(57)【要約】  一部の実施形態では、関節アーム型座標測定機は複数の伝達要素と、当該複数の伝達要素間の角度を測定するために当該複数の伝達要素を互いに接続する複数の関節結合要素とを備えることができる。測定機はさらに、関節アームの一端に配置された少なくとも１つの座標取得部を備えることもできる。さらに測定機は、上述の伝達要素および関節結合要素の重量の少なくとも一部を支持するために伝達要素と関節結合要素とから構成された群のうち少なくとも１つに接続されたハーネスも備えることもできる。このハーネスは、人間に装着される構成とすることもできる。
2017504794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関節アーム型座標測定機であって、
複数の伝達要素と、
前記伝達要素間の角度を測定するために前記伝達要素を互いに接続する複数の関節結合要素と、
関節アームの一端に配置された少なくとも１つの座標取得部と、
前記伝達要素および前記関節結合要素の重量の少なくとも一部を支持するために前記伝達要素と関節結合要素とから構成された群のうち少なくとも１つに接続されたハーネスであって、人間に装着されるように構成されたハーネスと、
を有することを特徴とする関節アーム型座標測定機。
【請求項２】
前記ハーネスは、バックパックを有する、
請求項１記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項３】
少なくとも１つの座標取得部は、接触感知プローブを有する、
請求項１記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項４】
少なくとも１つの座標取得部は、レーザスキャナを有する、
請求項１記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項５】
前記伝達要素のうち少なくとも１つは、入れ子式伸縮構造である、
請求項１記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項６】
入れ子式伸縮構造の少なくとも１つの伝達要素は、さらに、前記入れ子式伸縮構造の伝達要素の長さを測定するように構成されたエンコーダを備えている、
請求項５記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項７】
前記関節アーム型座標測定機はさらに、前記関節アーム型座標測定機の空間的場所の測定を容易にするために構成されたトラッキング可能な装置を備えている、
請求項１記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項８】
前記トラッキング可能な装置は、アームの、前記少なくとも１つの座標取得部とは反対側の端部に取り付けられている、
請求項７記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項９】
前記トラッキング可能な装置は、前記ハーネスに取り付けられている、
請求項７記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項１０】
前記ハーネスは、前記伝達要素および前記関節結合要素の重量の少なくとも５０％を支持するように構成されている、
請求項１記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項１１】
前記ハーネスは、前記伝達要素および前記関節結合要素の重量の少なくとも７５％を支持するように構成されている、
請求項１記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項１２】
前記ハーネスは、前記伝達要素および前記関節結合要素の重量の実質的に全部を支持するように構成されている、
請求項１記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項１３】
請求項７記載の関節アーム型座標測定機を備えた関節アーム型座標測定機システムであって、
さらに、前記関節アーム型座標測定機の空間的場所を測定するように構成された定置のトラッキング装置を備えている、
ことを特徴とする関節アーム型座標測定機システム。
【請求項１４】
前記トラッキング装置は、光学式トラッカを有する、
請求項１３記載の関節アーム型座標測定機システム。
【請求項１５】
前記トラッキング装置は、レーザトラッカを有する、
請求項１３記載の関節アーム型座標測定機システム。
【請求項１６】
前記トラッキング装置は、複数のカメラを有する、
請求項１３記載の関節アーム型座標測定機システム。
【請求項１７】
請求項１記載の関節アーム型座標測定機を備えた関節アーム型座標測定機システムであって、
さらに、前記座標取得部の少なくとも１つに取り外し可能に取り付けられるように構成された１つまたは複数のネスティング装置を備えている、
ことを特徴とする関節アーム型座標測定機システム。
【請求項１８】
請求項１記載の関節アーム型座標測定機を備えた関節アーム型座標測定機システムであって、
さらに、前記関節アーム型座標測定機と有効な通信を行うヘッドアップディスプレイであって、前記関節アーム型座標測定機によって測定された座標に関連する情報をユーザに対して表示するように構成されたヘッドアップディスプレイを備えている、
ことを特徴とする関節アーム型座標測定機システム。
【請求項１９】
請求項１記載の関節アーム型座標測定機を備えた関節アーム型座標測定機システムであって、
前記関節アーム型座標測定機はさらに、モジュール形式の機能パックとの接続部を成すように構成されたドッキング部を備えており、
前記システムはさらに、前記関節アーム型座標測定機に電子的に接続されるように構成されたモジュール形式の複数の機能パックであって、追加的な電子的機能を提供するように構成された機能パックを備えている、
ことを特徴とする関節アーム型座標測定機システム。
【請求項２０】
関節アーム型座標測定機であって、
複数の伝達要素と、
前記伝達要素間の角度を測定するために前記伝達要素を互いに接続する複数の関節結合要素と、
関節アームの一端に配置された少なくとも１つの座標取得部と、
前記関節アームに取り付けられたトラッキング可能な装置であって、前記関節アーム型座標測定機の空間的場所の測定を容易にするために構成されたトラッキング可能な装置と、
を備えていることを特徴とする関節アーム型座標測定機。
【請求項２１】
前記座標取得部のうち少なくとも１つは、接触感知プローブを有する、
請求項２０記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項２２】
前記座標取得部のうち少なくとも１つは、レーザスキャナを有する、
請求項２０記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項２３】
前記伝達要素のうち少なくとも１つは、入れ子式伸縮構造である、
請求項２０記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項２４】
入れ子式伸縮構造の少なくとも１つの伝達要素は、さらに、前記入れ子式伸縮構造の伝達要素の長さを測定するように構成されたエンコーダを備えている、
請求項２３記載の関節アーム型座標測定機。
【請求項２５】
請求項２０記載の関節アーム型座標測定機を備えた関節アーム型座標測定機システムであって、
さらに、前記関節アーム型座標測定機の空間的場所を測定するように構成された定置のトラッキング装置を備えている、
ことを特徴とする関節アーム型座標測定機システム。
【請求項２６】
前記トラッキング装置は、光学式トラッカを有する、
請求項２５記載の関節アーム型座標測定機システム。
【請求項２７】
前記トラッキング装置は、レーザトラッカを有する、
請求項２５記載の関節アーム型座標測定機システム。
【請求項２８】
前記トラッキング装置は、複数のカメラを有する、
請求項２５記載の関節アーム型座標測定機システム。
【請求項２９】
請求項２０記載の関節アーム型座標測定機を備えた関節アーム型座標測定機システムであって、
さらに、前記座標取得部の少なくとも１つに取り外し可能に取り付けられるように構成された１つまたは複数のネスティング装置を備えている、
ことを特徴とする関節アーム型座標測定機システム。
【請求項３０】
請求項２０記載の関節アーム型座標測定機を備えた関節アーム型座標測定機システムであって、
さらに、前記関節アーム型座標測定機と有効な通信を行うヘッドアップディスプレイであって、前記関節アーム型座標測定機によって測定された座標に関連する情報をユーザに対して表示するように構成されたヘッドアップディスプレイを備えている、
ことを特徴とする関節アーム型座標測定機システム。
【請求項３１】
請求項２０記載の関節アーム型座標測定機を備えた関節アーム型座標測定機システムであって、
前記関節アーム型座標測定機はさらに、モジュール形式の機能パックとの接続部を成すように構成されたドッキング部を備えており、
前記システムはさらに、前記関節アーム型座標測定機に電子的に接続されるように構成されたモジュール形式の複数の機能パックであって、追加的な電子的機能を提供するように構成された機能パックを備えている、
ことを特徴とする関節アーム型座標測定機システム。
【請求項３２】
１つまたは複数の点を測定する方法であって、
関節アーム型座標測定機を１人の人間に装着するステップと、
前記関節アーム型座標測定機を用いて、前記関節アーム型座標測定機を前記１人の人間に装着した状態で、１つまたは複数の対象物を測定するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項３３】
前記１つまたは複数の対象物を測定するステップは、１回の測定で前記１つまたは複数の対象物上の２点間の距離を測定することを含む、
請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
前記方法はさらに、前記関節アーム型座標測定機の第１の端部を第１のネスティング装置に取り付けることを含む、
請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
前記方法はさらに、
前記第１の端部を前記第１のネスティング装置に取り付けた状態で、前記関節アーム型座標測定機の第２の端部により、前記第１のネスティング装置に対して相対的な第１のユニークな位置を測定するステップと、
前記第１のネスティング装置および第２のネスティング装置の相互間の相対位置を測定するため、前記第１の端部を前記第１のネスティング装置に取り付けた状態で前記関節アーム型座標測定機の第２の端部を前記第２のネスティング装置に取り付けるステップと、
前記第１の端部を前記第１のネスティング装置から取り外すステップと、
前記第２の端部を前記第２のネスティング装置に取り付けた状態で、前記第１の端部により、前記第２のネスティング装置に対して相対的な第２のユニークな位置を測定するステップと、
を有する、
請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記方法はさらに、
