專利名稱：具有可移除的附件裝置的坐標測量機的制作方法
具有可移除的附件裝置的坐標測量機相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2010年I月20日提交的臨時申請?zhí)?1/296，555、2010年6月16日提交的臨時申請?zhí)?1/355，279以及2010年6月4日提交的臨時申請?zhí)?1/351，347的優(yōu)先權(quán)，這些申請的內(nèi)容被整體結(jié)合在此，作為參考。
背景技術(shù)：
本公開內(nèi)容涉及坐標測量機，更特別地，涉及便攜式關(guān)節(jié)臂坐標測量機，其在坐標測量機的探針端上具有連接器，該連接器允許附件裝置可移除地連接至該坐標測量機。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在零件的制造或生產(chǎn)(例如加工)的各個階段期間，在需要快速且精確地檢驗零件的尺寸的零件制造或生產(chǎn)過程中廣泛地使用便攜式關(guān)節(jié)臂坐標測量機(AACMMs)。與已知靜止的或固定的、高成本并且相對難以使用的測量裝置相比，便攜式AACMMs表現(xiàn)出巨大的改進，特別是，在用于執(zhí)行相對復(fù)雜的零件的尺寸測量方面所花費的時間的量。通常，便攜式AACMM的使用者沿待被測量的零件或物體的表面簡單地引導(dǎo)探針。隨后記錄測量數(shù)據(jù)并且向使用者提供該數(shù)據(jù)。在一些情況下，以可視化的形式向使用者提供數(shù)據(jù)，例如，計算機屏幕上的三維(3-D)形式。在其它情況下，以數(shù)字的形式向使用者提供數(shù)據(jù)，例如，當(dāng)測量孔的直徑時，文本“Diameter = I. 0034”顯示在計算機屏幕上。在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No. 5，402，582 ( ‘582)中公開了現(xiàn)有技術(shù)的便攜式關(guān)節(jié)臂CMM的示例，其被整體結(jié)合在此，作為參考。該‘582專利公開了 3-D測量系統(tǒng)，其由手動操作的關(guān)節(jié)臂CMM構(gòu)成，該手動操作的關(guān)節(jié)臂CMM在一端具有支承基部并且在另一端具有測量探針。共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No. 5，611，147(‘147)公開了類似的關(guān)節(jié)臂CMM，該專利被整體結(jié)合在此，作為參考。在‘147專利中，關(guān)節(jié)臂CMM包括許多特征，這些特征包括在探針端的附加旋轉(zhuǎn)軸線，由此為臂提供了 2-2-2或2-2-3軸線配置(后一情況為七軸線臂)。盡管現(xiàn)有的CMM’s適合于它們預(yù)期的目的，但需要一種便攜式AACMM，其具有本發(fā)明的實施方式的某些特征。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種用于測量空間中的物體的坐標的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標測量機(AACMM)。該AACMM包括基部?？扇斯ざㄎ坏谋鄄吭O(shè)置有相對的第一端和第二端，該臂部可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至基部，該臂部包括多個連接的臂區(qū)段，每個臂區(qū)段包括用于產(chǎn)生位置信號的至少一個位置轉(zhuǎn)換器。測量裝置聯(lián)接至第一端。電子電路接收來自所述至少一個位置轉(zhuǎn)換器的位置信號并提供與該測量裝置的位置對應(yīng)的數(shù)據(jù)。探針端設(shè)置于測量裝置與第一端之間，該探針端具有緊固件和第一連接器。裝置通過該緊固件可移除地聯(lián)接至探針端，該裝置具有第二連接器，該第二連接器布置用于在緊固件將該裝置聯(lián)接至探針端時接合第一連接器。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，提供了一種用于測量空間中的物體的坐標的AACMM。該AACMM包括可人工定位的臂部，該可人工定位的臂部具有相對的第一端和第二端，該臂部包括多個連接的臂區(qū)段，每個臂區(qū)段包括用于產(chǎn)生位置信號的至少一個位置轉(zhuǎn)換器。測量裝置聯(lián)接至第一端。電子電路接收來自所述至少一個位置轉(zhuǎn)換器的位置信號并提供與該測量裝置的位置對應(yīng)的信號。外殼設(shè)置于第一端和測量裝置之間。第一控制器設(shè)置于該外殼內(nèi)。第一聯(lián)接器布置于外殼的一側(cè)上。裝置可移除地聯(lián)接至外殼并具有柄部，該裝置在一端具有第二聯(lián)接器，該第二聯(lián)接器布置用于接合第一聯(lián)接器，由此將該裝置緊固至外殼。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，提供了一種操作用于測量空間中的物體的坐標的AACMM的方法。該方法包括提供可人工定位的臂部，該臂部具有相對的第一端和第二端，臂部包括多個連接的臂區(qū)段，每個臂區(qū)段包括用于產(chǎn)生位置信號的至少一個位置轉(zhuǎn)換器。探針端設(shè)置用于測量物體，該探針端具有第一控制器，該探針端具有電力地聯(lián)接至第一控制器的第一電連接器和緊固件，該探針端聯(lián)接至第一端。設(shè)置測量裝置，其可操作地聯(lián)接至探針端。電子電路接收來自轉(zhuǎn)換器的位置信號。利用該電路判定與測量裝置的位置對應(yīng)的數(shù)據(jù)。裝置設(shè)置有第二控制器，該裝置具有電力地聯(lián)接至第二控制器的第二電連接器和聯(lián)接器。該裝置通過聯(lián)接器和緊固件機械地聯(lián)接至探針端。第一電連接器電力地聯(lián)接至第二電連接器。第一信號從第二控制器傳輸至第一控制器。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，提供了一種用于測量空間中的物體的坐標的AACMM。該AACMM包括基部?？扇斯ざㄎ坏谋鄄吭O(shè)置為具有相對的第一端和第二端，該臂部可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至基部，該臂部包括多個連接的臂區(qū)段，每個臂區(qū)段包括用于產(chǎn)生位置信號的至少一個位置轉(zhuǎn)換器。探針端聯(lián)接至第一端。電子電路接收來自所述至少一個位置轉(zhuǎn)換器的位置信號并提供與探針端的位置對應(yīng)的數(shù)據(jù)。第一投影儀可移除地聯(lián)接至探針端，該第一投影儀可操作用于將第一信息投影至第一投影表面上，投影的第一信息是與第一投影表面相關(guān)聯(lián)的一個或更多個特征的存在和位置的指示。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，提供了一種用于測量空間中的物體的坐標的AACMM的可移除的附件裝置。該AACMM包括聯(lián)接至該AACMM的一端的探針端，該探針端具有第一機械聯(lián)接器和第一電連接器。該可移除的附件裝置包括可移除地聯(lián)接至第一機械聯(lián)接器的第二機械聯(lián)接器。柄部聯(lián)接至第二機械聯(lián)接器。


現(xiàn)在參照圖形，示例性實施方式被示出，該示例性實施方式不應(yīng)被解釋為關(guān)于本公開內(nèi)容的整個范圍的限定，并且其中，在幾幅圖中以類似的方式對部件進行標號，其中圖1，包括圖IA和1B，是便攜式關(guān)節(jié)臂坐標測量機(AACMM)的立體圖，其內(nèi)具有本發(fā)明的各個方面的實施方式；圖2，包括圖2A-2D —起，是根據(jù)實施方式的用作圖I的AACMM的一部分的電子設(shè)備的框圖；圖3，包括圖3A和3B—起，是根據(jù)實施方式的描述圖2的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的詳細特征的框圖；圖4是圖I的AACMM的探針端的等軸視圖；圖5是圖4的聯(lián)接有柄的探針端的側(cè)視圖；圖6是圖4的帶有附接的柄的探針端的局部側(cè)視圖；圖7是圖6的探針端的接口部分的局部放大側(cè)視圖8是圖5的探針端的接口部分的另一局部放大側(cè)視圖；圖9是圖4的柄的局部剖視的等軸視圖；圖10是圖I的AACMM的帶有附接的激光線探針裝置的探針端的等軸視圖；圖11是圖10的激光線探針的局部剖視的等軸視圖；圖12是圖I的AACMM的帶有另一附接的可移除裝置的探針端的等軸視圖；圖13是圖I的AACMM的帶有附接的涂料噴射裝置的探針端的等軸視圖；圖14，包括圖14A至圖14C，是根據(jù)本發(fā)明的實施方式，可以根據(jù)臂的位置和方向調(diào)整成保持與零件特征對準的投影圖像的圖；圖15，包括圖15A至圖15B，是零件的其上帶有投影圖像的表面的圖，其中，投影圖·像包括探針引導(dǎo)和狀態(tài)信息；圖16是其中兩個投影儀安裝到探針端而第三投影儀安裝在AACMM的另一部分上的AACMM的立體圖；圖17是帶有兩個安裝到探針端的投影儀的另一 AACMM的立體圖；以及圖18是帶有安裝到探針端的投影儀的AACMM的立體圖，其中，投影儀將圖像投影到零件的表面上，其中，投影圖像含有在零件的表面后面隱藏的特征。
