專利名稱：具有被照亮的探針端的坐標測量機及操作方法
具有被照亮的探針端的坐標測量機及操作方法相關申請的交叉引用本申請要求2010年I月20日提交的臨時申請第61/296，555號及2010年7月8日提交的臨時申請第61/362，497號的權(quán)益，這兩個申請的全部內(nèi)容通過引用合并于此。
背景技術：
本公開內(nèi)容涉及一種坐標測量機，更具體地，涉及一種在便攜式坐標測量機的探針端中集成有目標區(qū)域照明特征的便攜式關節(jié)臂坐標測量機。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)便攜式關節(jié)臂坐標測量機(AACMM)廣泛用于制造或生產(chǎn)部件，其中，在制 造或生產(chǎn)(例如，機械加工)部件的各個階段期間需要快速且精確地檢驗部件的尺寸。便攜式AACMM代表對已知的靜止或固定的、成本高且相對難以使用的測量裝置的巨大改進，特別是對于對相對復雜的部件進行尺寸測量所花費的時間量的巨大改進。通常，便攜式AACMM的用戶沿著待測量的部件或?qū)ο蟮谋砻鎯H導向探針。然后，測量數(shù)據(jù)被記錄并提供給用戶。在一些情況下，將數(shù)據(jù)以可視形式(例如，在計算機屏幕上以三維(3-D)形式)提供給用戶。在其它情況下，將數(shù)據(jù)以數(shù)字形式提供用戶，例如，當測量孔的直徑時，在計算機屏幕上顯示文本“直徑=1.0034”。在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利第5，402，582號(‘582)中公開了現(xiàn)有技術的AACMM的示例，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。‘582專利公開了一種3-D測量系統(tǒng)，該3-D測量系統(tǒng)包括在一端具有支撐基部而在另一端具有測量探針的手動操作的AACMM。共同轉(zhuǎn)讓的美國專利第5，611，147號(‘147)(其全部內(nèi)容通過引用合并于此)公開了一種類似的AACMM。在‘ 147專利中，AACMM包括若干特征，這些特征包括在探針端的附加旋轉(zhuǎn)軸，由此提供具有二-二 - 二或者二 -二-三軸配置的臂(后一種情況為七軸臂)。在操縱在AACMM的端處的探針時，AACMM的操作員通常期望工作或查看腔的內(nèi)部，例如在部件上的凸緣下面。這些或其它相對難以接近的位置通常使得部件的表面處于陰影中。應該理解的是，這樣的定位有時使得AACMM的操作員相對難以正確地識別用于測量的探針正接近的部件的特征。經(jīng)常地，以便攜式工作燈、頭盔式燈或手持式燈的形式提供獨立于AACMM的臂的補充照明。然而，這不便于AACMM的操作員使用，并且會需要額外的時間或人力來裝配和操作。盡管現(xiàn)有的AACMM適于其所意在的目的，但是所需要的是一種具有本發(fā)明的實施例的某些特征的便攜式AACMM。特別地，所需要的是一種通過使用目標區(qū)域照明來對相對難以照亮的部件位置照明的有效方案。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種便攜式關節(jié)臂坐標測量機(AACMM)。該AACMM包括具有相對的第一端和第二端的可人工定位的關節(jié)臂部分，所述臂部分包括多個連接的臂段，每個臂段均包括至少一個用于產(chǎn)生位置信號的位置變換器。測量裝置耦接至所述第一端。電子電路用于接收來自變換器的位置信號并且提供與所述測量裝置的位置相對應的數(shù)據(jù)。探針端部耦接在所述測量裝置與所述第一端之間。至少一個光源被設置在所述探針端部與所述測量裝置之間的接口處，其中，所述至少一個光源被設置成投射與所述測量裝置相鄰的可見光。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種AACMM。該AACMM包括具有相對的第一端和第二端的可人工定位的關節(jié) 臂部分，所述臂部分包括多個連接的臂段，每個臂段均包括至少一個用于產(chǎn)生位置信號的位置變換器。測量裝置附接至所述AACMM的第一端。電子電路被設置用于接收來自所述變換器的所述位置信號并且提供與所述測量裝置的位置相對應的數(shù)據(jù)。探針端部耦接至所述第一端。至少一個光源設置成遠離所述第一端并且以可操作的方式耦接至所述探針端部，其中，所述至少一個光源投射與所述測量裝置相鄰的光，以利于觀察正由所述AACMM測量的部件。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了另一種AACMM。該AACMM包括具有相對的第一端和第二端的可人工定位的關節(jié)臂部分，所述臂部分包括多個連接的臂段，每個臂段均包括至少一個用于產(chǎn)生位置信號的位置變換器。測量裝置耦接至所述AACMM的第一端，所述測量裝置具有本體，所述本體包括至少一個開口。電子電路被設置用于接收來自所述變換器的所述位置信號并且提供與所述測量裝置的位置相對應的數(shù)據(jù)。探針端部設置在所述第一端與所述測量裝置之間，所述探針端部具有殼體和柄。具有至少一個LED的光源以可操作的方式耦接至所述探針端部，其中，所述光源與所述至少一個開口配合并且從所述開口投射可見光，以利于觀察正由所述AACMM測量的部件。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了另一種AACMM。該AACMM包括具有相對的第一端和第二端的可人工定位的關節(jié)臂，所述臂包括多個連接的臂段，每個臂段均包括至少一個用于產(chǎn)生位置信號的位置變換器。測量裝置耦接至所述第一端。至少一個光源設置在所述便攜式關節(jié)臂坐標測量機上，其中，所述至少一個光源投射出可調(diào)顏色以照亮與所述測量裝置相鄰的區(qū)域。電子電路被設置成接收來自所述變換器的所述位置信號、提供與所述測量裝置的位置相對應的數(shù)據(jù)、并且控制所述可調(diào)顏色。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了另一種AACMM。該AACMM包括具有相對的第一端和第二端的可人工定位的關節(jié)臂部分，所述臂部分包括多個連接的臂段，每個臂段均包括至少一個用于產(chǎn)生位置信號的位置變換器。探針端部耦接至所述第一端。測量裝置附接至所述探針端部的遠離所述第一端的端。電子電路被設置用于接收來自所述變換器的所述位置信號并且用于提供與所述測量裝置的位置相對應的數(shù)據(jù)。柄耦接至所述探針端部的中間部分，其中，所述中間部分設置在所述測量裝置與所述第一端之間。至少一個光源在與所述述測量裝置相鄰的一側(cè)上以可操作的方式耦接至所述柄，其中，所述至少一個光源投射與所述測量裝置相鄰的光，以利于觀察正由所述AACMM測量的部件。


