンジ継手を更に含む。
【０２４３】
更なる実施形態では、複数の回り継手それぞれ及び複数のヒンジ継手それぞれのためのモータと、複数の回り継手それぞれ及び複数のヒンジ継手それぞれのための角度変換器。
【０２４４】
更なる実施形態では、ロボット関節アームは少なくとも６自由度で調節可能である。
【０２４５】
更なる実施形態では、プロジェクタは、第２の光を光のコード化パターンとしてそこから投射するプロジェクタ面を有し、１つ以上のプロセッサは、感光性アレイの画像上の点とプロジェクタ面における第２の光の点との対応を決定するように更に構成され、１つ以上のプロセッサは、その対応に更に基づいて、プローブ基準系内でオブジェクト表面における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２４６】
更なる実施形態では、第１の例では、プロジェクタは、第２の光の第１のパターンをオブジェクト表面上に投射するように更に構成され、カメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光を撮像し、それに応答して第２の電気信号の第１の例を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成され、第２の例では、プロジェクタは、第２の光の第２のパターンを投射するように更に構成され、第２のパターンは第１のパターンに対して位相がシフトされ、カメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光を撮像し、それに応答して第２の電気信号の第２の例を１つ以上のプロセッサに送信するように更に構成され、１つ以上のプロセッサは、第２の光の第１のパターン、第２の光の第２のパターン、第２の電気信号の第１の例、及び第２の電気信号の第２の例に少なくとも部分的に基づいて、プローブ基準系内でオブジェクト表面における複数の第２の点の第２の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２４７】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、プロジェクタ及び第１のカメラ及び第２のカメラを有する三角測量スキャナであり、第１のカメラは第１の感光性アレイを有し、第２のカメラは第２の感光性アレイを有し、第１のカメラ及び第２のカメラはカメラベースラインによって分離され、カメラベースラインはカメラベースライン長を有するラインセグメントであり、プロジェクタは第１の光をオブジェクト表面上に投射するように構成され、第１のカメラは第１の感光性アレイでオブジェクト表面上の第１の光を撮像し、それに応答して第１の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成され、第２のカメラは第２の感光性アレイでオブジェクト表面上の第１の光を撮像し、それに応答して第２の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成され、１つ以上のプロセッサは、第１の光、第１の電気信号、第２の電気信号、及びカメラベースライン長に少なくとも部分的に基づいて、プローブ基準系における第１の点の第１の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２４８】
更なる実施形態では、プロジェクタはプロジェクタ光軸を更に含み、第１のカメラは第１のカメラ光軸を更に含み、第２のカメラは第２のカメラ光軸を更に含み、プロジェクタ、第１のカメラ、及び第２のカメラは三角形に配置され、三角形は第１の面上にある３つの非共線点を含み、第１の面は、第１のカメラ光軸、第２のカメラ光軸、又はプロジェクタ軸線を含まない。
【０２４９】
一実施形態では、オブジェクト表面の三次元（３Ｄ）座標を測定するシステムは、オブジェクト上又はオブジェクト近傍のマークと、１つ以上のプロセッサと、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された、複数の電動ホイールを含む移動プラットフォームと、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結されたロボット関節アームであって、移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間に複数の接続されたアームセグメントがある、ロボット関節アームと、エンドエフェクタに連結された三角測量スキャナであって、プロジェクタ及びスキャナカメラを含み、プロジェクタ及びスキャナカメラがスキャナベースラインによって分離され、スキャナベースラインがスキャナ−ベースライン長を有するラインセグメントであり、プロジェクタが第１の光をオブジェクト表面上に投射するように構成され、スキャナカメラが感光性アレイでオブジェクト表面上の第１の光を撮像し、それに応答して電気スキャナ信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成された、三角測量スキャナと、三角測量スキャナに連結されたカメラアセンブリであって、マークの画像を形成し、それに応答して電気アセンブリ信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成された第１のアセンブリカメラを含む、カメラアセンブリとを備え、１つ以上のプロセッサは、電動ホイールの回転を制御し、接続されたアームセグメントの移動を制御し、三角測量スキャナ及びカメラアセンブリを動作させるように構成され、１つ以上のプロセッサは、第１の光、第１の電気スキャナ信号、及び電気アセンブリ信号に少なくとも部分的に基づいて、オブジェクト表面における第１の点の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２５０】
更なる実施形態では、カメラアセンブリは第２のアセンブリカメラを含み、第１のアセンブリカメラと第２のアセンブリカメラとの間にアセンブリ−ベースライン距離があり、１つ以上のプロセッサは、アセンブリベースライン距離に基づいて第１の点の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２５１】
更なる実施形態では、三角測量スキャナはレーザーラインプローブである。
【０２５２】
更なる実施形態では、プロジェクタは第１の光を光のラインとして投射するように構成される。
【０２５３】
更なる実施形態では、三角測量スキャナはエリアスキャナである。
【０２５４】
更なる実施形態では、プロジェクタは第１の光を光のエリアとして投射するように構成される。
【０２５５】
更なる実施形態では、プロジェクタは、自然特徴、発光ダイオード（ＬＥＤ）、反射マーカー、及び外部プロジェクタからの光のスポットから成る群から選択され、外部プロジェクタは、スキャナ及びスキャナアセンブリとは別個である。
【０２５６】
更なる実施形態では、ロボット関節アームは、アームセグメントを移動させるように構成された複数のアームモータを更に含む。
【０２５７】
更なる実施形態では、ロボット関節アームは、継手の集合を更に含み、継手の集合からの各継手は対応する回転軸を有し、各継手は関連するアームセグメント又はエンドエフェクタに連結され、継手と関連するアームセグメントとの間、又は継手とエンドエフェクタとの間にはアームセグメントが介在せず、継手の集合からの第１の複数の継手は、対応する回転軸としての旋回軸を有する回り継手であり、複数の回り継手はそれぞれ、旋回軸を中心にした関連するアームセグメントの回転又は旋回軸を中心にしたエンドエフェクタの回転を生み出すように構成され、継手の集合からの第２の複数の継手は、対応する回転軸としてのヒンジ軸を有するヒンジ継手であり、複数のヒンジ継手はそれぞれ、ヒンジ軸に垂直な方向での関連するアームセグメントの回転又はヒンジ軸に垂直な方向でのエンドエフェクタの回転を生み出すように構成される。
【０２５８】
更なる実施形態では、複数の回り継手のそれぞれ及び複数のヒンジ継手のそれぞれに対するアームモータと、複数の回り継手のそれぞれ及び複数のヒンジ継手のそれぞれに対する角度変換器とを更に含む。
【０２５９】
一実施形態では、オブジェクトを測定する方法は、オブジェクト、マーク、１つ以上のプロセッサ、移動プラットフォーム、ロボット関節アーム、三角測量スキャナ、及びカメラアセンブリを提供するステップであって、マークがオブジェクト上又はオブジェクト近傍にあり、移動プラットフォームが、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された複数の電動ホイールを含み、ロボット関節アームが、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結され、移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間に複数の接続されたアームセグメントがあり、三角測量スキャナがエンドエフェクタに連結され、三角測量スキャナがプロジェクタ及びスキャナカメラを含み、プロジェクタ及びスキャナカメラがスキャナベースラインによって分離され、スキャナベースラインがスキャナ−ベースライン長を有するラインセグメントであり、カメラアセンブリが三角測量スキャナに連結され、カメラアセンブリが第１のアセンブリカメラを含む、ステップと、第１の例において、プロジェクタを用いて第１の光をオブジェクト表面上に投射するステップと、スキャナカメラを用いて第１の光の画像を形成し、それに応答して第１の電気スキャン信号を１つ以上のプロセッサに送信するステップと、第１のアセンブリカメラを用いてマークの第１の画像を形成し、それに応答して第１の電気マーク信号を１つ以上のプロセッサに送信するステップと、第２の例において、プロジェクタを用いて第２の光をオブジェクト表面上に投射するステップと、スキャナカメラを用いて第２の光の画像を形成し、それに応答して第２の電気スキャン信号を１つ以上のプロセッサに送信するステップと、第１のアセンブリカメラを用いてマークの第２の画像を形成し、それに応答して第２の電気マーク信号を１つ以上のプロセッサに送信するステップと、第１の光、第２の光、第１の電気スキャン信号、第２の電気スキャン信号、第１の電気マーク信号、第２の電気マーク信号に少なくとも部分的に基づいて、１つ以上のプロセッサを用いてオブジェクト表面上で複数の点の３Ｄ座標を決定するステップと、３Ｄ座標を格納するステップとを含む。
【０２６０】
更なる実施形態では、第１の例と第２の例との間で、１つ以上のプロセッサは、オブジェクト表面上における第２の光の有効範囲に少なくとも部分的に基づいて、アームモータの１つ以上を活性化することによって、エンドエフェクタの位置又は配向を変更するように構成される。