具體實施例方式便攜式關(guān)節(jié)臂坐標測量機(AACMMs)用于各種應(yīng)用中，以獲得對物體的測量。本發(fā)明的實施方式提供了允許操作者容易且快速地將不同的測量附件裝置聯(lián)接至AACMM的探針端的優(yōu)點。本發(fā)明的實施方式還提供的另外的優(yōu)點在于提供將探針端的一定水平的控制與附件裝置集成。本發(fā)明的實施方式還提供的又一優(yōu)點在于，在沒有外部連接或接線的情況下向可移除的附件提供功率和數(shù)據(jù)通信。圖IA和IB以立體圖示意了根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的AACMM 100，關(guān)節(jié)臂是坐標測量機的一種類型。如圖IA和IB中所示,示例性AACMM 100可包括具有探針端401的六或七軸線關(guān)節(jié)聯(lián)接的測量裝置，該探針端401包括在一端聯(lián)接至AACMM 100的臂部104的測量探針外殼102。臂部104包括第一臂區(qū)段106，該第一臂區(qū)段106通過第一組軸承盒110(例如，兩個軸承盒)聯(lián)接于第二臂區(qū)段108。第二組軸承盒112(例如，兩個軸承盒)將第二臂區(qū)段108聯(lián)接于測量探針外殼102。第三組軸承盒114(例如，三個軸承盒)將第一臂區(qū)段106聯(lián)接于定位在AACMM 100的臂部104的另一端處的基部116。每一組軸承盒110、112、114提供了關(guān)節(jié)式運動的多條軸線。而且，探針端401可包括測量探針外殼102，該測量探針外殼102可包括AACMM 100的第七軸線部的軸(例如，包括編碼器系統(tǒng)的盒，該編碼器系統(tǒng)判定測量裝置，例如，探針118在AACMM 100的第七軸線上的運動)。在該實施方式中，探針端401可以圍繞延伸穿過測量探針外殼102的中心的軸線轉(zhuǎn)動。在AACMM 100的使用中，基部116通常固定于工作表面。在每個軸承盒組110、112、114內(nèi)的每個軸承盒通常包含編碼器系統(tǒng)(例如，光學(xué)角度編碼器系統(tǒng))。編碼器系統(tǒng)(即，轉(zhuǎn)換器)提供相應(yīng)臂區(qū)段106、108的位置的表示并且相對應(yīng)的軸承盒組110、112、114 一起提供探針118相對于基部116的位置的表示(并且，因此，由AACMM 100測量的物體在某一參考坐標系內(nèi)，例如，局部或整體坐標系內(nèi)的位置)。臂區(qū)段106、108可由適合的剛性材料制成，例如，但是不限于碳復(fù)合材料。具有六或七軸線的關(guān)節(jié)式運動(即，自由度)的便攜式AACMM 100提供了如下優(yōu)點允許操作者將探針118定位在關(guān)于基部116的360°區(qū)域內(nèi)的期望位置，同時提供操作者易于處理的臂部104。然而，應(yīng)當(dāng)理解，臂部104具有兩個臂區(qū)段106、108的圖示是為了示例的目的，所要求的本發(fā)明不應(yīng)限于此。AACMM 100可具有由軸承盒聯(lián)接在一起的任意數(shù)量的臂區(qū)段(并且，因此，多于或者少于六或七軸線關(guān)節(jié)式運動或自由度)。 探針118可拆卸地安裝于測量探針外殼102，測量探針外殼102連接于軸承盒組112。柄126可通過例如快速連接接口相對于測量探針外殼102可移除。柄126可由其它設(shè)備代替(例如，激光線探針，條形碼讀出器)，由此提供如下優(yōu)點允許操作者利用同一AACMM 100，使用不同的測量裝置。在示例性實施方式中，探針外殼102容納可移除的探針118，該可移除的探針118是接觸式測量裝置并且可具有物理地接觸待測量的物體的不同端頭118，包括，但是不限于球式、觸敏式、彎曲式及延伸式探針。在其它實施方式中，由例如激光線探針(LLP)的非接觸式設(shè)備執(zhí)行測量。在實施方式中，使用快速連接接口由LLP取代柄126。其它類型的測量裝置可取代可移除的柄126，以提供附加的功能。這種測量裝置的示例包括但不限于，例如一個或更多個照明燈、溫度傳感器、熱掃描儀、條形碼掃描儀、投影儀、涂料噴射器、攝影機(camera)等等。如圖IA和IB中所示，AACMM 100包括可移除的柄126，其提供如下優(yōu)點允許改變附件或功能而不用將測量探針外殼102從軸承盒組112上移除。如下面關(guān)于圖2詳細討論的，可移除的柄126還可以包括電連接器，該電連接器允許柄126與位于探針端401中的相應(yīng)的電子設(shè)備進行電功率和數(shù)據(jù)的交換。在各種實施方式中，每個組的軸承盒110、112、114允許AACMM100的臂部104圍繞多條旋轉(zhuǎn)軸線運動。如所提及的，每個軸承盒組110、112、114包括對應(yīng)的編碼器系統(tǒng)，例如，諸如光學(xué)角度編碼器之類，該對應(yīng)的編碼器系統(tǒng)均與例如臂區(qū)段106、108的對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸線共軸布置。光學(xué)編碼器系統(tǒng)檢測例如臂區(qū)段106、108中的每一個的圍繞對應(yīng)的軸線的旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)動)或者橫向(鉸接)運動并且將信號傳輸至AACMM 100內(nèi)的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如下文中較詳細地描述的。每個單獨的原始編碼器計數(shù)作為信號被單獨地發(fā)送至電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，其被進一步處理成為測量數(shù)據(jù)。如共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No. 5，402,582( ‘582)中所公開的，不需要與AACMM 100本身分開的位置計算器(例如，串行盒(serial box))?；?16可包括附接裝置或安裝裝置120。安裝裝置120允許AACMM 100可移除地安裝于期望的位置，例如，檢驗臺、加工中心、壁或地面。在一個實施方式中，基部116包括柄部122，在AACMM 100被移動時，該柄部122為操作者提供用于保持基部116的方便位置。在一個實施方式中，基部116還包括可移除的蓋部124，該蓋部124向下折疊以露出用戶接口，例如，顯示屏。根據(jù)實施方式，便攜式AACMM 100的基部116包括或容納電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括兩個主要部件基部處理系統(tǒng)，該基部處理系統(tǒng)處理來自AACMM 100內(nèi)的各個編碼器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以及表示其它臂參數(shù)的數(shù)據(jù)，以支持三維(3-D)位置計算；以及用戶接口處理系統(tǒng)，該用戶接口處理系統(tǒng)包括機載操作系統(tǒng)、觸摸屏顯示器以及駐留應(yīng)用軟件，該駐留應(yīng)用軟件在無需連接到外部計算機的情況下允許在AACMM100內(nèi)實現(xiàn)相對完整的計量功能。
基部116中的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可與編碼器系統(tǒng)、傳感器以及離開基部116定位的其它外圍硬件(例如，能夠安裝至AACMM 100上的可移除柄126的LLP)通信。支持這些外圍硬件設(shè)備的電子設(shè)備或特征可定位在位于便攜式AACMM 100內(nèi)的軸承盒組110、112、114中的每一個內(nèi)。圖2是根據(jù)實施方式的用在AACMM 100中的電子設(shè)備的框圖。圖2中所示的實施方式包括電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210，該電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210包括用于實現(xiàn)基部處理系統(tǒng)的基部處理器板204、用戶接口板202、用于提供功率的基部功率板206、藍牙模塊232和基部傾斜板208。用戶接口板202包括用于執(zhí)行應(yīng)用軟件以執(zhí)行用戶接口、顯示和此處描述的其它功能的計算機處理器。如圖2中所示，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210經(jīng)由一或者更多條臂總線218與前述的多個編碼器系統(tǒng)通信。在圖2中所描述的實施方式中，每個編碼器系統(tǒng)產(chǎn)生編碼器數(shù)據(jù)并且包括編碼器臂總線接口 214、編碼器數(shù)字信號處理器(DSP) 216、編碼器讀頭接口 234和溫度傳感器212。諸如應(yīng)變傳感器的其它設(shè)備可附接于臂總線218。圖2中還示出了與臂總線218通信的探針端電子設(shè)備230。探針端電子設(shè)備230包·括探針端DSP 228、溫度傳感器212、經(jīng)由實施方式中的快速連接接口與柄126或LLP 242連接的柄/LLP接口總線240、以及探針接口 226?？焖龠B接接口允許通過柄126訪問數(shù)據(jù)總線、控制線和由LLP 242使用的電源總線以及其它附件。在實施方式中，探針端電子設(shè)備230定位在AACMM 100上的測量探針外殼102中。在實施方式中，柄126可從快速連接接口移除并且可由激光線探針(LLP) 242執(zhí)行測量，該激光線探針(LLP)242經(jīng)由柄/LLP接口總線240與AACMM 100的探針端電子設(shè)備230通信。在實施方式中，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210定位在AACMM 100的基部116中，探針端電子設(shè)備230定位在AACMM 100的測量探針外殼102中，并且編碼器系統(tǒng)定位在軸承盒組110、112、114中。探針接口 226可通過任何適合的通信協(xié)議與探針端DSP 228連接，該通信協(xié)議包括來自Maxim Integrated Products Inc.