前記関節アーム型座標測定機を用いて、前記関節アーム型座標測定機を前記１人の人間に装着した状態で、１つまたは複数の対象物を測定しながら、前記関節アーム型座標測定機の場所をトラッキングするステップを含む、
請求項３２記載の方法。
【請求項３７】
１つまたは複数の点を測定する方法であって、
複数の伝達要素および関節結合要素を備えた関節アーム型座標測定機を、ユーザによって支持し、
前記方法は、
前記関節アーム型座標測定機を用いて、ユーザによって支持している状態で、１つまたは複数の対象物を測定するステップを有し、
前記１つまたは複数の対象物を測定しながら、前記関節アーム型座標測定機の場所をトラッキングする、
ことを特徴とする方法。
【請求項３８】
前記１つまたは複数の対象物を測定するステップは、１回の測定で前記１つまたは複数の対象物上の２点間の距離を測定するステップを含む、
請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記方法はさらに、前記関節アーム型座標測定機の第１の端部を第１のネスティング装置に取り付けるステップを含む、
請求項３７記載の方法。
【請求項４０】
前記方法はさらに、
前記第１の端部を前記第１のネスティング装置に取り付けた状態で、前記関節アーム型座標測定機の第２の端部により、前記第１のネスティング装置に対して相対的な第１のユニークな位置を測定するステップと、
前記第１のネスティング装置および第２のネスティング装置の相互間の相対位置を測定するため、前記第１の端部を前記第１のネスティング装置に取り付けた状態で前記関節アーム型座標測定機の第２の端部を前記第２のネスティング装置に取り付けるステップと、
前記第１の端部を前記第１のネスティング装置から取り外すステップと、
前記第２の端部を前記第２のネスティング装置に取り付けた状態で、前記第１の端部により、前記第２のネスティング装置に対して相対的な第２のユニークな位置を測定するステップと、
を有する、
請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
座標測定機であって、
人間に装着されるように構成されたハーネスと、
人間によって装着されたときに前記ハーネスを介して前記座標測定機の総重量が人間によって支持されるように構成された座標測定機と、
を有し、
前記座標測定機は、
複数の伝達要素および前記複数の伝達要素間の角度を測定するために前記複数の伝達要素を互いに接続する複数の関節結合要素を有する関節アームと、
光学式座標取得部と、
のうち少なくとも１つを備えている、
ことを特徴とする座標測定機。
【請求項４２】
前記ハーネスは、バックパックを有する、
請求項４１記載の座標測定機。
【請求項４３】
前記ハーネスは、ヘルメットを有する、
請求項４１または４２記載の座標測定機。
【請求項４４】
前記座標測定機は、光学式座標取得部を備えている、
請求項４１から４３までのいずれか１項記載の座標測定機。
【請求項４５】
前記光学式座標取得部は、レーザスキャナを有する、
請求項４４記載の座標測定機。
【請求項４６】
前記光学式座標取得部は、立体視システムを構成するため２つ以上のカメラを有する、
請求項４４または４５記載の座標測定機。
【請求項４７】
前記座標測定機はさらに、構造化光パターンを出力するように構成されたプロジェクタを備えている、
請求項４４から４６までのいずれか１項記載の座標測定機。
【請求項４８】
前記光学式座標取得部は、所定の頻度で連続的に測定するために構成されている、
請求項４４から４７までのいずれか１項記載の座標測定機。
【請求項４９】
前記座標測定機はさらに、前記座標測定機の空間的場所の測定を容易にするために構成されたトラッキング可能な装置を備えている、
請求項４１から４８までのいずれか１項記載の座標測定機。
【請求項５０】
前記トラッキング可能な装置は、前記ハーネスに取り付けられている、
請求項４９記載の座標測定機。
【請求項５１】
請求項４９または５０記載の座標測定機を備えた座標測定機システムであって、
さらに、前記トラッキング可能な装置を用いて前記座標測定機の空間的場所を測定するように構成された定置のトラッキング装置を備えている、
ことを特徴とする座標測定機システム。
【請求項５２】
前記トラッキング装置は、光学式トラッカを有する、
請求項５１記載の座標測定機システム。
【請求項５３】
前記トラッキング装置は、レーザトラッカを有する、
請求項５１または５２記載の座標測定機システム。
【請求項５４】
前記トラッキング装置は、複数のカメラを有する、
請求項５１から５３までのいずれか１項記載の座標測定機システム。
【請求項５５】
請求項４１から５０までのいずれか１項記載の座標測定機を備えた座標測定機システムであって、
さらに、前記座標測定機と有効な通信を行うヘッドアップディスプレイであって、前記座標測定機によって測定された座標に関連する情報をユーザに対して表示するように構成されたヘッドアップディスプレイを備えている、
ことを特徴とする座標測定機システム。
【請求項５６】
請求項４１から５０までのいずれか１項記載の座標測定機を備えた座標測定機システムであって、
前記座標測定機はさらに、モジュール形式の機能パックとの接続部を成すように構成されたドッキング部を備えており、
前記システムはさらに、前記座標測定機に電子的に接続されるように構成されたモジュール形式の複数の機能パックであって、追加的な電子的機能を提供するように構成された機能パックを備えている、
ことを特徴とする座標測定機システム。
【請求項５７】
座標測定機であって、
前記座標測定機の空間的場所の測定を容易にするために構成されたトラッキング可能な装置が、前記座標測定機に取り付けられており、
前記座標測定機は、
複数の伝達要素および前記複数の伝達要素間の角度を測定するために前記複数の伝達要素を互いに接続する複数の関節結合要素を有する関節アームと、
光学式座標取得部と、
のうち少なくとも１つを備えており、
前記座標測定機は、ハンズフリー使用のためにユーザに装着されるよう構成されている、
ことを特徴とする座標測定機。
【請求項５８】
前記座標測定機は、光学式座標取得部を備えている、
請求項５７記載の座標測定機。
【請求項５９】
前記光学式座標取得部は、レーザスキャナを有する、
請求項５８記載の座標測定機。
【請求項６０】
前記光学式座標取得部は、立体視システムを構成するため２つ以上のカメラを有する、
請求項５８または５９記載の座標測定機。
【請求項６１】
前記座標測定機はさらに、構造化光パターンを出力するように構成されたプロジェクタを備えている、
請求項５８から６０までのいずれか１項記載の座標測定機。
【請求項６２】
前記光学式座標取得部は、所定の頻度で連続的に測定するために構成されている、
請求項５８から６１までのいずれか１項記載の座標測定機。
【請求項６３】
請求項５７から６２までのいずれか１項記載の座標測定機を備えた座標測定機システムであって、
さらに、前記座標測定機の空間的場所を測定するように構成された定置のトラッキング装置を備えている、
ことを特徴とする座標測定機システム。
【請求項６４】
前記トラッキング装置は、光学式トラッカを有する、
請求項６３記載の座標測定機システム。
【請求項６５】
前記トラッキング装置は、レーザトラッカを有する、
請求項６３または６４記載の座標測定機システム。
【請求項６６】
前記トラッキング装置は、複数のカメラを有する、
請求項６３から６５までのいずれか１項記載の座標測定機システム。
【請求項６７】
請求項５７から６２までのいずれか１項記載の座標測定機を備えた座標測定機システムであって、
さらに、前記座標測定機と有効な通信を行うヘッドアップディスプレイであって、前記座標測定機によって測定された座標に関連する情報をユーザに対して表示するように構成されたヘッドアップディスプレイを備えている、
ことを特徴とする座標測定機システム。
【請求項６８】
請求項５７から６２までのいずれか１項記載の座標測定機を備えた座標測定機システムであって、
前記座標測定機はさらに、モジュール形式の機能パックとの接続部を成すように構成されたドッキング部を備えており、
前記システムはさらに、前記座標測定機に電子的に接続されるように構成されたモジュール形式の複数の機能パックであって、追加的な電子的機能を提供するように構成された機能パックを備えている、
ことを特徴とする座標測定機システム。
【請求項６９】
１つまたは複数の点を測定する方法であって、
光学式座標取得部を備えた座標測定機を１人の人間に装着するステップと、
前記座標測定機を用いて、前記座標測定機を前記１人の人間に装着した状態で、１つまたは複数の対象物を測定するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項７０】
前記方法はさらに、
前記座標測定機を用いて、前記座標測定機を前記１人の人間に装着した状態で、１つまたは複数の対象物を測定しながら、前記座標測定機の場所をトラッキングするステップを含む、
請求項６９記載の方法。
【請求項７１】
１つまたは複数の点を測定する方法であって、
光学式座標取得部を備えた座標測定機を、ユーザによって支持するステップと、
前記座標測定機を用いて、ユーザによって支持している状態で、１つまたは複数の対象物を測定するステップと、
前記１つまたは複数の対象物を測定しながら、前記座標測定機の場所をトラッキングするステップと、
を有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項７２】
座標測定機であって、
前記座標測定機の空間的場所の測定を容易にするために構成されたトラッキング可能な装置が、前記座標測定機に取り付けられている、
ことを特徴とする座標測定機。
【請求項７３】
請求項７２記載の座標測定機を備えた座標測定機システムであって、
さらに、前記座標測定機の空間的場所を測定するように構成された定置のトラッキング装置を備えている、
ことを特徴とする座標測定機システム。
【請求項７４】
前記トラッキング装置は、光学式トラッカを有する、
請求項７３記載の座標測定機システム。
【請求項７５】
前記トラッキング装置は、レーザトラッカを有する、
請求項７３または７４記載の座標測定機システム。
【請求項７６】
前記トラッキング装置は、複数のカメラを有する、
請求項７３から７５までのいずれか１項記載の座標測定機システム。
【請求項７７】
請求項７２または７３記載の座標測定機を備えた座標測定機システムであって、
さらに、前記座標測定機と有効な通信を行うヘッドアップディスプレイであって、前記座標測定機によって測定された座標に関連する情報をユーザに対して表示するように構成されたヘッドアップディスプレイを備えている、
ことを特徴とする座標測定機システム。
【請求項７８】
請求項７２または７３記載の座標測定機を備えた座標測定機システムであって、
前記座標測定機はさらに、モジュール形式の機能パックとの接続部を成すように構成されたドッキング部を備えており、
前記システムはさらに、前記座標測定機に電子的に接続されるように構成されたモジュール形式の複数の機能パックであって、追加的な電子的機能を提供するように構成された機能パックを備えている、