【０２６１】
更なる実施形態では、第１の例と第２の例との間で、１つ以上のプロセッサは、オブジェクト表面上における第２の光の有効範囲に少なくとも部分的に基づいて、電動ホイールを回動するように構成される。
【０２６２】
更なる実施形態では、三角測量スキャナはレーザーラインプローブを含む。
【０２６３】
更なる実施形態では、三角測量スキャナはエリアスキャナを含む。
【０２６４】
更なる実施形態では、マークはオブジェクトの自然特徴である。
【０２６５】
更なる実施形態では、マークは、オブジェクト上又はオブジェクトに近接して位置する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【０２６６】
更なる実施形態では、マークは反射ターゲットである。
【０２６７】
更なる実施形態では、カメラアセンブリは光源を更に含む。
【０２６８】
更なる実施形態では、マークは、カメラアセンブリ上の光源によって照明される反射ターゲットである。
【０２６９】
更なる実施形態では、方法は、エンドエフェクタとは別個である外部プロジェクタを提供するステップを更に含む。
【０２７０】
更なる実施形態では、マークは、外部プロジェクタによって投射される光のスポットである。
【０２７１】
更なる実施形態では、カメラアセンブリは第２のアセンブリカメラを更に含む。
【０２７２】
更なる実施形態では、方法は、３つのマークを提供するステップを更に含む。
【０２７３】
更なる実施形態では、第１の例において、第１のアセンブリカメラを用いて、３つのマークを含むマークの第１の画像を形成するステップと、第２の例において、第１のアセンブリカメラを用いて、３つのマークを含むマークの第２の画像を形成するステップ。
【０２７４】
一実施形態では、オブジェクト表面の三次元（３Ｄ）座標を測定するシステムは、オブジェクト上又はオブジェクト近傍のマークと、１つ以上のプロセッサと、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された、複数の電動ホイールを含む移動プラットフォームと、プロジェクタを含む三角測量スキャナであって、第１のカメラが第１の感光性アレイを有し、第２のカメラが第２の感光性アレイを有し、第１のカメラ及び第２のカメラがカメラベースラインによって分離され、カメラベースラインがカメラ−ベースライン長を有するラインセグメントであり、プロジェクタが第１の光をオブジェクト表面上に投射するように構成され、第１のカメラが、感光性アレイでオブジェクト表面上の第１の光の第１の例を撮像し、それに応答して第１の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成され、第２のカメラが、感光性アレイでオブジェクト表面上の第２の光の第２の例を撮像し、それに応答して第２の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成された、三角測量スキャナと、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結されたロボット関節アームであって、移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間に複数の接続されたアームセグメントがあり、スキャナがエンドエフェクタに連結された、ロボット関節アームと、三角測量スキャナに連結されたカメラアセンブリであって、マークの画像を形成し、それに応答して電気アセンブリ信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成された第１のアセンブリカメラを含む、カメラアセンブリとを備え、１つ以上のプロセッサは、電動ホイールの回転を制御し、アームセグメントの移動を制御し、三角測量スキャナ及びカメラアセンブリを動作させるように構成され、１つ以上のプロセッサは、第１の光、第１の電気信号、第２の電気信号、カメラ−ベースライン長、及び電気的アセンブリに少なくとも部分的に基づいて、オブジェクト表面の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２７５】
更なる実施形態では、プロジェクタはプロジェクタ光軸を更に含み、第１のカメラは第１のカメラ光軸を更に含み、第２のカメラは第２のカメラ光軸を更に含み、プロジェクタ、第１のカメラ、及び第２のカメラは三角形に配置され、三角形は第１の面上にある３つの非共線点を含み、第１の面は、第１のカメラ光軸、第２のカメラ光軸、又はプロジェクタ軸線を含まない。
【０２７６】
一実施形態では、オブジェクトを測定するシステムは、表面を有するオブジェクトと、１つ以上のプロセッサと、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された複数の電動ホイールを含む移動プラットフォームと、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結されたロボット関節アームであって、複数の接続されたアームセグメントが移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間にある、ロボット関節アームと、エンドエフェクタに連結するように構成され、第１の電気信号を提供するように更に構成された、第１の３Ｄ測定デバイスと、ロボットエンドエフェクタからの電線を第１の３Ｄ測定デバイスからの電線と整合させるように構成された電気アダプタであって、エンドエフェクタと第１の３Ｄ測定デバイスとの間に配置される、電気アダプタとを備え、１つ以上のプロセッサは、電動ホイールの回転を制御し、アームセグメントの移動を制御し、第１の３Ｄ測定デバイスを動作させるように構成され、１つ以上のプロセッサは、少なくとも部分的に第１の電気信号に基づいて、オブジェクト表面の第１の点の３Ｄ座標を決定するように更に構成される。
【０２７７】
一実施形態では、自動検査の方法は、表面を有するオブジェクトを提供するステップと、１つ以上のプロセッサを提供するステップと、移動プラットフォーム、ロボット関節アーム、及び三次元（３Ｄ）プローブを提供するステップであって、移動プラットフォームが、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された複数の電動ホイールを含み、ロボット関節アームが、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結され、移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間に複数の接続されたアームセグメントがあり、３Ｄプローブがエンドエフェクタに連結される、ステップと、オブジェクトの検査のための検査計画を提供するステップであって、検査計画が、寸法特性及び検査ポーズの集合を含み、各寸法特性が１つ以上の検査ポーズを含む、ステップと、第１の寸法特性の各検査ポーズに対して、（Ａ）１つ以上のプロセッサによって、電動ホイール及びアームセグメントを活性化して、３Ｄプローブを検査ポーズまで移動させるステップと、（Ｂ）オブジェクト表面の３Ｄ座標を３Ｄプローブで測定するステップと、１つ以上のプロセッサを用いて、検査ポーズ（Ａ）及び測定された３Ｄ座標（Ｂ）に少なくとも部分的に基づいて、第１の寸法特性の値を決定するステップと、第２の寸法特性の各検査ポーズに対して、（Ｃ）１つ以上のプロセッサによって、電動ホイール及びアームセグメントを活性化して、３Ｄプローブを検査ポーズまで移動させるステップと、（Ｄ）オブジェクト表面の３Ｄ座標を３Ｄプローブで測定するステップと、１つ以上のプロセッサを用いて、検査ポーズ（Ｃ）及び測定された３Ｄ座標（Ｄ）に少なくとも部分的に基づいて、第２の寸法特性の値を決定するステップと、第１の寸法特性及び第２の寸法特性を格納するステップとを含む。
【０２７８】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサによって電動ホイール及びアームセグメントを活性化して、３Ｄプローブを検査ポーズまで移動させるステップ（Ａ）及びステップ（Ｃ）は、移動プラットフォームに連結された１つ以上のセンサからの読取り値に少なくとも部分的に基づき、センサは、二次元（２Ｄ）スキャナ、走行距離計測センサ、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、圧力センサ、２Ｄカメラ、３Ｄカメラ、及び近接センサから成る群から選択される。
【０２７９】
更なる実施形態では、方法は、３Ｄプローブに連結された６自由度（６ＤＯＦ）トラッカーターゲットアセンブリを提供するステップと、レーザートラッカーを提供するステップであって、レーザートラッカーが１つ以上のプロセッサと協働して、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成された、ステップとを更に含む。
【０２８０】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサによって電動ホイール及びアームセグメントを活性化して、３Ｄプローブを検査ポーズまで移動させるステップ（Ａ）及びステップ（Ｃ）は、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ及び１つ以上のプロセッサと協働するレーザートラッカーから得られる読取り値に少なくとも部分的に基づく。
【０２８１】
更なる実施形態では、オブジェクト表面の３Ｄ座標を３Ｄプローブで測定するステップ（Ｂ）及びステップ（Ｄ）は、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ及び１つ以上のプロセッサと協働するレーザートラッカーを用いて測定を実施するステップを更に含む。
【０２８２】
更なる実施形態では、方法は、３Ｄプローブに連結された６自由度（６ＤＯＦ）ターゲットアセンブリを提供するステップであって、６ＤＯＦターゲットアセンブリが光点の集合を含む、ステップと、カメラバーベースライン距離によって分離された第１のカメラ及び第２のカメラを含むカメラバーデバイスを提供するステップであって、第１のカメラ及び第２のカメラが空間を介して固定され、第１のカメラが光点の集合の第１の光点画像を形成し、それに応答して第１の電気的光点信号をプロセッサに送信するように構成され、第２のカメラが光点の集合の第２の光点画像を形成し、それに応答して第２の電気的光点信号をプロセッサに送信するように構成され、カメラバーデバイスが、１つ以上のプロセッサと協働して、第１の電気的光点信号、第２の電気的光点信号、及びカメラバーベースライン距離に少なくとも部分的に基づいて、６ＤＯＦターゲットアセンブリの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成された、ステップとを更に含む。
