(57)【要約】  座標測定機システムは、加工材を支持するように構成される基部と、基部に対して動くように構成される可動部と、基部および／または可動部の動きを制御するように構成される制御システムとを有している。本座標測定機システムは、それぞれが可動部と取り外し可能に連結できるように構成される１組のプローブも有している。それぞれのプローブは可動部と取り外し可能に連結できるように構成され、遠位端および近位端を有するシャフトを有している。近位端は可動部と連結する領域を有するが、遠位端は加工材と相互作用するように構成される領域を有している。プローブのそれぞれはシャフト表面に視覚的識別インディシアも有している。視覚的識別インディシアはプローブの少なくとも１つの特徴を識別するように符号化される。具体的には、視覚的識別インディシアは三進法または四進法のインディシアとして符号化される。
2020536237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標測定機システムであって、
加工材を支持するように構成される基部と、
前記基部に対して動くように構成される可動部と、
前記基部および／または前記可動部の動きを制御するように構成される制御システムと、
それぞれが前記可動部と取り外し可能に連結できるように構成される１組のプローブであって、該１組のプローブのそれぞれは、前記可動部と取り外し可能に連結できるように構成され、前記１組のプローブのそれぞれは、遠位端および近位端を有するシャフトを有しており、前記近位端は、前記可動部と連結する領域を有しており、前記遠位端は、加工材と相互作用するように構成される領域を有しており、前記プローブのそれぞれは、前記シャフトの表面に視覚的識別インディシアも有しており、前記視覚的識別インディシアは、前記プローブの少なくとも１つの特徴を識別するように符号化され、前記視覚的識別インディシアは、三進法または四進法のインディシアとして符号化される、プローブと、
を備える座標測定機システム。
【請求項２】
前記視覚的識別インディシアは、前記シャフトに沿って離間された複数の縞を含む、請求項１記載の座標測定機システム。
【請求項３】
前記複数の縞は、第１の色の少なくとも１つの縞と、前記第１の色と対照をなす第２の色の第２の縞とを含む、請求項２記載の座標測定機システム。
【請求項４】
前記シャフトはシャフト色を有しており、前記第２の色は前記シャフト色である、請求項３記載の座標測定機システム。
【請求項５】
前記複数の縞のうちの少なくとも１つは、一体となった較正部分を含む、請求項２記載の座標測定機システム。
【請求項６】
前記複数の縞は、第１の厚みを有する第１の縞と、第２の厚みを有する第２の縞とを含み、前記第１および第２の厚みは異なる、請求項２記載の座標測定機システム。
【請求項７】
前記複数の縞は、５つの縞または７つの縞を含む、請求項２記載の座標測定機システム。
【請求項８】
前記シャフトの表面に較正縞をさらに含み、前記較正縞は、前記複数の縞と所定の寸法関係を有する較正厚さを有する、請求項２記載の座標測定機システム。
【請求項９】
座標測定機の可動部と連結するプローブであって、
遠位端および近位端を有するシャフトであって、前記近位端は、前記座標測定機の前記可動部と連結する領域を有しており、前記遠位端は、前記座標測定機により測定すべき加工材と相互作用するように構成される領域を有する、シャフトと、
前記シャフトの表面に設けられ、前記プローブの少なくとも１つの特徴を識別するように符号化され、三進法または四進法のインディシアとして符号化される視覚的識別インディシアと、
を備えるプローブ。
【請求項１０】
前記視覚的識別インディシアは、前記シャフトに沿って離間された複数の縞を含む、請求項９記載のプローブ。
【請求項１１】
前記複数の縞は、第１の色の少なくとも１つの縞と、前記第１の色と対照をなす第２の色の第２の縞とを含む、請求項１０記載のプローブ。
【請求項１２】
前記シャフトはシャフト色を有しており、前記第２の色は前記シャフト色である、請求項１１記載のプローブ。
【請求項１３】
前記複数の縞のうちの少なくとも１つは、一体となった較正部分を含む、請求項１０記載のプローブ。
【請求項１４】
前記複数の縞は、第１の厚みを有する第１の縞と、第２の厚みを有する第２の縞とを含み、前記第１および第２の厚みは異なる、請求項１０記載のプローブ。
【請求項１５】
前記複数の縞は、５つの縞または７つの縞を含む、請求項１０記載のプローブ。
【請求項１６】
前記シャフトの表面に較正縞をさらに含み、前記較正縞は、前記複数の縞と所定の寸法関係を有する較正厚さを有する、請求項１０記載のプローブ。
【請求項１７】
前記較正縞は、前記シャフトの前記遠位端から前記シャフト表面の所定の地点まで延びる、請求項１６記載のプローブ。
【請求項１８】
座標測定機で用いるプローブを識別する方法であって、
前記座標測定機とともに用いるＣＭＭプローブを提供するステップであって、前記ＣＭＭプローブは、遠位端と近位端とを有するシャフトを有しており、前記シャフトは、前記ＣＭＭプローブの特徴を識別する視覚的識別インディシアを有しており、前記視覚的識別インディシアは、三進法または四進法のインディシアである、ステップと、
前記ＣＭＭプローブに向けて視覚装置を導くステップと、
前記視覚装置を用いて前記視覚的識別インディシアを撮像するステップと、
前記撮像した視覚的識別インディシアを用いて前記ＣＭＭプローブの特徴を識別するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