(馬克西姆集成產(chǎn)品有限公司)的商業(yè)上可獲得的產(chǎn)品，其具體為商標Ι-wire的通信協(xié)議236。圖3是描述根據(jù)實施方式的AACMM 100的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210的詳細特征的框圖。在實施方式中，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210定位在AACMM 100的基部116中并且包括基部處理器板204、用戶接口板202、基部電源板206、藍牙模塊232和基部傾斜模塊208。在圖3所示的實施方式中，基部處理器板204包括此處所圖示的各種功能塊。例如，基部處理器功能302被用于支持來自AACMM100的測量數(shù)據(jù)的收集并且經(jīng)由臂總線218和總線控制模塊功能308接收原始臂數(shù)據(jù)(例如，編碼器系統(tǒng)數(shù)據(jù))。存儲器功能304存儲程序和靜態(tài)臂配置數(shù)據(jù)。基部處理器板204還包括用于與諸如LLP242之類的任何外部硬件設(shè)備或附件通信的外部硬件選項端口功能310。實時時鐘(RTC)和日志306、電池組接口(IF) 316以及診斷端口 318也包括在圖3中所描述的基部處理器板204的實施方式中的功能中?；刻幚砥靼?04還管理與外部(主機)和內(nèi)部(顯示處理器202)設(shè)備通信的所有有線和無線數(shù)據(jù)?；刻幚砥靼?04具有經(jīng)由以太功能(Ethernet function) 320 (例如，使用時鐘同步標準，諸如美國電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE) 1588)與以太網(wǎng)(Ethernetnetwork),經(jīng)由局域網(wǎng)功能(LAN function) 322與無線局域網(wǎng)(WLAN)以及經(jīng)由并行-串行通信(PSC)功能314與藍牙模塊232通信的能力?；刻幚砥靼?04還包括到通用串行總線(USB)設(shè)備312的連接?；刻幚砥靼?04傳輸并且收集原始測量數(shù)據(jù)(例如，編碼器系統(tǒng)計數(shù)、溫度讀數(shù))，以便在無需任何預(yù)處理的情況下處理成測量數(shù)據(jù)，例如前述‘582專利的串行盒中所公開的?；刻幚砥?04將處理的數(shù)據(jù)經(jīng)由RS485接口(IF) 326發(fā)送至用戶接口板202上的顯示處理器328。在實施方式中，基部處理器204還將原始測量數(shù)據(jù)發(fā)送至外部計算機?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3中的用戶接口板202，通過基部處理器接收的角度和位置數(shù)據(jù)由在顯示處理器328上執(zhí)行的應(yīng)用程序來使用，以提供AACMM 100內(nèi)的獨立計量系統(tǒng)。可以在顯示處理器328上執(zhí)行應(yīng)用程序以支持例如，但不限于，如下功能特征的測量、引導(dǎo)和訓(xùn)練繪圖、遠程診斷、溫度校正、各個操作特征的控制、到各個網(wǎng)絡(luò)的連接、測量物體的顯示。連同顯示處理器328和液晶顯示器(IXD) 338 (例如，觸摸屏IXD)用戶接口一起，用戶接口板202包括幾個接口選項，該幾個接口選項包括安全數(shù)字(SD)卡接口 330、存儲器332、USB主機接口 334、診斷端口 336、攝影機端口 340、音頻/視頻接口 342、撥號/單元調(diào)制解調(diào)器 344和全球定位系統(tǒng)(GPS)端口 346。圖3中所示的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210還包括具有用于記錄環(huán)境數(shù)據(jù)的環(huán)境記錄器362的基部電源板206。該基部電源板206還利用交流/直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換器358和電池充電器控制器360向電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210提供功率。基部電源板206使用內(nèi)置集成電路(12C)串行單端總線354以及經(jīng)由DMA串行外圍接口(DSPI) 356與基部處理器板204通信。基部電源板206經(jīng)由在基部電源板206中實現(xiàn)的輸入/輸出(I/O)擴展功能364連接于傾斜傳感器和射頻識別(RFID)模塊208。盡管示出為分開的部件，但在其它實施方式中，所有部件或者部件的子集可以物理地定位在不同的位置處和/或可以是與圖3中所示不同的方式組合的功能。例如，在一個實施方式中，基部處理器板204和用戶接口板202組合成一個物理板?，F(xiàn)參照圖4至圖9,示出了具有測量探針外殼102的探針端401的示例性實施方式，該測量探針外殼102帶有允許可移除的且可互換的裝置400與AACMM 100聯(lián)接的快速連接機械和電子接口。在示例性實施方式中，裝置400包括外罩402，該外罩402包括柄部404，該柄部404被定尺寸和成形為使其被保持在操作者的手中，例如，諸如以手槍握把的形式。外罩402是具有腔406 (圖9)的薄壁結(jié)構(gòu)。腔406被定尺寸和構(gòu)造用于容納控制器408。該控制器408可以是具有例如微處理器的數(shù)字電路或模擬電路。在一個實施方式中，控制器408與電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210進行異步雙向通信(圖2和圖3)。控制器408與電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210之間的通信連接可以是有線的(例如，經(jīng)由控制器420)或可以是直接的或間接的無線連接(例如，藍牙或IEEE 802. 11)或有線和無線連接的結(jié)合。在示例性實施方式中，外罩402以兩個半體410、412形成，例如，諸如由注模塑料材料制成的半體。半體410、412可以通過例如螺釘414的緊固件固定在一起。在其它實施方式中，外罩半體410、412可以例如通過粘結(jié)劑或超聲焊接固定在一起。柄部404還包括可以由操作者人工激活的按鈕或致動器416、418。致動器416、418聯(lián)接至控制器408，該控制器408將信號傳輸至探針外殼102內(nèi)的控制器420。在示例性實施方式中，致動器416、418執(zhí)行位于探針外殼102上的、與裝置400相對的致動器422、424的功能。應(yīng)當(dāng)理解，裝置400可以具有另外的開關(guān)、按鈕或其他致動器，這些另外的開關(guān)、按鈕或其他致動器也可以用于控制裝置400、AACMM 100，反之亦然。而且，裝置400可以包括指示器，例如，發(fā)光二極管(LEDs)、發(fā)聲器、測量儀、顯示器或量規(guī)。在一個實施方式中，裝置400可以包括允許對測量點進行同步口頭評述的數(shù)碼錄音機。在又一實施方式中，裝置400包括使操作者能夠?qū)⒙暱孛顐鬏斨岭娮訑?shù)據(jù)處理系統(tǒng)210的麥克風(fēng)。在一個實施方式中，柄部404可以構(gòu)造為通過操作者的手使用或用于特定的手(例如，左手或右手)。柄部404還可以構(gòu)造為方便殘疾操作者(例如,缺少手指的操作者或帶有假肢的操作者)使用。此外，當(dāng)余隙空間受限時，柄部404可以被移除并且可以單獨使用探針外殼102。如上所述，探針端401還可以包括AACMM 100的第七軸線的軸。在該實施方式中，裝置400可以布置成圍繞AACMM的第七軸線旋轉(zhuǎn)。探針端401包括機械和電子接口 426，該機械和電子接口 426具有在裝置400上的第一連接器429 (圖8)，該第一連接器429與探針外殼102上的第二連接器428配合。連接器428、429可以包括允許裝置400聯(lián)接至探針外殼102的電子和機械特征。在一個實施方式中，接口 426包括第一表面430，第一表面430在其上具有機械聯(lián)接器432和電連接器 434。外罩402還包括鄰近第一表面430并與該第一表面430偏置定位的第二表面436。在示例性實施方式中，第二表面436是與第一表面430偏置約為O. 5英寸的距離的平面。如在下文中將更加詳細地討論的那樣，在擰緊或松開諸如軸環(huán)438的緊固件時，該偏置為操作者的手指提供了間隙。接口 426提供在裝置400與探針外殼102之間的相對快速且安全的電連接，而無需對準連接器銷，且無需單獨的電纜或連接器。電連接器434從第一表面430延伸并且包括一個或更多個連接器銷440，該一個或更多個連接器銷440以諸如經(jīng)由例如一條或更多條臂總線218與電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210(圖2和圖3)進行異步雙向通信的方式電聯(lián)接。該雙向通信連接可以是有線的(例如，經(jīng)由臂總線218)、無線的(例如，藍牙或IEEE 802.11)或有線和無線連接的結(jié)合。在一個實施方式中，電連接器434電聯(lián)接至控制器420。該控制器420可以諸如經(jīng)由例如一條或多條臂總線218與電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210進行異步雙向通信。