【０２８３】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサによって電動ホイール及びアームセグメントを活性化して、３Ｄプローブを検査ポーズまで移動させるステップ（Ａ）及びステップ（Ｃ）は、６ＤＯＦターゲットアセンブリ及び１つ以上のプロセッサと協働するカメラバーデバイスから得られる読取り値に少なくとも部分的に基づく。
【０２８４】
更なる実施形態では、移動プラットフォーム、ロボット関節アーム、及び三次元（３Ｄ）プローブを提供するステップにおいて、３Ｄプローブは、プロジェクタ及びカメラを含む三角測量スキャナを含み、カメラは感光性アレイを有し、プロジェクタ及びカメラはベースラインによって分離され、ベースラインはベースライン長を有するラインセグメントであり、プロジェクタは第１の光をオブジェクト表面上に投射するように構成され、カメラは、感光性アレイでオブジェクト表面上の第１の光を撮像し、それに応答して電気スキャナ信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成される。
【０２８５】
更なる実施形態では、移動プラットフォーム、ロボット関節アーム、及び三次元（３Ｄ）プローブを提供するステップは、オブジェクトの表面上又はオブジェクト近傍にマークを提供するステップと、三角測量スキャナに連結されたカメラアセンブリを提供するステップであって、カメラアセンブリが、マークの画像を形成し、それに応答して電気アセンブリ信号を１つ以上のプロセッサに送信するように構成された第１のアセンブリカメラを含む、ステップとを更に含む。
【０２８６】
更なる実施形態では、３Ｄプローブを用いてオブジェクト表面の３Ｄ座標を測定するステップ（Ｂ）及びステップ（Ｄ）は、第１の光、第１の電気スキャナ信号、及び電気アセンブリ信号に少なくとも部分的に基づく。
【０２８７】
更なる実施形態では、ロボット関節アームは、継手の集合を更に含み、継手の集合からの各継手は対応する回転軸を有し、各継手は関連するアームセグメント又はエンドエフェクタに連結され、継手と関連するアームセグメントとの間、又は継手とエンドエフェクタとの間にはアームセグメントが介在せず、継手の集合からの第１の複数の継手は、対応する回転軸としての旋回軸を有する回り継手であり、複数の回り継手はそれぞれ、旋回軸を中心にした関連するアームセグメントの回転又は旋回軸を中心にしたエンドエフェクタの回転を生み出すように構成され、継手の集合からの第２の複数の継手は、対応する回転軸としてのヒンジ軸を有するヒンジ継手であり、複数のヒンジ継手はそれぞれ、ヒンジ軸に垂直な方向での関連するアームセグメントの回転又はヒンジ軸に垂直な方向でのエンドエフェクタの回転を生み出すように構成される。
【０２８８】
更なる実施形態では、移動プラットフォーム、ロボット関節アーム、及び三次元（３Ｄ）プローブを提供するステップは、複数の回り継手のそれぞれ及び複数のヒンジ継手のそれぞれに対するアームモータを提供するステップと、複数の回り継手のそれぞれ及び複数のヒンジ継手のそれぞれに対する角度変換器を提供するステップとを更に含む。
【０２８９】
更なる実施形態では、寸法特性は、オブジェクトの表面上の点の３Ｄ座標、穴の直径、球の直径、２つのライン間の角度、２つの面間の角度、表面上の第１の点から表面上の第２の点までの距離、第１のラインから第２のラインまでの垂直距離、第１の面から第２の面までの垂直距離、曲線の曲率半径、面の形状誤差、球面の形状誤差、円筒の形状誤差、及び表面に対する公称ベクトルから成る群から選択される。
【０２９０】
更なる実施形態では、検査計画は、各寸法特性に関して、寸法特性の公称値及び寸法特性の許容値を更に含む。
【０２９１】
更なる実施形態では、方法は、１つ以上のプロセッサを用いて、寸法特性に関して、寸法特性の決定値及び寸法特性の公称値に少なくとも部分的に基づいて、寸法特性の誤差を決定するステップを更に含む。
【０２９２】
更なる実施形態では、方法は、決定された誤差及び許容差に少なくとも部分的に基づいて、寸法特性が許容差内にあるか否かを判断するステップを更に含む。
【０２９３】
更なる実施形態では、方法は、許容差外にあることが見出された寸法特性を報告するステップを更に含む。
【０２９４】
更なる実施形態では、移動プラットフォームは、移動プラットフォームの移動ラインに沿った障害物を特定するように構成された、二次元（２Ｄ）スキャナを更に含む。
【０２９５】
更なる実施形態では、方法は、２Ｄスキャナによって特定された第１の障害物の特定に応答して、移動プラットフォームを停止するステップを更に含む。
【０２９６】
更なる実施形態では、方法は、２Ｄスキャナによって特定された第１の障害物の特定に応答して、警告を生成するステップを更に含む。
【０２９７】
更なる実施形態では、方法は、タグを提供するステップと、タグを読み取って検査計画識別子を抽出するステップと、検査計画識別子に少なくとも基づいて検査計画を抽出するステップであって、検査計画が、１つ以上のプロセッサ、コンピュータネットワーク、メモリ、データ記憶装置、及びタグから成る群から抽出される、ステップとを更に含む。
【０２９８】
更なる実施形態では、タグは、近距離通信（ＮＦＣ）タグ、無線認証（ＲＦＩＤ）タグ、バーコード、及びＱＲコードから成る群から選択される。
【０２９９】
更なる実施形態では、タグは、オブジェクトに固着されるか、又はオブジェクトの近傍にある。
【０３００】
更なる実施形態では、方法は、検査計画にはない寸法特性を測定するステップを更に含み、そのステップは、オペレータが１つ以上のプロセッサに、オブジェクトと関連付けられた検査場所と、実施される寸法測定のタイプの指示とを提供するステップを含む。
【０３０１】
更なる実施形態では、検査場所は、オブジェクトのコンピュータ支援製図（ＣＡＤ）モデルに少なくとも部分的に基づく。
【０３０２】
一実施形態では、オブジェクトを測定する方法は、オブジェクト、１つ以上のプロセッサ、移動プラットフォーム、ロボット関節アーム、三次元（３Ｄ）プローブ、６自由度（６ＤＯＦ）ターゲットアセンブリ、６ＤＯＦ測定デバイス、及び基準６ＤＯＦターゲットを提供するステップであって、オブジェクトが表面を有し、移動プラットフォームが、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された複数の電動ホイールを含み、ロボット関節アームが、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結され、複数の接続されたアームセグメントが第１の端部にあり、第２の端部でエンドエフェクタに接続され、複数の接続されたアームセグメントが移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間にあり、３Ｄプローブがエンドエフェクタ及び６ＤＯＦターゲットアセンブリに連結され、３Ｄプローブが、１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブに繋がれたプローブ基準系で、オブジェクト表面上の点の３Ｄ座標を決定するように構成され、６ＤＯＦ測定デバイスが、６ＤＯＦターゲットアセンブリ及び１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成され、基準６ＤＯＦターゲットが移動プラットフォームから離脱される、ステップと、第１の例において、６ＤＯＦ測定デバイスを第１のステーションに配置するステップと、６ＤＯＦ測定デバイスを用いて、１つ以上のプロセッサと協働して基準６ＤＯＦターゲットを測定して、６ＤＯＦ基準ターゲットの３つの並進自由度に対する第１の値及び６ＤＯＦ基準ターゲットの３つの配向自由度に対する第１の値を得るステップと、３Ｄプローブを用いて、オブジェクト表面上の第１の点の３Ｄ座標を測定するステップであって、第１の点の３Ｄ座標がプローブ基準系で与えられる、ステップと、６ＤＯＦ測定デバイスを用いて、６ＤＯＦターゲットアセンブリ及び１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブの３つの並進自由度に対する第１の値及び３Ｄプローブの３つの配向自由度に対する第１の値を測定するステップと、１つ以上のプロセッサを用いて、オブジェクト表面上の第１の点のプローブ基準系における決定された３Ｄ座標、３Ｄプローブの３つの並進自由度に対する第１の値、及び３Ｄプローブの３つの配向自由度に対する第１の値に少なくとも部分的に基づいて、全体基準系の第１の点の３Ｄ座標を決定するステップと、
第１の例とは異なる第２の例において、６ＤＯＦ測定デバイスを第１のステーションとは異なる第２のステーションに配置するステップと、６ＤＯＦ測定デバイスを用いて、１つ以上のプロセッサと協働して基準６ＤＯＦターゲットを測定して、６ＤＯＦ基準ターゲットの３つの並進自由度に対する第２の値及び６ＤＯＦ基準ターゲットの３つの配向自由度に対する第２の値を得るステップと、３Ｄプローブを用いて、オブジェクト表面上の第２の点の３Ｄ座標を測定するステップであって、第２の点の３Ｄ座標がプローブ基準系で与えられる、ステップと、６ＤＯＦ測定デバイスを用いて、６ＤＯＦターゲットアセンブリ及び１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブの３つの並進自由度に対する第２の値及び３Ｄプローブの３つの配向自由度に対する第２の値を測定するステップと、１つ以上のプロセッサを用いて、オブジェクト表面上の第２の点のプローブ基準系における決定された３Ｄ座標、３Ｄプローブの３つの並進自由度に対する第２の値、３Ｄプローブの３つの配向自由度に対する第２の値、６ＤＯＦ基準ターゲットの３つの並進自由度に対する第１の値、６ＤＯＦ基準ターゲットの３つの配向自由度に対する第１の値、６ＤＯＦ基準ターゲットの３つの並進自由度に対する第２の値、及び６ＤＯＦ基準ターゲットの３つの配向自由度に対する第２の値に少なくとも部分的に基づいて、全体基準系の第２の点の３Ｄ座標を決定するステップと、全体基準系における第１の点の３Ｄ座標及び全体基準系における第２の点の３Ｄ座標を格納するステップとを含む。
【０３０３】
更なる実施形態では、６ＤＯＦターゲットアセンブリは電動ホイールを有する移動構造に搭載される。
【０３０４】
更なる実施形態では、方法は、１つ以上のプロセッサによって移動構造の電動ホイールを活性化して、６ＤＯＦ測定デバイスを第１のステーションから第２のステーションまで移動させるステップを更に含む。