現(xiàn)在參照附圖，附圖示出了示例性實施例，其不應該被解釋為對于本公開內(nèi)容的整個范圍的限制，并且其中，在幾幅圖中以相似的方式對元件標號包括圖IA和圖IB的圖I是其中具有本發(fā)明的各個方面的實施例的便攜式關節(jié)臂坐標測量機(AACMM)的立體圖；包括合在一起的圖2A-2D的圖2是被用作根據(jù)實施例的、圖I中的AACMM的一部分的電子裝置的框圖；包括合在一起的圖3A和圖3B的圖3是描述根據(jù)實施例的、圖2中的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的詳細特征的框圖；圖4是圖I中的AACMM的探針端部的更加詳細的立體圖，該AACMM具有柄和附接至柄的被照亮的探針；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有集成的目標區(qū)域照明特征的、圖4所示的測量裝置的橫斷面剖視圖；圖6是光導管的立體圖，其中，光導管源于探針殼體內(nèi)的一個或更多個光源并且被配置成光環(huán)，從而在測量裝置附近提供圍繞探針殼體的360度照明；圖7是本發(fā)明的另一實施例的分解圖，其中，將LED和電子板與圖I中的AACMM端的探針端安裝在一起；
圖8是圖7的實施例的探針殼體的立體圖，其中，探針殼體具有孔、光導管或透鏡，來自探針端上的LED的光通過該孔、光導管或透鏡行進而穿過探針殼體上的透鏡至目標區(qū)域；圖9是本發(fā)明的另一實施例的立體圖，其中，AACMM的探針端由位于被定位在AACMM的探針端內(nèi)部的電子電路板上的一個或更多個光源照亮；圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的附接至圖I的AACMM的探針端的柄的立體圖，其中，柄包括一個或更多個集成的光源；圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的安裝至圖I的AACMM的激光線探針(LLP)的立體圖，其中，集成的光源位于LLP的前部；以及圖12是圖I中的AACMM的探針端的側(cè)視圖，其中，探針端具有能夠顯示不同顏色的光環(huán)。
具體實施例方式期望具有能夠向操作員提供照明和視覺反饋的便攜式關節(jié)臂坐標測量機。本發(fā)明的實施例包括有下述優(yōu)點將光導向到測量裝置和周圍區(qū)域的集成光源。本發(fā)明的其它的實施例包括下述優(yōu)點利用探針端上的彩色光源向操作員提供關于坐標測量機的狀態(tài)的視覺指示。本發(fā)明的其它的實施例包括下述優(yōu)點光源耦接有傳感器，以向操作員提供與被測對象相關聯(lián)的測量參數(shù)的視覺反饋。圖IA和圖IB以立體方式示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的便攜式關節(jié)臂坐標測量機(AACMM) 100，關節(jié)臂是一種類型的坐標測量機。如圖IA和圖IB所示，示例性AACMM100可以包括六軸或七軸關節(jié)測量裝置，該測量裝置在一端處具有耦接至AACMM 100的臂部分104的測量探針殼體102。臂部分104包括通過第一組軸承盒110(例如，兩個軸承盒)而耦接至第二臂段108的第一臂段106。第二組軸承盒112 (例如，兩個軸承盒)將第二臂段108耦接至測量探針殼體102。第三組軸承盒114(例如，三個軸承盒)將第一臂段106耦接至位于AACMM 100的臂部分104的另一端的基部116。每組軸承盒110、112、114都提供了多軸關節(jié)移動。此外，測量探針殼體102可以包括AACMM 100的第七軸部分的軸(例如，AACMM 100的第七軸中包括確定測量裝置(例如，探針118)的移動的編碼器系統(tǒng)的盒)。在使用AACMM 100時，基部116通常固定到作業(yè)表面。
每個軸承盒組110、112、114內(nèi)的每個軸承盒典型地包括編碼器系統(tǒng)(例如，光學角編碼器系統(tǒng))。編碼器系統(tǒng)(即，變換器)提供對各個臂段106、108和對應的軸承盒組110、112,114的位置的指示，所有這些指示一起提供探針118相對于基部116的位置(以及因而由AACMM 100測量的對象在某個參照系(例如局部參照系或全局參照系)中的位置)的指示。臂段106和臂段108可以由剛性適當?shù)牟牧现瞥桑T如但不限于例如碳復合材料。具有六軸或七軸的關節(jié)運動(即，自由度)的便攜式AACMM 100提供了下述優(yōu)點在提供可以由操作員容易地操縱的臂部分104的同時允許操作員將探針118放置在基部116周圍的360°區(qū)域內(nèi)的期望位置。然而，應該認識到，具有兩個臂段106、108的臂部分104的圖示僅為了示例性目的，而要求保護的本發(fā)明應該不限于此。AACMM 100可以具有通過軸承盒耦接在一起的任意數(shù)量的臂段(并且，因而具有多于或少于六軸或七軸的關節(jié)運動或自由度)。探針118可拆卸地安裝至測量探針殼體102，測量探針殼體102連接到軸承盒組 112。柄126可經(jīng)由例如快速連接接口相對于測量探針殼體102移除?？梢杂昧硪环N裝置(例如，激光線探針、條形碼閱讀器)來替換柄126，由此提供允許操作員利用同一 AACMM 100來使用不同測量裝置的優(yōu)點。在示例性實施例中，探針殼體102容納可移除的探針118，可移除的探針118是接觸式測量裝置并且可以具有與待測量的對象物理接觸的不同末端118，包括但不限于球型探針、觸敏型探針、彎曲型探針以及伸縮型探針。在其它實施例中，測量例如由諸如激光線探針(LLP)的非接觸裝置執(zhí)行。在實施例中，使用快速連接接口來以LLP替換柄126。其它類型的測量裝置可以替換可移除的柄126以提供附加功能。