電連接器434定位用于提供與探針外殼102上的電連接器442的相對快速且牢固的電連接。當(dāng)裝置400附接于探針外殼102時，電連接器434、442彼此連接。電連接器434、442可分別包括金屬包圍的連接器外殼，該金屬包圍的連接器外殼提供對電磁干擾的屏蔽，并在將裝置400附接至探針外殼102過程期間保護連接器銷并且有助于銷對準。機械聯(lián)接器432提供裝置400與探針外殼102之間的相對剛性的機械聯(lián)接，以支持相對精確的應(yīng)用，在該相對精確的應(yīng)用中，裝置400在AACMM 100的臂部104的端部上的定位優(yōu)選地不偏移或移動。任何這種運動通?？稍跍y量結(jié)果的準確性方面造成不良的降低。使用本發(fā)明的實施方式的快速連接機械和電子接口的機械附接構(gòu)造部的各種結(jié)構(gòu)特征可以實現(xiàn)這些期望的結(jié)果。在一個實施方式中，機械聯(lián)接器432包括定位在一端448 (裝置400的前緣或“前部”)上的第一突起444。該第一突起444可以包括帶鍵的、帶凹口的或傾斜的接口，其形成唇部446，該唇部446從第一突起444延伸。唇部446被定尺寸為被容納于由從探針外殼102延伸的突起452限定的槽450中(圖8)。應(yīng)當(dāng)理解，第一突起444和槽450連同軸環(huán)438 一起形成了聯(lián)接器布置，使得當(dāng)唇部446定位在槽450內(nèi)時，槽450可以用于限制當(dāng)裝置400附接于探針外殼102時裝置400的縱向和橫向運動。如在下文中將更加詳細地討論的，軸環(huán)438的轉(zhuǎn)動可以用于將唇部446固定于槽450內(nèi)。 與第一突起444相對，機械聯(lián)接器432可以包括第二突起454。第二突起454可以具有帶鍵的、帶凹口的唇部或傾斜的接口表面456 (圖5)。第二突起454定位用于接合與探針外殼102相關(guān)聯(lián)的緊固件，例如，諸如軸環(huán)438之類。如在下文中將更加詳細地討論的，機械聯(lián)接器432包括凸起表面，該凸起表面從表面430伸出以致鄰近電連接器434或繞該電連接器434布置，該凸起表面為接口 426提供樞轉(zhuǎn)點(圖7和圖8)。其作為裝置400附接于探針外殼102時裝置400與探針外殼102之間的機械接觸的三點中的第三點。探針外殼102包括在一端上共軸布置的軸環(huán)438。軸環(huán)438包括可在第一位置(圖5)與第二位置(圖7)之間移動的螺紋部。通過轉(zhuǎn)動軸環(huán)438，軸環(huán)438可以用于固定或移除裝置400而不需要外部工具。軸環(huán)438的轉(zhuǎn)動使軸環(huán)438沿著相對較粗的方形螺紋柱474移動。使用這種相對較大尺寸的、方形螺紋和帶輪廓的表面允許用最小的旋轉(zhuǎn)力矩得到較大的夾緊力。柱474的螺紋的大螺距進一步使得能夠用最小的轉(zhuǎn)動擰緊或松開軸環(huán)438。為了將裝置400聯(lián)接至探針外殼102，唇部446被插入槽450內(nèi)并且該裝置被樞轉(zhuǎn)，以朝向表面458轉(zhuǎn)動第二突起454，如通過箭頭464所指示的(圖5)。軸環(huán)438轉(zhuǎn)動從而引起軸環(huán)438沿箭頭462指示的方向移動或平移至與表面456接合。軸環(huán)438抵靠有角度的表面456的運動驅(qū)使機械聯(lián)接器432抵靠凸起表面460。其有助于克服接口或接口的表面上的外來物體的扭曲帶來的潛在問題，其可能干擾裝置400至探針外殼102的剛性布置。通過軸環(huán)438施加于第二突起454上的力導(dǎo)致機械聯(lián)接器432朝向?qū)⒋讲?46按壓至探針外殼102上的座的方向移動。當(dāng)繼續(xù)擰緊軸環(huán)438時，第二突起454朝向使探針外殼102施加壓力在樞轉(zhuǎn)點上的方向向上按壓。其提供了蹺蹺板式布置，從而將壓力施加于第二突起454、唇部446和中心樞轉(zhuǎn)點，以減少或消除裝置400的偏移或搖擺。樞轉(zhuǎn)點直接壓靠探針外殼102上的底部，同時唇部446施加向下的力在探針外殼102的端部上。圖5包括箭頭462、464，以示出裝置400和軸環(huán)438的運動的方向。圖7包括箭頭466、468、470，以示出擰緊軸環(huán)438時在接口 426內(nèi)施加的壓力的方向。應(yīng)當(dāng)理解，裝置400的表面436的偏置距離提供了在軸環(huán)438與表面436之間的間隙472 (圖6)。該間隙472使得操作者能夠在軸環(huán)438上更加牢固地抓握，同時降低了軸環(huán)438轉(zhuǎn)動時擠壓手指的風(fēng)險。在一個實施方式中，探針外殼102具有足夠的硬度以在軸環(huán)438被擰緊時減少或防止扭曲。接口 426的實施方式允許機械聯(lián)接器432和電連接器434的正確對準，并且還保護電子接口免受施加的應(yīng)力的影響，否則可由于軸環(huán)438、唇部446和表面456的夾緊作用產(chǎn)生該施加的應(yīng)力。這提供了以下優(yōu)點，即，減少或消除了對安裝有電連接器434、442的電路板476的應(yīng)力損傷，電連接器434、442可能具有焊接端子。而且，與已知的方法相比，這些實施方式提供以下優(yōu)點，即，對于使用者來說，不需要工具連接或斷開裝置400和探針外殼102。其使得操作者能夠相對容易地人工連接或斷開裝置400和探針外殼102。由于屏蔽的可能與接口 426連接的電連接件的數(shù)量相對較大，所以可在AACMM100與裝置400之間共享相對大量的功能。例如，位于AACMM 100上的開關(guān)、按鈕或其它致動器可以用于控制裝置400，反之亦然。此外，可將命令和數(shù)據(jù)從電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210傳輸至裝置400。在一個實施方式中,裝置400是攝像機(video camera),其傳輸待存儲于基部處理器204上的存儲器中或待顯示在顯示器328上的記錄圖像的數(shù)據(jù)。在另一實施方式中，裝置400是圖像投影儀，其接收來自電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210的數(shù)據(jù)。此外，位于AACMM100中或裝置400中的溫度傳感器可以由二者中的另一個共享。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實施方式提供了下述優(yōu)點，即，提供了使得各種各樣的附件裝置400能夠快速、容易且可靠地聯(lián)接至AACMM 100的柔性接口。此外，在AACMM100與裝置400之間共享功能的能力可以通過消除重復(fù)性而使得能夠降低AACMM100的尺寸、功耗和復(fù)雜性。在一個實施方式中，控制器408可以改變AACMM 100的探針端401的操作或功能。例如，控制器408可以改變探針外殼102上的指示燈，以發(fā)出不同顏色的光、不同強度的光，或者在不同的時間點，即，與單獨使用探針外殼102相反的裝置400已附接時打開/關(guān)閉指示燈。在一個實施方式中，裝置400包括測量至物體的距離的測距傳感器(未示出)。在該實施方式中，控制器408可以改變探針外殼102上的指示燈以便向操作者提供該物體距離探針端頭118多遠的指示。其提供了下述優(yōu)點，即，簡化了對控制器420的要求并允許通過增加附件裝置升級或增加功能性。 參照圖10至圖11，本發(fā)明的實施方式為用于激光線探針(LLP)掃描裝置500的攝影機、信號處理、控制和指示符接口提供了優(yōu)點。LLP 500包括帶有柄部504的外罩502。該LLP 500進一步包括在一端上的接口 426，該接口 426將LLP 500機械地且電子地聯(lián)接至探針外殼102，如上所述。接口 426使得LLP 500能夠快速且容易地聯(lián)接至AACMM 100并從AACMM 100移除而不需要另外的工具。鄰近接口 426，外罩502包括了包含例如諸如激光裝置之類的光學(xué)裝置510和傳感器508的部分506。傳感器508例如可以是電子耦合器件(CCD)類型的傳感器或者可以是互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)類型的傳感器。在示例性實施方式中，光學(xué)裝置510與傳感器508以一定角度布置使得傳感器508可以在期望的焦點處檢測來自光學(xué)裝置510的反射光。在一個實施方式中，光學(xué)裝置510與傳感器508的焦點與探針端頭118偏置，使得可以在不與探針端頭118干擾的情況下對LLP 500進行操作。換言之，可以在探針端頭118處于適當(dāng)位置的情況下對LLP 500進行操作。此外，應(yīng)該理解，LLP 500相對于探針端頭118基本固定，而作用在柄部504上的力不會影響LLP 500相對于探針端頭118的對準。在一個實施方式中，LLP 500可以具有附加的致動器(未示出)，其允許操作者在獲取來自LLP 500的數(shù)據(jù)與獲取來自探針端頭118的數(shù)據(jù)之間進行切換。光學(xué)裝置510和傳感器508電力聯(lián)接至布置在外罩502內(nèi)的控制器512。該控制器512可以包括一個或更多個微處理器、數(shù)字信號處理器、存儲器和信號調(diào)節(jié)電路。