【０３０５】
更なる実施形態では、６ＤＯＦターゲットアセンブリは６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリであり、６ＤＯＦ測定デバイスはレーザートラッカーであり、レーザートラッカーは、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ及び１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成される。
【０３０６】
更なる実施形態では、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリは再帰反射器を更に含む。
【０３０７】
更なる実施形態では、レーザートラッカーは、第１のトラッカー光源と、第１のモータと、第２のモータと、第１の角度測定デバイスと、第２の角度測定デバイスと、距離計と、位置検出器アセンブリと、制御系とを更に備え、第１のトラッカー光源は、第１のトラッカー光線を再帰反射器に送信するように構成され、再帰反射器は、第１のトラッカー光線の一部分を第２のトラッカー光線として返し、第１のモータ及び第２のモータは共に、第１のトラッカー光線を第１の方向に向けるように構成され、第１の方向は、第１の軸線を中心にした第１の回転角と、第２の軸線を中心にした第２の回転角とによって決定され、第１の回転角は第１のモータによって生み出され、第２の回転角は第２のモータによって生み出され、第１の角度測定デバイスは第１の回転角を測定するように構成され、第２の角度測定デバイスは第２の回転角を測定するように構成され、距離計は、第１の光検出器が受信する第２の光線の第１の部分に少なくとも部分的に基づいて、レーザートラッカーから再帰反射器までの第１のトラッカー距離を測定するように構成され、位置検出器を含む位置検出器アセンブリは、位置検出器の第２の部分の位置に応答して、第１の位置検出器信号を生成するように構成され、制御系は、第２の位置検出器信号を第１のモータに、第３の位置検出器信号を第２のモータに送信するように構成され、第２の位置検出器信号及び第３の位置検出器信号は第１の位置検出器信号に少なくとも部分的に基づき、制御系は、再帰反射器に対する第１のトラッカー光線の第１の方向を調節するように構成される。
【０３０８】
更なる実施形態では、６ＤＯＦターゲットアセンブリは６ＤＯＦ光点ターゲットアセンブリであり、６ＤＯＦ測定デバイスはカメラバーデバイスであり、６ＤＯＦ光点ターゲットアセンブリは光点の集合を含み、カメラバーデバイスは、カメラバーベースライン距離によって分離された第１のカメラ及び第２のカメラを含み、第１のカメラ及び第２のカメラは空間を介して固定され、第１のカメラは光点の集合の第１の光点画像を形成し、それに応答して第１の電気的光点信号をプロセッサに送信するように構成され、第２のカメラは光点の集合の第２の光点画像を形成し、それに応答して第２の電気的光点信号をプロセッサに送信するように構成され、カメラバーデバイスは、１つ以上のプロセッサと協働して、第１の電気的光点信号、第２の電気的光点信号、及びカメラバーベースライン距離に少なくとも部分的に基づいて、６ＤＯＦターゲットアセンブリの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成される。
【０３０９】
一実施形態では、オブジェクトを測定する方法は、オブジェクト、１つ以上のプロセッサ、移動プラットフォーム、ロボット関節アーム、三次元（３Ｄ）プローブ、６自由度（６ＤＯＦ）ターゲットアセンブリ、６ＤＯＦ測定デバイス、第１の基準再帰反射器、第２の基準再帰反射器、及び第３の基準再帰反射器を提供するステップであって、オブジェクトが表面を有し、移動プラットフォームが、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された複数の電動ホイールを含み、ロボット関節アームが、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結され、複数の接続されたアームセグメントが第１の端部にあり、第２の端部でエンドエフェクタに接続され、複数の接続されたアームセグメントが移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間にあり、３Ｄプローブがエンドエフェクタ及び６ＤＯＦターゲットアセンブリに連結され、３Ｄプローブが、１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブに繋がれたプローブ基準系で、オブジェクト表面上の点の３Ｄ座標を決定するように構成され、６ＤＯＦ測定デバイスが、６ＤＯＦターゲットアセンブリ及び１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成され、第１の基準再帰反射器が第１の再帰反射器位置にあり、第２の基準再帰反射器が第２の再帰反射器位置にあり、第３の基準再帰反射器が第３の再帰反射器位置にある、ステップと、第１の例において、６ＤＯＦ測定デバイスを第１のステーションに配置するステップと、６ＤＯＦ測定デバイスを用いて、１つ以上のプロセッサ、第１の再帰反射器、第２の再帰反射器、及び第３の再帰反射器と協働して、第１の再帰反射器の第１の３Ｄ座標、第２の再帰反射器の第１の３Ｄ座標、及び第３の再帰反射器の第１の３Ｄ座標を測定するステップと、３Ｄプローブを用いて、オブジェクト表面上の第１の点の３Ｄ座標を測定するステップであって、第１の点の３Ｄ座標がプローブ基準系で与えられる、ステップと、６ＤＯＦ測定デバイスを用いて、６ＤＯＦターゲットアセンブリ及び１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブの３つの並進自由度に対する第１の値及び３Ｄプローブの３つの配向自由度に対する第１の値を測定するステップと、１つ以上のプロセッサを用いて、オブジェクト表面上の第１の点のプローブ基準系における決定された３Ｄ座標、３Ｄプローブの３つの並進自由度に対する第１の値、及び３Ｄプローブの３つの配向自由度に対する第１の値に少なくとも部分的に基づいて、全体基準系の第１の点の３Ｄ座標を決定するステップと、第１の例とは異なる第２の例において、６ＤＯＦ測定デバイスを第１のステーションとは異なる第２のステーションに配置するステップと、６ＤＯＦ測定デバイスを用いて、１つ以上のプロセッサ、第１の再帰反射器、第２の再帰反射器、及び第３の再帰反射器と協働して、第１の再帰反射器の第２の３Ｄ座標、第２の再帰反射器の第２の３Ｄ座標、及び第３の再帰反射器の第２の３Ｄ座標を得るステップと、３Ｄプローブを用いて、オブジェクト表面上の第２の点の３Ｄ座標を測定するステップであって、第２の点の３Ｄ座標がプローブ基準系で与えられる、ステップと、６ＤＯＦ測定デバイスを用いて、６ＤＯＦターゲットアセンブリ及び１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブの３つの並進自由度に対する第２の値及び３Ｄプローブの３つの配向自由度に対する第２の値を測定するステップと、１つ以上のプロセッサを用いて、オブジェクト表面上の第２の点のプローブ基準系における３Ｄ座標、３Ｄプローブの３つの並進自由度に対する第２の値、３Ｄプローブの３つの配向自由度に対する第２の値、第１の再帰反射器の第１の３Ｄ座標、第２の再帰反射器の第１の３Ｄ座標、第３の再帰反射器の第１の３Ｄ座標、第１の再帰反射器の第２の３Ｄ座標、第２の再帰反射器の第２の３Ｄ座標、及び第３の再帰反射器の第２の３Ｄ座標に少なくとも部分的に基づいて、全体基準系の第２の点の３Ｄ座標を決定するステップと、全体基準系における第１の点の３Ｄ座標及び全体基準系における第２の点の３Ｄ座標を格納するステップとを含む。
【０３１０】
更なる実施形態では、６ＤＯＦ測定デバイスは電動ホイールを有する移動構造に搭載される。
【０３１１】
更なる実施形態では、６ＤＯＦ測定デバイスを第１のステーションとは異なる第２のステーションに配置するステップは、１つ以上のプロセッサによって移動構造の電動ホイールを活性化して、６ＤＯＦ測定デバイスを第１のステーションから第２のステーションまで移動させるステップを更に含む。
【０３１２】
更なる実施形態では、６ＤＯＦターゲットアセンブリは６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリであり、６ＤＯＦ測定デバイスはレーザートラッカーであり、レーザートラッカーは、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリ及び１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成される。
【０３１３】
更なる実施形態では、６ＤＯＦトラッカーターゲットアセンブリは再帰反射器を更に含む。
【０３１４】
更なる実施形態では、レーザートラッカーは、第１のトラッカー光源と、第１のモータと、第２のモータと、第１の角度測定デバイスと、第２の角度測定デバイスと、距離計と、位置検出器アセンブリと、制御系とを更に備え、第１のトラッカー光源は、第１のトラッカー光線を再帰反射器に送信するように構成され、再帰反射器は、第１のトラッカー光線の一部分を第２のトラッカー光線として返し、第１のモータ及び第２のモータは共に、第１のトラッカー光線を第１の方向に向けるように構成され、第１の方向は、第１の軸線を中心にした第１の回転角と、第２の軸線を中心にした第２の回転角とによって決定され、第１の回転角は第１のモータによって生み出され、第２の回転角は第２のモータによって生み出され、第１の角度測定デバイスは第１の回転角を測定するように構成され、第２の角度測定デバイスは第２の回転角を測定するように構成され、距離計は、第１の光検出器が受信する第２の光線の第１の部分に少なくとも部分的に基づいて、レーザートラッカーから再帰反射器までの第１のトラッカー距離を測定するように構成され、位置検出器を含む位置検出器アセンブリは、位置検出器の第２の部分の位置に応答して、第１の位置検出器信号を生成するように構成され、制御系は、第２の位置検出器信号を第１のモータに、第３の位置検出器信号を第２のモータに送信するように構成され、第２の位置検出器信号及び第３の位置検出器信号は第１の位置検出器信号に少なくとも部分的に基づき、制御系は、再帰反射器に対する第１のトラッカー光線の第１の方向を調節するように構成される。
【０３１５】