識別するステップは、前記ＣＭＭプローブの長さ、前記ＣＭＭプローブの厚み、または前記ＣＭＭプローブの前記長さおよび厚みの両方を識別することを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記視覚装置は、前記座標測定機の一部である視覚システムを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記座標測定機は、可動部をさらに備え、前記ＣＭＭプローブは、前記視覚的識別インディシアを撮像するときに前記座標測定機の前記可動部に連結されず、前記座標測定機は、特定の特徴を有する特定のプローブを要求し、前記方法はさらに
前記識別された特徴が前記特定の特徴に適合するか判断するステップと、
前記識別された特徴が前記特定の特徴に適合すると判断された後に、前記ＣＭＭプローブを前記座標測定機の前記可動部に連結するステップと、
を含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
用いるステップは、前記撮像された視覚的識別インディシアをインディシアキーと比較して前記ＣＭＭプローブの前記特徴を識別することを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２３】
前記ＣＭＭプローブは、前記シャフト表面に較正縞を有しており、前記方法は、前記撮像された視覚的識別インディシアを前記較正縞と比較するステップを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２４】
前記視覚的識別インディシアは、前記シャフトに沿って離間された複数の縞を含み、前記較正縞は、前記複数の縞のうちの１つと一体である、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
データベースにアクセスして前記撮像された視覚的識別インディシアを複数のインディシアキーと比較するステップをさらに含み、前記データベースは、インディシアキーのテーブルを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２６】
前記視覚的識別インディシアは、前記シャフトに沿って離間された複数の縞を含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２７】
前記複数の縞は、第１の色の少なくとも１つの縞と、前記第１の色と対照をなす第２の色の第２の縞とを含む、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記シャフトはシャフト色を有しており、前記第２の色は前記シャフト色である、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の縞は、第１の厚みを有する第１の縞と、第２の厚みを有する第２の縞とを含み、前記第１および第２の厚みは異なる、請求項２６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権
本特許出願は、２０１７年１０月２日に出願され、Ｇｕｒｐｒｅｅｔ  Ｓｉｎｇｈ、Ｍｉｌａｎ  Ｋｏｃｉｃ、およびＭｉｃｈａｅｌ  Ｍａｒｉａｎｉを発明者とする「プローブを識別する装置および方法（ＰＲＯＢＥ  ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ）」という名称の米国特許仮出願第６２／５６６，６４４号からの優先権を主張し、その開示の全体が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
発明の分野
本発明の図示の実施形態は、一般的には座標測定機に関し、より具体的には、本発明の様々な実施形態は座標測定機とともに用いるプローブの識別に関する。
【背景技術】
【０００３】
座標測定機（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｍａｃｈｉｎｅ、ＣＭＭ）は多種多様な異なる種類の加工材／対象物を正確に測定するために広く用いられている。例えば、ＣＭＭは航空エンジン部品、手術道具、および銃身の限界寸法を測定することができる。精密かつ正確な測定により根幹となるシステム、例えば航空部品の場合であれば、航空機が指定されたように動作するのを保証する一助となる。
【０００４】
多くの場合に、ＣＭＭは１つ以上の触覚プローブまたは光学プローブを用いて対象物を測定する。正しいプローブの適切な識別は正確な測定にとって重要となり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態によれば、座標測定機システムは、加工材を支持するように構成される基部と、基部に対して動くように構成される可動部と、基部および／または可動部の動きを制御するように構成される制御システムとを有している。本座標測定機システムは、それぞれが可動部と取り外し可能に連結できるように構成される１組のプローブも有している。１組のプローブのそれぞれは可動部と取り外し可能に連結できるように構成され、遠位端および近位端を有するシャフトを有している。近位端は可動部と連結する領域を有するが、遠位端は加工材と相互作用するように構成される領域を有している。プローブのそれぞれはシャフト表面に視覚的識別インディシア（indicia）も有している。視覚的識別インディシアはプローブの少なくとも１つの特徴を識別するように符号化される。具体的には、視覚的識別インディシアは三進法または四進法のインディシアとして符号化される。
【０００６】
いくつかの実施形態では、視覚的識別インディシアはシャフトに沿って離間された複数の縞を含む。特に、複数の縞は第１の色の少なくとも１つの縞と、第１の色と対照をなす第２の色の第２の縞とを含んでもよい。例えば、シャフトはシャフト色を有していてもよく、第２の色がシャフト色であってもよい。別の例として、所定の縞は第２の色を有しており、第２の縞は第１の色の第１の縞と第３の縞との間で境を接して規定される。
【０００７】