ことを特徴とする座標測定機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は座標測定に関し、より具体的には移動用座標測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
高い精度の幾何学情報を生成するためには、レクティリニア測定システム（「座標測定機」とも称される）および関節アーム測定機が用いられる。一般的にはかかる装置は、品質制御、電子的レンダリングおよび／または複製に用いるために、対象物の構造的特徴を捕捉する。座標データ取得に用いられる従来の装置の一例に、可搬形座標測定機（ＰＣＭＭ）がある。これは、当該装置の測定球体内において高精度測定を行うことができる可搬装置である。かかる装置はしばしば、アームの一端に取り付けられたプローブを有することが多く、このアームは、関節によって互いに接続された複数の伝達要素を含む。アームの、プローブとは反対側の端部は、典型的には可動のベースに結合されている。典型的には、上述の複数の関節は各１つの回転自由度に分けられ、この各回転自由度は、それぞれ専用の回転トランスデューサを用いて測定される。測定時には、アームのプローブはオペレータによって、測定球体の複数の異なる点に手動で移動される。各点ごとに各関節の位置を、所定の時点において求めなければならない。よって、各トランスデューサが、その自由度における関節の動きに応じて変化する電気信号を出力する。典型的には、プローブも信号を生成する。これらの位置信号およびプローブ信号は、アームを介して記録部／解析部へ伝送される。その後、位置信号は測定球体におけるプローブの位置を求めるために用いられる。米国特許第５８２９１４８号明細書（発行日：１９９８年１１月３日）、米国特許第７１７４６５１号明細書（発行日：２００７年２月１３日）および米国特許第８１１２８９６号明細書（発行日：２０１２年２月１４日）を参照されたい。これらの刊行物の記載内容はすべて、参照により本願の開示内容に含まれるものとする。
【０００３】
一般的に上述の装置は、たとえばテーブル等の剛性の固定面に取り付けられる。一部の例ではこれらは、固定具または吸引装置等によって上述の面に固定的に取り付けることができる。かかる取付技術により、座標測定機の可搬性が低下してしまう。本願発明は、上述の品質のうち少なくとも一部の改善を実現するものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一部の実施形態では、関節アーム型座標測定機は複数の伝達要素と、当該複数の伝達要素間の角度を測定するために当該複数の伝達要素を互いに接続する複数の関節結合要素と、を備えることができる。当該測定機はさらに、関節アームの一端に配置された少なくとも１つの座標取得部を備えることもできる。さらに当該測定機は、上述の伝達要素および関節結合要素の重量の少なくとも一部を支持するために当該伝達要素と関節結合要素とから構成された群のうち少なくとも１つに接続されたハーネスも備えることができる。このハーネスは、人間に装着される構成とすることもできる。
【０００５】
他の実施形態では、関節アーム型座標測定機は複数の伝達要素と、当該複数の伝達要素間の角度を測定するために当該複数の伝達要素を互いに接続する複数の関節結合要素とを備えることができ、当該測定機はさらに、関節アームの一端に配置された少なくとも１つの座標取得部を備えることもでき、当該測定機はさらに、関節アームに取り付けられたトラッキング可能な装置を備えることもできる。このトラッキング可能な装置は、関節アーム型座標測定機の空間的場所の測定を容易にするように構成することができる。
【０００６】
他の実施形態では、１つまたは複数の点を測定するための方法を提供することができる。関節アーム型座標測定機を１人の人間に装着することができる。その後、関節アーム型座標測定機を用いて、当該関節アーム型座標測定機を当該１人の人間に装着した状態で、１つまたは複数の対象物を測定することができる。
【０００７】
他の実施形態では、１つまたは複数の点を測定するための方法を提供することができ、複数の伝達要素および関節結合要素を備えた関節アーム型座標測定機を、ユーザによって支持することができる。その後、関節アーム型座標測定を用いて、ユーザによって支持されている状態で、１つまたは複数の対象物を測定することができる。当該１つまたは複数の対象物の測定を行いながら、関節アーム型座標測定機の場所をトラッキングすることができる。
【０００８】
他の実施形態では、座標測定機はハーネスと座標測定機とを含むことができる。ハーネスは人間に装着される構成とすることができ、人間によって装着されたときにハーネスを介して座標測定機の総重量が人間によって支持されるように構成することができる。座標測定機は、複数の伝達要素と、当該複数の伝達要素間の角度を測定するために当該複数の伝達要素を互いに接続する複数の関節結合要素とを含む関節アーム、および、光学式座標取得部のうち少なくとも１つを備えることができる。
【０００９】
他の実施形態では、座標測定機はトラッキング可能な装置を備え、かつ、複数の伝達要素と、当該複数の伝達要素間の角度を測定するために当該複数の伝達要素を互いに接続する複数の関節結合要素とを含む関節アーム、および、光学式座標取得部のうち少なくとも１つを備えることができる。さらに、座標測定機の空間的場所の測定を容易にするように構成されたトラッキング可能な装置を、当該座標測定機に取り付けることができる。座標測定機はまた、ハンズフリー使用のためにユーザに装着される構成とすることもできる。
【００１０】
他の実施形態では、１つまたは複数の点を測定するための方法を提供することができ、光学式座標取得部を備えた座標測定機を、１人の人間に装着することができ、この座標測定機を用いて、当該座標測定機を当該１人の人間に装着した状態で、１つまたは複数の対象物を測定することができる。
【００１１】
他の実施形態では、１つまたは複数の点を測定するための別の方法を提供することができる。ユーザが、光学式座標取得部を備えた座標測定機を支持することができ、この座標測定機は当該ユーザによって支持された状態で、１つまたは複数の対象物を測定することができる。さらに、当該１つまたは複数の対象物の測定を行いながら、座標測定機の場所をトラッキングすることができる。
【００１２】
他の実施形態では座標測定機は、当該座標測定機に取り付けられたトラッキング可能な装置を備えることができる。このトラッキング可能な装置は、座標測定機の空間的場所の測定を容易にするように構成することができる。
【００１３】
本発明の実施例を示す添付の図面を参照した以下の詳細な説明から、本発明の他の対象、特徴および利点を導き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態のウルトラポータブル関節アーム型座標測定機システムの斜視図である。
【図２Ａ】図１のウルトラポータブル関節アーム型座標測定機の１つの伝達要素および複数の関節結合要素の一部の分解立体図である。
【図２Ｂ】図２Ａの関節アセンブリのカバーを取り外した状態の斜視図である。
【図２Ｃ】図２Ｂの関節アセンブリの断面図である。
【図２Ｄ】図２Ａの伝達要素の断面図である。
【図３】他の一実施形態のウルトラポータブル関節アーム型座標測定機システムの斜視図である。
【図４】他の一実施形態のウルトラポータブル関節アーム型座標測定機の折り畳まれたときと展開されたときの構成の斜視図である。
【図５】一実施形態のキャリパモードで使用されるウルトラポータブル関節アーム型座標測定機の斜視図である。
【図６】一実施形態のロックモードで使用されるウルトラポータブル関節アーム型座標測定機の斜視図である。
【図７】キャリパモードで測定を行う方法を示すフローチャートである。
【図８】ネスティング装置に接続した状態で測定を行う方法を示すフローチャートである。
【図９】標準的な座標測定機の範囲を越えて多重測定を行う方法を示すフローチャートである。
【図１０】入れ子伸縮構造の伝達要素の斜視図である。
【図１１】複数の異なる実施形態のウルトラポータブル関節アーム型座標測定機の概略図である。
【図１２】別の実施形態のウルトラポータブル関節アーム型座標測定機の概略図である。
【図１３】他の一実施形態のウルトラポータブル座標測定機システムの斜視図である。
【図１４】図１３と同様のウルトラポータブル座標測定機の斜視図である。
【図１５】プローブを備えたウルトラポータブル座標測定機の斜視図である。
【図１６】プローブを備えた他の実施形態のウルトラポータブル座標測定機の斜視図である。
【図１７】プローブを備えた他の実施形態のウルトラポータブル座標測定機の斜視図である。
【図１８】プローブを備えた他の実施形態のウルトラポータブル座標測定機の斜視図である。
【図１９】プローブを備えた他の実施形態のウルトラポータブル座標測定機システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に、一実施形態のウルトラポータブル座標測定機（「ＵＰＣＭＭ」）１を示す。図示の実施形態ではＵＰＣＭＭ１は、複数の剛性の伝達要素２０と、ＵＰＣＭＭ１の反対側の端部の２つの座標取得部５０と、複数の関節結合要素３０と、を備えている。この関節結合要素３０は、剛性伝達要素２０および座標取得部５０を互いに接続する「関節アセンブリ」を構成している。特に、ＵＰＣＭＭ１は中間伝達要素２０ａと、当該中間伝達要素２０ａの両端に取り付けられた２つの側方伝達要素２０ｂと、を含む。関節結合要素３０は伝達要素２０と共に、１つまたは複数の回転自由度および／または角自由度を伝えるように構成されている。上述の種々の要素２０，３０によって、ＵＰＣＭＭ１を種々の空間的方向にアライメントすることができ、かかるアライメントにより、３次元空間における座標取得部５０の精密な位置決めや方向調整が可能になる。
【００１６】
剛性伝達要素２０および座標取得部５０の位置は、手動、ロボット、セミロボットおよび／または他の任意の調整手法を用いて調整することができる。しかし、ここで説明するように、一部の実施形態では、剛性伝達要素２０および座標取得部５０を手動で調整するのが特に望ましい場合がある。図１に示された一実施形態では、ＵＰＣＭＭ１には上述の複数の関節結合要素３０によって、８つの回転運動軸が備わっている。しかし、使用可能な運動軸の数には厳格な制限は課されておらず、ＵＰＣＭＭ構成に組み込む運動軸の数を増減することが可能である。たとえば、図３に示されたＵＰＣＭＭ１ａは更に２つの伝達要素を備えており、中間伝達要素２０ａとして機能し得るバックパック型ハーネス４０ａを使用する。ＵＰＣＭＭ１ａはさらに、４つの追加の運動軸を備えることもできる。一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１ａが、伝達要素２０と、人間の手首、肘および肩の関節に相当する関節結合要素３０と、を有するとみなすことができる。特記しない限りは、ここでのＵＰＣＭＭ１に関する言及事項はいずれも、オプションとして、図３に示されたＵＰＣＭＭ１ａ、図４に示されたＵＰＣＭＭ１ｂまたは他のＵＰＣＭＭに択一的に適用することができる。
【００１７】