更なる実施形態では、６ＤＯＦターゲットアセンブリは６ＤＯＦ光点ターゲットアセンブリであり、６ＤＯＦ測定デバイスはカメラバーデバイスであり、６ＤＯＦ光点ターゲットアセンブリは光点の集合を含み、カメラバーデバイスは、カメラバーベースライン距離によって分離された第１のカメラ及び第２のカメラを含み、第１のカメラ及び第２のカメラは空間を介して固定され、第１のカメラは光点の集合の第１の光点画像を形成し、それに応答して第１の電気的光点信号をプロセッサに送信するように構成され、第２のカメラは光点の集合の第２の光点画像を形成し、それに応答して第２の電気的光点信号をプロセッサに送信するように構成され、カメラバーデバイスは、１つ以上のプロセッサと協働して、第１の電気的光点信号、第２の電気的光点信号、及びカメラバーベースライン距離に少なくとも部分的に基づいて、６ＤＯＦターゲットアセンブリの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成される。
【０３１６】
一実施形態では、オブジェクトを測定する方法は、オブジェクト、１つ以上のプロセッサ、移動プラットフォーム、ロボット関節アーム、三次元（３Ｄ）プローブ、６自由度（６ＤＯＦ）ターゲットアセンブリ、６ＤＯＦ測定デバイスを提供するステップであって、オブジェクトが表面を有し、移動プラットフォームが、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された複数の電動ホイールを含み、ロボット関節アームが、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結され、複数の接続されたアームセグメントが第１の端部にあり、第２の端部でエンドエフェクタに接続され、複数の接続されたアームセグメントが移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間にあり、３Ｄプローブがエンドエフェクタ及び６ＤＯＦターゲットアセンブリに連結され、３Ｄプローブが、１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブに繋がれたプローブ基準系で、オブジェクト表面上の点の３Ｄ座標を決定するように構成され、６ＤＯＦ測定デバイスが、６ＤＯＦターゲットアセンブリ及び１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブの３つの並進自由度及び３つの配向自由度を決定するように構成される、ステップと、１つ以上のプロセッサによって、電動ホイール及びロボット関節アームのアームセグメントの旋回を方向付けて、制御ループフィードバックに基づいて、３Ｄプローブを第１のポーズから第２のポーズまで移動させるステップであって、第１のポーズが、第１の開始時間における３Ｄプローブの３つの並進自由度及び第１の開始時間における３Ｄプローブの３つの配向自由度を含み、第２のポーズが、第１の終了時間における３Ｄプローブの３つの並進自由度及び第１の終了時間における３Ｄプローブの３つの配向自由度を含み、制御ループフィードバックが、第１の開始時間と第１の終了時間との間で１つ以上のプロセッサに提供される、複数の６ＤＯＦ読取り値によって提供され、複数の６ＤＯＦ読取り値がそれぞれ、６ＤＯＦ測定デバイスが１つ以上のプロセッサと協働することによって決定される、３Ｄプローブの３つの並進自由度及び３Ｄプローブの３つの配向自由度の例に対応する、ステップと、第２のポーズにある３Ｄプローブを用いて、オブジェクト表面上の第１の点の３Ｄ座標を測定するステップと、第１の点の３Ｄ座標を格納するステップとを含む。
【０３１７】
更なる実施形態では、方法は、１つ以上のプロセッサによって、電動ホイール及びロボット関節アームのアームセグメントの旋回を方向付けて、制御ループフィードバックに基づいて、３Ｄプローブを第３のポーズから第４のポーズまで移動させるステップであって、第１のポーズが、第２の開始時間における３Ｄプローブの３つの並進自由度及び第２の開始時間における３Ｄプローブの３つの配向自由度を含み、第２のポーズが、第２の終了時間における３Ｄプローブの３つの並進自由度及び第２の終了時間における３Ｄプローブの３つの配向自由度を含み、制御ループフィードバックが、第２の開始時間と第２の終了時間との間で１つ以上のプロセッサに提供される、複数の６ＤＯＦ読取り値によって提供され、複数の６ＤＯＦ読取り値がそれぞれ、６ＤＯＦ測定デバイスが１つ以上のプロセッサと協働することによって決定される、３Ｄプローブの３つの並進自由度及び３Ｄプローブの３つの配向自由度の例に対応し、第２の開始時間が第１の終了時間よりも遅い時間である、ステップと、第４のポーズにある３Ｄプローブを用いて、オブジェクト表面上の第２の点の３Ｄ座標を測定するステップとを含む。
【０３１８】
更なる実施形態では、方法は、１つ以上のプロセッサによって、全体基準系における第１のポーズ及び全体基準系における第２のポーズを決定するステップを更に含む。
【０３１９】
更なる実施形態では、方法は、６ＤＯＦ基準ターゲットを第１のステーションに提供するステップと、６ＤＯＦ測定デバイスを用いて６ＤＯＦ基準ターゲットを測定して、６ＤＯＦ基準ターゲットの３つの並進自由度及び６ＤＯＦ基準ターゲットの３つの配向自由度を得るステップと、６ＤＯＦ基準ターゲットの３つの並進自由度及び６ＤＯＦ基準ターゲットの３つの配向自由度に少なくとも部分的に基づいて、全体基準系における第１のポーズ及び全体基準系における第２のポーズを決定するステップとを更に含む。
【０３２０】
更なる実施形態では、方法は、第１の再帰反射器を第１のステーションに、第２の再帰反射器を第２のステーションに、第３の再帰反射器を第３のステーションに提供するステップと、６ＤＯＦ測定デバイスを用いて、第１の再帰反射器の３Ｄ座標、第２の再帰反射器の３Ｄ座標、及び第３の再帰反射器の３Ｄ座標を測定するステップと、第１の再帰反射器の３Ｄ座標、第２の再帰反射器の３Ｄ座標、及び第３の再帰反射器の３Ｄ座標に少なくとも部分的に基づいて、全体基準系における第１のポーズ及び全体基準系における第２のポーズを決定するステップとを更に含む。
【０３２１】
更なる実施形態では、方法は、１つ以上のプロセッサによって、全体基準系におけるオブジェクトのオブジェクトポーズを決定するステップを更に含む。
【０３２２】
更なる実施形態では、方法は、全体基準系における既知のポーズを有する固定具にオブジェクトを入れるステップを更に含む。
【０３２３】
更なる実施形態では、方法は、６ＤＯＦ測定デバイスを用いて、オブジェクト表面上の１つ以上の点を測定するステップを更に含む。
【０３２４】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサは、オブジェクトのコンピュータ支援製図（ＣＡＤ）モデルに少なくとも部分的に基づいて、オブジェクトポーズを決定する。
【０３２５】
一実施形態では、オブジェクトを測定する方法は、オブジェクト、１つ以上のプロセッサ、移動プラットフォーム、ロボット関節アーム、３Ｄプローブ、カメラアセンブリ、及び外部プロジェクタアセンブリを提供するステップであって、オブジェクトが表面を有し、移動プラットフォームが、プラットフォームを並進及び回転させるように構成された複数の電動ホイールを含み、ロボット関節アームが、第１の端部で移動プラットフォームに、第２の端部でエンドエフェクタに連結され、移動プラットフォームとエンドエフェクタとの間に複数の接続されたアームセグメントがあり、３Ｄプローブがエンドエフェクタ及びカメラアセンブリに連結され、３Ｄプローブが、１つ以上のプロセッサと協働して、３Ｄプローブに繋がれたプローブ基準系で、オブジェクト表面上の点の３Ｄ座標を決定するように構成され、カメラアセンブリが第１のアセンブリカメラを含む、ステップと、第１の例において、１つ以上のプロセッサによって、エンドエフェクタを第１のポーズまで移動させるステップと、３Ｄプローブを用いて、オブジェクト表面上の第１の点の３Ｄ座標を測定するステップであって、第１の点の３Ｄ座標が第１の基準系内で与えられる、ステップと、第１の外部プロジェクタアセンブリを用いて、点の第１の集合をオブジェクト表面上に投射するステップと、アセンブリカメラを用いて点の第１の集合における第１の部分の第１の画像を形成するステップと、それに応答して第１の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するステップと、第１の例とは異なる第２の例において、１つ以上のプロセッサによって、エンドエフェクタを第１のポーズとは異なる第２のポーズまで移動させるステップと、３Ｄプローブを用いて、オブジェクト表面上の第２の点の３Ｄ座標を測定するステップであって、第２の点の３Ｄ座標が第２の基準系内で与えられる、ステップと、アセンブリカメラを用いて、点の第１の集合における第２の部分の第２の画像を形成するステップと、それに応答して第２の電気信号を１つ以上のプロセッサに送信するステップと、第１の基準系における第１の点の３Ｄ座標、第２の基準系における第２の点の３Ｄ座標、第１の電気信号、及び第２の電気信号に少なくとも部分的に基づいて、共通基準系における第１の点及び第２の点の３Ｄ座標を決定するステップと、３Ｄ座標を格納するステップとを含む。
【０３２６】
更なる実施形態では、第１の外部プロジェクタアセンブリは、回折格子を通して第１の光を投射するように構成された第１の光源、光のスポットを投射するように構成されたデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、及びスポットのパターンを有するスライドを通して第２の光を投射するように構成された第２の光源から成る群から選択された、第１のプロジェクタを含む。
【０３２７】
更なる実施形態では、第１の外部プロジェクタは第１の固定構造上に搭載される。
【０３２８】
更なる実施形態では、方法は、第２の固定構造上に搭載された第２の外部プロジェクタアセンブリを提供するステップを更に含む。
【０３２９】
更なる実施形態では、第１の外部プロジェクタアセンブリ及び第２の外部プロジェクタアセンブリは、異なる時間に投射するように構成される。
【０３３０】
更なる実施形態では、第１の外部プロジェクタアセンブリは、電動ホイールを有する移動構造上に搭載される。
【０３３１】
更なる実施形態では、方法は、１つ以上のプロセッサによって電動ホイールを活性化して、第１の外部プロジェクタアセンブリを移動させて、スポットの第１の集合のうち第１の部分及びスポットの第１の集合のうち第２の部分が少なくとも１つの共通のスポットを含むようにするステップを更に含む。
【０３３２】
更なる実施形態では、移動構造は、多脚スタンドと、多脚スタンドに取外し可能に連結された電動ドリーとを更に備える。
【０３３３】