複数の縞は第１の厚みを有する第１の縞と、第２の厚みを有する第２の縞とを含む。第１および第２の厚みは異なっていてもよい。さらに、三進法または四進法のインディシアとして、複数の縞は５つの縞または７つの縞を含む。
【０００８】
プローブはシャフトの表面に、複数の縞と所定の寸法関係を有する較正厚さを有する較正縞も含んでもよい。較正縞はシャフトの遠位端からシャフト表面の所定の地点まで延びてもよい。
【０００９】
別の実施形態によれば、座標測定機の可動部と連結するプローブは遠位端および近位端を有するシャフトを有している。近位端は座標測定機の可動部と連結する領域を有するが、遠位端は座標測定機により測定すべき加工材と相互作用するように構成される領域を有している。例えば、遠位端は光学的測定のためにルビーボールまたは光学部品を有していてもよい。プローブの少なくとも１つの特徴を識別するように符号化された視覚的識別インディシアもプローブは有している。視覚的識別インディシアは三進法または四進法のインディシアとして符号化されるのが好ましい。
【００１０】
他の実施形態によれば、プローブを識別する方法は遠位端および近位端を有するシャフト、ならびにシャフト表面のプローブを識別する視覚的識別インディシアを有するプローブを提供する。上記で考察した実施形態におけるように、視覚的識別インディシアは三進法または四進法のインディシアである。本方法は、視覚装置に視覚的識別インディシアを撮像し、かつ撮像された視覚的識別インディシアをインディシアキーと比較してプローブを識別する。
【００１１】
本発明の図示の実施形態はコンピュータ可読プログラムコードが格納されたコンピュータで使用可能な媒体を含むコンピュータプログラム製品として実装される。コンピュータ可読コードは従来の処理にしたがってコンピュータシステムにより読み出され、かつ使用されてもよい。
【００１２】
当業者は、この後すぐに要約される、図面を参照して考察する以下の「図示の実施形態の説明」から、本発明の様々な実施形態の利点をより十分に理解するはずである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の図示の実施形態にしたがって構成され得る座標測定機（ＣＭＭ）を概略的に示す。
【図１Ｂ】図１ＡのＣＭＭとともに用いることができるユーザインタフェースを概略的に示す。
【図２】第１の実施形態にしたがって構成されるＣＭＭプローブを概略的に示す。
【図３】第２の実施形態にしたがって構成されるＣＭＭプローブを概略的に示す。
【図４】第３の実施形態にしたがって構成されるＣＭＭプローブを概略的に示す。
【図５】第４の実施形態にしたがって構成されるＣＭＭプローブを概略的に示す。
【図６】図示の実施形態にしたがって構成される複数のプローブを備えるＣＭＭを概略的に示す。
【図７】本発明の図示の実施形態を実装することができるＣＭＭのいくつかの部分を概略的に示す。
【図８】本発明の図示の実施形態にしたがうプローブを選択する処理を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図示の実施形態では、座標測定機プローブは、その外面に自身を識別するインディシアを有するが、外面の表面積はあまりない。そのため、インディシアは異なる厚みの１つ以上の縞を含むのが好ましい。縞の異なる厚みを最小限に抑え、かつ縞の総数を限定するために、インディシアは三進法または四進法の付番方式を用いて符号化される縞を含んでもよい。その結果、視覚システムはインディシアをより容易に区別し、プローブを識別してもよい。したがって、この機能によりインディシアを正確に識別するより多種多様な低コストの視覚システムが可能となる。図示の実施形態の詳細を以下に考察する。
【００１５】
図１Ａに図示の実施形態にしたがって構成可能である座標測定機１０（すなわちＣＭＭシステム。以下では「ＣＭＭ１０」とも称する）の一種を概略的に示している。実際には、このＣＭＭ１０は様々な実施形態を実装することができるいくつかの様々な種類のＣＭＭのうちの１つに過ぎない。そのため、このようなＣＭＭはあらゆる実施形態を限定することを意図するものではない。
【００１６】
当業者に知られているように、ＣＭＭ１０はベッド／基部（「基部１０１」と称する）上で対象物１１（または加工材）を測定する。基部１０１はグラナイトまたは他の材料から形成されてもよい。一般的には、ＣＭＭ１０を支持する床の平面に平行なＸ−Ｙ平面を基部１０１が規定するのが典型的である。図示の実施形態では、基部１０１は、対象物１１を基部１０１に対して制御可能に回転させる回転テーブル１４を支持する（以下に考察）。
【００１７】
対象物１１を測定するため、ＣＭＭ１０は可動アーム２０と連結された測定装置１８、例えばプローブ１８Ａ（例えば、符号１８Ａで識別される１つ以上の接触式プローブまたは非接触式プローブ（例えば光学プローブ））を動かすために配置される可動機構１６（例えば、台車１０３および他の部品）を有している。あるいは、いくつかの実施形態は基部１０１を固定式測定装置１８に対して動かす。いずれにせよ、ＣＭＭ１０の可動機構１６は測定装置１８および対象物１１の相対的位置を操作して所望の測定を達成する。いずれの場合も、可動機構１６（およびそのアーム２０。以下に考察）は基部１０１に対して動くことができる。
【００１８】
ＣＭＭ１０はその移動および動作を制御し、かつ調整する制御システム２２（図１Ａに「制御部２２」として概略的に示す）を有している。制御システム２２は、ＣＭＭ１０の内部にあってもよく、ＣＭＭ１０の外部にあってもよく、または内部構成要素および外部構成要素の両方を有していてもよい。特に、制御システム２２はハードウェア、例えば専用ハードウェアシステムおよび／またはコンピュータプロセッサハードウェアを含むのが好ましい。特に、コンピュータプロセッサとしては、マイクロプロセッサ、例えばインテル社から市販される集積回路マイクロプロセッサのインテル「Ｃｏｒｅ  ｉ７」の群の一員、またはデジタルシグナルプロセッサ、例えばテキサス・インスツルメンツ社のデジタルシグナルプロセッサ集積回路のＴＭＳ３２０Ｃ６６ｘの群の一員が挙げられ得る。コンピュータプロセッサは、制御システムの演算および方法のうちのいくつかまたはすべてを実行する命令を含むデータおよび／またはコンピュータコードを格納するオンボードデジタルメモリを有している。これに代えて、または加えて、コンピュータプロセッサはそのようなコンピュータコードおよび／または制御データを格納する他のデジタルメモリ、例えばＲＡＭもしくはＲＯＭ、またはプログラマブルメモリ回路に動作可能に接続されてもよい。