由于由LLP 500產(chǎn)生的數(shù)字信號處理和大量數(shù)據(jù)，控制器512可以設(shè)置在柄部504內(nèi)。控制器512經(jīng)由電連接器434電力聯(lián)接至臂總線218。LLP 500還包括致動器514，516，它們可以由操作者人工激活以啟動通過LLP 500的操作和數(shù)據(jù)采集。在本發(fā)明的其他實施方式中，聯(lián)接至AACMM 100的裝置600 (圖12)可以包括功能器件602。依據(jù)裝置600的類型，功能器件602仍然可以是攝影機、攝像機、條形碼掃描儀、熱掃描儀、光源(例如閃光燈)或者圖像投影儀。在一個實施方式中，功能器件602可以包括回射器保持器，諸如共同轉(zhuǎn)讓的發(fā)明名稱為“Apparatus and Method for Relocatingan Articulating-Arm Coordinate Measuring Machine (用于重定位關(guān)節(jié)臂坐標測量機的裝置和方法)”的美國專利7，804，602中所描述的，該專利整體被結(jié)合在此。在又一實施方式中，功能器件602可以包括超聲探針，諸如在共同擁有的發(fā)明名稱為“Methodof Constructing a 3-Dimensional Map of a Measurable Quantity Using ThreeDimensional Coordinate Measuring Apparatus (使用三維坐標測量裝置來構(gòu)造可測量量的3D映射的方法)”的美國專利申請5，412，880中所描述的，該專利被整體結(jié)合在此，作為參考。裝置600包括允許裝置電力地以及機械地聯(lián)接至探針外殼102的接口 426。裝置600還包括電連接至功能器件602的控制器。該控制器被布置成與電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210進行異步雙向通信。該雙向通信連接可以是有線的(例如經(jīng)由臂總線218)、無線的(例如藍牙或IEEE 802.11)。在一個實施方式中，通信連接是有線連接和無線連接的結(jié)合，其中，第一信號類型是通過控制器420經(jīng)由有線連接傳輸?shù)?，而第二信號類型是?jīng)由無線連接傳輸?shù)?。在其中功能器?02包括諸如圖像投影儀和激光線探針之類的多個功能的實施方式中，圖像(例如CAD)數(shù)據(jù)可以經(jīng)由無線連接被發(fā)送至圖像投影儀，而同時由LLP圖像傳感器獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)由有線連接被發(fā)送。應(yīng)該理解，對這些裝置的集成可以提供如下優(yōu)點使得操作者能夠更快地且以更高程度的可靠性來獲取測量。例如，在附接有攝影機或攝像機裝置的情況下，操作者可以利用該裝置來記錄正被測量的物體的一個或更多個圖像。這些圖像可以例如被顯示在顯示器328上或者結(jié)合到檢驗報告中。在一個實施方式中，操作者可以經(jīng)由用戶接口板202將圖形標記放置在被顯示的圖像上以定義測量點。以此方式，操 作者之后能夠從存儲器調(diào)用被標記的圖像并且快速地看到在哪進行測量。在其他實施方式中，采集測量物體的視頻。然后經(jīng)由用戶接口板202重放該視頻，以有助于操作者重復(fù)對下一個要被檢驗的物體的多次測量，或者作為對新的操作者的培訓(xùn)工具。在又一實施方式中，該裝置可以是涂料噴射裝置700 (圖13)。涂料噴射裝置700包括接口 426，其將涂料噴射裝置700電力地且機械地聯(lián)接至探針外殼102。在該實施方式中，裝置700包括布置成與電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210通信的控制器。該通信連接可以是有線的(例如，經(jīng)由臂總線218)、無線的(例如，藍牙或IEEE802. 11)、或者是有線連接與無線連接的組合。裝置700的控制器接收來自電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210的信號并且選擇性地從一個或更多個噴嘴702噴射一種或更多種顏色，所述噴嘴分別連接至各自具有單個顏色的涂料的儲存器704 (例如紅、綠、藍)。應(yīng)該理解，噴嘴702還可以是將涂料、墨、顏料或染料的液滴沉積到表面上的噴墨式噴射機構(gòu)。噴墨嘴可以包括，但不限于，連續(xù)噴墨、熱噴墨以及壓電噴墨。由于電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210知道探針外殼102的位置和定向，所以裝置可以接收指令以將特定顏色噴射至特定位置處，以匹配存儲在存儲器中的期望的圖像。由此，隨著操作者移動裝置700穿過期望的表面(例如墻)，就可以由裝置700再現(xiàn)圖像或圖片。本實施方式還可以提供下述優(yōu)點制造用于在例如諸如金屬片材之類的物品上產(chǎn)生設(shè)計標記的環(huán)境。應(yīng)該理解，盡管圖13示出儲存器704在AACMM 100的外部，但其是為了示例的目的，要求保護的發(fā)明不應(yīng)限于此。在一個實施方式中，儲存器704設(shè)置在裝置700的柄中。在另一實施方式中，儲存器704設(shè)置在基部116中并且導(dǎo)管延伸穿過臂104，從而提供一種沒有外部接線、管或?qū)Ч艿南到y(tǒng)?，F(xiàn)參照圖12和圖14至圖18，示出結(jié)合一個或更多個圖像投影儀602的裝置600的實施方式。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，一個或更多個相對小的，能從市場上買到的投影儀(例如“超微型(ultra miniature) ”或“微型(pico) ”投影儀)604可以安裝至、連接至或者以其他方式附接至AACMM 100的探針端401或者AACMM 100上的其它各個位置處(例如與柄相對、在臂區(qū)段上)。在圖14A至圖14D中，投影儀604被示出為鄰近柄126安裝至裝置600。然而，投影儀604可以安裝在AACMM 100上的任何地方，并且如果激光線探針與AACMM 100結(jié)合使用，則投影儀604可以安裝至該激光線探針。投影儀604可以包括一定量的處理能力。在實施方式中，投影儀604與電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210連接或通信。因而，投影儀604可以設(shè)置有視覺引導(dǎo)信息或數(shù)據(jù)(例如，圖像606)，投影儀604然后將所述視覺引導(dǎo)信息或數(shù)據(jù)投影到要通過AACMM 100的操作者測量的或者以其他方式在其上作業(yè)的零件或物體608上，如圖14B中的“位置I”中所示。一旦零件608的定向?qū)试贏ACMM 100的坐標系內(nèi)，則可以利用臂104的位置數(shù)據(jù)使得投影圖像606的比例及其透視關(guān)系與AACMM 100的移動同步。投影在零件608上的圖像606可以由與投影儀604相關(guān)聯(lián)的處理器調(diào)整或者根據(jù)探針端410的位置經(jīng)由電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210來調(diào)整，使得隨著裝置600被移動，投影在零件608上的圖像606是靜止的，在比例和定向兩方面變化，以將穩(wěn)定的圖像呈現(xiàn)給操作者。其可以在圖14C的“位置2”中看到。作為示例，彩色(例如綠色)的圓610可以投影成與要被測量的零件中的孔612 對準。隨著探針相對于零件608的角度或距離的變化，圓610在投影圖像606中的位置改變，但是圓610仍然被鎖定在孔612上的適當(dāng)位置處并且仍然維持與孔612的尺寸相同的尺寸。其相當(dāng)于鎖定并跟蹤目標。該配置的優(yōu)點在于，在操作者移動AACMM 100時，操作者無需將目光從零件608上離開轉(zhuǎn)向計算機屏幕、用戶接口或其他視覺顯示器。與現(xiàn)有技術(shù)中簡單的坐標網(wǎng)格線相反，使用零件608上的投影圖像提供了廣泛的投影信息選項，這些投影信息選項包括但不限于(I)顏色控制一在成功完成測量之后紅色的圓可以變成綠色。標記的或圖形的顏色可以改變以為零件608的顏色提供最高的可視性(對比度)。(2)動畫一標記、箭頭或其它指示符可以閃爍，改變頻率、交替地改變顏色，以開始或結(jié)束操作。(3)文本一信息、數(shù)據(jù)或尺寸可以投影在零件上。通常顯示在計算機屏幕上的數(shù)字讀出可以投影在零件608上。(4)CAD圖像一可以在零件上交疊有注釋、尺寸或其他信息。要被測量的特征可以用顏色或動畫順序地突出。(5)照片一零件(如被設(shè)計的)的實際圖像可以投影到要被測量的零件上，立即指示任何的不同，如缺少孔或者特征處于錯誤位置(“以引導(dǎo)方式的投影”;參見圖15A)。(6)距離指示符一對于非接觸型裝置如LLP 500，可以將距離指示符614投影到零件表面608上。這些可以是動畫的、有色的并且可以包括文本和/或數(shù)據(jù)。AACMM 100還可以使用投影儀604以提供對操作者的引導(dǎo)，如圖15A中所示。投影儀604在零件608上生成圖像，從而利用圓610突出了要進行測量的特征612，同時還交疊了指示符616，在指示符616處測量裝置118應(yīng)該獲取測量點。