更なる実施形態では、移動構造は、第２の移動プラットフォームと第２のロボット関節アームとを含み、第２の移動プラットフォームは、第２の移動プラットフォームを並進及び回転させるように構成された第２の複数の電動ホイールを含み、第２のロボット関節アームは、第２のロボット関節アームの第１の端部で第２の移動プラットフォームに、第２のロボット関節アームの第２の端部で第２のエンドエフェクタに連結され、第２の移動プラットフォームと第２のエンドエフェクタとの間に第２の複数の接続されたアームセグメントがあり、第１の外部プロジェクタアセンブリは第２のエンドエフェクタに接続される。
【０３３４】
更なる実施形態では、１つ以上のプロセッサは、第２の移動プラットフォームの第２のエンドエフェクタの位置を、移動プラットフォームのエンドエフェクタに対して調節する。
【０３３５】
一実施形態では、キオスクは、視覚情報を三次元（３Ｄ）移動測定システムに搬送するように構成された第１のディスプレイを備え、３Ｄ移動測定システムは、移動ベースと３Ｄ測定デバイスとを備え、移動ベースは電動で移動するように構成され、３Ｄ測定デバイスは、オブジェクトの３Ｄ座標を測定するように構成され、３Ｄ測定デバイスは、視覚情報をキオスクから受信するように構成された第１のカメラを更に含む。
【０３３６】
更なる実施形態では、３Ｄ移動測定システムは、移動ベース及び３Ｄ測定デバイスに取り付けられるロボットアームを更に備える。
【０３３７】
更なる実施形態では、ロボットアームは複数の電動の接合されたアームセグメントを含む。
【０３３８】
更なる実施形態では、キオスクは、第１のディスプレイが固着されるエンクロージャを更に備える。
【０３３９】
更なる実施形態では、視覚情報はバーコード又はＱＲコードを含む。
【０３４０】
更なる実施形態では、視覚情報はテキストボックスを含む。
【０３４１】
更なる実施形態では、テキストボックスの視覚情報は人間の観察者によって読取り可能である。
【０３４２】
更なる実施形態では、第１のカメラはテキストボックスの視覚情報を人間の観察者に送信する。
【０３４３】
更なる実施形態では、視覚情報は進む経路の利用可能性を含む。
【０３４４】
更なる実施形態では、視覚情報は実施するタスクを含む。
【０３４５】
更なる実施形態では、視覚情報は測定されるオブジェクトの識別情報を含む。
【０３４６】
更なる実施形態では、視覚情報は、特定されたオブジェクトに対して実施される測定を更に含む。
【０３４７】
更なる実施形態では、視覚情報はキオスクの場所を含む。
【０３４８】
更なる実施形態では、視覚情報は少なくとも３つのマーカーを含む。
【０３４９】
更なる実施形態では、少なくとも３つのマーカーはキオスクの場所を示す。
【０３５０】
更なる実施形態では、少なくとも３つのマーカーはコード化マーカーを含む。
【０３５１】
更なる実施形態では、少なくとも３つのマーカーは反射性マーカーを含む。
【０３５２】
更なる実施形態では、少なくとも３つのマーカーは光源を含む。
【０３５３】
更なる実施形態では、光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【０３５４】
更なる実施形態では、キオスクは無線モジュールを更に備え、無線モジュールは、無線信号を送信し、無線信号を受信するように構成される。
【０３５５】
更なる実施形態では、無線モジュールは、ネットワーク化コンピュータと通信するように構成される。
【０３５６】
更なる実施形態では、無線モジュールは、スマートデバイスと通信するように更に構成され、スマートデバイスは、タブレットコンピュータ、スマートフォン、ラップトップコンピュータ、及びウェアラブルデバイスから成る群から選択される。
【０３５７】
更なる実施形態では、無線モジュールは、ＩＥＥＥ８０２．３（イーサネット）、ＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）、又はＩＥＥＥ８０２．１５（ブルートゥース）を使用して、無線信号を送信し、無線信号を受信するように構成される。
【０３５８】
更なる実施形態では、スマートデバイスは、キオスクがネットワーク化コンピュータとの無線接続性を有さない場合、キオスクと通信するように構成される。
【０３５９】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは第１のカメラを含む。
【０３６０】
一実施形態では、システムは、移動ベース及び３Ｄ測定デバイスを含む三次元（３Ｄ）移動測定システムであって、移動ベースが第１の無線移動制御信号を受信し、それに応答して移動するように構成され、３Ｄ測定デバイスが３Ｄ座標を測定するように構成され、３Ｄ移動測定システムが、３Ｄ移動測定システムの局所位置を示す無線フィードバック信号を生成するように更に構成された、３Ｄ移動測定システムと、３Ｄ移動測定システムとは別個のユーザステーションであって、ユーザ制御デバイス及びユーザディスプレイを含み、ユーザ制御デバイスがユーザ制御信号を生成するように構成された、ユーザステーションと、３Ｄ移動測定システムとは別個のコンピューティングデバイスであって、無線フィードバック信号を受信するように構成され、第１のプロセッサ及び第１のメモリを含み、第１のメモリが全体環境の全体３Ｄ表現を格納するように構成され、第１のプロセッサが、全体３Ｄ表現、ユーザ制御信号、及び無線フィードバック信号に少なくとも部分的に基づいて、３Ｄ移動測定システムに無線移動制御信号を送信するように構成され、プロセッサが、ユーザディスプレイに３Ｄ移動測定システムの局所環境の局所視覚表現を送信するように構成され、局所視覚表現が、全体３Ｄ表現、ユーザ制御信号、及び無線フィードバック信号に少なくとも部分的に基づく、コンピューティングデバイスとを備える。
【０３６１】
更なる実施形態では、３Ｄ移動測定システムは、移動ベース及び３Ｄ測定デバイスに取り付けられるロボットアームを更に備える。
【０３６２】
更なる実施形態では、ロボットアームは複数の電動の接合されたアームセグメントを含む。
【０３６３】
更なる実施形態では、３Ｄ移動測定システムは、より広い全体環境内の局所環境を見るように構成された第１のカメラを更に備える。
【０３６４】
更なる実施形態では、第１のカメラは二次元（２Ｄ）カメラを含む。
【０３６５】
更なる実施形態では、第１のカメラは、ステレオカメラシステム、ベースライン距離によって二次元（２Ｄ）カメラから分離されたプロジェクタを有する三角測量センサ、及びオブジェクトまでの距離を決定するように各ピクセルが更に構成された、画像を表示するピクセルの集合を有するデプスカメラから成る群から選択される、３Ｄカメラを含む。
【０３６６】
更なる実施形態では、無線フィードバック信号は、第１のカメラによって少なくとも部分的に提供され、第１のカメラは、二次元（２Ｄ）カメラ及び３Ｄカメラから成る群から選択される。
【０３６７】
更なる実施形態では、無線フィードバック信号は、二次元（２Ｄ）スキャナによって少なくとも部分的に提供される。
【０３６８】
更なる実施形態では、無線フィードバック信号は、３Ｄ測定デバイスによって少なくとも部分的に提供される。
【０３６９】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは三角測量スキャナを含む。
【０３７０】
更なる実施形態では、三角測量スキャナはエリアスキャナである。
【０３７１】
更なる実施形態では、３Ｄ移動測定システムは移動メモリを更に備え、移動メモリは、全体３Ｄ表現の一部分を格納するように構成される。
【０３７２】
更なる実施形態では、移動メモリは、３Ｄ移動測定システムが第１の移動制御信号を受信しない場合、３Ｄ移動測定システムに方向を提供するように更に構成される。
【０３７３】
更なる実施形態では、３Ｄ移動測定システムは、第１の無線受信器及び第１の無線送信器を更に備え、コンピューティングデバイスは、第２の無線受信器及び第２の無線送信器を更に備える。
【０３７４】
更なる実施形態では、コンピューティングデバイスは、無線フィードバック信号が全体３Ｄ表現と一致しない場合、３Ｄ移動測定システムにメッセージを送信するように更に構成される。
【０３７５】
更なる実施形態では、コンピューティングデバイスは、無線フィードバック信号が全体３Ｄ表現と一致しないことが見出される局所環境の一部分の３Ｄ座標を測定する要求を、３Ｄ移動測定デバイスに送信するように更に構成される。
【０３７６】
更なる実施形態では、３Ｄ移動測定デバイスは、無線移動制御信号が移動メモリに格納された全体３Ｄ表現の一部分と一致しない場合、コンピューティングデバイスにメッセージを送信するように更に構成される。
【０３７７】
更なる実施形態では、ユーザディスプレイは、無線フィードバック信号の情報を表示するように更に構成される。
【０３７８】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、３Ｄ座標を測定する要求に応答して、局所環境の３Ｄ座標を測定するように更に構成される。
【０３７９】
更なる実施形態では、３Ｄ移動測定システムは、局所環境の測定された３Ｄ座標をコンピューティングデバイスに送信するように更に構成される。
【０３８０】
更なる実施形態では、３Ｄ移動測定システムは、移動メモリに格納された全体３Ｄ表現の一部分を更新するように更に構成される。
【０３８１】
一実施形態では、システムは、メモリに格納された全体環境の全体３Ｄ表現を有する第１のコンピュータと、移動ベース及び第１のカメラを含み、第１のカメラがより広い全体環境内の局所環境を見るように構成された、第１の移動測定システムと、第１のコンピュータと通信している仮想現実／拡張現実（ＶＲ／ＡＲ）ディスプレイであって、第１のモード、第２のモード、及び第３のモードで動作するように構成され、第１のモードが、全体３Ｄ表現に少なくとも部分的に基づく仮想現実（ＶＲ）モードであり、第２のモードが、第１のカメラからのデジタル画像に少なくとも部分的に基づく拡張現実（ＡＲ）モードであり、第３のモードがＶＲ／ＡＲディスプレイ上におけるＶＲモードとＡＲモードの重畳であるＶＲ／ＡＲモードである、ＶＲ／ＡＲディスプレイとを備える。
【０３８２】
更なる実施形態では、システムは、ユーザインターフェースを更に備え、ユーザインターフェースはユーザインターフェースコマンドに応答する。
【０３８３】
更なる実施形態では、ユーザインターフェースコマンドは、ＶＲ／ＡＲディスプレイに、第１のモード、第２のモード、及び第３のモードから成る群から選択されたモードで動作するように指示する。
【０３８４】
更なる実施形態では、ユーザインターフェースコマンドは、移動ベースに移動するように指示する。
【０３８５】
更なる実施形態では、ユーザインターフェースコマンドは、ジェスチャー及びヘッド移動から成る群から選択される。
【０３８６】
更なる実施形態では、ユーザインターフェースコマンドは、キー打ち、マウス移動、ジョイスティック移動から成る群から選択される。