【００１９】
これに代えて、または加えて、いくつかの実施形態はＣＭＭ１０を外部コンピュータシステム２４（「ホストコンピュータ２４」）と接続している。図１Ａではコンピュータシステム２４を制御システムの一部として示しているが、当業者はコンピュータシステム２４が制御システム２２とは別個のものであってもよいことを理解するはずである。制御システム２２と同様に、ホストコンピュータ２４はＣＭＭ１０のプロセッサと通信する上記のようなコンピュータプロセッサおよびコンピュータメモリを有している。メモリはプロセッサにより実行可能な非一時的コンピュータ命令を保持し、かつ／または非一時的データ、例えば１）測定スキャン中に測定装置１８を案内するために用いられるスキャン経路データおよび／または２）基部１０１上での対象物１１の測定の結果として得られたデータを格納するように構成される。
【００２０】
特に、ホストコンピュータ２４は、デスクトップコンピュータおよびタワーコンピュータのうちの１つまたは両方、あるいはラップトップコンピュータ、例えばデル社から市販されるもの、またはさらにタブレットコンピュータ、例えばアップル社から市販されるＩＰＡＤとして実施されてもよい。ホストコンピュータ２４は配線接続、例えばイーサネットケーブル、または無線リンク、例えばブルートゥースリンクまたはＷｉＦｉリンクを介してＣＭＭ１０に接続されてもよい。制御システム２２の一部として、ホストコンピュータ２４は、例えば使用中または較正中にＣＭＭ１０を制御するソフトウェアを含んでもよく、かつ／または較正処理中に得られたデータを処理するように構成されたソフトウェアを含んでもよい。さらに、ホストコンピュータ２４は、ユーザがＣＭＭ１０を手動または自動で操作するのを可能にするように構成されたユーザインタフェースを含んでもよい。
【００２１】
典型的には、基部１０１、回転テーブル１４および回転テーブル上の対象物１１、ならびに測定装置１８の相対的位置は可動機構１６の動作により求められるので、ＣＭＭ１０がこれらの相対的位置についての知識を有しているものと考えてもよい。より具体的には、制御システム２２および／またはコンピュータシステム２４が可動機構１６の動きについての情報を制御し、かつ格納してもよい。これに代えて、または加えて、いくつかの実施形態の可動機構１６は基部１０１および／または測定装置１８の位置を感知するセンサを備え、かつそのデータについて制御システム２２および／またはコンピュータシステム２４に報告する。ＣＭＭ１０の基部１０１および／または測定装置１８の動きおよび位置についての情報は、ＣＭＭ１０上の地点を参照する一次元、二次元（例えばＸ−Ｙ、Ｘ−Ｚ、Ｙ−Ｚ）、または三次元（Ｘ−Ｙ−Ｚ）の座標に基づいて記録されてもよい。
【００２２】
ＣＭＭ１０は４つ以上の自由度、すなわち本例ではＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向よりも多い自由度を有していてもよい。例えば、アーム２０の端部は、測定装置１８／プローブ１８Ａを回転させる手首機構６０（例えば図６を参照、以下で考察）を備えることでさらに３つの自由度を提供してもよい。
【００２３】
いくつかのＣＭＭ１００は図１Ｂに概略的に図示する手動ユーザインタフェース１２５も含む。特に、手動ユーザインタフェース１２５は、ユーザが測定装置１８、または基部１０１／回転テーブル１４の位置を（例えば、互いに）変更し、かつ測定装置１８、または基部１０１／回転テーブル１４の位置に関するデータを記録するのを可能にしてもよい。そのために手動ユーザインタフェース１２５は、使用者が手動でＣＭＭ１０を操作するのを可能にする制御ボタン１２５Ａおよびジョイスティックまたはノブ１２５Ｂを有していてもよい。手動ユーザインタフェース１２５はシステムの位置を示し、かつ測定装置１８または基部１０１の特定の機能および位置をプログラムする表示ウィンドウ１２５Ｃ（例えば、液晶ディスプレイ）も有していてもよい。勿論、手動ユーザインタフェース１２５はいくつかの他の構成要素を有していてもよい。したがって、この図面に示す構成要素１２５Ａ〜１２５Ｃは専ら図示のためのものである。他の実施形態はこの手動ユーザインタフェース１２５を省いてもよい。図示の実施形態では、測定処理は典型的には自動化されているので、この手動ユーザインタフェース１２５を用いなくてもよい。
【００２４】
テーブルが動くＣＭＭ１０では、例えば、測定装置１８も制御ボタン１２５Ａを介して動かすことができてもよい。したがって、可動機構１６が手動制御に応答し、または内部コンピュータプロセッサの制御下で基部１０１および／または測定装置１８（例えば、機械式ＣＭＭ１０の機械式プローブまたはレーザプローブ）を互いに動かしてもよい。したがって、この装置は測定される対象物１１を様々な角度から、かつ様々な位置で測定装置１８に提示することが可能となる。
【００２５】
図２〜６は、本発明の図示の実施形態にしたがって構成される様々な異なるプローブ１８Ａを概略的に示している。上記のように、これらのプローブ１８Ａは、触覚プローブ、光学プローブ、またはＣＭＭの技術分野で既知の他のプローブであってもよい。当業者はプローブを「チップ」または「スタイラス」とも呼ぶ場合がある。しかし、単純にするため、本考察ではこれらを専らプローブと呼ぶ。