這樣的測量裝置的示例包括但不限于例如一個或多個照明燈、溫度傳感器、熱掃描器、條形碼掃描器、投影儀、噴漆器、照相機等。如圖IA和圖IB所示，AACMM 100包括可移除的柄126，其提供了使得在無需將測量探針殼體102從軸承盒組112移除的情況下改變附件或功能的優(yōu)點。如以下針對圖2更加詳細描述的那樣，可移除的柄126還可以包括使得能夠與柄126以及位于探針端的相應電子裝置交換電功率和數(shù)據(jù)的電連接器。在各種實施例中，每組軸承盒110、112、114都使得AACMM 100的臂部分104能夠繞多條旋轉(zhuǎn)軸運動。如所述的，每個軸承盒組110、112、114都包括相應的編碼器系統(tǒng)(諸如，例如光學角編碼器)，這些編碼器系統(tǒng)均與例如臂段106、臂段108的相應旋轉(zhuǎn)軸同軸地設置。光學編碼器系統(tǒng)檢測例如臂段106、臂段108中的每個臂段關于相應軸的旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)體)或橫向(鉸鏈)運動，并且將信號傳送至AACMM 100內(nèi)的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(如在本文中以下更加詳細地描述的)。每個單獨的原始編碼器計數(shù)作為信號被分別發(fā)送至電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，該計數(shù)進一步被處理成測量數(shù)據(jù)。不需要與AACMM 100自身分離的位置計算器(例如，串行盒)，如在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利第5，402，582號(‘582)所公開的那樣?；?16可以包括附接裝置或安裝裝置120。安裝裝置120使得AACMM 100能夠可拆卸地安裝至期望位置，諸如，例如檢驗臺、機械加工中心、壁或地面。在一個實施例中，基部116包括柄部122，柄部122提供便于操作員在AACMM 100正移動時保持基部116的位置。在一個實施例中，基部116還包括向下折疊以使用戶接口(諸如顯示屏)顯露的可移動蓋部124。根據(jù)實施例，便攜式AACMM 100的基部116包含或容納包括以下兩個主要組件的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)基部處理系統(tǒng)，對來自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)進行處理以支持三維(3-D)位置計算；以及用戶接口處理系統(tǒng)，包括板上操作系統(tǒng)、觸摸屏顯示器以及駐留應用軟件，該駐留應用軟件使得在無需連接到外部計算機的情況下在AACMM 100內(nèi)實現(xiàn)相對完整的計量功能?；?16中的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以與編碼器系統(tǒng)、傳感器以及遠離基部116的其它外圍硬件(例如，可以安裝至AACMM 100上的可移除的柄126的LLP)進行通信。支持這些外圍硬件裝置或結(jié)構(gòu)元件的電子裝置可以位于處于便攜式AACMM 100內(nèi)的軸承盒組110、112、114 的每一組中。圖2是根據(jù)實施例的用在AACMM 100中的電子裝置的框圖。圖2所示的實施例包括電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210，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電源板206、藍牙模塊232以及基部傾斜板208。用戶接口板202包括用于執(zhí)行應用軟件以實現(xiàn)此處描述的用戶接口、顯示和其它功能 的計算機處理器。如圖2所示，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210經(jīng)由一條或多條臂總線218與前述的多個編碼器系統(tǒng)通信。在圖2所描繪的實施例中，每個編碼器系統(tǒng)均生成編碼器數(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、編碼器讀取頭接口 234以及溫度傳感器212。諸如應變傳感器的其它裝置可以附接到臂總線218。圖2中還示出了與臂總線218通信的探針端電子裝置230。探針端電子裝置230包括探針端DSP 228、溫度傳感器212、柄/LLP接口總線240以及探針接口 226，其中，在實施例中，柄/LLP接口總線240經(jīng)由快速連接接口與柄126或LLP 242連接?？焖龠B接接口使得能夠通過柄126對由LLP 242和其它附件使用的數(shù)據(jù)總線、控制線以及電源總線進行訪問。在實施例中，探針端電子裝置230位于AACMM 100上的測量探針殼體102中。在實施例中，可以從快速連接接口移除柄126，并且測量可以由經(jīng)由柄/LLP接口總線240與AACMM100的探針端電子裝置230進行通信的激光線探針(LLP)242來執(zhí)行。在實施例中，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210位于AACMM 100的基部116中，探針端電子裝置230位于AACMM 100的測量探針殼體102中，以及編碼器系統(tǒng)位于軸承盒組110、112、114中。探針接口 226可以通過任何適合的通信協(xié)議與探針端DSP 228連接，通信協(xié)議包括可從美信公司(Maxim IntegratedProducts)商業(yè)購得的、實施I-線⑧通信協(xié)議236的產(chǎn)品。圖3是描述根據(jù)實施例的AACMM 100的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210的詳細特征的框圖。在實施例中，電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210位于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以及基部傾斜模塊208。