【０３８７】
更なる実施形態では、ユーザインターフェースコマンドは、センサ移動に少なくとも部分的に基づく。
【０３８８】
更なる実施形態では、センサは、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、及び圧力センサから成る群から選択される。
【０３８９】
更なる実施形態では、ＶＲ／ＡＲディスプレイは、オペレータの頭部の上に適合するヘッドセットを備える。
【０３９０】
更なる実施形態では、オペレータは、第１のカメラからの局所環境の像に少なくとも部分的に基づいて、システムの移動を指示する。
【０３９１】
更なる実施形態では、オペレータは、３Ｄ環境の仮想表現に少なくとも部分的に基づいて、システムの移動を指示し、３Ｄ環境の仮想表現は、全体環境の全体３Ｄ表現に少なくとも部分的に基づく。
【０３９２】
更なる実施形態では、第１の移動測定システムは、移動測定システムの局所位置を示すフィードバック信号を生成するように更に構成される。
【０３９３】
更なる実施形態では、３Ｄ環境の仮想表現はフィードバック信号に更に基づく。
【０３９４】
更なる実施形態では、仮想表現はユーザインターフェースコマンドに更に基づく。
【０３９５】
更なる実施形態では、第１のコンピュータは、ＶＲ／ＡＲディスプレイ及び第１の移動測定システムと無線通信している。
【０３９６】
更なる実施形態では、第１のコンピュータは第１の移動測定システムに連結され、第１の移動測定システムは、ＶＲ／ＡＲディスプレイと無線通信している。
【０３９７】
更なる実施形態では、第１の移動測定システムは、全体環境の３Ｄ表現を含む基板上メモリを更に備える。
【０３９８】
更なる実施形態では、第１のカメラは、２Ｄ画像を捕えるように構成された二次元（２Ｄ）カメラである。
【０３９９】
更なる実施形態では、第１のカメラは、３Ｄ画像を捕えるように構成された三次元（３Ｄ）カメラである。
【０４００】
更なる実施形態では、システムは三次元（３Ｄ）測定デバイスを更に備える。
【０４０１】
更なる実施形態では、システムは、一端は移動測定システムに、他端は３Ｄ測定デバイスに取り付けられたロボットアームを更に備える。
【０４０２】
更なる実施形態では、オペレータは、ＶＲ／ＡＲディスプレイを用いて全体環境内における所望の場所を特定し、第１の移動測定システムに、特定された場所に移動する命令を与える。
【０４０３】
更なる実施形態では、ＶＲ／ＡＲディスプレイの第３のモードでは、ＡＲ及びＶＲ画像は整列される。
【０４０４】
更なる実施形態では、ＶＲ／ＡＲディスプレイは、補完的な画像情報が第１のカメラからの第１のＡＲ画像に重ね合わされる、第４のモードで動作するように更に構成される。
【０４０５】
更なる実施形態では、システムは、在庫品置場にある品目の画像をユーザに提供し、在庫品置場で在庫品に記録された品目の数を示すテキストを重ね合わせるように更に構成される。
【０４０６】
更なる実施形態では、システムは、全体環境の第１の領域の３Ｄ測定を行い、ＶＲ／ＡＲディスプレイに測定された第１の領域の３Ｄ表現を表示するように更に構成される。
【０４０７】
更なる実施形態では、システムは、第１のユーザインターフェースコマンドに少なくとも部分的に基づいて、第１の領域を選択するように更に構成される。
【０４０８】
更なる実施形態では、システムは、第１の領域の寸法特性を決定するように更に構成される。
【０４０９】
更なる実施形態では、システムは、決定された寸法特性の指示をＶＲ／ＡＲディスプレイに表示するように更に構成される。
【０４１０】
更なる実施形態では、システムは、第１のカメラからの第２のＡＲ画像を重ね合わせるように更に構成される。
【０４１１】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは三角測量スキャナを備える。
【０４１２】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは飛行時間カメラを備える。
【０４１３】
一実施形態では、方法は、第１の移動測定システム及び仮想現実／拡張現実（ＶＲ／ＡＲ）ディスプレイを提供するステップであって、第１の移動測定システムが移動ベース及び第１のカメラを含み、ＶＲ／ＡＲディスプレイが、ユーザインターフェースコマンドに応答するユーザインターフェースを有し、ＶＲ／ＡＲディスプレイが第１のコンピュータと通信し、第１のコンピュータが、メモリに格納された全体環境の全体３Ｄ表現を有し、ＶＲ／ＡＲディスプレイが、第１のモード、第２のモード、及び第３のモードで動作するように構成され、第１のモードが、全体３Ｄ表現に少なくとも部分的に基づく仮想現実（ＶＲ）モードであり、第２のモードが、第１のカメラからのデジタル画像に少なくとも部分的に基づく拡張現実（ＡＲ）モードであり、第３のモードがＶＲ／ＡＲディスプレイ上におけるＶＲモードとＡＲモードの重畳であるＶＲ／ＡＲモードである、ステップと、ユーザインターフェースにユーザインターフェースコマンドを送信して、ＶＲ／ＡＲディスプレイを、第１のモード、第２のモード、及び第３のモードから選択されたモードで動作させるステップと、ＶＲ／ＡＲディスプレイ上に、選択されたモードと一致する表示画像を示すステップとを含む。
【０４１４】
更なる実施形態では、方法は、移動ベースを移動させるユーザインターフェースコマンドを、ユーザインターフェースに送信するステップを更に含む。
【０４１５】
更なる実施形態では、ユーザインターフェースは、ジェスチャー及びヘッド移動から成る群から選択された動作に応答する。
【０４１６】
更なる実施形態では、ユーザインターフェースは、キー打ち、マウス移動、ジョイスティック移動から成る群から選択された動作に応答する。
【０４１７】
更なる実施形態では、ユーザインターフェースはセンサからの信号に応答し、センサは、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、及び圧力センサから成る群から選択される。
【０４１８】
更なる実施形態では、ＶＲ／ＡＲディスプレイは、オペレータの頭部の上に適合するヘッドセットを備える。
【０４１９】
更なる実施形態では、ユーザは、第１のカメラからの局所環境の像に少なくとも部分的に基づいて、システムの移動を指示する。
【０４２０】
更なる実施形態では、方法は、３Ｄ環境の仮想表現に少なくとも部分的に基づいて、ユーザがシステムの移動を指示するステップを更に含み、３Ｄ環境の仮想表現は、全体環境の全体３Ｄ表現に少なくとも部分的に基づく。
【０４２１】
更なる実施形態では、方法は、移動測定システムの局所部分を示すフィードバック信号を生成するステップを更に含む。
【０４２２】
更なる実施形態では、３Ｄ環境の仮想表現はフィードバック信号に更に基づく。
【０４２３】
更なる実施形態では、３Ｄ環境の仮想表現は、ユーザによって提供されるユーザインターフェースコマンドに更に基づいて、移動ベースの移動を指示する。
【０４２４】
更なる実施形態では、第１のコンピュータは、ＶＲ／ＡＲディスプレイ及び第１の移動測定システムと無線通信している。
【０４２５】
更なる実施形態では、第１のコンピュータは第１の移動測定システムに連結され、第１の移動測定システムは、ＶＲ／ＡＲディスプレイと無線通信している。
【０４２６】
更なる実施形態では、方法は、全体環境の３Ｄ表現を含む基板上メモリを提供するステップを更に含む。
【０４２７】
更なる実施形態では、第１のカメラは、２Ｄ画像を捕えるように構成された二次元（２Ｄ）カメラである。
【０４２８】
更なる実施形態では、第１のカメラは、３Ｄ画像を捕えるように構成された三次元（３Ｄ）カメラである。
【０４２９】
更なる実施形態では、第１の移動測定システム及びＶＲ／ＡＲディスプレイを提供するステップは、三次元（３Ｄ）測定デバイスを提供するステップを更に含む。
【０４３０】
更なる実施形態では、方法は、一端は移動測定システムに、他端は３Ｄ測定デバイスに取り付けられたロボットアームを提供するステップを更に含む。
【０４３１】
更なる実施形態では、方法は、第１のコンピュータを用いてＶＲ／ＡＲディスプレイのＶＲ及びＡＲ画像を整列させるステップを更に含む。
【０４３２】
更なる実施形態では、ＶＲ／ＡＲディスプレイは、補完的な画像情報が第１のカメラからの第１のＡＲ画像に重ね合わされる、第４のモードで動作するように更に構成される。
【０４３３】
更なる実施形態では、システムは、全体環境の第１の領域の３Ｄ測定を行い、ＶＲ／ＡＲディスプレイに測定された第１の領域の３Ｄ表現を表示するように更に構成される。
【０４３４】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは三角測量スキャナを備える。
【０４３５】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは飛行時間スキャナを備える。
【０４３６】
一実施形態では、方法は、電子コンピューティングデバイス上のオブジェクトの一部分の画像を捕えるステップであって、電子コンピューティングデバイスが、ディスプレイ及び背面に面するカメラを有する、ステップと、画像が及ぶ領域内のオブジェクトに対して行われる寸法測定を選択するステップであって、寸法測定が、オブジェクトのコンピュータ支援製図（ＣＡＤ）モデルに基づくリストから選択され、選択された寸法測定がそれぞれ公称値及び許容差を有する、ステップと、３Ｄ測定デバイスに取り付けられたロボットアームが搭載された電動ベースを有する三次元（３Ｄ）移動測定デバイスを提供するステップと、選択された寸法測定それぞれに対して、自動化制御下で、３Ｄ測定デバイスのポーズを調節し、３Ｄ測定デバイスを用いて３Ｄ座標を測定し、プロセッサを用いて、測定された寸法値を決定し、プロセッサを用いて、測定された寸法値が公称値の指定された許容差内にあるか否かを判断するステップと、測定された寸法値を格納するステップとを含む。
【０４３７】
更なる実施形態では、方法は、選択された寸法設定及び結果として得られる測定手順に基づいて検査計画を作成するステップを更に含む。
【０４３８】
更なる実施形態では、方法は、電子コンピューティングデバイス上におけるオブジェクトの部分の複数の画像を捕えるステップと、複数の画像に及ぶ各領域のオブジェクトに対して行われる寸法測定を選択するステップとを更に含む。
【０４３９】
更なる実施形態では、方法は、オブジェクト上における寸法特徴の位置決めを支援する、オブジェクト上又はオブジェクトから離れたマーカーを追加するステップを更に含む。
【０４４０】
更なる実施形態では、方法は、画像の一領域をマーキングするステップを更に含み、そのステップは、画像の一部分を選択するステップを更に含む。