還可以將文本指令618投影并交疊在零件608上。在對零件或物體608進行了測量或者對零件608進行了一整套測量之后，結(jié)果的指示符602可以直接投影到零件608上，如圖15B中所示。其可以用來突出零件在公差之內(nèi)和/或在公差之外的某些特征。對于表面掃描，高點和低點可以被標以色碼并且直接投影到零件608上。對于尺寸特征的測量，可以將圖形或文本指示符622投影在零件608上，從而通知操作者特征是在公差內(nèi)還是在公差外。如上所討論的，其提供了下述優(yōu)點即，使用于零件608檢驗所需要的時間量減少，因為操作者不需要將目光轉(zhuǎn)向計算機終端或用戶接口。投影儀604還可以用于通過投影白光來照亮工作區(qū)域，并且所述照明的尺寸和形狀可以被控制。另外，因為可以使用探針端401的位置數(shù)據(jù)來控制聚光燈的位置和尺寸，所以可以在裝置600移動的同時將所述照明的區(qū)域鎖定。如果裝置600被定向成使得投影儀604不能照亮零件608的任何地方(例如，在指向天花板的情況下)，則投影儀604可以自動關(guān)閉或者轉(zhuǎn)變成黑的。參照圖16至圖17，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的實施方式，多個投影儀604、624、626可以與AACMM 100—起使用。實施方式是投影儀624指向壁628或工作表面。此處，投影儀624例如可以附接至在AACMM 100的固定(不移動)的部分上的可移動(旋轉(zhuǎn))安裝座，諸如在基部116上。來自投影儀624的圖像630可以顯示與來自安裝在探針端401上的投影儀604的信息相同的或不同的信息。圖像630可以用于由第二方來觀察，或者其可以用于仿制機載應(yīng)用軟件顯示器或輔助計算機顯示器。以此方式，數(shù)據(jù)可以變得更大，即，增加覆蓋范圍，或者數(shù)據(jù)可以投影到表面628上，其是在測量對話期間被操作者更容易地看到的表面。另外，安裝在AACMM 100的探針端401上的多個投影儀604、626可以增加表面區(qū)域覆蓋或3D輪廓的覆蓋，由此在不丟失圖像覆蓋的情況下適應(yīng)探針端401的相對更大的移 動?？梢詫D像輪廓調(diào)整到零件608的輪廓。參照圖18，根據(jù)本發(fā)明的另一方面的實施方式，其上安裝有投影儀604的AACMM100可以向操作者提供視覺任務(wù)引導(dǎo)。這種視覺任務(wù)引導(dǎo)可以是可視化形式的物體的特征或者是通過表面或其他類型的阻礙(例如壁或人的皮膚)隱藏起來看不到的項目。例如，投影儀604可以將CAD數(shù)據(jù)、CAT掃描數(shù)據(jù)、激光掃描數(shù)據(jù)或其他數(shù)據(jù)投影于下述各種表面632上,該表面632具有在表面632后面具有需要被訪問且被作業(yè)的一個或多個物體634、636或項目。然而，重要的是，工作人員識別這些物體的精確位置，以便不會對其他物體造成損害或者減少試圖對這些隱藏的物體634、636進行定位所浪費的時間量。表面632可以是壁的表面、組件的表面、人體的表面或者是使要被作業(yè)的特征或物體被隱藏的其他類型的表面。圖18示出了投影到壁表面632上的圖像638的示例。在壁表面632的后面的是各種項目，諸如立柱634、管道工程管636以及電線。然而，工作人員可以不知道位于壁表面632后面的是什么和/或不知道這些項目在臂表面632后面的定位。將有利的是，向工作人員提供在壁表面632后面的項目的圖像以及這些項目的位置。通常，關(guān)于被隱藏的特征的信息可以得到作為例如CAD數(shù)據(jù)。在另一種應(yīng)用中，AACMM 100可以用在例如手術(shù)室中。醫(yī)生可以使用便攜式AACMM來確定用于切開切口或者找到腫瘤的位置，將探針或測量裝置118的位置與來自計算機軸向斷層攝影(Computer Axial Tomography)數(shù)據(jù)的3D數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。在這種情況下,投影儀604可以將圖像投影在病人上，提供標記或?qū)AT掃描影像的真實復(fù)制，以引導(dǎo)外科醫(yī)生。由人工操作的機器人遠程進行的手術(shù)可以以如上所描述的方式相同的方式來使用投影系統(tǒng)。在AACMM用在制造環(huán)境的應(yīng)用中，投影儀604可以為需要定位的各種操作提供引導(dǎo)，其由3D CAD或圖像文件驅(qū)動。其包括例如為鉚釘、器械或附件鉆孔；將貼花膜或者背面粘性的條帶應(yīng)用到汽車、飛機、巴士或大零件；涂繪字母、細節(jié)或圖像；磨削/砂光表面或焊接處直到它們符合繪圖要求；以及將立柱或結(jié)構(gòu)構(gòu)件定位護板后面以便釘子或螺釘定位。
本發(fā)明的該方面的實施方式提供了隱藏特征的可視化，以有助于確定可以安全地進行切割的地方，隱藏特征例如在壁、隔壁、地板下方或者在鎖定的門后面的管道、接線、導(dǎo)管或其它物體。這些實施方式還提供了用于對爆炸物的關(guān)鍵部件進行鉆孔、切割以及接觸的投影可視化和引導(dǎo)(例如，當(dāng)裝置的3D CAD數(shù)據(jù)可用時)。根據(jù)本發(fā)明的該方面的實施方式，用于AACMM的投影系統(tǒng)將引導(dǎo)和零件數(shù)據(jù)(例如，結(jié)構(gòu)CAD數(shù)據(jù))投影到零件的表面上。該投影系統(tǒng)還可以用于投影在壁、結(jié)構(gòu)或人體內(nèi)部的物體的圖像，用于在建立修正、手術(shù)或其他侵入性過程中使用。附接至臂的一個或更多個小型投影儀能夠?qū)D像或數(shù)據(jù)投影在零件或表面上或者向操作者提供引導(dǎo)。臂/投影儀組合可以提供被壁隱藏的、在人體內(nèi)部的、在爆炸裝置內(nèi)部等的特征的可視化。當(dāng)物體的3D記錄(例如，CAD繪圖、CAT掃描等)存在時，投影儀和臂組合可以投影圖像，該圖像示出特征的位置，就好像穿過壁所看到的一樣。盡管已經(jīng)參照示例實施方式描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不背 離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進行各種改變并且等效物可以替代本發(fā)明的要素。此外，在不背離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可以進行許多改型，以使具體情況或材料適于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，意在本發(fā)明不限于作為計劃執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式所公開的特定實施方式，而是本發(fā)明將包括落入在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的全部實施方式。此外，術(shù)語第一、第二等的使用不表示任何順序或重要性，而是術(shù)語第一、第二等用于將一個要素與另一個要素相區(qū)分。此外，術(shù)語一等的使用不表示對數(shù)量的限定，而是表示存在至少一個所提及的項目。
權(quán)利要求
1.一種用于測量空間中的物體的坐標的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標測量機(AACMM)，包括 基部(116)； 可人工定位的臂部(104)，所述可人工定位的臂部(104)具有相對的第一端和第二端，所述臂部(104)可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接至所述基部(116)，所述臂部(104)包括多個連接的臂區(qū)段(106、108)，每個臂區(qū)段(106、108)包括用于產(chǎn)生位置信號的至少一個位置轉(zhuǎn)換器； 測量裝置(118、500、600、700)，所述測量裝置(118、500、600、700)聯(lián)接至所述第一端；電子電路(210)，所述電子電路(210)接收來自所述至少一個位置轉(zhuǎn)換器的所述位置信號并且提供與所述測量裝置(118)的位置對應(yīng)的數(shù)據(jù)； 探針端(401)，所述探針端(401)設(shè)置在所述測量裝置(118、500、600、700)和所述第一端之間，所述探針端(401)具有緊固件(438)和第一連接器(428);以及 裝置(400)，所述裝置(400)通過所述緊固件(438)可移除地聯(lián)接至所述探針端，所述裝置(400)具有第二連接器(429)，所述第二連接器(429)布置用于在所述緊固件(438)將所述裝置(400)聯(lián)接至所述探針端(401)時接合所述第一連接器(428)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的AACMM，其中， 所述探針端(401)包括第一致動器(422)和第二致動器(424)，所述第一致動器(422)和所述第二致動器(424)聯(lián)接至第一控制器(420);以及 