在圖3所示的實施例中，基部處理器板204包括其中所示的各個功能塊。例如，基部處理器功能302被用來支持對來自AACMM 100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來接收原始臂數(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)?；刻幚砥靼?04還包括用于與任何外部硬件裝置或附件(諸如LLP 242)通信的外部硬件選項端口功能310。在圖3所描繪的基部處理器板204的實施例中的功能中還包括實時時鐘(RTC)與日志306、電池組接口(IF) 316以及診斷端口 318?；刻幚砥靼?04還對與外部(主計算機)裝置和內(nèi)部(顯示處理器202)裝置的所有有線和無線數(shù)據(jù)通信進行管理?；刻幚砥靼?04具有下述能力經(jīng)由以太網(wǎng)功能320(例如，使用時鐘同步標準(諸如，電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE) 1588))與以太網(wǎng)通信，經(jīng)由LAN功能322與無線局域網(wǎng)(WLAN)通信，以及經(jīng)由并行-串行通信(PSC)功能314與藍牙模塊232通信?；刻幚砥靼?04還包括到通用串行總線(USB)裝置312的連接?；刻幚砥靼?04傳送并收集原始測量數(shù)據(jù)(例如，編碼器系統(tǒng)計數(shù)、溫度讀數(shù))以處理成測量數(shù)據(jù)而無需任何預處理，如在前述‘582專利的串行盒中所公開的那樣?；刻幚砥?04經(jīng)由RS485接口(IF)326將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至用戶接口板202上的顯示處理器328。在實施例中，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，在顯示處理器328上執(zhí)行的應用程序利用由基部處理器接收到的角度和位置數(shù)據(jù)以提供AACMM 100內(nèi)的自治計量系統(tǒng)?？梢栽陲@示處理器328上執(zhí)行應用程序以支持下述功能，這些功能例如但不限于結(jié)構(gòu)元件的測量、導向和訓練圖形、遠程診斷、溫度校正、各個操作結(jié)構(gòu)元件的控制、連接至各個網(wǎng)絡以及顯示所測量的對象。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還包括幾種接口選項，這些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、照相機端口 340、音頻/視頻接口 342、撥號/ 單元調(diào)制解調(diào)器344以及全球定位系統(tǒng)(GPS)端口 346。圖3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?；侩娫窗?06還使用交流/直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換器358和電池充電器控制器360來向電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210提供功率?；侩娫窗?06使用內(nèi)部集成電路(I2C)串行單端總線354以及經(jīng)由DMA串行外圍接口(DSPI) 356來與基部處理器板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連接至傾斜傳感器與射頻識別(RFID)模塊208。盡管示為分離組件，但在其它實施例中，全部組件或組件中的子集可以物理地位于不同位置和/或可以是以與圖3所示的方式不同的方式結(jié)合的功能。例如，在一個實施例中，基部處理器板204和用戶接口板202結(jié)合到一個物理板中。參照圖4,更詳細地示出探針端部400,探針端部400具有通過使用例如機械和電子接口連接至該探針端部400的柄126。探針端部400可以包括各種組件，例如且非限制內(nèi)軸、殼體、軸承、可以進行信號處理和/或其它功能的電子裝置、光環(huán)和鎖緊螺母。接觸式或非接觸式測量裝置118安裝至測量探針殼體102。如以下更加詳細地描述的那樣，測量探針殼體102、測量裝置118和/或柄126還可以包括集成到探針端殼體102、測量裝置118和/或柄126中的并且是本發(fā)明的實施例的照明燈或其它類似的照明特征的一部分的機械組件、電子組件和/或光學組件。參照圖4至圖5，示出本發(fā)明的下述實施例，其中，例如，利用諸如發(fā)光二極管(LED) 402的一個或更多個光源照亮測量裝置118以及與測量裝置118相鄰的區(qū)域。在測量裝置被照亮或“i探針(i-Probe)”的這個實施例中，測量裝置118包括位于探針端部400與測量裝置118之間的接口 405處的電子接口電路板404。在一個實施例中，電子接口電路板404被設置在測量裝置118的本體406內(nèi)，并且電子接口電路板404包括一個或更多個光源，如LED 402。這樣的實施例的示例包括但不限于安裝在電子接口電路板404上的LED402，其中，板404安裝在本體406內(nèi)并且電連接至探針端殼體102。本體406可以包括螺紋部分412，螺紋部分412與測量探針殼體102的端部上的螺紋構(gòu)件414配合而將測量裝置118耦接至測量探針殼體102。