【０４４１】
更なる実施形態では、画像の一部分はマウスを使用して選択される。
【０４４２】
一実施形態では、方法は、３Ｄ測定デバイス及び電動ベースに取り付けられた電動ロボットアームを有する三次元（３Ｄ）移動測定システムを提供するステップであって、３Ｄ測定デバイスが三角測量スキャナを含む、ステップと、第１のオブジェクトの三次元（３Ｄ）表現を提供するステップと、第１のオブジェクト上で測定される第１の領域を提供するステップと、３Ｄ移動測定システムの第１のシミュレーションモデルを実行するように構成されたプロセッサを提供するステップであって、第１のシミュレーションモデルが、移動シミュレーションモデル、ロボットシミュレーションモデル、及びスキャナシミュレーションモデルを含み、移動シミュレーションモデルが電動ベースの移動をシミュレートするように構成され、ロボットシミュレーションモデルが電動ロボットアームの移動をシミュレートするように構成され、スキャナシミュレーションモデルが３Ｄ測定デバイスによる３Ｄデータ獲得をシミュレートするように構成される、ステップと、プロセッサを用いて、第１の領域にわたる３Ｄ座標を決定するための３Ｄ測定プロトコルにおけるステップを決定するステップであって、決定が、複数のシミュレーションステップにおける第１のシミュレーションモデルの実行に基づき、各シミュレーションステップが、移動シミュレーションモデルによる移動ベースのシミュレートされた移動、ロボットシミュレーションモデルによるロボットアームのシミュレートされた移動、第１のオブジェクトの表面の一部分の３Ｄ座標のシミュレートされた集合のうち少なくとも１つを含む、ステップと、３Ｄ測定プロトコルにおけるステップを格納するステップとを含む。
【０４４３】
更なる実施形態では、ロボットアームは複数の接合されたアームセグメントを含む。
【０４４４】
更なる実施形態では、三角測量スキャナは、エリアの上に光のパターンを投射するように構成された三角測量エリアスキャナである。
【０４４５】
更なる実施形態では、方法は、３Ｄ移動測定デバイスを用いた３Ｄ測定プロトコルにおけるステップを実行して、第１の領域にわたる測定された３Ｄ座標を得るステップを更に含む。
【０４４６】
更なる実施形態では、第１の領域は複数の下位領域を含む。
【０４４７】
更なる実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、複数の下位領域それぞれの３Ｄ座標を測定する。
【０４４８】
更なる実施形態では、方法は、共通基準系において、複数の下位領域の測定された３Ｄ座標を位置合わせするステップを更に含む。
【０４４９】
更なる実施形態では、位置合わせするステップは、隣接する下位領域における第１のオブジェクトの自然特徴の整合に少なくとも部分的に基づいて実施される。
【０４５０】
更なる実施形態では、位置合わせするステップは、第１のオブジェクト上又は第１のオブジェクトに近接する第１のターゲットの整合に少なくとも部分的に基づいて実施される。
【０４５１】
更なる実施形態では、第１のターゲットは、反射性マーカー、コード化マーカー、光源、及び投射されたスポットから成る群から選択され、投射されたスポットは、３Ｄ移動測定システムとは別個のプロジェクタから投射される。
【０４５２】
更なる実施形態では、第１のターゲットの３Ｄ座標は写真測量システムによって決定され、写真測量システムは、少なくとも１つのカメラ及び校正済みの縮尺バーを含む。
【０４５３】
更なる実施形態では、位置合わせするステップは、基準測定機器を用いて３Ｄ移動測定システムの位置を追跡することによって実施される。
【０４５４】
更なる実施形態では、基準測定機器は、３つ以上の再帰反射器ターゲットを測定するように構成されたレーザートラッカーである。
【０４５５】
更なる実施形態では、基準測定機器は、６自由度（６ＤＯＦ）ターゲットのポーズを測定するように構成されたレーザートラッカーである。
【０４５６】
更なる実施形態では、方法は、測定される幾何学量の集合を提供するステップであって、各幾何学量が第１のオブジェクトの３Ｄ表現の１つ以上の特徴と関連付けられ、各幾何学量が公称値及び許容差を有する、ステップを更に含む。
【０４５７】
更なる実施形態では、プロセッサは、幾何学量と関連付けられる測定された幾何学値を決定し、測定された幾何学値は、第１の領域にわたる測定された３Ｄ座標及び第１のオブジェクトの３Ｄ表現に少なくとも基づく。
【０４５８】
更なる実施形態では、方法は、測定された幾何学値を、関連する幾何学量の対応する公称値と比較することによって、プロセッサを用いて誤差を決定するステップを更に含む。
【０４５９】
更なる実施形態では、方法は、誤差の絶対値を関連する幾何学量の許容差と比較することによって、幾何学量が規格内にあるか否かを判断するステップを更に含む。
【０４６０】
例示の実施形態を参照して本発明について記載してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行ってもよく、要素をその等価物と置き換えてもよいことが、当業者には理解されるであろう。それに加えて、特定の状況又は材料に合わせて、本発明の主題の範囲から逸脱することなくその教示に対して多くの修正が行われてもよい。したがって、本発明は、本発明を実施するための想到される最良の形態として開示される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ある全ての実施形態を含むものとする。更に、第１、第２などの用語の使用は、何らかの順序又は重要度を示すものではなく、第１、第２などの用語は、１つの要素を別の要素と区別するために使用される。更に、ａ、ａｎなどの用語の使用は、量の限定を示すものではなく、参照される項目が少なくとも１つ存在することを示す。
【図１Ａ】
2018515774.tif 000003
【図１Ｂ】
2018515774.tif 000004
【図１Ｃ】
2018515774.tif 000005
【図１Ｄ】
2018515774.tif 000006
【図２Ａ】
2018515774.tif 000007
【図２Ｂ】
2018515774.tif 000008
【図２Ｃ】
2018515774.tif 000009
【図３Ａ】
2018515774.tif 000010
【図３Ｂ】
2018515774.tif 000011
【図３Ｃ】
2018515774.tif 000012
【図４】
2018515774.tif 000013
【図５Ａ】
2018515774.tif 000014
【図５Ｂ】
2018515774.tif 000015
【図６Ａ】
2018515774.tif 000016
【図６Ｂ】
2018515774.tif 000017
【図７Ａ】
2018515774.tif 000018
【図７Ｂ】
2018515774.tif 000019
【図７Ｃ】
2018515774.tif 000020
【図７Ｄ】
2018515774.tif 000021
【図８Ａ】
2018515774.tif 000022
【図８Ｂ】
2018515774.tif 000023
【図８Ｃ】
2018515774.tif 000024
【図９】
2018515774.tif 000025
【図１０Ａ】
2018515774.tif 000026
【図１０Ｂ】
2018515774.tif 000027
【図１１Ａ】
2018515774.tif 000028
【図１１Ｂ】
2018515774.tif 000029
【図１１Ｃ】
2018515774.tif 000030
【図１１Ｄ】
2018515774.tif 000031
【図１１Ｅ】
2018515774.tif 000032
【図１１Ｆ】
2018515774.tif 000033
【図１１Ｇ】
2018515774.tif 000034
【図１２Ａ】
2018515774.tif 000035
【図１２Ｂ】
2018515774.tif 000036
【図１３Ａ】
2018515774.tif 000037
【図１３Ｂ】
2018515774.tif 000038
【図１３Ｃ】
2018515774.tif 000039
【図１３Ｄ】
2018515774.tif 000040
【図１３Ｅ】
2018515774.tif 000041
【図１４Ａ】
2018515774.tif 000042
【図１４Ｂ】
2018515774.tif 000043
【図１４Ｃ】
2018515774.tif 000044
【図１４Ｄ】
2018515774.tif 000045
【図１４Ｅ】
2018515774.tif 000046
【図１４Ｆ】
2018515774.tif 000047
【図１４Ｇ】
2018515774.tif 000048
【図１４Ｈ】
2018515774.tif 000049
【図１４Ｉ】
2018515774.tif 000050
【図１５】
2018515774.tif 000051
【図１６】
2018515774.tif 000052
【図１７Ａ】
2018515774.tif 000053
【図１７Ｂ】
2018515774.tif 000054
【図１７Ｃ】
2018515774.tif 000055
【図１７Ｄ】
2018515774.tif 000056
【図１８Ａ】
2018515774.tif 000057
【図１８Ｂ】
2018515774.tif 000058
【図１９Ａ】
2018515774.tif 000059
【図１９Ｂ】
2018515774.tif 000060
【図１９Ｃ】
2018515774.tif 000061
【図１９Ｄ】
2018515774.tif 000062
【図１９Ｅ】
2018515774.tif 000063
【図１９Ｆ】
2018515774.tif 000064
【図２０】
2018515774.tif 000065
【図２１】
2018515774.tif 000066
【図２２Ａ】
2018515774.tif 000067
【図２２Ｂ】
2018515774.tif 000068
【図２２Ｃ】
2018515774.tif 000069
【図２２Ｄ】
2018515774.tif 000070
【図２２Ｅ】
2018515774.tif 000071
【図２２Ｆ】
2018515774.tif 000072
【図２３Ａ】
2018515774.tif 000073
【図２３Ｂ】
2018515774.tif 000074
【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【国際調査報告】
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