所述裝置(400)包括第三致動器(416)和第四致動器(418)，所述第三致動器(416)和所述第四致動器(418)電力地聯(lián)接至第二控制器(408)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的AACMM，其中，所述裝置(400)包括柄部(404)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的AACMM，其中，所述裝置(400)包括平面部分(436)，所述平面部分(436)設(shè)置于所述柄部(404)的一端處并且與鄰近所述緊固件(438)，所述平面部分(436)與所述緊固件(438)偏置定位以限定間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的AACMM，其中，所述緊固件(438)是共軸地設(shè)置于所述探針端(401)上的軸環(huán)(438)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的AACMM，其中，所述裝置(500、600)包括攝影機(510、602)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的AACMM，其中，所述裝置(400)包括鄰近所述攝影機(510)設(shè)置的光學(xué)裝置(508)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的AACMM，其中，所述裝置(600)包括從下述組中選擇的特征(602)，所述組包含條碼掃描儀、熱掃描儀、攝像機、光源、圖像投影儀、麥克風(fēng)、錄音系統(tǒng)和涂料噴射噴嘴。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的AACMM，其中， 所述探針端(401)繞所述第一端的軸線可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接；以及， 所述裝置(400)設(shè)置為繞所述軸線轉(zhuǎn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的AACMM，其中， 第一連接器(429)包括電連接器部分(434);以及， 所述第二連接器(428)包括電連接器部分(442)。
11.一種用于測量空間中的物體的坐標的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標測量機(AACMM)，包括 可人工定位的臂部(104)，所述可人工定位的臂部(104)具有相對的第一端和第二端，所述臂部(104)包括多個連接的臂區(qū)段(106、108)，每個臂區(qū)段(106、108)包括用于產(chǎn)生位置信號的至少一個位置轉(zhuǎn)換器； 測量裝置(118、500、600、700)，所述測量裝置(118、500、600、700)聯(lián)接至所述第一端；電子電路(210)，所述電子電路(210)接收來自所述至少一個位置轉(zhuǎn)換器的所述位置信號并且提供與所述測量裝置(118)的位置對應(yīng)的數(shù)據(jù)； 外殼(102)，所述外殼(102)設(shè)置在所述第一端與所述測量裝置(118)之間； 第一控制器(420),所述第一控制器(420)設(shè)置于所 述外殼(102)內(nèi)； 第一聯(lián)接器(438)，所述第一聯(lián)接器(438)布置在所述外殼(102)的一側(cè)；以及裝置(400)，所述裝置(400)可移除地聯(lián)接至所述外殼(102)并且具有柄部(404)，所述裝置(400)在一端具有第二聯(lián)接器(432)，所述第二聯(lián)接器(432)布置用于接合所述第一聯(lián)接器(428)，由此將所述裝置緊固至所述外殼。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的AACMM，進一步包括 第一連接器(442)，所述第一連接器(442)鄰近所述第一聯(lián)接器(454)并且電力地聯(lián)接至所述第一控制器(420)； 第二連接器(434)，所述第二連接器(434)聯(lián)接至所述裝置(400)并且電力地聯(lián)接至所述第一連接器(442);以及 第二控制器(408)，所述第二控制器(408)設(shè)置在所述裝置(400)內(nèi)并且經(jīng)由所述第一連接器(442)和所述第二連接器(434)電力地聯(lián)接至所述第一控制器(420)，其中，所述第二控制器(408)至少部分地設(shè)置在所述柄部(404)內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的AACMM，其中，所述裝置(400)進一步包括第一致動器(416)，所述第一致動器(416)可操作地聯(lián)接至所述第二控制器(408)，所述第一致動器(416)設(shè)置在所述柄部(404)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的AACMM，其中，所述裝置(400)進一步包括第二致動器(418)，所述第二致動器(418)可操作地聯(lián)接至所述第二控制器(408)，所述第二致動器(418)設(shè)置于所述柄部(404)上、鄰近所述第一致動器(416)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的AACMM，其中，所述第二聯(lián)接器(432)包括第一突起(454)，所述第一突起(454)從所述裝置(400)延伸鄰近所述第二連接器(434)，所述第一突起在一側(cè)上具有成角度的第一表面(456);以及所述第一聯(lián)接器(438)是緊固件(438)，所述緊固件(438)可移動地聯(lián)接至所述外殼(102)、鄰近所述第一連接器(442)并與所述第一突起(454)相對，其中，所述緊固件能夠在第一位置與第二位置之間移動以接合所述第一表面(456)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的AACMM，其中，所述第二聯(lián)接器(432)進一步包括第二突起(444)，所述第二突起(444)延伸鄰近所述第二連接器(434)，所述第二突起(444)具有唇部(446)，所述唇部(446)被定尺寸為能被容納在槽(450)中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的AACMM，其中，所述裝置包括 第二表面(430)，所述第二表面(430)設(shè)置在所述第一突起(454)與所述第二突起(444)之間；以及 第三表面(436)，所述第三表面(436)鄰近所述第二表面(430)并與所述第二表面(430)偏置預(yù)定的距離，所述第三表面(436)布置用于限定在所述第三表面(436)與所述緊固件(438)之間的間隙(472)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的AACMM，其中，所述外殼(102)包括第一螺紋部并且所述緊固件(438)包括第二螺紋部，其中，當(dāng)所述第二螺紋部相對于所述第一螺紋部轉(zhuǎn)動時，所述緊固件(438)從所述第一位置移動至所述第二位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的AACMM，其中，所述裝置(500、600)包括攝影機(510、602)，所述攝影機(510、602)設(shè)置于鄰近所述測量裝置(118)的一側(cè)上，所述攝影機(510、602)電力地聯(lián)接至所述第二控制器(512)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的AACMM，其中，所述攝影機(602)是攝像機。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的AACMM，其中，所述裝置(500)進一步包括鄰近所述攝影機(510)設(shè)置的激光器(508)，所述激光器(508)電力地聯(lián)接至所述第二控制器(512)。
22.根據(jù)權(quán)利要求11所述的AACMM，其中，所述裝置(700)包括至少一個涂料噴射噴嘴(702)。
23.根據(jù)權(quán)利要求11所述的AACMM，其中，所述裝置(600)包括條形碼掃描儀(602)。
24.根據(jù)權(quán)利要求11所述的AACMM，其中，所述裝置(600)包括熱掃描儀(602)。
25.根據(jù)權(quán)利要求11所述的AACMM，其中，所述裝置(600)包括圖像投影儀(602)。
26.根據(jù)權(quán)利要求11所述的AACMM，其中，所述裝置(600)包括光源(602)。