LED 402可以被布置為面對末端408并且提供通過本體406至目標區(qū)域的照明，目標區(qū)域例如為正被AACMM 100測量的部件部分。更具體地，本體406的錐形部分中的一個或更多個孔或透鏡410可以使得來自LED 402的光能夠離開測量裝置118并且可以將該光聚焦在目標區(qū)域處，由此照亮部件的靠近末端408的工作面。在示例性實施例中，在電子接口板404上設置五個LED 402，并且這些LED 402被布置為導向光通過對應的開口或透鏡410。在另一實施例中，圍繞電子接口板404均勻地設置(例如，相隔90度設置四個LED)多個LED 402。應該理解的是，光源在探針端部與測量裝置的接口處或者在測量裝置中的定位提供了下述優(yōu)點將光投射在工作面上而無需操作員的手介入。參照圖6，示出本發(fā)明的下述實施例，其中，源于本體 406內(nèi)的一個或更多個光源(例如LED 402)的光導管被配置成光環(huán)416。在一個實施例中，光環(huán)416提供了末端408附近的圍繞本體406的360度的照明。在另一實施例中，光環(huán)416延伸小于360度(例如180度)。在又一實施例中，光環(huán)416被設置成延伸小于360度并且被設置成使得操作員能夠圍繞本體406旋轉(zhuǎn)該光環(huán)416。參照圖7，示出本發(fā)明的下述實施例，其中，LED 402和一個或更多個電子板404被安裝在AACMM 100端的測量探針殼體102內(nèi)，而不是如圖5中的實施例那樣安裝在本體406內(nèi)。還參照圖8，在該實施例中，光源402通過位于本體406中的孔、光導管或透鏡410將它們的光導向至目標區(qū)域，本體406可以不包括任何電子電路板404并且還可以不提供對任何電連接的調(diào)節(jié)。應該理解的是，盡管本文中的實施例可以將光源稱為LED 402，但這是為了示例性的目的并且要求保護的本發(fā)明不應該限于此。例如，用于照亮工作區(qū)域的光源包括但不限于白熾燈；有機發(fā)光二極管(OLED);加聚物發(fā)光二極管；氣體放電燈；突光燈；齒素燈；高強度放電燈；或者金屬鹵化物燈。參照圖9，示出本發(fā)明的另一實施例，其中，圖I中的AACMM 100的(安裝測量裝置118的)探針端部400例如由一個或更多個諸如LED 402的光源照亮。在另一實施例中，LED 402可以位于處于AACMM 100的測量探針殼體102之內(nèi)的電子接口電路板404上。位于測量探針殼體102內(nèi)的孔、透鏡或光導管410可以用于將光向前朝向末端408導向以及圍繞末端408?？商鎿Q地或者此外，與圖6的實施例類似，位于測量裝置118外周上的光導管或者光環(huán)可以用于提供一般區(qū)域照明。在圖9的實施例中，本體406可以具有與螺紋部分412相鄰的錐形面418。錐形面418包括至少一個凹槽420。從凹槽420伸出透鏡422，透鏡422和與孔、透鏡或光導管410類似的特征配合以發(fā)射由LED 402生成的光。在一個實施例中，LED 402被設置在透鏡422內(nèi)。在本發(fā)明的其它實施例中，附接至圖10的AACMM的探針端部400的附件可以主要用于照明或者可以包括照明作為次要益處。例如，圖10示出了附接至AACMM 100的測量探針殼體102的柄126。在該實施例中，柄126包括一個或更多個集成的光源424、426。第一光源424以與測量裝置118相鄰的方式被設置在柄126上的突出部428上。第一光源424可以包括用于聚焦或擴散從第一光源424發(fā)射的光的透鏡構(gòu)件。這些透鏡構(gòu)件可以被配置成使得操作員能夠人工調(diào)節(jié)光的聚焦或擴散。柄126可以包括被設置在與測量探針殼體102相對的端430上的第二光源426。端430可以包括具有成角度的表面434的突出部432。第二光源426可以被設置在成角度的表面434上，從而以一定角度朝向測量裝置118和周圍區(qū)域發(fā)射光。應該理解的是，第二光源426可以提供下述優(yōu)點使光分布在工作面上，從而在被設置在測量裝置118附近的光源可能對于期望的觀察區(qū)域被阻擋的應用中提供改進的能見度。在一個實施例中，第二光源426包括透鏡?？梢匀斯ふ{(diào)節(jié)透鏡，以使得操作員能夠改變被朝向測量裝置118的導向光的位置和量。參照圖11，示出包含具有光源438的激光線探針(LLP)436的柄126。LLP 436是用于下述AACMM 100的附件，該AACMM 100具有以與傳感器442 (例如照相機)相鄰的方式設置的光學裝置440 (例如激光器)。LLP 436允許在不接觸對象的情況下獲取三維坐標數(shù)據(jù)。LLP 436可以具有最佳地獲取坐標數(shù)據(jù)的焦點或焦線。在該實施例中，LLP 436包括設置在光學裝置440與傳感器442之間的集成光源438。光源438將光發(fā)射在與測量裝置118和LLP 436相鄰的區(qū)域中，如在最佳的焦點/焦線區(qū)域中。應該理解的是，具有LLP 436的探針端部400還可以包括另外的光源，例如被設置在測量裝置118或測量探針殼體102中的、用于配合提供對被測量的對象或工作面的照明的LED 402。 不同于由光學裝置440發(fā)射的光，以使得來自傳感器442的響應最小化的方式提供由光源438發(fā)射的光。在實施例中，這種不敏感性是通過僅當LLP不收集數(shù)據(jù)時才對光源438供電來實現(xiàn)的。在另一實施例中，該不敏感性是通過最小化來自光源438的光的波長對傳感器442的影響而實現(xiàn)的，該最小化以如下形式實現(xiàn)通過選擇使得來自傳感器442的響應基本降低或最小化的光源438的波長，或者通過在傳感器442上添加光學濾波器以阻斷來自光源438的波長。在市場上可買到的激光線探針中，由光學裝置440發(fā)射的光是激光，激光是一種具有高相干性的光。另一方面，意在用于通用照明的光源438具有低相干性。將來，從光學裝置440發(fā)射的光可以來自超輻射發(fā)光二極管(SLD)，超輻射發(fā)光二極管是另一種類型的低相干性裝置。根據(jù)本文中本發(fā)明的示例性實施例中的示教，除了 LLP 436之外，可以安裝至AACMM 100的探針端部400的附件可以分別包括一個或更多個照明光源。例如，這些各種附件可以包括但不限于(1)具有集成光源的照相機，該照相機可以包括用于攝影的閃光能力；(2)具有集成光源的熱成像裝置；(3)具有集成光源的條形碼讀取器；(4)具有集成光源的非接觸式溫度傳感器；(5)具有光源或用作光源的投影儀；以及(6)例如作為可安裝附件的獨立光源。在本發(fā)明的其它實施例中，雙功能照明允許能夠具有多用途光源。這種雙功能照明例如由于以下的組件出現(xiàn)而產(chǎn)生可以被控制用以產(chǎn)生任何顏色或連續(xù)譜的光(由人眼解譯)的多顏色(例如RGB)LED組件。通常，將可以產(chǎn)生多于一個顏色的光的光源稱為可變光譜光源。例如，可變光譜光源可以包括紅光、藍光和綠光，可以一次照射出一種這些光或者將其結(jié)合以產(chǎn)生人眼所察覺的可變光譜中的幾乎任何顏色。