図１に示された実施形態のＵＰＣＭＭ１では、関節結合要素３０に関連付けられた運動要素の操作に基づき、関節結合要素３０を２つの機能群に分けることができる。すなわち、
１）それぞれ別々の１つの特定の伝達要素に関連付けられた旋回運動に関連する関節結合要素３０ａ（以下「スイベルジョイント」という）と、
２）隣接する２つの要素間に形成される相対角度、または、座標取得部５０とその隣接する要素との間に形成された相対角度を変化させるための関節結合要素３０ｂ（以下「ヒンジジョイント」または「ヒンジ」という）と、
に分けることができる。かかる関節結合要素３０の例を図２Ａ〜図２Ｄにおいて、伝達要素２０との関係において示す。図２Ａに最も良好に示しているように、伝達要素２０は、スイベルジョイント３０ａに接続され、このスイベルジョイント３０ａは、１つのハウジングをヒンジジョイント３０ｂと共有する。ハウジング内部を示すため、カバー３２を取り外した状態で示している。
【００１８】
より具体的には、図１に示すように、ＵＰＣＭＭ１は中間伝達要素２０ａを中心として実質的に対称的になっている。中間伝達要素２０ａの各端部はそれぞれ、スイベルジョイント３０ａおよびヒンジジョイント３０ｂの双方によって側方伝達要素２０ｂの一端に接続されている。各側方伝達要素２０ｂの他端は、スイベルジョイント３０ａおよびヒンジジョイント３０ｂによって座標取得部５０に接続されている。図１に示された実施形態は、８つの運動軸を成すように配置された４つのスイベルジョイント３０ａと４つのヒンジジョイント３０ｂとを備えているが、他の実施形態では、１つのＵＰＣＭＭにおいて複数の異なる運動特性を達成するため、ヒンジジョイントおよびスイベルジョイントの数および場所を変えることが可能である。たとえば、運動軸が６つである実質的に同様の装置は、単に、座標取得部５０と側方伝達要素２０ｂとの間のスイベルジョイント３０ａを欠いただけのものとすることができる。他の実施例としては、図３に示されたＵＰＣＭＭ１ａの回転運動軸は１２個とすることができる。さらに他の実施形態では、ヒンジジョイント３０ｂとスイベルジョイント３０ａとを別の組み合わせで組み合わせ、および／または使用することができる。たとえば、描写した実施形態は実質的に対称的であるが、他の実施形態では、装置の各側に設けられる伝達要素２０および／または関節結合要素３０の数を、それぞれ異なる数にすることができる。たとえば一部の実施形態では、一方の側の運動軸を６つとし、他方の側の運動軸を（たとえば、レーザスキャナ等の座標取得部に運動軸を１つ追加して）７つとすることができる。
【００１９】
当該分野において知られているように（たとえば米国特許第８１１２８９６号明細書（発行日：２０１２年２月１４日）および米国特許第５８２９１４８号明細書（発行日：１９９８年１１月３日）を参照されたい。両刊行物は、参照により本願の開示内容に含まれるものとする）、伝達要素２０は（図２Ｄに示されているように）１対の同心２重管構造２０ａ，２０ｃを備えることができ、この同心２重管構造２０ａ，２０ｃは、隣接する要素の第１端部近傍に取り付けられた第１の軸受と、当該要素の他端に配置された第２の軸受とを介して、内側管状シャフトを外側管状シース内に同軸で回転可能に取り付けたものを有し、これは、たとえば２軸ハウジング内に配置することができる。伝達要素２０は、当該伝達要素の一端から当該伝達要素の他端へ運動を伝達するように動作する。伝達要素２０の方は、関節結合要素３０を用いて互いに接続されることにより関節アセンブリを構成する。この関節アセンブリは、１つまたは複数の関節結合要素を含み得る。
【００２０】
ヒンジジョイント３０ｂは、その一部を、伝達要素の一端から延在するヨークと、関節結合要素３０ｂ内を通って延在する回転軸と、を組み合わせたものにより構成することができる。ヨークおよび伝達要素の双方とも、ヒンジまたはヒンジジョイント３０ｂを成すための上述の回転軸を中心として回転することができる。
【００２１】
各ヒンジジョイントまたはスイベルジョイント３０はそれぞれ、エンコーダの形態の、自己の専用の運動トランスデューサを備えることができる。好適には、ヒンジジョイントおよびスイベルジョイントのエンコーダは双方とも、少なくとも部分的に、より好適には全体的に、各対応する関節結合要素３０内の２軸ハウジング内に配置することができる。エンコーダは、ヒンジジョイントまたはスイベルジョイントの回転を感知して当該回転を反映した１つまたは複数のセンサ信号を生成できるものである。１つの実施形態では、エンコーダは、ヒンジジョイントまたはスイベルジョイント内における角度位置についての情報を出力する光学式エンコーダである。他の実施形態では、他の適切な種類のセンサを用いることができる。
【００２２】
さらに一部の実施形態では、上述の伝達要素２０のうちいずれか１つまたは複数を、図１０に示されているように入れ子伸縮構造とすることができる。よってたとえば、伝達要素２０は、内側管と外側管とが長手方向に互いに相対的に摺動できるように当該内側管２１ａを当該外側管２１ｂ内に取り付けたものを有することができる。内側管と外側管との間における摺動により、伝達要素の長さを調整可能とすることができる。さらに、伝達要素の長さを測定できるようにすべく当該伝達要素２０の伸縮位置を測定するために、センサを包含することもできる。たとえば一部の実施形態では、このセンサはリニアエンコーダとすることができる。ＵＰＣＭＭ１においては、側方伝達要素２０ｂを入れ子伸縮構造とすることができる。しかし他の実施形態では、中間伝達要素２０ａを入れ子伸縮構造とすることができる。他の実施形態では、３つすべての伝達要素２０を入れ子伸縮構造とすることができる。かかる入れ子伸縮構造の伝達要素によって、ＵＰＣＭＭ１の運動範囲を拡大できるという利点が奏される。入れ子伸縮構造の伝達要素はさらに、腕の長さが異なる小さいユーザや大きいユーザにも合わせてＵＰＣＭＭ１を適切なサイズにすることができるように、ＵＰＣＭＭ１のサイズを有効に調整することもできる。
【００２３】
複数の異なる実施形態では、座標取得部５０は、選択された対象物の表面に係合してプローブ接触に基づいて座標データを生成するように構成された接触式感知要素（図１には硬質プローブとして示されている）を備えることができ、これはたとえば、接触プローブ、渦電流センサ、音響センサ、ドップラーセンサまたは磁石等である。他の実施形態では、座標取得部５０は追加的または択一的に、幾何学データを取得するために選択された対象物と直接接触することを必ずしも要しない非接触スキャン検出部を備えることもできる。この非接触スキャン装置はたとえば、直接的な対象物接触をすることなく幾何学データを得るために用いることができる非接触式座標検出装置（たとえばレーザ座標検出装置／レーザスキャナ）を備えることができる。非接触式スキャン装置は、カメラを有するか、または、レーザと併用して機能する他の光学装置を有することができる。接触感知プローブ、非接触スキャン装置、レーザスキャン装置、接触検出のためにストレインゲージを使用するプローブ、接触検出のために圧力センサを使用するプローブ、位置検出のために赤外光ビームを使用する装置、および、静電応答性に構成されたプローブを含めた種々の座標取得部構成を、座標取得のために用いることができることが明らかである。さらに、一部の実施形態では、１つの座標取得部５０が１つ、２つ、３つ、または３つを越える数の座標取得機構を含むことができる。
【００２４】
本願にて記載されている実施形態と併用できる、座標取得部の特定の実施形態の詳細な説明については、米国特許第８１１２８９６号明細書（発行日：２０１２年２月１４日）および米国特許第７９０８７５７号明細書（発行日：２０１１年３月２２日）に記載されている。これらの刊行物の記載内容はすべて、参照により本願の開示内容に含まれるものとする。これらの参考文献に示されているように、座標取得部は、当該座標取得部の本体に取り付けることができるモジュール型のレーザスキャナ（これは、接触プローブを含むこともできる）を有することができる。そのモジュール構成により、他の種々の座標検出装置を座標取得部と共に併用することができる。さらに、当業者に周知の他の座標取得部を使用することも可能である。
【００２５】
座標取得部５０、伝達要素２０および関節結合要素３０の複数の異なる配置構成を、図１１Ａ〜図１１Ｄに概略的に示す。これにはさらに、トラッキング可能な装置７５も含まれており、以下詳細に説明する。図１１Ａに示されているように、複数の伝達要素２０と、各伝達要素２０間の関節結合要素３０とに、２つの座標取得部５０を両端において接続することができる。一部の実施形態では、伝達要素２０と関節結合要素３０とを、図１１Ｂに示されているように交互に配置することができる。しかし他の実施形態では、たとえば１対のヒンジジョイントおよびスイベルジョイント等を用いて、複数の関節結合要素３０を隣接させることも可能である。図１１Ｃに示されているように、一部の実施形態では、一端が座標取得部５０を有するように、かつ他端がトラッキング可能な装置７５を有するように、座標取得部５０のうちいずれか１つをトラッキング可能な装置７５に置き換えることが可能である。さらに、図１１Ｄに示されているように一部の実施形態では、トラッキング可能な装置７５を伝達要素２０および／または関節結合要素３０に（たとえばハーネスに）配置することも可能である。
【００２６】
さらに、ＵＰＣＭＭ１は図１に示すように、人間に装着されるように構成されたハーネス４０も備えることができる。このハーネス４０はさらに、伝達要素２０および／または関節結合要素３０のうちいずれか１つまたは複数に取り付けることも可能である。一般的にはハーネス４０は、ＵＰＣＭＭ１の他の残りの部分に、アームのどの部分に沿っても取り付けることが可能である。一部の実施形態では、ハーネス４０は中間伝達要素２０ａの両側に接続することができる。また一部の実施形態では、ハーネス４０はＵＰＣＭＭ１の中心にも、または、ＵＰＣＭＭの中心の両側の実質的に対称的な場所にも取り付けられる。たとえば一部の実施形態では、ハーネス４０を相対向する側の両側方要素２０ｂに、または、中間伝達要素２０ａの両側に取り付けることができる。
【００２７】
既に述べたように、ハーネス４０は、人間に装着される構成とすることができる。図１に示されているように、ハーネス４０は、人の肩または首まわりに巻き付けることができる肩ストラップを含むことができる。ハーネス４０はオプションとして、パッド部、広幅部、調整可能なストラップ、追加のストラップやロック機構等を含むこともできる。一部の実施形態では、ハーネス４０はバックパック型とすることができる。他の実施形態では、ハーネス４０を、たとえばエプロン形またはメッセンジャーバッグ形等の単独のストラップとすることができる。他の実施形態ではハーネス４０は、人間の他の部分に装着される構成、たとえばベルトとして腰に巻き付けられる構成、または、ヘルメットとして頭部に装着される構成とすることができる（下記にて詳細に説明している）。他の実施形態ではハーネス４０は、人間の肩および腰の双方に装着される構成とすることができる。一部の実施形態（たとえば、以下記載されかつ図１８ならびに図１９に示されている実施形態）では、ハーネス４０により、他の作業を行うために手を空けられるように、ユーザが手を用いることなくＵＰＣＭＭの重量を支持できるようにすることができる。