【００２６】
多くの場合、個々のプローブ１８Ａは異なる寸法を有するプローブ１８Ａの群の一員である。例えば、ある群のそれぞれのプローブ１８Ａは、様々な異なる対象物１１を測定するために異なるシャフトの長さおよびシャフトの厚みを有していてもよい。プローブは、用いられるべきＣＭＭ１０の種類および／または測定される対象物／加工材１１に基づいて選択されてもよい。いずれの場合も、潜在的には寸法が限定され、かつ表面積が足りないために、本発明者らが知っている従来技術におけるプローブは寸法識別マーキングを有しない。それに代えて、技術者はプローブを測定し、あるいは寸法を識別する容器または入れ物にプローブを入れる。正確な寸法のプローブを確保するために、技術者は十分に較正したキャリパまたは類似の装置を用いて従来技術のプローブを物理的に測定するが、これは面倒でエラーが起こりやすく、時間がかかり得る。さらに、従来技術のプローブは、ＣＭＭによる処理のために自動的にプローブを選択する自動化された処理において効率的に用いることができない場合がある。本発明者らはこれらの問題を認識し、これらに対応してプローブの表面積が限定されているにもかかわらず視覚システム７２（例えば図７を参照、以下で考察）が比較的容易にプローブを識別するのを可能にするシステムを開発した。
【００２７】
そのために、図２は、本発明の図示の実施形態にしたがって構成される触覚プローブ１８Ａを概略的に示している。多くの他のプローブと同様に、このプローブ１８Ａは、金属または他の剛性材料から形成され、近位端（すなわちＣＭＭ１０の図の上面）および遠位端（すなわち図の底面）を有する円筒シャフト２００を有している。ＣＭＭ１０の可動アームと連結するために、シャフト２００の近位端は一体型連結ハブ２０２を有している。これに対応して、シャフト２００の遠位端は、測定される対象物１１に接触するために硬質材料、例えばルビー材料で形成された球体２０４を有している。
【００２８】
図示の実施形態によれば、シャフト２００を効率的かつ有効に識別するように特別に構成された識別インディシアをシャフト２００は有している。つまり、この識別インディシアは、取得されると、ユーザまたはロジックがプローブ１８Ａについての情報、例えば長さおよび／または直径を特定するのを可能にする符号化データを提供する。さらなる例として、この情報により、ユーザまたはロジックが他の情報、例えばプローブ１８Ａの原産地、製造者、所有者、またはその他の情報を取得するのを可能にするデータを符号化してもよい。
【００２９】
図示の実施形態は、視覚システム７２がより容易に読み取ることができるように識別インディシアを作製する。そのために、図示の実施形態では識別インディシアは三進法または四進法の付番方式に対応する視覚的形態であるのが好ましい。この視覚的識別インディシアは、様々な方法、例えば付加的処理（塗料または堆積材料）および／または除去的処理（例えばエッチング）のいずれかで形成されてもよい。図２の例では、プローブ１８Ａはシャフト２００表面に５つで一体となった縞２０６を有しており、三進法で番号を符号化する。本実施形態の縞２０６のうちの３つは不透明色（例えば、黒）で形成されるが、他の２つの縞２０６は２つの不透明な縞２０６の間のスペースにより形成される。したがって、スペースにより形成された縞２０６は単にシャフト２００の表面色である（以下では「透明色」を有するものとして言及する）。しかし、他の実施形態は、異なる不透明色（例えば、黒、青、緑など）の縞２０６を用いてもよく、かつ／または縞をシャフト２００に機械加工してもよい。
【００３０】
符号化した値を形成するそれぞれの縞２０６は所定の厚み（すなわち、シャフト２００の長手方向軸線に沿った長さ）を有している。しかし、この所定の厚みは３つの異なる厚みのうちの１つである。図示のために、図２では不透明な縞２０６の上部から下部に向かってこれらの３つの寸法を塗りつぶしている。
具体的には：
・最大の厚みの縞２０６（値：２）
・中間の厚みの縞２０６（値：１）
・細い縞２０６（値：０）。
【００３１】
したがって、図２の識別インディシアは三進法の番号２１１００を符号化すると考えられる。この数は十進法では１９８に等しい。したがって、図２のプローブ１８Ａは１９８に等しい識別インディシアを有している。したがって、技術者またはロジックは、１９８の番号で識別されたプローブを含む複数の異なるプローブ１８Ａを識別するテーブルまたはデータベースにアクセスすることができる。そしてロジックまたは技術者は当該テーブルを用いてプローブ１８Ａの寸法を知ることができる。
【００３２】
あるいは、ロジックまたは技術者は特定のプローブ１８Ａ、例えば番号１９８で識別された図２のプローブ１８Ａを必要とする場合がある。その場合、ロジックまたは技術者は、複数のプローブ１８Ａの表面の識別インディシアを単にスキャンまたは表示することで必要とされるプローブ１８Ａを探し出してもよい。これらのプローブ１８ＡはＣＭＭ１０の近くまたは現場から離れた保管位置にあってもよい。次に、番号１９８で識別されたプローブ１８Ａを得た後、測定操作で用いるためにＣＭＭ１０と連結してもよい。
【００３３】
特定の識別インディシアを用いてプローブ１８Ａを識別するか、またはプローブ１８Ａを探すかにかかわらず、様々な実施形態は手動で識別インディシアを表示するか、または視覚システム７２を用いて識別インディシアをスキャンする。いずれの場合も、本発明者らはより高い基の付番方式を用いると、いずれの方法でも精度に難点を示す可能性があることが分かった。特により低い解像度の視覚システム７２を用いる場合にはそうである。具体的には、三進法の付番方式は様々な帯に３つの異なる厚みのみを必要とし、５桁で最大２４２種類の考えられるプローブを可能にする。より高い基の付番方式により、同じ数の縞でより多くの種類の考えられるプローブを可能にしてもよい。しかし、より高い基の付番方式では、より様々な縞の厚みが必要とされるのが望ましくない。したがって、より高い基の付番方式を用いると、様々なスキャナおよび視覚システム７２の制約によりエラーを引き起こす可能性がある。したがって、これらのより高い基の付番方式は、視覚システム７２の信号対ノイズ比を望ましくない程度に低減し、より高い品質（および多くの場合により高いコストの）光学部品を必要とする可能性がある。