參照圖12，可以使用LED或其它光源或指示器(如光源444)來指示AACMM 100的狀態(tài)。例如，可發(fā)射藍光(450納米至475納米)來表示“通電”，紅光(620納米至750納米)表示“停止”，黃光表示“報警”，或者綠光(495納米至570納米)表示“良好”等，所有這些都可以被命令或變化成用于通用照明目的的白光。在圖12中，這些狀態(tài)燈可以具有位于圖I中的AACMM 100的測量探針殼體102或柄126上的單個360度光環(huán)444的形式。此外，在被命令產(chǎn)生白光的情況下，光環(huán)444可以用于提供通用照明來替代狀態(tài)指示器。再次參照圖4至圖5，位于測量裝置118 (或者探針端部400)上的、意在用于通用照明的LED 402也可以被命令為改變其照明顏色以指示AACMM 100的狀態(tài)。以這種方式，可以將狀態(tài)光顏色投射在部件表面目標區(qū)域上，由此向操作員提供反饋而無需看AACMM 100上的指示器燈。例如，用于通過照明的燈的顏色可以針對具體應用而變化。作為示例，替代白光，可以使用藍光與LLP 436 一起提供表面照明，而不會干擾LLP中的光源的波長(例如紅色)。此外，紅光可以用于低光的情況，或者用于期望將眩光最小化并且降低看到光的范圍的情況。在照亮彩色表面時，可以選擇光顏色以使對比度最小化。在與可以將柵格、靶或其它視覺線索投射在部件表面上的其它裝置結(jié)合使用時，可以選擇下述顏色，該顏色不使圖像在視覺上湮沒或者不干擾裝置的產(chǎn)生及利用該圖像的操作。在一個實施例中，光源(如光環(huán)444)包括以可操作的方式與傳感器446耦接的連續(xù)譜光源(如RGB LED 402)。傳感器446例如可以是測距儀或高溫計。傳感器446測量所期望的參數(shù)并且向設置在測量探針殼體102內(nèi)的控制器(未示出)提供信號。控制器響應于測量參數(shù)是超過閾值(例如溫度閾值或距離閾值)還是在期望的范圍內(nèi)來改變由光環(huán)444發(fā) 射的顏色或者顏色的色度。在傳感器446是測距儀的情況下，所發(fā)射的顏色的色度可以隨著探針端部400向?qū)ο笠苿佣兓?。這提供了下述優(yōu)點即使測量裝置118的末端408(例如在腔內(nèi)的)對操作員是不可見的，也使得操作員能夠接收關于距對象的距離的視覺指示。在具有LLP 436的實施例中，當對象在期望的LLP焦點/焦線范圍內(nèi)時，顏色或色度可以改變。在一個實施例中，在測量探針在期望的位置中以用于獲得特定測量(例如圓柱形孔的在該孔的底部與表面中間的直徑)時，光環(huán)444可以變?yōu)樯然虿煌念伾Ｔ谄渌鼘嵤├?，傳感?46可以是溫度測量裝置，如高溫計。在該實施例中，光環(huán)444的顏色或色度可以響應于對象或周圍環(huán)境的溫度而變化。這種設置通過下述方式提供優(yōu)點給操作員關于是否期望將探針端部400定位在要進行測量的區(qū)域中的視覺反饋。如果溫度太高，所獲取的測量可能是錯誤的(由于熱膨脹)或者測量裝置可能會由于高的溫度而受損。本文中所描述的光源可以由操作員諸如通過對柄126上的按鈕448或者對探針殼體102上的按鈕540的致動而被激活。光源還可以由從電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)210、用戶接口板202或者經(jīng)由遠程計算機發(fā)出的指令而激活。這提供了下述優(yōu)點使得如果在操縱探針端部400的操作員處于有限的空間中或者在其它情況下不能按下按鈕448和按鈕450之一，則光源能夠由第二操作員接通。本領域技術人員將理解，本發(fā)明的各方面可以被實施為系統(tǒng)、方法或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明的各方面可以采取完全硬件實施例的形式、完全軟件實施例(包括固件、駐留軟件、微代碼等)的形式或者結(jié)合軟件方面和硬件方面(在此全部通?？梢苑Q為“電路”、“模塊”或“系統(tǒng)”)的實施例的形式。此外，本發(fā)明的各方面還可以采取以一個或更多個包括計算機可讀程序代碼的計算機可讀介質(zhì)實現(xiàn)的計算機程序產(chǎn)品的形式。盡管已經(jīng)參照示例實施例描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員將理解的是，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修改以使具體情況或材料適于本發(fā)明的示教。因此，本發(fā)明不限于作為實施本發(fā)明所預期的最佳模式所公開的特定實施例，而是本發(fā)明將包括落入在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的全部實施例。此外，術語第一、第二等的使用不表示任何順序或重要性，而是術語第一、第二等用于將一個要素與另一個要素相區(qū)分。此夕卜，術語一個、一種(a、an)等的使用不表示對數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個所提及的 項目。
權(quán)利要求
1.一種便攜式關節(jié)臂坐標測量機(AACMM)，包括 具有相對的第一端和第二端的可人工定位的關節(jié)臂部分(104)，所述臂部分(104)包括多個連接的臂段(106，108)，所述臂段(106，108)中的每個臂段均包括至少一個用于產(chǎn)生位置信號的位置變換器； 耦接至所述第一端的測量裝置(118)； 電子電路(210)，用于接收來自所述變換器的所述位置信號并且提供與所述測量裝置(118)的位置相對應的數(shù)據(jù)； 探針端部(400)，其耦接在所述測量裝置(118)與所述第一端之間；以及 至少一個光源(402 )，所述至少一個光源(402 )被布置于所述探針端部(400 )與所述測量裝置(118)之間的接口(405)處，其中，所述至少一個光源(402)被設置成投射與所述測量裝置(I 18)相鄰的可見光。