【００２８】
バックパック型ＵＰＣＭＭ１ａの実施形態を、図３に示す。図示されているように、ＵＰＣＭＭ１ａは２つの側方伝達要素２０ｂを、バックパック型ハーネス４０ａの両側に有することができる。よって、バックパック型ハーネス４０ａの大半が、上記にて記載したＵＰＣＭＭ１の中間伝達要素２０ａとして機能することができる。バックパック型ハーネス４０ａは、追加の電子的構成を支持することもできる。これについては、下記にて詳細に説明する。さらに別の実施形態のバックパック型ＵＰＣＭＭ１ｂを、図４に示す。ＵＰＣＭＭ１ｂは図示のように、人間の肩に掛けて装着されるフックを備えたハーネス４０ｂを含むことができる。別段の示唆がない限り、図１のハーネス４０について以下記載する構成は、オプションとして、または代替的に、本願にて開示している他のハーネスに適用することも可能であることは明らかである。
【００２９】
ハーネス４０は、伝達要素および関節結合要素の重量を支持するために当該伝達要素２０および関節結合要素３０のうち少なくとも１つに取り付けることができる。たとえば一部の実施形態では、ハーネス４０は伝達要素２０および関節結合要素３０の重量の少なくとも５０％、７５％または実質的に全部を支持することができる。
【００３０】
さらに一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭ（たとえば、図４に示されたＵＰＣＭＭ１ｂ）は容易に折り畳める構成とすることもできる。かかる構成により、ＵＰＣＭＭ１ｂを運搬用ケースに入れて保管することができる。注目すべき点として、ＵＰＣＭＭ１ｂのハーネスは、（上記にて各実施形態を参照して説明したように）アームの実質的に中心の場所に配置できるので、ＵＰＣＭＭは通常、ベースの端部から延在する標準的なＰＣＭＭのような片持ち式とはならない。よって、伝達要素や関節結合要素は従前の大きさのトルクを支える必要が無くなるので、ＵＰＣＭＭ１ｂは、構造強度が比較的低い伝達要素や関節結合要素を備えることができる。これによりＵＰＣＭＭ１ｂをより軽量にすることができ、かかる軽量化により、使用時および運搬用ケースに入れたときの双方において、ＵＰＣＭＭ１ｂをユーザが持ち運びやすくなる。もちろん、かかる構成を、ここで記載された他のＵＰＣＭＭ１，１ａや他のＵＰＣＭＭに追加的または代替的に適用することもできる。
【００３１】
たとえば、エンコーダ同期、スキャナ処理、アームならびにスキャナのデータの組み合わせ、および追加のコンピュータ、タブレットまたは表示装置との通信を管理するために用いることができるマイクロプロセッサを備えたＰＣボード等の電子処理装置を、（図１０に概略的に示されているように）伝達要素２０の管状部材２１内部に配置することができる。これに代えて択一的に、かかる電子装置を管状部材２１の外部かつハウジングの内部に配置すること、または、関節３０のうちいずれか１つの内部もしくは外部に配置することもできる。一部の実施形態では、バックパックまたはベルトとし得るハーネス４０内に電子処理装置を配置するのが好適となる場合もある。一部の実施形態では、電子装置をハーネス内に配置することにより、重量を削減し、かつエンコーダや他のセンサからの熱を削減することができる。また、管、関節またはハーネスの内部または外部であって、電子処理装置の直近に、１つまたは複数の電池およびワイヤレス通信装置を配置することもでき、または追加的な実施形態では、かかる電池およびワイヤレス装置を電子処理装置から遠隔に配置することもできる。
【００３２】
一般的に、実施形態のＵＰＣＭＭ１は人間のユーザによって操作することができ、人間のユーザはオプションとして、ＵＰＣＭＭを支持することも可能である。ユーザは、測定対象の対象物に場合によっては接触させるため、または直近に近接させるため、ＵＰＣＭＭ１を空間的に移動させることができる。その間、ＵＰＣＭＭ１はオプションとして、角度エンコーダおよび／またはリニアエンコーダを用いて自己の位置を連続測定することができる。他の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１は測定を行っているとき、たとえばアブソリュートエンコーダを使用しているとき等は、自己の位置を測定するのみとすることもできる。測定を行うことをユーザが決定した場合には、そのようなコマンドを（たとえばボタンを押すことにより、対象物に接触すること等により）入力することができる。このとき、所定の時点におけるエンコーダからの測定結果を記録すべき旨を示すトリガ信号を生成することができる。伝達要素２０および関節結合要素３０の測定された角度位置／直線位置を使用して、対象物の位置または対象物上の１点を測定するため、上記の測定結果を、たとえば電子処理装置または外部電子装置等の処理部へ送信することができる。
【００３３】
図５および図６に示されているように、ＵＰＣＭＭは、通常のＰＣＭＭとは異なる種々の態様で使用することができる。たとえば、上記にて説明および図示されているように、ＵＰＣＭＭ１の可搬性は格段に高くなり得るので、ユーザは、ＵＰＣＭＭの最大測定長より大きい距離だけ離隔した種々の場所において測定を容易に行うことが可能となる。ユーザは、地面または他の比較的可動性が低い表面または他の非可動面に固定される場合がある通常のＰＣＭＭのベースを移動させる必要なく、測定される新規の場所まで単に歩いて行くだけでよくなる。
【００３４】
ＵＰＣＭＭ１によって測定される点の絶対的場所を測定するためのシステムや手法は、種々存在する。たとえば、通常のＰＣＭＭは本来的には、複数の伝達要素の相互間の相対位置を測定することにより、ＰＣＭＭのベースに対する座標取得部の相対位置を生成するものである。ＰＣＭＭのベースは移動するものではないので、その測定される位置は同一の座標系内となることができ、このことにより、その相互間の相対位置が分かる。その際にはオプションとして、他の装置または手法により（たとえば本願にて記載されたような装置または手法）ベースの空間的場所を測定することができる。
【００３５】
ここで使用されている「場所」または「空間的場所」との用語は、たとえば地球上の地理的場所または室内の場所等、比較的大きな参照系を基準とする場所を指す。それに対して、ここで使用されている「位置」または「ＵＰＣＭＭの位置」との用語は、ＵＰＣＭＭ、その各伝達要素２０、座標取得部５０および他の構成要素の、それ自体に対する相対的位置を指す。よってたとえば、ＵＰＣＭＭによって測定される「位置」とは、関節結合要素３０の角度と、これに対応する、座標取得部５０によって測定される１点の相対位置であって、同一のＵＰＣＭＭに取り付けられた別の座標取得部に対する相対位置とを意味し得る。しかし、その後でＵＰＣＭＭを新規の「場所」へ（たとえば、当該ＵＰＣＭＭの以前の場所から到達範囲外の場所へ）移動させると、同一の「位置」に在りながら当該ＵＰＣＭＭにより別の点を測定することとなり得る。よって「点」とは、ＵＰＣＭＭの「位置」と「場所」との双方を組み合わせることにより定義できるものである。換言すると、それぞれユニークな２点は、複数の異なる「場所」から測定されるとき、同一の「位置」をとり得る。
【００３６】
望ましい場合には、ＵＰＣＭＭは、複数の測定される点の相互間の位置を関連付けるために他の手法を使用することができる。ここで特筆すべき点は、上記の実施形態のＵＰＣＭＭは、永続的に配置されるベースを有しないということである。よって、伝達要素の相互間（およびＵＰＣＭＭの他の構成要素）の位置を測定することにより、１時点における座標取得部の位置も求めることができ、これは、他の時点において測定された座標とは一致しない（または、同一の参照系内に無い）ことがある。
【００３７】
１つの方法では、複数の異なる時点にて測定された座標間の一致性を無視することができる。たとえば一部の実施形態では、図５および図７に示されているように、ＵＰＣＭＭ１を３次元キャリパのように使用することができる。よって、たとえばＵＰＣＭＭ１を使用して、２つの関心点に当該ＵＰＣＭＭ１の両端を接触させて配置することにより、２つの所望の点間の距離を測定することができる。このようにして測定を行うことができ、当該２つの所望点間の距離が分かる。さらに、ＵＰＣＭＭ１が自己の空間的向き（すなわち、任意的に重力に対しての、自己の角度位置）を測定するように構成されている場合、２点間の距離および角度（すなわちベクトル）を測定することができる。一部の実施形態ではＵＰＣＭＭ１は、当該ＵＰＣＭＭの空間的角度位置を測定するために当該ＵＰＣＭＭ内部に配置されたチルトセンサ（または、地球もしくは他の参照系を基準とする向きを測定する他の装置、たとえば加速度計等）を備えることができる。他の実施形態ではＵＰＣＭＭ１は、当該ＵＰＣＭＭの角度位置を測定できる外部システム（たとえばイメージングシステム。これについては下記にて詳述する）と協働することができる。
【００３８】
他の場面では、複数の異なる場所から測定された座標間の一致性を維持するのが望ましいことがある。同一のＵＰＣＭＭ１の複数の測定された点の各位置を関連付ける１つの方法に、当該ＵＰＣＭＭに対して有効なベースを設けるという方法がある。たとえば、図１に示されているように、ＵＰＣＭＭ１は１つまたは複数のネスティング装置６０を有することができる。図１に示されているように、ネスティング装置は一般的に、受容部６１と台部６２とを含むことができる。受容部６１は一般的には、ＵＰＣＭＭ１の座標取得部５０を、たとえば接触式感知部を受容するために、カップ形とすることができる。よって一部の実施形態では、座標取得部５０に密にしっかりと嵌合するようにネスティング装置６０のサイズを調整することができる。他の実施形態では、座標取得部５０を図６に示されているように、ネスティング装置６０の受容部６１に取り外し可能に取り付けることができる。たとえば一部の実施形態では、ネスティング装置６０の受容部６１と座標取得部５０とが互いに保持し合うように磁力を用いることができる。他の実施形態では座標取得部５０は、たとえば当該座標取得部とネスティング装置６０とを取り外し可能にロックするラッチを用いて、当該ネスティング装置６０の受容部６１とスナップ結合することができる。さらに一部の実施形態では、たとえばねじ部品等の固定具が、座標取得部５０をネスティング装置６０の受容部６１に固定的に保持することができる。
【００３９】
ネスティング装置６０の台部６２は、実質的に固定的な面に当該ネスティング装置６０を固定的に取り付けるように構成することができる。たとえばネスティング装置６０の台部６２は、壁、テーブル、床または他の実質的に固定的な面に当該ネスティング装置を取り付ける固定具を受容するためのねじ孔もしくは貫通孔を有するか、または他の構成とすることができる。他の実施形態では、台部６２は上述の表面に磁気的に取り付けられるように、磁性材料を含むことができる。さらに他の実施形態では、台部６２は吸引装置、ラッチ装置、または、表面に固定的に接続するための任意の他の手段を備えることができる。さらに一部の実施形態では、ネスティング装置６０をより大きな構造物（たとえば壁、テーブル、床、または測定対象の対象物）と一体に形成することにより、構造物全体がネスティング装置６０の台部６２として機能するようにすることもできる。もちろん、台部６２と表面との取付け、および、受容部６１とＵＰＣＭＭ１との取付けは、ＵＰＣＭＭ１による測定結果にさらに追加の誤差を導入しないように実質的に固定的でなければならない。