【００３４】
いくつかの実施形態は縞２０６を測定して符号化データを特定する。しかし、他の実施形態はそれぞれの縞２０６の厚みを単純に比較して符号化識別情報を特定する。しかし、この後者の方法は、すべての縞２０６が同じ寸法である場合にはいくつかの問題を生じさせる場合がある。この問題点を未然に防ぐために、図示の実施形態は較正縞２０８をシャフト２００に追加する。具体的には、この較正縞２０８は既知の厚みを有しており、この厚みとすべての縞２０６を比較する。例えば図２では、較正縞２０８をある単位に設定し、三進法の付番方式は較正縞２０８と同じ厚み、較正縞の厚みの２倍、または較正縞の厚みの３倍の複数の縞２０６を用いることができる。したがって、較正縞２０８は組み込み式定規として機能し、この定規と比較して単純な測定を行う。
【００３５】
較正縞２０８は、シャフト２００に沿った様々な異なる位置に配置することができる。一実施形態はシャフト２００の遠位端付近に較正縞２０８を配置する。いくつかの実施形態では、較正縞２０８はシャフト２００の遠位端から第１の最も遠位の不透明な縞２０６に延びる。例えば図２〜５では、較正縞２０８はシャフト２００の遠位先端部から最も近い不透明な縞２０６の開始部までの距離に沿って延びる。したがって、較正縞２０８を測定した後、ロジックはその長さを、正確な較正情報を提供する式への入力データとして用いてもよい（例えば、厚みが最も小さい縞２０６の場合にこの長さを４で割る）。
【００３６】
この例では、較正縞２０８は単にシャフトの元々の色であり、多くの縞２０６よりも大きい。したがって、そのような実施形態の較正縞２０８は他の縞２０６のように透明と考えてよい。較正縞２０８はシャフト２００の色を有しているからである。しかし、いくつかの実施形態は図２に示す不透明な材料から較正縞２０８を形成してもよい。他の実施形態は較正縞２０８を異なる位置、例えばシャフト２００の近位端または、またはシャフト２００の近位端と遠位端の間のある地点に配置してもよい。述べたように、この較正縞２０８は不透明または透明であってもよい（すなわち、不透明な縞の色、または上下で不透明な縞と境界を接する）。
【００３７】
しかし、いくつかの実施形態は較正縞を形成して番号を識別するために用いる正に縞／インディシアにしてもよい。したがって較正情報を統合して正に縞自体にしてもよい（すなわち、較正情報が縞の一部を形成する）。単純にするため、図３は、異なる２種類のそのような自己較正縞を示している。なお、図３のこれらの異なる２種類の自己較正縞２０６／２０８および非自己較正縞２０８のすべてが必ずしも異なる種類の縞であるわけではないことに留意されたい。しかし、いくつかの実施形態は、２つ以上の異なる種類のインディシア、例えば自己較正縞２０６／２０８および非自己較正縞２０８を備えることで異なる視覚システム７２の使用を可能にしてもよい。例えば、プローブ２００は３つの異なる視覚システムによる識別のために第１の１組の非自己較正インディシアおよび２組の自己較正インディシアを有していてもよい。
【００３８】
図３の２つの異なる自己較正縞２０６Ａおよび２０６Ｂはそのような縞の２つの例に過ぎない。示すように、両方の縞が異なる階段状部分を有する異なる厚みを有している。これらの例では、縞２０６Ａおよび２０６Ｂの最も細い階段状部分が較正部分として機能し、最も厚い部分が三進法で（または以下で考察するように四進法で）番号を識別するように機能する。視覚システム７２による最大限の視覚化を可能にする程度にこのパターンがプローブの周囲で周期的に繰り返されるのが好ましい。
【００３９】
したがって、縞２０６Ａについては、視覚システム７２は細い階段状部分を較正部分として撮像し、次に最も広い階段部分が較正部分の幅の２倍であると認識する。したがって、最も広い部分がその縞の三進法の番号を識別する。同様に、縞２０６Ｂについては、最も広い階段状部分は較正縞の寸法の４倍である。したがって、視覚システム７２は最も広い階段状部分を用いてその縞の三進法の番号を識別してもよい。
【００４０】
本発明者らは、さらなる縞の厚み要求によるエラーが起きる可能性がより高いが、四進法の付番方式も満足できる結果を提供する場合があることが分かった。図３は、図２のプローブ１８Ａを概略的に示しているが、このプローブでは四進法の付番方式を用いる。したがって、本例は４つの異なる縞の厚みを示している。５桁の四進法の付番方式を用いて、類似の三進法の付番方式の選択肢の４倍以上の最大１０２３種類の考えられるプローブを可能にするのが好ましい。不透明な縞２０６を用いる場合、図３の四進法の付番方式は考えられる最大２５５種類を可能にするのに４桁のみを必要としてもよい。
【００４１】
実際には、図面は縮尺通りに描かれない。それにもかかわらず、これらの図面は、シャフト２００に関する識別インディシアを印刷する表面積をシャフト２００がほとんど有しないことを示している。たとえ識別インディシアが２つの厚みのみを有していても、例えば二進法の従来のバーコードは、より小さいプローブ１８Ａに適合するのに問題を有する可能性がある多くの縞２０６を作り出してしまう可能性が高い。したがって三進法および四進法の付番方式が好ましい。それにもかかわらず、他の実施形態が他の付番方式および他の種類のインディシアに適用されてもよい。例えば、縞２０６はシャフト２００を全周にわたって取り囲んでいてもよいし、シャフト２００を途中までしか取り囲んでいなくてもよい。他の実施形態は異なる形状（例えばダッシュ記号）を用いてもよいが、視覚システム７２は画像を取得する際に困難を有する危険がある。