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的AACMM，其中，所述至少一個光源(402)被設置在所述測量裝置(118)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的AACMM，其中，所述至少一個光源(402)包括多個發(fā)光二極管(LED)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的AACMM，還包括所述探針端部(400)內(nèi)的多個開口(410)，所述多個開口(410)被布置成將從所述多個LED (402)發(fā)射的光導向至與所述測量裝置(118)相鄰的區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的AACMM，還包括多個透鏡(410)，所述多個透鏡(410)中的每個透鏡被設置在所述多個開口(410)之一內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的AACMM，其中，所述多個光源(402)包括至少一個可變光譜光源，所述可變光譜光源具有可調(diào)顏色。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的AACMM，其中，從所述至少一個可變光譜光源投射的所述可調(diào)顏色響應于由所述電子電路(210)確定的參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的AACMM，其中，所述探針端部(400)包括柄(126)，并且所述至少一個光源(402 )耦接至所述柄(126)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的AACMM，其中，所述至少一個光源(402)投射低相干性的光。
10.一種便攜式關節(jié)臂坐標測量機(AACMM)，包括 具有相對的第一端和第二端的可人工定位的關節(jié)臂部分(104)，所述臂部分(104)包括多個連接的臂段(106，108)，所述臂段(106，108)中的每個臂段均包括至少一個用于產(chǎn)生位置信號的位置變換器； 附接至所述AACMM的第一端的測量裝置(118)； 電子電路(210)，用于接收來自所述變換器的所述位置信號并且提供與所述測量裝置(118)的位置相對應的數(shù)據(jù)； 耦接至所述第一端的探針端部(400);以及 至少一個光源(402)，所述至少一個光源(402)被布置成遠離所述第一端并且以可操作的方式耦接至所述探針端部(400)，其中，所述至少一個光源(402)投射與所述測量裝置(118)相鄰的光，以利于觀察正由所述AACMM測量的部件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的AACMM，其中，所述至少一個光源(402)投射低相干性的光。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的AACMM，其中，所述至少一個光源(402)以可操作的方式耦接至所述電子電路(210)，以提供對所述臂的狀態(tài)的指示。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的AACMM，還包括耦接至所述探針端部(400)的傳感器，其中，所述至少一個光源(402)以可操作的方式耦接至所述傳感器，以提供對所感測的參數(shù)的指示。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的AACMM，其中，所述至少一個光源(402)包括多個LED。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的AACMM，其中，所述多個LED(402)是可變光譜LED，并且所述多個LED (402)響應于由所述電子電路(210)確定的參數(shù)來改變顏色的色度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的AACMM，其中，所述電子電路(210)至少部分地基于測距儀或高溫計的讀數(shù)來確定所述參數(shù)。
17.一種便攜式關節(jié)臂坐標測量機(AACMM)，包括 具有相對的第一端和第二端的可人工定位的關節(jié)臂部分(104)，所述臂部分(104)包括多個連接的臂段(106，108)，所述臂段(106，108)中的每個臂段均包括至少一個用于產(chǎn)生位置信號的位置變換器； 耦接至所述AACMM的第一端的測量裝置(118)，所述測量裝置(118)具有本體(406)，所述本體(406)包括至少一個開口(410)； 電子電路(210)，用于接收來自所述變換器的所述位置信號并且提供與所述測量裝置(118)的位置相對應的數(shù)據(jù)； 探針端部(400)，其被設置在所述第一端與所述測量裝置(118)之間，所述探針端部(400)具有殼體(102)和柄(126);以及 具有至少一個LED的光源(402 )，所述光源(402 )以可操作的方式耦接至所述探針端部(400)，其中，所述光源(402)與所述至少一個開口(410)配合并且從所述開口(410)投射可見光，以利于觀察正由所述AACMM測量的部件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的AACMM，還包括設置在所述至少一個開口(410)內(nèi)的至少一個透鏡(422)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的AACMM，其中，所述本體(406)包括錐形面(418)，并且所述至少一個開口被設置在所述錐形面(418)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的AACMM，其中，所述本體(406)包括具有至少一個凹槽(420)的錐形面(418)，并且所述至少一個透鏡(422)被設置在所述至少一個凹槽(420)中。