【００４０】
上記にて述べたように、ネスティング装置６０はＵＰＣＭＭ１のベースとして有効に機能し得る。よって、ＵＰＣＭＭ１の一端がネスティング装置６０に接続されている場合には、ＵＰＣＭＭ１の他端（および、これに関連付けられた座標取得部５０）は、ネスティング装置６０に対する相対位置を（すなわち、参照系においてネスティング装置を基準として）測定することができる。よってたとえば、ＵＰＣＭＭ１は、当該ＵＰＣＭＭの第１の端部の取付先であるネスティング装置６０と、当該ＵＰＣＭＭの第２の端部により（たとえば、当該第２の端部との接触により）測定される場所との間の距離を、測定することができる。かかる方法の一例を、図６および図８に示す。さらに一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１の第１の端部の回転方向の向きが一定に維持されるように、当該第１の端部をネスティング装置６０に相対回動不能に固定することもできる。このようにして、ネスティング装置６０と測定対象場所との間の距離および角度の双方を測定することができる。他の実施形態では、ネスティング装置６０に対するＵＰＣＭＭ１の相対的角度方向を、たとえばチルトセンサまたはイメージングセンサ等の他の手段によって求めることもできる。これについては、上記および下記にて詳述している。
【００４１】
ここで特記すべき点は、複数のネスティング装置６０を使用することも可能であるということである。一部の実施形態では、いずれのネスティング装置６０からもＵＰＣＭＭ１が少なくとも１つの他のネスティング装置６０に到達できるように、ネスティング装置６０を格段に近距離に位置決めすることができる。かかるネスティング装置のうち２つ以上が列をなして配置されている限りは、上述の距離の範囲内であれば、図９に示された方法において例示されているように、ネスティング装置６０のいずれに取り付けられていても、一致した座標を測定することができる。
【００４２】
よってたとえば、第１のネスティング装置に対する第１のユニークな点の相対的位置が分かるように、ＵＰＣＭＭ１の第１の端部を第１のネスティング装置に取り付けて、当該ＵＰＣＭＭの第２の端部によって第１のユニークな点の位置を測定することができる。その後、ＵＰＣＭＭ１の第２の端部を第２のネスティング装置に取り付けて、上述の両ネスティング装置の相互間の相対位置を測定することができる。その後、第２のネスティング装置に対する第２のユニークな点の相対的位置が分かるように、ＵＰＣＭＭ１の第１の端部を第１のネスティング装置から取り外して、第２のユニークな点の位置を測定することができる。上記２つのネスティング装置の相互間の相対位置も分かるので、上記２つの測定される点の相互間の相対位置も分かり、また、両ネスティング装置に対する相対位置も分かる。ここで特記すべき点は、第２の測定される点は、ＵＰＣＭＭ１が第１のネスティング装置からは到達できない場所とし得ることである。よって当該方法では、ＵＰＣＭＭ１の到達範囲をネスティング装置６０間における移動により有効に拡大することができる。もちろん、一部の実施形態では２つより多くのネスティング装置６０を用いてＵＰＣＭＭ１の到達範囲を更に拡大させることも可能である。
【００４３】
ネスティング装置６０を用いない実施形態、または、測定したい全ての点の範囲内においてネスティング装置６０が設置される訳ではない実施形態では、ＵＰＣＭＭ１によって測定された座標を関連付けるために他の方法やシステムを用いることが可能である。たとえば一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１の場所を、他の参照系を基準として測定することができる。たとえば一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１をレーザトラッカに関連付けることができる。かかるレーザトラッカの例が図３に示されており、その詳細は、米国特許出願公開第２０１２０１０５８２１号明細書（発行日：２０１２年３月３日）に記載されている。同刊行物の記載内容はすべて、参照により本願の開示内容に含まれることとする。同図に示されているように、レーザトラッカ７０は、ＵＰＣＭＭ１上の位置を定置のレーザトラッカに対して相対的にトラッキングするように位置決めすることができる。一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１はオプションとして、ハーネス４０に取り付けられたトラッキング可能な装置７５を、またはより具体的な実施形態では、ＵＰＣＭＭのバックパック部分に取り付けられたトラッキング可能な装置７５を備えることができる。一部の実施形態では、トラッキング可能な装置７５を伝達要素２０の一部に沿って、管２１の一部に沿って、関節３０に、または、座標取得部５０の一方もしくは両方に配置することができる。一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭの一端から当該ＵＰＣＭＭ１をトラッキングすることができ、当該ＵＰＣＭＭの他端で、当該他端に設けられた座標取得部５０を使用して測定を行うことができる。たとえば、一端はトラッキング可能な装置７５を備え、かつ、他端は１つまたは複数の座標取得部５０を備えることができる。一部の実施形態では、トラッキング可能な装置７５はレトロリフレクタとすることができ、または、レーザトラッカ７０により容易に検出できる他の反射性装置とすることができる。さらに一部の実施形態では、複数のトラッキング可能な装置７５を１つのＵＰＣＭＭ１に備えることができ、これにより、ＵＰＣＭＭの測定される場所および向きの精度を改善することができる。１つの有利な実施形態は、トラッキング装置によって見えるＬＥＤ列または標識列と、１つまたは複数のレトロリフレクタとを備えることができる。さらに一部の実施形態では、トラッカ７０をＵＰＣＭＭ１に装着し、かつトラッキング可能な装置７５の場所が固定されるように、レーザトラッカ７０およびトラッキング可能な装置７５の配置を逆にすることができる。もちろん、他のトラッキングシステムを用いることも可能であり、これはレーザに必ずしも限定されることはない。たとえば一部の実施形態では、全地球測位システム（ＧＰＳ）を使用することができる。さらに一部の実施形態では、（たとえば１つの建物の中等の）既知のローカル位置にあるローカル信号発信器を備えたＧＰＳのローカルバージョンを用いることができ、このローカル信号発信器は、トラッキング可能な装置７５として機能し得るＧＰＳ受信器と通信するものである。
【００４４】
たとえば他の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１の位置および向きをトラッキングするため、光学式トラッカ８０を用いることができる。かかる光学式トラッカの例が図３に示されており、その詳細は、米国特許第７９４５３１１号明細書（発行日：２０１１年５月１７日）に記載されている。同刊行物の記載内容は、参照により本願の開示内容に含まれることとする。光学式トラッカ８０は、ＵＰＣＭＭ１の１つまたは複数の画像を取得することができ、かかる画像を用いて、当該光学式トラッカ８０に対するＵＰＣＭＭの相対的場所を測定することができる。図示のように、光学式トラッカ８０はオプションとして、立体視計測結果を生成するために２つのサイド・バイ・サイドカメラを備えることができる。しかし他の実施形態では、より多くのカメラを使用することができる。また一部の実施形態では、各カメラを依存せずに位置決めすることも可能である。たとえば一部の実施形態では、各カメラを室内のそれぞれ異なる場所に設置することができる。さらに一部の実施形態では、３つまたは３つ以上のカメラを使用することもできる。上記にて説明したレーザトラッカ７０を用いる実施形態と同様、ＵＰＣＭＭ１はオプションとして、光学式トラッカ８０による認識を容易にすることができるトラッキング可能な装置７５を備えることができる。さらに一部の実施形態では、光学式トラッカ８０を、レーザトラッカ７０について説明したのと同様にＵＰＣＭＭ１に取り付けることもできる。
【００４５】
ここでも、他のトラッキングシステムを用いることが可能であることは明らかである。たとえば、可視光以外の他の信号を用いて、たとえば電磁スペクトルの他の成分等の信号を用いて動作できるトラッカもある。また一部の実施形態では、三角測量法により自己の位置を（または複数のトラッキング可能な装置の位置を）検出する複数のセンサを用いて、ＵＰＣＭＭ１の位置および向きを求めることができる。他の実施形態では、カメラ列がＵＰＣＭＭ１上の標識をトラッキングすることにより、上述のトラッキングを行うことができる。さらに一部の実施形態では、屋内全地球測位システム（ＧＰＳ）を用いて、ＵＰＣＭＭ１の場所をトラッキングすることができる。
【００４６】
また、ＵＰＣＭＭを基準とした座標位置を測定するために、他の測定システムを用いることもできる。たとえば一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭを基準とした座標を、アーム構成要素（たとえば伝達要素および関節結合要素等）と同様の手法で測定するため、光学式測定装置を用いることができる。その一例を、図１３および図１４に示す。図示のようにＵＰＣＭＭ１ｃは、バックパック形のハーネス４０ｃに取り付けられた光学式座標取得部１００ｃを備えることができる。しかしもちろん、ユーザに装着するための他のハーネスまたは他の構造物を使用することも可能であり、たとえば本願にて記載されたものを使用することも可能である。図１３および図１４に示されたＵＰＣＭＭ１ｃは、上記にて記載されたものと同様の方法やシステムを用いて、たとえば図３に示されたものに類する方法やシステムを用いて、空間的にトラッキングすることが可能である。
【００４７】
図１３および図１４のＵＰＣＭＭ１ｃの光学式座標取得部１００ｃは、１つまたは複数のカメラ１０２ｃの形態であり、これは可視光、赤外光または電磁スペクトルの他の成分を受光するように構成されている。図示のように、ハーネスに直接取り付けられる立体視システムを構成するように、２つのカメラ１０２ｃを設けることができる。この立体視システム１００ｃは、測定対象物の画像を取得できるものである。カメラ１０２ｃは、ハーネスに対して相対的な既知の位置および向きに（たとえば固定位置および固定的な向きで）保持することができるので、立体視技術を使用して２つの画像を比較することにより測定対象物の位置を推定することができる。
【００４８】