【００４２】
いくつかの実施形態は、縞の厚み以外に識別インディシアのいくつかの他のパラメータを変更してもよい。例えば、いくつかの実施形態は色を変更し、かつ縞の厚みを均一に保持してもよい。他の実施形態は何らかの他の方法でインディシアの形状を変更してもよい。いくつかの実施形態は縞２０６を直接符号化してもよい。例えば、それぞれの縞２０６は、特定のデータを用いて符号化された所定のパターンを有していてもよい。この符号化方式は他の縞２０６とは別個にまたは他の縞２０６と組み合わせて用いられてもよい。
【００４３】
繰り返すが、触覚プローブ１８Ａの考察は専ら例示である。他の実施形態は他の種類のプローブ１８Ａにも適用される。図４および図５は、三進法の識別インディシアを用いる第１の光学プローブ１８Ａと、四進法の識別インディシアを用いる第２の光学プローブ１８Ａとをそれぞれ示している。
【００４４】
図６は、図示の実施形態にしたがって構成される複数のプローブ／スタイラス１８Ａを備えるＣＭＭを概略的に示している。この例では、可動アーム２０（マイナスのＺ軸方向のラム）は上記の手首機構６０を有している。手首機構６０は、複数のプローブ１８Ａを支持することができる１つ以上の延長部またはアダプタ６５を支持する。当業者は、本例をこれらの延長部６５を用いる様々な異なる多プローブ構成に拡張することができる。
【００４５】
いくつかの実施形態はＣＭＭ、例えば図１Ａおよび図１ＢのＣＭＭ１０の範囲を超える。例えば、いくつかの実施形態はプローブ１８Ａを用いる追加の印刷機、ＣＮＣ機、および他の装置に適用される。
【００４６】
図７は、本発明の図示の実施形態を実装可能なＣＭＭのいくつかの部分を概略的に示している。これらの構成要素のそれぞれは、任意の従来の相互接続機構により動作可能に接続される。図７は、これらの構成要素のそれぞれと通信するバスを単に示している。当業者は、この一般化した描写を変更して他の従来の直接的または間接的接続を含むようにできることを理解するはずである。したがって、バスの考察は様々な実施形態を限定することを意図しない。
【００４７】
なお、実際に図７はこれらの構成要素のうちのいくつかを概略的に示すだけであることに留意されたい。当業者は、これらの構成要素のそれぞれが様々な従来の方法、例えばハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせを１つ以上の他の機能的構成要素と横断的に用いることで実装され得ることを理解するはずである。例えば、ファームウェアを実行する複数のマイクロプロセッサを用いて比較器７４が実装されてもよい。別の例として、１つ以上の特定用途向け集積回路（すなわち「ＡＳＩＣ」）および関連するソフトウェア、またはＡＳＩＣ、個別の電子部品（例えばトランジスタ）、およびマイクロプロセッサの組み合わせを用いて比較器７４が実装されてもよい。したがって、図７における１つのボックス内の比較器７４および他の構成要素の描写は専ら単純にするためのものである。実際にはいくつかの実施形態では、図７の比較器７４は複数の異なる機械にわたって分散されており、必ずしも同じ筐体またはシャシー内にあるわけではない。
【００４８】
繰り返すが、図７の描写は実際の座標測定機の極めて簡略化した描写である。当業者はそのような装置が多くの他の物理的および機能的構成要素を有することを理解するはずである。したがって本考察は、図７が座標測定機の複数の要素のすべてを表すことを示唆するのを意図するものではない。
【００４９】
示すように、座標測定機はプローブ表面の上記の視覚的識別インディシアを撮像することができる視覚システム７２、および撮像した視覚的識別インディシアを既知のあるデータ、例えばデータベース７０中の何らかのインディシアキーと比較する上記の比較器７４を有している。この視覚システム７２は、ａ）座標測定機に組み込まれてもよく、ｂ）座標測定機とは別個であってもよく、ｃ）座標測定機１０の一部である部分および座標測定機１０とは別個である部分の両方を有していてもよく、および／またはｄ）座標測定機１０と取り外し可能に接続されてもよい。例えば、視覚システム７２は座標測定機１０とほとんど接続されない携帯式装置であってもよい。対照的な例として、視覚システム７２は座標測定機１０に組み込まれたより大きな視覚システム７２の一部であってもよく、かつ複数の追加の機能（例えば加工材を位置決めする）に用いられてもよい。図７は、図１で上述した制御部２２も示している。制御部２２は撮像された視覚的識別インディシアの受信後にいくつかのさらなる機能を実行する。
【００５０】
図８は、本発明の図示の実施形態による１組の１つ以上のプローブからプローブ１８Ａを選択する処理を示している。なお、この処理はプローブ１８Ａを選択するために通常用いられるより長い処理を実質的に簡略化したものであることに留意されたい。したがって、この処理は多くのステップを有することができる。さらに、これらのステップのうちのいくつかは示しているものとは異なる順序でまたは同時に実行されてもよい。したがって、当業者は適宜この処理を変更することができる。さらに、上記および下記のように、記載される特定の機能的構成要素は、用いることができる特定の構造体の単なる例に過ぎない。当業者は用途および他の制約に応じて適切な機能的構成要素を選択することができる。したがって、特定の機能的構成要素の考察は、すべての実施形態を限定することを意図しない。
【００５１】
図８の処理はステップ８００で開始する。このステップで１組のプローブ１８Ａのうちの所定のプローブ１８Ａ表面のインディシアに向けて視覚システム７２を導く。図示の実施形態では、ＣＭＭ１０は１組の異なるプローブ１８Ａとともに用いることができるシステムの一部であり、異なるプローブ１８Ａはそれぞれが特定の加工材に適していてもよい。例えば、細長いシャフトを有する触覚プローブ１８Ａは細長い穴を有する加工材とともに用いるのに適していてもよい。したがって、幅が広いかつ／または短いシャフトを有するプローブ１８Ａは上記のプローブ１８Ａほど望ましくない可能性がある。