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的AACMM，其中，所述至少一個LED(402)被設置在所述殼體(102)內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的AACMM，其中，所述至少一個LED(402)被設置在所述本體(406)內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的AACMM，還包括設置在所述殼體(102)內(nèi)的環(huán)構(gòu)件(444)，所述形構(gòu)件(444 )以可操作的方式耦接至所述光源(402 )。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的AACMM，其中，所述光源(402)以可操作的方式耦接成接收來自所述電子電路(210)的信號，所述光源(402)響應于所述信號來改變顏色以提供對所述AACMM的狀態(tài)的指示。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的AACMM，還包括傳感器，所述傳感器以可操作的方式耦接至所述探針端部(400)并且以可操作的方式耦接至所述光源(402)，其中，所述光源(402)響應于來自所述傳感器的信號改變顏色。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的AACMM，其中，所述傳感器是高溫計，并且所述光源響應于溫度閾值改變顏色。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的AACMM，其中，所述傳感器是測距儀，并且所述光源響應于距離閾值改變顏色。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的AACMM，還包括耦接至所述探針端部(400)的激光線探針(436 )，其中，所述距離閾值鄰近所述激光線探針(436 )的焦點。
29.—種便攜式關節(jié)臂坐標測量機(AACMM)，包括 具有相對的第一端和第二端的可人工定位的關節(jié)臂(104)，所述臂(104)包括多個連接的臂段(106，108)，所述臂段(106，108)中的每個臂段均包括至少一個用于產(chǎn)生位置信號的位置變換器； 耦接至所述第一端的測量裝置(118)； 至少一個光源(402)，所述至少一個光源(402)被設置在所述便攜式關節(jié)臂坐標測量機上，其中，所述至少一個光源(402)投射可調(diào)顏色以照亮與所述測量裝置(118)相鄰的區(qū)域；以及 電子電路(210)，其接收來自所述變換器的所述位置信號、提供與所述測量裝置(118)的位置相對應的數(shù)據(jù)、并且控制所述可調(diào)顏色。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的AACMM，其中，從所述至少一個光源(402)投射的所述可調(diào)顏色響應于由所述電子電路(210)確定的參數(shù)。
31.一種便攜式關節(jié)臂坐標測量機(AACMM)，包括 具有相對的第一端和第二端的可人工定位的關節(jié)臂部分(104)，所述臂部分(104)包括多個連接的臂段(106，108)，所述臂段(106，108)中的每個臂段均包括至少一個用于產(chǎn)生位置信號的位置變換器； 耦接至所述第一端的探針端部(400)； 測量裝置(118)，其附接至所述探針端部(400)的遠離所述第一端的一端； 電子電路(210)，用于接收來自所述變換器的所述位置信號并且提供與所述測量裝置(118)的位置相對應的數(shù)據(jù)； 耦接至所述探針端部(400)的中間部分的柄(126)，其中，所述中間部分被設置在所述測量裝置(118)與所述第一端之間； 至少一個光源(402)，所述至少一個光源(402)在與所述述測量裝置(118)相鄰的一側(cè)上以可操作的方式耦接至所述柄(126)，其中，所述至少一個光源(402)投射與所述測量裝置(118)相鄰的光，以利于觀察正由所述AACMM測量的部件。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的AACMM，其中，所述至少一個光源(402)包括第一光源(424)和第二光源(426)，所述第一光源(424)以與所述測量裝置(118)相鄰的方式耦接至所述柄(126)，而所述第二光源(426)被定位在所述柄(126)的與所述第一光源(424)相對的一端。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的AACMM，其中，所述柄(126)包括與所述測量裝置(118)相鄰的激光線探針(436 )，所述激光線探針(436 )具有光學裝置(440 )和傳感器(442 )，其中，所述至少一個光源(438 )被設置在所述光學裝置(440 )與所述傳感器(442 )之間。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的AACMM，其中，所述至少一個光源(438)投射低相干性的光。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的AACMM，其中，只有當所述光學裝置(440)不投射光時所述至少一個光源(438)才投射可見光。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的AACMM，其中，從所述至少一個光源(438)進入到所述傳感器(442)中的光被基于所述光的波長而選擇性地衰減。
全文摘要
提供了一種便攜式關節(jié)臂坐標測量機(AACMM)。該AACMM(100)包括具有相對的第一端和第二端的可人工定位的關節(jié)臂(104)。該臂(104)包括多個連接的臂段(106，108)，臂段(106，108)中的每個臂段均包括至少一個用于產(chǎn)生位置信號的位置變換器。測量裝置(118)附接至AACMM(100)的第一端。電子電路(210)用于接收來自變換器的位置信號并且提供與測量裝置(118)的位置相對應的數(shù)據(jù)。光源(402)耦接至臂(104)并且被設置成發(fā)射與測量裝置(118)相鄰的光。
文檔編號G01B5/008GK102782442SQ201180006672
公開日2012年11月14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)明者克拉克·H·布里格斯, 大衛(wèi)·M·丹尼爾森 申請人:法羅技術股份有限公司