27.一種操作用于測量空間中的物體的坐標的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標測量機的方法，包 括 提供具有相對的第一端和第二端的可人工定位的臂部(104)，所述臂部(104)包括多個連接的臂區(qū)段(106、108)，每個臂區(qū)段(106、108)包括用于產(chǎn)生位置信號的至少一個位置轉(zhuǎn)換器； 提供用于測量所述物體的探針端(401)，所述探針端(401)具有第一控制器(420)，所述探針端(401)具有電力地聯(lián)接至所述第一控制器(420)的第一電連接器(442)和緊固件(438)，所述探針端(401)聯(lián)接至所述第一端； 提供可操作地聯(lián)接至所述探針端(401)的測量裝置(118)； 在電子電路(210)處接收來自所述轉(zhuǎn)換器的所述位置信號； 利用所述電子電路(210)判定與所述測量裝置(118)的位置對應(yīng)的數(shù)據(jù)； 提供具有第二控制器(408)的裝置(400)，所述裝置(400)具有電力地聯(lián)接至所述第二控制器(408)的第二電連接器(434)和聯(lián)接器(432)； 利用所述聯(lián)接器(432)和所述緊固件(438)將所述裝置(400)機械地聯(lián)接至所述探針端(401)； 將所述第一電連接器(442)電力地聯(lián)接至所述第二電連接器(434);以及 將來自所述第二控制器(408)的第一信號傳輸至所述第一控制器(420)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，進一步包括 當(dāng)所述裝置(400)聯(lián)接至所述探針端(401)時利用所述第一控制器(420)執(zhí)行第一功能；以及 響應(yīng)于所述第一信號利用所述第一控制器(420)執(zhí)行第二功能。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，進一步包括將來自所述第一控制器(420)的第二信號傳輸至所述第二控制器(408)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，進一步包括提供聯(lián)接至所述第二端的基部(116)，以及 提供設(shè)置于所述基部(116)中的第三控制器(210)，所述第三控制器(210)與所述第一控制器(420)和所述第二控制器(408)進行雙向通信。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，進一步包括將來自所述第二控制器(408)的第三信號傳輸至所述第三控制器(210)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述第三信號選自下述組，所述組包括圖像信號、視頻圖像信號、激光線探針信號、溫度信號和條形碼信號。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，進一步包括將來自所述第三控制器(210)的第四信號傳輸至所述第二控制器(408)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述第四信號選自下述組，所述組包括光源信號、投影圖像信號和涂料顏色。
35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述第三控制器(210)與所述第二控制器(408)進行通信，其包括無線通信連接。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述第四信號經(jīng)由無線通信連接被傳輸。
37.一種用于測量空間中的物體的坐標的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標測量機(AACMM)，包括 基部; 可人工定位的臂部(104)，所述可人工定位的臂部(104)具有相對的第一端和第二端，所述臂部(104)可轉(zhuǎn)動地聯(lián)接至所述基部(116)，所述臂部(104)包括多個連接的臂區(qū)段(106、108)，每個臂區(qū)段(106、108)包括用于產(chǎn)生位置信號的至少一個位置轉(zhuǎn)換器； 探針端(401)，所述探針端(401)聯(lián)接至所述第一端； 電子電路(210)，所述電子電路(210)接收來自所述至少一個位置轉(zhuǎn)換器的所述位置信號并且提供與所述探針端(401)的位置對應(yīng)的數(shù)據(jù)； 第一投影儀(604)，所述第一投影儀(604)安裝至AACMM(IOO)并且可移除地聯(lián)接至所述探針端(401)，所述第一投影儀(604)能夠操作用于將第一信息投影至第一投影表面(608)上，所述投影的第一信息是與所述第一投影表面(608)相關(guān)聯(lián)的一個或更多個特征(612、634、636)的存在和位置的指示。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的AACMM，其中，所述一個或更多個特征(634、636)包括位于所述投影表面(608)后方的視線外的物體，所述投影的信息至少部分地由所述探針端(401)的所述判定的位置來判定。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的AACMM，其中，所述第一信息的所述投影包括突出所述第一投影表面(608)上的特征(612)的指示符(610)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的AACMM，其中，所述第一信息的所述投影包括文本指令(618)。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的AACMM，其中，所述第一信息的所述投影包括測量的文本指示符(620)。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的AACMM，其中，所述第一信息的所述投影包括公差的指示符(622)。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的AACMM，其中，所述第一信息的所述投影包括測量指示符(616)。
44.根據(jù)權(quán)利要求38所述的AACMM，進一步包括第二投影儀(626)，所述第二投影儀(626)安裝至所述AACMM (100)并鄰近所述探針端(401)，所述第二投影儀(626)能夠操作用于將第二信息投影至所述第一投影表面(608)上。
45.根據(jù)權(quán)利要求38所述的AACMM，進一步包括第三投影儀￠46)，所述第三投影儀(646)可操作地聯(lián)接至所述AACMM (100)，所述第三投影儀(624)能夠操作用于將第三信息投影至第二投影表面(628)上。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的AACMM，其中，所述第三信息與所述第一信息相同。
47.一種用于測量空間中的物體的坐標的便攜式關(guān)節(jié)臂坐標測量機(AACMM)的可移除的附件裝置，所述AACMM具有聯(lián)接至所述AACMM的一端的探針端，所述探針端具有第一機械聯(lián)接器和第一電連接器，所述可移除的附件裝置包括 第二機械聯(lián)接器，所述第二機械聯(lián)接器可移除地聯(lián)接至所述第一機械聯(lián)接器； 柄部，所述柄部聯(lián)接至所述第二機械聯(lián)接器。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的用于AACMM的可移除的附件裝置，進一步包括可移除地連接至所述第一電連接器的第二電連接器。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的用于AACMM的可移除的附件裝置，進一步包括電力地聯(lián)接至所述第二電連接器的控制器。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的用于AACMM的可移除的附件裝置，進一步包括電力地聯(lián)接至所述控制器的傳感器。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的用于AACMM的可移除的附件裝置，其中，所述傳感器是攝影機。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的用于AACMM的可移除的附件裝置，進一步包括鄰近所述攝影機(510)設(shè)置的光學(xué)裝置(508)。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的用于AACMM的可移除的附件裝置，其中，所述傳感器選自下述組，所述組包括條形碼掃描儀、熱掃描儀、攝像機、光源、圖像投影儀、麥克風(fēng)以及錄音系統(tǒng)。
54.根據(jù)權(quán)利要求49所述的用于AACMM的可移除的附件裝置，進一步包括可操作地聯(lián)接至所述控制器的涂料噴射噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種便攜式關(guān)節(jié)臂坐標測量機(100)。坐標測量機(100)包括帶有臂部(104)的基部(116)。探針端(401)聯(lián)接至臂部(104)的遠離基部(116)的一端。探針端(401)具有緊固件(438)和第一連接器(428)。裝置(400)通過緊固件(438)可移除地聯(lián)接至探針端(401)，裝置(400)具有布置用于在緊固件(438)將裝置(400)聯(lián)接至探針端(401)時，接合第一連接器(428)的第二連接器(429)。
文檔編號G01B5/012GK102947667SQ201180004746
公開日2013年2月27日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者布蘭特·拜萊, 馬克·M·巴爾伯, 克拉克·H·布里格斯, 保羅·C·阿特韋爾 申請人:法羅技術(shù)股份有限公司