【００５２】
視覚システム７２をインディシアに導いた後、本処理でインディシアを撮像する。三進法および／または四進法で符号化されたインディシアを用いる場合、視覚システム７２は、より高度に符号化されたインディシア（例えば、五進法または六進法）を撮像するのに必要とされるものよりも低い感度のスキャナを有していてもよい。したがって、信号対ノイズ比は、よい低いコストで容易にアクセスできる撮像システムを用いても合理的な許容値内に留まり、しかも満足できる結果を提供できるのが好ましい。
【００５３】
次にステップ８０４でインディシアを分析する。まず、縞２０６および２０８を用いる実施形態では、制御部２２は較正縞２０８（縞２０６に一体となり、または縞２０６とは別個であるかを問わない）を用いてシャフトに沿って様々な縞２０６と比較し、縞２０６により符号化された番号を復号化、計算、または特定してもよい。次にステップ８０６で制御部２２に、復号化されたインディシアを何らかの「インディシアキー」、すなわちデータベース７０に格納された所定の番号データと比較するように要求してもよい。例えば、データベース７０は特に、特定のプローブの長さ、幅、およびプローブの種類（例えば触覚式プローブまたは非接触式プローブ）とそれぞれ関連付けられた複数の番号を含むテーブルを有していてもよい。別の例として、制御部２２は上記１組のプローブのうちの１つと一致するアルゴリズムまたは式に復号化された視覚インディシアを適用するロジックを有していてもよい。
【００５４】
ステップ８０６でプローブを識別した後、ステップ８０８で識別したばかりのプローブ１８Ａを座標測定機１０に連結するべきかを判断する。つまりステップ８０８では、制御部２２を用いて識別されたプローブ１８Ａが特定の加工材の測定に用いるのに適しているか、あるいは望ましいかを判断してもよい。適していない、または望ましくない場合、処理を上記組の別のプローブ１８Ａ（いずれかのプローブが残っている場合）に対して繰り返してもよい。しかし、プローブ１８Ａが適している、または望ましいプローブ１８Ａである場合、プローブ１８Ａは座標測定機１０の可動部に連結されてもよい。このために、プローブ１８Ａの近位端は従来の方法で（例えば磁石および／または機械的連結機構を用いて）可動アーム２０に取り外し可能に連結されてもよい。
【００５５】
したがって、図示の実施形態はＣＭＭプローブ１８Ａ表面に利用可能な有限の資産を適切にマーキング／識別することができ、根幹となる座標測定機１０の自動化されたかつ／またはより効果的な使用を可能にする。
【００５６】
本発明の様々な実施形態は、任意の従来のコンピュータプログラミング言語で少なくとも部分的に実装されてもよい。例えば、いくつかの実施形態は手続き型プログラミング言語（例えば「Ｃ」）またはオブジェクト指向プログラミング言語（例えば「Ｃ＋＋」）で実装されてもよい。本発明の他の実施形態は、予め構成された独立型ハードウェア要素および／または予めプログラムされたハードウェア要素（例えば、特定用途向け集積回路、ＦＰＧＡ、およびデジタルシグナルプロセッサ）または他の関連する構成要素として実装されてもよい。
【００５７】
代替的な実施形態では、開示される装置および方法（例えば、上記の様々な流れ図を参照）は、コンピュータシステムとともに用いるコンピュータプログラム製品として実装されてもよい。そのような実装はコンピュータ可読媒体等、有形の非一時的媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、または固定ディスク）に固定された一連のコンピュータ命令を含んでもよい。この一連のコンピュータ命令は本システムに関して本明細書で上記した機能性のすべてまたは一部を具現化することができる。
【００５８】
当業者は、そのようなコンピュータ命令を多くのコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムとともに用いるいくつかのプログラミング言語で記述できることを知っているはずである。さらに、そのような命令は任意のメモリ装置、例えば半導体メモリ装置、磁気メモリ装置、光学メモリ装置、または他のメモリ装置に格納されてもよく、かつ任意の通信技術、例えば光学技術、赤外線技術、マイクロ波技術、または他の伝送技術を用いて送信されてもよい。
【００５９】
特に、そのようなコンピュータプログラム製品を添付の印刷文書または電子文書とともに取り外し可能媒体（例えば市販ソフトウェア）として流通させ、コンピュータシステムを用いて（例えばシステムＲＯＭまたは固定ディスク上に）予め読み込み、またはネットワーク（例えばインターネットまたはワールドワイドウェブ）経由でサーバまたは電子掲示板から流通させてもよい。実際には、いくつかの実施形態は、サービスモデルとしてのソフトウェア（ｓｏｆｔｗａｒｅ−ａｓ−ａ−ｓｅｒｖｉｃｅ  ｍｏｄｅｌ、「ＳＡＡＳ」）またはクラウドコンピューティングモデルに実装されてもよい。勿論、本発明のいくつかの実施形態は、ソフトウェア（例えば、コンピュータプログラム製品）およびハードウェアの両方の組み合わせとして実装されてもよい。本発明のさらに他の実施形態は、専らハードウェアまたは専らソフトウェアとして実装されてもよい。
【００６０】
上記の考察は本発明の様々な例示的実施形態を開示するが、当業者は、本発明の真の範囲から逸脱することなく、本発明の複数の利点のうちのいくつかを達成する様々な変更を行い得ることが明らかなはずである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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