一部の実施形態では、光学式座標取得部１００ｄ，１００ｅはさらに、図１６および図１７に示されているように、光プロジェクタ１０４ｄ，１０４ｅを備えた立体視システムを含むことができ、この光プロジェクタ１０４ｄ，１０４ｅはたとえば、パターン光プロジェクタまたは通常光（非パターン光）プロジェクタ等である。図１６では、光学式座標取得部１００ｄは１つのカメラ１０２ｄを備えており、図１７では、光学式座標取得部１００ｅは２つのカメラ１０２ｅを備えている。パターン光プロジェクタ１０４ｄ，１０４ｅは、光学式座標取得部に備えつけられた１つまたは複数のカメラによる点検出を容易にすべく、構造化された光パターンを測定対象物へ投影するように構成することができる。光パターンは、（１つまたは複数の）カメラによる同様の特徴の識別を容易にする識別可能な特徴またはテクスチャを対象物表面に形成できる２次元特性を有することができる。ここで留意すべき点は、プロジェクタ１０４ｄ，１０４ｅがカメラ１０２ｄ，１０２ｅと共に取り付けられている構成を図示したが、一部の実施形態ではプロジェクタを独立して（たとえば、ハーネスに接続されていない三脚台に）取り付けることができることである。しかし、カメラ１０２ｄを１つのみ用いる実施形態では、プロジェクタ１０４ｄおよびカメラを固定的な相対位置および相対向きに、または他の手法で既知である相対位置および相対向きに保持することが好適である場合がある。プロジェクタ１０４ｄ，１０４ｅは、１つのカメラからの画素と他との相関を求めるのを支援する複数の異なる構造化パターンまたは非構造化パターンを生成するように構成することができる。通常使用されるパターンとしては、ランダムドットパターン、ランダムスクエアパターン、固定ドットパターン、固定スクエアパターン、チェックボードパターン、格子パターン、ラインパターン、交番的な濃淡正弦波パターンが含まれ、これは通常、位相シフトして使用される。他のパターンも、また、複数の異なるパターンの組み合わせや、複数の異なるパターンの交互の投影も、同様に使用することができる。
【００４９】
オプションとして、ＵＰＣＭＭを装着したユーザに対して複数の異なる領域を見せるべく、カメラおよびプロジェクタの向きを異なる方向にできるように、カメラおよびプロジェクタがチルトおよびパンするように構成することができる。よってたとえば、ユーザが天井または床上の対象物を測定したい場合、カメラおよびプロジェクタを上方向または下方向に照準することができる。さらに一部の実施形態では、カメラおよびプロジェクタが自動的にチルトおよびパンする構成とすることにより、ユーザがこれらを動かすよう命令できるようにすることもできる。カメラの移動をトラッキングし、これにより、ＵＰＣＭＭのたとえばハーネス等の他の部分に対して相対的ないかなる角度変化も相関付けするため、エンコーダを用いることができ、当該他の部分の場所は本願にて記載されたようにトラッキングされる。
【００５０】
光学式座標取得部と共に用いられるカメラは、たとえばポイントグレイ社から入手可能なブラックフライ（Blackfly）モデル等の高解像度カメラとすることができる。光学式座標取得部と共に用いられるプロジェクタは、ＬＥＤまたはレーザ光源レーザとすることができる。さらに、パターン光（たとえばテクスチャ等）を対象物上に形成するためのランダムパターンまたは規則的パターンを生成するために、光マスクを用いることができる。例として、エフィリュクス（Effilux）社の EFFI-Lase が含まれる。プロジェクタはまた、テキサスインスツルメンツ社のライトクラフタ（Lightcrafter）等のＤＬＰプロジェクタとすることもできる。かかるプロジェクタは、種々の異なるパターンを投影できる可能性を有しており、また、ユーザに対して付加情報を投影できる可能性も有している。これについては、後記にて詳述する。
【００５１】
ここで留意すべき点は、光学式座標取得部は複数の位置を同時に測定できることである。さらに、かかる測定は、ＵＰＣＭＭが周囲を移動する間に連続的に行うこともできる。一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭは周囲の３次元測定結果を実質的にリアルタイムで生成できるように、測定を所定の頻度で連続的に行う構成とすることができる。これに代えて択一的に、ＵＰＣＭＭは特定の時期において、たとえばユーザに命令されたときに、測定を行うように構成することもできる。一部の実施形態では、かかる命令は、ＵＰＣＭＭの空間的移動に応じて供給することができる。これについては、後記にて詳細に説明する。
【００５２】
光学式座標取得部の、複数の位置を同時に測定する能力は、複数の異なる時点において測定された位置を、図９に示されたのと同様の手法で関連付けるのに用いることもできる。図９に示されているように、アーム構成は、複数の異なる時点において測定された位置を関連付けることができるように、２つのネスティング装置の座標を関連付けることができる。また、２つの異なる画像においてカメラにより測定された重複する点を用いることによっても同様に、各画像の座標系を関連付けることができ、これにより、両画像の重複しない測定点を１つの座標系に関連付けることができる。これにより、オプションとして、外部トラッキング装置を用いずにＵＰＣＭＭの場所を空間的にトラッキングすることができる。一部の実施形態では、周囲に固定された標識を、たとえば識別可能な標識１２０ｆ（図１９に示されている）を設けるのが望ましい場合がある。かかる固定標識１２０ｆは、複数の画像の各座標系を関連付けるためにカメラによって識別しやすい定位置を提供すべく、空間もしくは対象物に固定することができ、またはこれらに投影することができる。このようにして固定標識１２０ｆは、上記にて説明したネスティング装置６０と同様の目的を果たすことができる。
【００５３】
光学式座標取得部はさらに、プローブ１１０と共に用いることができる。図１５〜１９に示されているように、プローブ１１０はユーザによって保持することができ、また、ＵＰＣＭＭの他の部分から切り離すことができる。プローブ１１０は、ＵＰＣＭＭのカメラ１０２が撮像できる複数の識別可能な標識１１２を備えることができる。このようにしてカメラ１０２は、識別可能な標識１１２の位置を求めることができ、この位置を使用して、ＵＰＣＭＭに対するプローブ１１０の相対的な位置および向きを測定することができる。よって、プローブ先端１１４の位置を求めることもでき、これにより、プローブ先端に接触させたときに特定の点を測定することができる。識別可能な標識１１２は、ＬＥＤもしくはレトロリフレクタとすることができ、または識別可能な標識１１２は、カメラ１０２により認識できる識別可能な色またはパターンを含むことができる。さらに、使用中にプローブ１１０が実質的にどの位置にあっても、識別可能な標識１１２のうち一度に３つまたは３つ以上がカメラ１０２に見えるように、識別可能な標識１１２を分布させることもできる。プローブは種々の接触先端部を用いて、たとえばボールプローブ、探針またはタッチトリガプローブ等を用いて構成することができる。また、たとえばレーザラインスキャナまたはエリアスキャナ等の非接触プローブの形態とすることもできる。
【００５４】
また一部の実施形態では、複数のプローブ１１０を用いることも可能である。かかる場合においては、各プローブ１１０に判別可能な標識１１２を有すること、たとえば、それぞれ異なる色またはパターンを有する判別可能な標識１１２を有することが望ましい場合がある。たとえば、既知の距離または既知の角度等の既知の寸法を表示する絶対スケール等の、プローブに類する構成を用いることも可能である。絶対スケールはたとえば、既知の距離だけ離隔された２つの識別可能な標識を有することができ、または、既知の角度を成す３つの識別可能な標識を有することができる。絶対スケール上の標識を用いて、光学式座標取得部を較正したり、または、光学系のスケーリングおよび位置を拡張したりすることができる。
【００５５】
さらに一部の実施形態では、プローブ１１０を手袋形とすることもできる。かかる実施形態では、ユーザはオプションとして、測定対象物の測定中であっても自己の手を用いて当該測定対象物を動かすことができる。かかる場合においては、オプションとして、対象物の移動中にこれをトラッキングできるように、識別可能な標識を当該対象物に固定することができる。
【００５６】
さらに一部の実施形態では、ここで記載されているプローブ１１０は、ＵＰＣＭＭの遠隔操作部として機能することもできる。たとえばプローブ１１０は、１つもしくは複数のボタンもしくはノブを有することができ、または、ユーザが命令を入力するための他の作動可能な装置を有することができる。プローブ１１０は、上述の命令をＵＰＣＭＭの本体部（たとえばハーネス等）に送信できる通信モジュールを備えることができ、この命令はたとえば、測定実行、測定頻度の変更もしくは装置の電力設定の変更の命令、または、他の命令を示すものである。さらに一部の実施形態では、プローブ１１０はピストルグリップを有することができる。
【００５７】
図１８および図１９に示され、かつ上記にて簡単に説明したように、ＵＰＣＭＭ１ｆはオプションとして、ヘルメット形のハーネス４０ｆを用いてユーザが着用できるものとすることができる。ここで留意すべき点は、ＵＰＣＭＭ１ｆがより軽量になると、たとえば、より大型および／またはより高重量のアーム構成を用いる代わりに光学式座標取得部１００ｆを使用すると、ハーネス４０ｆはヘルメットとしてより有効になり得る。またオプションとして、ヘルメット４０ｆをバックパック形ハーネスまたは他のハーネスと組み合わせて、ヘルメットの重量を削減することもできる。たとえばバックパック形ハーネスは、電池モジュールもしくはコンピュータ処理モジュールを備えることができ、または、カメラ１０２ｆ（およびオプションとしてプロジェクタ）に接続できるがカメラと既知の幾何学的関係で取り付けることを要しない他の構成を備えることができる。カメラ１０２ｆをヘルメット４０ｆに取り付けて、カメラ１０２ｆの向きを、ユーザに見える領域をカメラが撮像できる向きにすることができる。また図示のように、ヘルメット４０ｆは、ＵＰＣＭＭ１ｆの場所の測定を容易にすることができるトラッキング可能な装置７５を有することもできる。
【００５８】
追加的または代替的に、一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１をヘッドアップディスプレイ（「ＨＵＤ」）９０と共に用いることもできる。ＵＰＣＭＭ１は特に可搬形とすることができるので、使用中にユーザがコンピュータモニタまたは他の視覚的出力装置の近傍に来る可能性は低くなる。よって、可搬形ディスプレイが有利となり得る。図３に示されているように、ユーザは、ユーザに対して視覚的表示を提供する可搬形ディスプレイ９０を装着することができる。図示のように、可搬形ディスプレイ９０は眼鏡の形態のＨＵＤとすることができる。この眼鏡は、ユーザが操作中に見ることができるプロジェクタまたは他の表示機構を含むことができる。一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１の本体に設けられたプロセッサ（たとえば、ハーネス４０の表面、伝達要素２０もしくは管２１の内部もしくは外部、または、関節３０の内部もしくは外部に配置されたプロセッサ等）が、何を表示するかを制御するために可搬形ディスプレイ９０と有線または無線で通信することができる。よってたとえば、ＨＵＤは、どの点が測定されたか等の情報、電池の残り寿命、ＵＰＣＭＭ１の測定モード、測定されなかった領域、測定された点と予測される座標（たとえば、ＣＡＤファイルまたは建物設計図から予測される座標）との不一致等の情報を提供し、周囲に、当該周囲には実際に存在していない特徴または対象物や他の拡張現実特徴等を投影することができる。ＨＵＤ９０は、本願にて説明したように、カメラを保持するヘルメット形のハーネスと共に使用される場合に、特に有利となり得る。一般的には、光学式座標取得部１００のカメラがユーザの視野と近似的に一致する場合、ＨＵＤ９０はユーザに対し、測定された座標を（または、測定された座標から導出された他の関連データを）実質的にリアルタイムで表示することができる。
【００５９】
また一部の実施形態では、本願にて説明したプロジェクタ１０４を使用して、ＨＵＤにより提供されるのと同様のデータを提供することも可能である。ここで特記すべき点は、投影された情報をユーザ以外の個人が見ることができるように、かかるデータを周囲や測定対象物に直接投影できることである。
【００６０】
追加的または代替的に、一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１の少なくとも一部を、アーム自体の動きによって制御することもできる。ＵＰＣＭＭ１の可搬性は、通常のＰＣＭＭより高くなり得るので、ＵＰＣＭＭのユーザは、ＰＣＭＭと通信するコンピュータまたは他の命令入力装置から遠距離に位置することができる。よって、命令入力を行える手段を追加することが望ましい場合がある。たとえば一部の実施形態では、ボタンを押すことによって、レバーを引くことによって、ダイヤルを回すことによって、または、他の伝統的な作動装置を作動することによって、何らかの命令または指令をトリガすることができるのに対し、他の実施形態では同一または異なる指令を、エンコーダやＵＰＣＭＭの他のセンサによって検出され得る、当該ＵＰＣＭＭ１の特定の動きまたは位置によってトリガすることができる。たとえば一部の実施形態では、アームの動き速度に依存して、アームを異なるデータ取得モードに移行させることができる。臨界点がもうすぐ測定される場合、ＵＰＣＭＭ１のオペレータはＵＰＣＭＭを低速で動かすことができる。よって、アームが低速で動く場合、ＵＰＣＭＭ１は測定頻度、測定精度または他の特性を上昇させることができる。さらにＵＰＣＭＭ１は、アームをコンピュータマウスとして使用するモードと、最終軸のうち１つの軸が高速に運動する測定モードとの間でトグル切替することができる。
【００６１】
さらに一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１の空間的場所を使用して命令をＵＰＣＭＭ１に入力することもできる。たとえば、レーザトラッカ７０または光学式トラッカ８０等のトラッキング装置と共に用いられる場合、ＵＰＣＭＭ１は当該トラッカ付近に位置するときに、または他の指定領域に位置するときに、低電力モードまたはスリープモードに移行することができる。トラッカまたは他の指定領域付近に位置するときには、オペレータは（１つまたは複数の）測定対象物から遠距離にあるコンピュータまたはデスクに居る場合がある。よってＵＰＣＭＭ１は、対象物を測定しない間は自己の電力消費を削減することができる。また、一部の実施形態ではＵＰＣＭＭ１は、特定の位置の場合にも、たとえばアームが折り畳まれた位置にある場合にも、これに応答して同様に低電力モードまたはスリープモードに移行することができる。一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１がトラッカからより遠距離の位置に配置されたとき、ウェイクモードまたは通常測定モードに復帰することができる。他の実施形態では、このウェイクモードまたは通常測定モードは、たとえばアーム展開位置等のＵＰＣＭＭ１の位置によりトリガすることもできる。また、アームに代えて光学的座標取得部を用いて命令を入力することも同様に可能である。たとえば、ユーザがカメラを特定の位置に、延長された期間にわたって保持している場合に測定を行うことができ、または、カメラが低速で移動している場合に測定頻度および／または測定精度を上昇させることができる。他の代替的なデータ入力手法の詳細については、米国特許第８１１２８９６号明細書（発行日：２０１２年２月１４日）に記載されている。同刊行物の記載内容は、参照により本願の開示内容に含まれることとする。
【００６２】
上述の実施形態については、そのアーム制御に関する構成を他の種類のＣＭＭにおいて使用することができ、上記または下記にて説明した追加的な構成と併用することを要しないことが明らかである。
【００６３】
他の実施形態では、ハーネス４０によって広範に及ぶ種々の機能を実現することができる。たとえば上記にて説明したように、ハーネス４０はトラッキング可能な装置７５を備えることができ、また、中間伝達要素２０ａとして機能することができる。さらに一部の実施形態では、ハーネス４０は、関節結合要素に関連付けられたエンコーダから信号を受信して当該信号を種々の目的のために処理するように構成されたプロセッサを備えることもできる。一部の実施形態では、エンコーダからのデータを、ハーネス４０内部のメモリに記憶することができる。他の実施形態では、かかるデータを有線または無線で外部のコンピュータまたはプロセッサへ送信することができる。さらに、ハーネス４０は電源、伝熱装置、全地球測位装置等を備えることもできる。
【００６４】
さらに一部の実施形態では、上記構成または他の構成をモジュールで、ＵＰＣＭＭ１のハーネス４０または他の部分とドッキング部を介して接続できる機能パックにより実現することもできる。このドッキング部は、ＵＰＣＭＭ１と機能パックとの電子的接続部を成すことができる。一部の実施形態ではドッキング部は、高速データ転送や送電等に対応した接続を提供できるものである。よって、機能パックはドッキング部にされているとき、たとえば向上された電池寿命、無線機能ならびにデータ記憶、改善されたデータ処理、スキャナデータ信号の処理、温度制御、機械的サポートもしくはバラスト、または他の構成等の多岐にわたる諸構成および諸機能を可能とするモジュール形式の電子的要素、機械的要素または熱的要素をＵＰＣＭＭ１に提供することができる。かかるモジュール形式の機能パックは、拡張される機能、電池、電子回路ボード、スイッチ、ボタン、照明、無線通信電子装置、有線通信電子装置、スピーカ、マイクロフォン、または、基本レベルの製品には含まれない任意の他の種類の拡張される機能に対応したコネクタを備えることができる。さらに一部の実施形態では、機能パックをＵＰＣＭＭ１の複数の異なる部分に配置することもでき、たとえば伝達要素、関節結合要素に沿って配置することができ、または、座標取得部５０またはこれに対応して設けられたハンドルへの増設部として配置することもできる。
【００６５】
一例として、機能パックはたとえば主電池または補助電池等の電池を含むことができる。好適には、パックが補助電池である実施形態では、ＵＰＣＭＭ１は、当該補助電池の不在又は交換中に当該ＵＰＣＭＭの動作を維持できる内蔵の主電池を備えることができる。よって、補助電池の循環により、直接的な電源接続が無くてもＵＰＣＭＭ１を無限に維持することができる。
【００６６】
他の一例として、機能パックはデータ記憶装置を含むことができる。機能パック上に設けられたデータ記憶部は、たとえばデスクトップコンピュータ等のより大型のデータ記憶装置および／または低利便性のデータ記憶装置との接続を要することなく、ＵＰＣＭＭ１が大量のデータを測定および保持できるように、任意の大きさとすることができる。さらに一部の実施形態では、データ記憶装置は、特定のボタンが押されたことに応じて、または、特定の動きに応じて、または、アームの特定の位置に応じて、アームに対する新規命令等の、アーム操作のための指令または他のカスタマイズ可能な設定を含めたデータを、アームへ転送することもできる。
【００６７】
機能パックが無線機能を備えている実施例では、データ記憶装置を用いた場合と同様の機能性を実現することができる。無線機能により、ＵＰＣＭＭ１と、デスクトップコンピュータ等の外部装置との間で、有線接続無しでデータを常時転送することができる。一部の実施形態では、ＵＰＣＭＭ１は補助装置から命令を常時受け取ることができる。さらに一部の実施形態では、かかる補助装置はアームからのデータを常時表示することができ、たとえば、取得されたデータ点またはアームの位置等を常時表示することができる。一部の実施形態では、当該装置はパーソナルコンピュータ（「ＰＣ」）とすることができ、かつ、機能パックはアーム座標データおよびスキャナデータを当該ＰＣへ無線伝送することができる。かかる機能パックは、無線伝送する前に当該機能パックにおいてアームデータとスキャナデータとを組み合わせることができ、または、アームデータとスキャナデータとを別個のデータストリームとして伝送することができる。
【００６８】
他の実施形態では、機能パックはデータ処理装置を含むこともできる。かかるデータ処理装置は有利には、アームの操作、データ記憶または他の機能を改善できる種々の演算を行うことができる。たとえば一部の実施形態では、アーム位置に基づくアームに対する命令を、機能パックによって処理することができる。追加的な構成では、機能パックはアームからのデータを、記憶前または転送前に圧縮することができる。
【００６９】
さらに他の一例では、機能パックは熱的機能を備えることができる。たとえば機能パックは、ヒートシンク、冷却ファンまたは他の伝熱装置を含むことができる。ドッキング部と機能パックとの接続部は、熱伝導部材によってＵＰＣＭＭ１の電子部品に接続することもでき、これにより、ＵＰＣＭＭアームと機能パックとの間の顕著な熱移動を実現することができる。
【００７０】
さらに一部の実施形態では、機能パックのサイズおよび形状は、ＵＰＣＭＭ１の、当該機能パックに接続される面と実質的に一致することができる。かかる構成により、ＵＰＣＭＭのサイズを格段に増大させたり、その可能性のある可搬性を低下させたり、または、他の装置に対するＵＰＣＭＭの相対的場所を制限することなく、機能パックを使用することができる。
【００７１】
機能パックもまた、互いに組み合わせて用いたり、本願にて記載された他の構成と組み合わせて用いたりすることができ、および／または、他の種類のＣＭＭにおいて独立して使用することもできる。機能パックの更なる説明については、米国特許第８１１２８９６号明細書（発行日：２０１２年２月１４日）に記載されている。同刊行物の記載内容は、参照により本願の開示内容に含まれることとする。
【００７２】
上記にて記載された種々の装置、方法、手順および技術により、本発明を実施する多数の態様が実現される。もちろん、本願にて記載されたいずれの具体的な実施形態についても、ここで記載された課題または利点すべてを達成する必要はないことは明らかである。また、本発明を特定の実施形態や実施例について説明したが、当業者であれば、具体的に記載された実施形態から本発明を拡張して他の代替的な実施形態を実現すること、および／または、その自明の改良や均等態様を用いることができることが明らかである。よって本発明は、本願の有利な実施形態の具体的な開示内容により限定されるものではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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